СИМНЕТ

SIMNET представляла собой глобальную сеть с симуляторами транспортных средств и дисплеями для распределенного моделирования боевых действий в реальном времени: танков, вертолетов и самолетов на виртуальном поле боя. SIMNET была разработана и использовалась военными США . Разработка SIMNET началась в середине 1980-х годов, была внедрена в 1987 году и использовалась для обучения, пока в 1990-х годах не появились последующие программы.

SIMNET была, пожалуй, первой в мире полностью работоспособной системой виртуальной реальности. и был первым сетевым симулятором в реальном времени. Это мало чем отличалось от наших сегодняшних массовых многопользовательских игр. Он поддерживал различные воздушные и наземные транспортные средства, некоторые из которых управлялись человеком, а другие были автономными.

Истоки и цель

Джек Торп из Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) увидел необходимость в сетевом многопользовательском моделировании . Оборудование для интерактивного моделирования было очень дорогим, а воспроизведение учебных средств также было 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. SIMNET, получившееся в результате приложение, должно было доказать осуществимость и эффективность такого проекта.

Обучение с использованием реального оборудования было чрезвычайно дорогим и опасным. Возможность моделировать определенные боевые сценарии и размещать участников удаленно, а не в одном месте, значительно снизила стоимость обучения и риск получения травм. 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 автомобиля, но и сжатый голос.

Разработчики

SIMNET была разработана тремя компаниями: Delta Graphics, Inc.; Персептроника, Инк.; и Bolt, Beranek and Newman (BBN), Inc. У SIMNET не было генерального подрядчика; независимые контракты были заключены непосредственно с каждой из этих трех компаний. BBN разработала программное обеспечение для моделирования транспортных средств и сетевого взаимодействия, а также другое программное обеспечение, такое как артиллерийское обеспечение, снабжение и полуавтоматические силы, часто используемые противостоящими силами. Компания Delta Graphics, базирующаяся в Белвью, штат Вашингтон, разработала графическую систему и базы данных местности. Delta Graphics в конечном итоге была куплена BBN. Компания Perceptronics, базирующаяся в Лос-Анджелесе, отвечала за настоящие симуляторы SIMNET; инженеры компании, специалисты по человеческому фактору и производственная группа спроектировали, разработали и построили более 300 полнокомплектных тренажеров, интегрировав органы управления, звуковые и визуальные системы в специальные корпуса тренажеров; они также установили симуляторы на ряде объектов в США и Германии, обучили операторов и поддерживали систему в течение нескольких лет. BBN отвечал за разработку программного обеспечения динамического моделирования для каждого из симуляторов, а также программного обеспечения распределенной сетевой связи, которое информировало каждый симулятор о положении (и другой информации о состоянии) других симуляторов, которые находились в пределах потенциальной прямой видимости внутри общая виртуальная среда. Каждый симулятор поддерживает свою собственную копию этой виртуальной среды и передает информацию о своем состоянии другим симуляторам.

Сетевые достижения

Поскольку это было сетевое моделирование, каждой станции моделирования требовалось собственное отображение общей виртуальной среды . Сами станции отображения представляли собой макеты некоторых тренажеров управления танками и самолетами и были настроены на имитацию условий внутри реальной боевой машины. Например, танковые тренажеры могут вместить полный экипаж из четырех человек, что повышает эффективность обучения. Сеть была рассчитана на поддержку до нескольких сотен пользователей одновременно. Точность моделирования была такова, что его можно было использовать для подготовки к сценариям миссий и тактических репетиций операций, выполняемых во время действий США во время «Бури в пустыне» в 1992 году.

SIMNET использовал концепцию « точного расчета » для корреляции положений объектов и действующих лиц в моделируемой среде. Дункан (Дьюк) 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, минимизируя при этом сетевой трафик. По сути, этот подход включает в себя вычисление текущего положения объекта по его предыдущему положению и скорости (которая состоит из элементов вектора и скорости). Протоколы SIMNET предусматривали, что всякий раз, когда истинное состояние симулятора отклонялось более чем на определенный порог от его состояния, рассчитанного методом точного расчета, симулятор 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 кооперативное виртуальное моделирование в реальном времени возможно для большого числа пользователей. наземная широкополосная сеть (высокоскоростная потомок ARPANET, работавшая на скоростях T1 Позже для передачи трафика стала использоваться ). Эта сеть осталась под управлением DARPA после того, как остальная часть ARPANET была объединена с NSFNet и ARPANET была выведена из эксплуатации.

Графические достижения

Помимо сети, второй фундаментальной проблемой на момент зарождения SIMNET была неспособность графических систем обрабатывать большое количество движущихся моделей. Например, в большинстве современных авиасимуляторов используется разделение двоичного пространства , которое эффективно в вычислительном отношении для фиксированных сред, поскольку порядок отображения полигонов (т. е. 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 наложения полигонов друг на друга меняется в зависимости от местоположения точки обзора. Это также неэффективно при большом количестве движущихся моделей, поскольку перемещение модели меняет ее согласованность по глубине относительно полигонов, представляющих землю.

Напротив, методы Z-буфера не зависят от заранее рассчитанной согласованности глубины и, следовательно, были ключевой технологией, обеспечивающей наземную точку зрения SIMNET и большое количество движущихся транспортных средств. Z-буферизация требует больше памяти по сравнению с разделением двоичного пространства, но стала возможной отчасти потому, что стоимость оперативной памяти в то время значительно упала в цене.

