SIMNET - SIMNET

SIMNET представляла собой глобальную сеть с симуляторами транспортных средств и дисплеями для распределенного боевого моделирования в реальном времени: танки, вертолеты и самолеты на виртуальном поле боя. SIMNET был разработан и используется военными США . Разработка SIMNET началась в середине 1980-х годов, развернулась в 1987 году и использовалась для обучения, пока в 1990-е годы не появились программы-преемники.

Происхождение и цель

Джек Торп из Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) увидел необходимость сетевого многопользовательского моделирования . Оборудование для интерактивного моделирования было очень дорогим, а воспроизведение учебных материалов было также дорогостоящим и трудоемким. В начале 1980-х годов DARPA решило создать прототип исследовательской системы, чтобы изучить возможность создания распределенного симулятора реального времени для моделирования боевых действий. Получившееся в результате приложение SIMNET должно было доказать осуществимость и эффективность такого проекта (Pimental and Blau 1994).

Обучение на реальном оборудовании было чрезвычайно дорогим и опасным. Возможность имитировать определенные боевые сценарии и располагать участников удаленно, а не всех в одном месте, значительно снизила стоимость обучения и риск получения травм (Rheingold 1992). Сеть дальней связи для SIMNET изначально работала по нескольким коммутируемым линиям со скоростью 56 кбит / с с использованием параллельных процессоров для сжатия пакетов по каналам передачи данных. Этот трафик содержал не только данные об автомобиле, но и сжатый голос.

Компании, разработавшие SIMNET

SIMNET был разработан тремя компаниями: Delta Graphics, Inc .; Perceptronics, Inc .; и Bolt, Beranek and Newman (BBN), Inc. На SIMNET не было генерального подрядчика; Независимые контракты были заключены напрямую с каждой из этих трех компаний. BBN разработала программное обеспечение для моделирования транспортных средств и сетевое программное обеспечение, а также другое программное обеспечение, такое как артиллерийское вооружение, снабжение и полуавтоматические силы, часто используемые для противостоящих сил. Компания Delta Graphics, базирующаяся в Белвью, штат Вашингтон, разработала графическую систему и базы данных ландшафта. В конечном итоге Delta Graphics была куплена BBN. Компания Perceptronics, базирующаяся в Лос-Анджелесе, отвечала за симуляторы SIMNET; инженеры компании, персонал по человеческому фактору и производственная команда спроектировали, разработали и построили более 300 тренажеров для всего экипажа, интегрировав элементы управления, звуковые и визуальные системы в специальные корпуса тренажеров; они также установили тренажеры на ряде объектов в США и Германии, обучили операторов и поддерживали систему в течение нескольких лет. BBN отвечала за разработку программного обеспечения динамического моделирования для каждого из симуляторов, а также программного обеспечения для распределенной сетевой связи, которое информировало каждый симулятор о положении (и другой информации о состоянии) других симуляторов, которые находились в пределах потенциальной прямой видимости в пределах общая виртуальная среда. Каждый симулятор поддерживал свою собственную копию этой виртуальной среды и транслировал свою собственную информацию о состоянии другим симуляторам.

Сетевые достижения

Поскольку это было сетевое моделирование, каждой станции моделирования требовалось собственное отображение общей виртуальной среды . Сами демонстрационные станции были макетами определенных симуляторов управления танками и самолетами , и они были настроены для имитации условий в реальной боевой машине. Танковые тренажеры, например, могут вмещать полный экипаж из четырех человек для повышения эффективности обучения. Сеть была разработана для поддержки до нескольких сотен пользователей одновременно. Точность симуляции была такова, что ее можно было использовать для обучения сценариям миссий и тактических репетиций операций, проводимых во время действий США во время Бури в пустыне в 1992 году (Робинетт, 1994).

SIMNET использовала концепцию «точного счисления », чтобы сопоставить положения объектов и действующих лиц в моделируемой среде. Дункан (Дюк) Миллер, менеджер программы BBN SIMNET, впервые использовал этот термин, который восходит к самым ранним дням судоходства, чтобы объяснить, как симуляторы могли передавать друг другу информацию об изменении состояния при минимизации сетевого трафика. По сути, подход включает вычисление текущего положения объекта на основе его предыдущего положения и скорости (которая состоит из вектора и элементов скорости) (Pimental and Blau 1994). Протоколы SIMNET предусматривали, что всякий раз, когда истинное состояние симулятора отклоняется более чем на определенный порог от его состояния, вычисленного методом точного счисления, имитатор был обязан отправить новое сообщение об обновлении состояния.

Использование протоколов SIMNET и систем обучения на основе SIMNET во время Первой войны в Персидском заливе демонстрирует успех SIMNET, а ее наследие рассматривалось как доказательство того, что интерактивное сетевое совместное виртуальное моделирование в реальном времени возможно для большого количества пользователей. Позже для передачи трафика использовалась наземная широкополосная сеть (высокоскоростной потомок ARPANET , работавший на скоростях T1 ). Эта сеть осталась под управлением DARPA после того, как остальная часть ARPANET была объединена с NSFNet и ARPANET была выведена из эксплуатации (Rheingold 1992).