Z-буферизация помещает перекрывающиеся текстурированные полигоны в порядок рендеринга: от самого дальнего от наблюдателя до ближайшего. Глубина сложности создается при рендеринге перекрывающихся текстур, и если она слишком велика, это может привести к перегрузке оперативной памяти. Это по-прежнему справедливо для современных двигателей реального времени. Разработчикам 3D-моделей, работавшим над проектом, пришлось принять во внимание множество новых концепций при создании сред и моделей. В то время, чтобы перенести текстуры окружающей среды и модели транспортного средства в симулятор, художник записывал файлы текстур на выпускное устройство и устанавливал это оборудование в каждый симулятор на месте. Все инструменты для создания 2D и 3D были написаны программистами BBN собственными силами. Они также создали движок симулятора и сетевое программное обеспечение. Плакат SIMNET Видео SIMNET

SIMNET использовала дисплеи с Z-буфером, разработанные Delta Graphics. Компания Delta Graphics была основана Дрю Джонстоном (разработка программного обеспечения), Майком Сайрусом (президент) из Boeing Aerospace Company/Graphics Lab и Джеем Беком (технический директор и вице-президент), консультантом по 3D-графике компании Softtool Consulting. Графический процессор GDP, специально разработанный для SIMNET Гэри Уилсоном (старшим инженером по аппаратному обеспечению), превзошел существующее аппаратное обеспечение Silicon Graphics благодаря своей низкой стоимости и своей архитектуре. Это был первый процессор дисплея-симулятора, который использовал алгоритмы кадрового буфера и Z-буфера для каждого канала дисплея для отображения смоделированного изображения.

Использование для армейской подготовки

SIMNET активно использовалась армией США для обучения в первую очередь в Форт-Беннинге , Форт-Ракере и Форт-Ноксе . Дополнительные временные и постоянные места находились в Форт-Ливенворте и Графенвере , Германия. Он также использовался для испытаний автомобилей, все еще находящихся в разработке.

Последующие программы

Последующие протоколы SIMNET назывались распределенным интерактивным моделированием ; Основной последующей программой армии США был « Тренер по тактическому бою в ближнем бою» (CCTT).

Программа SIMNET-D (Разработка) использовала системы моделирования, разработанные в программе SIMNET, для проведения экспериментов с системами вооружения, концепциями и тактикой. Это стала программа демонстрации передовых технологий моделирования (ADST). Это способствовало созданию боевых лабораторий в армии США , в том числе испытательного стенда для конных боевых действий в Форт-Ноксе, штат Кентукки, лаборатории солдатских боевых действий в Форт-Беннинге, штат Джорджия, боевой лаборатории воздушных маневров в Форт-Ракере, штат Алабама, лаборатории боевых действий при пожарах в Форт-Силл, ок.

Дополнительные исследовательские программы после закрытия SIMNET включали работу по погоде и изменению местности в реальном времени.

Компании и технологии, основанные на опыте SIMNET

• RTIME, Inc (Ролланд Уотерс), Ролланд Уотерс отвечал за значительные достижения в области сетевых технологий, а также за интеграцию распознавания речи в несколько платформ. Его первый стартап, RTIME, был приобретен Sony и стал ядром PlayStation Network.
• MVRsimulation Inc. (У. Гарт Смит), MVRsimulation — это частный небольшой виртуальный бизнес, который разрабатывает программное обеспечение и 3D-контент для создания и рендеринга 3D-моделируемых сред.
• MaK Technologies (Джон Моррисон и Уоррен Кац), которая продолжает предоставлять программное обеспечение для моделирования.
• Reality by Design, Inc (Джоан Уэст Мецгер и Пол Мецгер), программное обеспечение и системы для моделирования и обучения
• Zipper Interactive (Брайан Содерберг), разработавшая серию игр SOCOM для PS2 и также приобретенная SCEA.
• Wiz!Bang (Дрю Джонстон), еще один разработчик игр. Дрю Джонстон в настоящее время является менеджером отдела продуктов (PUM) команды Windows Gaming Platform в Microsoft.

Ссылки

• Пименталь К. и Блау Б. (1994). «Обучение вашей системы совместному использованию». Компьютерная графика и приложения IEEE, 14(1), 60
• Рейнгольд, Х. (1992). Виртуальная реальность, Simon & Schuster, Нью-Йорк, штат 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, Арканзас (1991). Встанет ли настоящее тело?: Пограничные истории о виртуальных культурах. В книге М. Бенедикта (ред.), Киберпространство: первые шаги (стр. 81–118). Кембридж: MIT Press.

Внешние ссылки

• Ленуар, Т. и Х. Ловуд (2003), «Театры войны: военно-развлекательный комплекс» , Кунсткамера, Лаборатория, сцена — этапы познания в 17 веке / Коллекция, Лаборатория, Театр, Берлин; Издательство Уолтера де Грюйтера.
• Поставщик: AEgis Technologies : симулятор BattleStorm.
• SIMNET – Взгляд изнутри , Л. Нил Косби
• SIMNET: Появление сетей симуляторов , Дункан С. Миллер и Джек А. Торп
• Война - это виртуальный ад, журнал Wired, выпуск 1.01 , Брюс Стерлинг
• Тренажер тактического боя Lockheed Martin (CCTT)
• Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA) «Переход технологий» , страницы 27, 93