Графические достижения

Помимо сети, второй фундаментальной проблемой на момент создания SIMNET была неспособность графических систем обрабатывать большое количество движущихся моделей. Например, в большинстве современных авиасимуляторов используется двоичное разделение пространства, которое с вычислительной точки зрения эффективно для фиксированных сред, поскольку порядок отображения многоугольников (то есть их согласованность по глубине) может быть предварительно вычислен. Хотя этот метод подходит для авиасимуляторов, которые в основном имеют точку обзора над неподвижной поверхностью Земли, этот метод неэффективен вблизи земли, где порядок, в котором многоугольники накладываются друг на друга, изменяется в зависимости от положения точки обзора. Это также неэффективно для большого количества движущихся моделей, поскольку перемещение модели изменяет ее согласованность по глубине относительно многоугольников, представляющих землю.

Напротив, методы Z-буфера не зависят от предварительно вычисленной когерентности глубины и, следовательно, были ключевой технологией, позволяющей использовать SIMNET с точки зрения наземной точки зрения и большого количества движущихся транспортных средств. Z-буферизация требует больших затрат памяти по сравнению с разделением двоичного пространства, но стала возможной отчасти из-за того, что стоимость оперативной памяти в то время значительно упала в цене.

SIMNET использовала дисплеи Z-буфера, разработанные Delta Graphics. Delta Graphics была основана Дрю Джонстоном (разработка программного обеспечения), Майком Сайрусом (президентом) из Boeing Aerospace Company / Graphics Lab и Джеем Беком (технический директор и вице-президент), консультантом по 3D-графике в Softtool Consulting. Графический процессор GDP, специально разработанный для SIMNET Гэри Уилсоном (старший инженер по аппаратным средствам), выиграл у существующего аппаратного обеспечения Silicon Graphics благодаря своей низкой стоимости и своей архитектуре. Это был первый процессор дисплея симулятора, в котором использовались алгоритмы кадрового буфера и Z-буфера для каждого канала дисплея для отображения симулированного вида.

Армия Использование SIMNET для обучения

SIMNET активно использовалась армией США для тренировок в основном в Форт-Беннинг , Форт-Ракер и Форт-Нокс . Дополнительные временные и постоянные помещения находились в Форт-Ливенворте и Графенвере , Германия.

Дополнительные программы SIMNET

Протоколы, последовавшие за SIMNET, были названы распределенным интерактивным моделированием ; основной программой продолжения армии США была программа обучения тактике ближнего боя (CCTT).

Программа SIMNET-D (Developmental) использовала системы моделирования, разработанные в программе SIMNET, для проведения экспериментов с системами оружия, концепциями и тактиками. Это стало программой Advanced Simulation Technology Demonstration (ADST). Это способствовало созданию боевых лабораторий по всей армии США , включая испытательную станцию ​​для конных боевых действий в Форт-Ноксе, Кай, боевую лабораторию солдат в Форт-Беннинге, Джорджия, боевую лабораторию воздушных маневров в Форт-Ракере, штат Алабама, боевую лабораторию Fires в Ft Sill, хорошо.

Дополнительные исследовательские программы после завершения SIMNET включали работу с погодой и изменение местности в реальном времени.

Компании и технологии, основанные на опыте SIMNET

Один из основных разработчиков сети для SIMNET, Роллан Уотерс, основал в 1992 году компанию RTIME, Inc., чтобы обеспечить сетевые движки игровой индустрии. Sony (SCEA) купила RTIME в 2000 году в качестве основы для своей сети онлайн-игр PS2. Другие стартапы из команды BBN / Delta Graphics включают:

  • MetaVR, Inc (В. Гарт Смит), моделирование и обучение, системы ГИС
  • MaK Technologies (Джон Моррисон и Уоррен Кац), которая продолжает предоставлять программное обеспечение для моделирования
  • Reality by Design, Inc (Джоанн Вест Мецгер и Пол Мецгер), программное обеспечение и системы для моделирования и обучения
  • Zipper Interactive (Брайан Содерберг), разработавшая серию игр SOCOM PS2, также была приобретена SCEA.
  • Wiz! Bang (Дрю Джонстон), еще один разработчик игр. Дрю Джонстон в настоящее время является менеджером по продуктам (PUM) группы Windows Gaming Platform в Microsoft.

Рекомендации

  • Пименталь, К., и Блау, Б. (1994). «Как научить вашу систему делиться». Компьютерная графика и приложения IEEE, 14 (1), 60
  • Рейнгольд, Х. (1992). Виртуальная реальность, Саймон и Шустер, Нью-Йорк, Нью-Йорк
  • Робинетт, В. (1994). «Интерактивность и индивидуальная точка зрения в общих виртуальных мирах: большой экран против сетевых персональных дисплеев». Компьютерная графика, 28 (2), 127
  • Стоун, AR (1991). Будет ли реальное тело, пожалуйста, встать?: Пограничные истории о виртуальных культурах. В М. Бенедикте (ред.), Киберпространство: Первые шаги (стр. 81-118). Кембридж: MIT Press.

внешняя ссылка