Kami telah melihat, di Artikel sebelumnya, apa itu model simulasi dan bagaimana, dari waktu ke waktu, praktik pemodelan dan simulasi semakin penting dalam berbagai konteks. Mari kita fokus pada penggunaan saat ini pemodelan & simulasi dalam dunia pertahanan.
Mengapa simulasi digunakan di sektor pertahanan
Kita mulai dengan mempertimbangkan tujuan simulasi. Singkatnya kita dapat mengatakan bahwa hari ini kita pada dasarnya mensimulasikan untuk mencapai salah satunya 4 gol:
A) Pelatihan personil militer
B) Penelitian dan pengembangan strategi/taktik kemenangan dalam skenario yang diketahui
C) Definisi karakteristik sistem baru
D) Validasi sistem baru
Mari kita lihat di bawah ("gambar 1") terdiri dari 4 dimensi penggunaan yang tercantum di atas. Dan untuk melakukan ini, mari pertimbangkan simulasi generik, yaitu sistem pertahanan udara seperti yang ada di diagram (lihat gambar berikut). Ini adalah skema yang sangat sederhana yang menyediakan model komando dan kontrol (yang pertama di sebelah kiri, pada gambar), model peluncur rudal, radar, rudal pencegat, dan kemungkinan ancaman (kotak biru terakhir di gambar, di paling kanan). Model-model objek nyata ini dihubungkan, dalam simulasi, oleh infrastruktur komunikasi (blok oranye pada gambar) yang mampu membuat mereka berkomunikasi satu sama lain untuk membangun satu simulasi yang koheren dari interaksi sistem pertahanan dengan udara. ancaman.
Untuk memahami bagaimana simulasi digunakan untuk mencapai tujuan A,pelatihan staf1, kita dapat membayangkan kebutuhan untuk memiliki operator sistem senjata yang dimodelkan dalam contoh latihan (lihat gambar "gambar 2" berikut). Mari kita bayangkan itu berinteraksi langsung dengan model perintah dan kontrol, mari kita bayangkan bahwa simulator diberi makan dengan skenario simulasi tipikal dari keterlibatan ancaman yang tidak bersahabat dan mari kita asumsikan bahwa sistem memungkinkan untuk merekam interaksi operator dan hasil dari misi keterlibatan untuk analisis pasca selanjutnya dari perilaku operator (berapa banyak pesawat bermusuhan yang berhasil dia libatkan? Dengan hasil apa? Operator mana yang lebih baik untuk serangkaian skenario tertentu? Mengapa?). Secara internasional tujuan ini dikenal sebagai Education, Training, Exercise and Evaluation (ETEE).
Untuk memahami bagaimana simulasi digunakan untuk mencapai tujuan B, penelitian dan pengembangan strategi/taktik kemenangan dalam skenario yang diketahui, kita harus membayangkan bahwa kita memiliki data intelijen yang memungkinkan kita membuat model model ancaman baru. Sah untuk bertanya bagaimana, pertimbangan lain dianggap sama, tepat untuk mengonfigurasi sistem agar merespons dengan lebih baik, yaitu, menjadi lebih efektif, untuk jenis ancaman ini: bagaimana mengatur peluncur? Bagaimana mengatur radar? Doktrin api mana yang lebih efektif? Apa perilaku operator yang paling benar? Situasi serupa digambarkan dalam gambar berikut ("gambar 3").
Untuk memahami mengapa simulasi digunakan untuk mencapai tujuan C, yaitu la definisi karakteristik sistem baru, kita bisa kembali mengacu pada skenario seperti pada gambar sebelumnya ("gambar 3"). Misalkan kita menjadi sadar, melalui data intelijen, tentang ancaman baru dari musuh potensial. Kami melakukan simulasi dengan model sistem senjata yang kami miliki dan kami menemukan bahwa sistem yang kami miliki tidak cocok untuk memastikan tingkat perlindungan yang memuaskan dari ancaman baru. Mampu membeli sendiri sistem senjata baru, atau mampu mengembangkan yang sudah ada, ke arah mana kita bergerak? Bisakah radar yang lebih berperforma cukup, mampu melihat ancaman lebih awal dan lebih baik, atau rudal pencegat yang lebih bermanuver, atau mampu mencapai ketinggian/jarak yang lebih jauh dibandingkan dengan yang sudah ada? Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini, dan kemudian menguraikan permintaan tawaran untuk sistem yang canggih dan dioptimalkan untuk menanggapi kebutuhan baru angkatan bersenjata, simulasi adalah alat yang sangat berguna dan seringkali tak tergantikan.
Dan terakhir, mari kita coba membayangkan bagaimana sistem simulasi dapat berguna untuk mencapai tujuan D, yaitu la validasi sistem baru. Melanjutkan contoh sebelumnya, kita dapat mencoba membayangkan bahwa kita benar-benar menerima sistem (atau subsistem) yang ditingkatkan untuk melawan jenis ancaman baru. Dengan asumsi bahwa sistem yang kami putuskan untuk diperoleh adalah radar baru, kami dapat membayangkan bahwa, selain radar itu sendiri, model radar juga dapat disediakan, model yang cocok untuk menjadi bagian dari simulasi kami.2. Dengan model ini dimungkinkan untuk menjalankan kembali simulasi untuk memverifikasi kinerja sistem akhir yang ditingkatkan dan kemudian memvalidasi sistem itu sendiri untuk memastikan kepatuhan yang efektif dengan kebutuhan untuk menghadapi ancaman yang berkembang (lihat gambar berikut "gambar 4" ).
Kasus lain yang termasuk dalam tujuan D adalah integrasi sistem yang kompleks yang membutuhkan pengembangan dari awal. Biasanya, saat merancang sistem yang benar-benar baru, kami mulai dengan merancang simulasi global dari sistem itu sendiri yang ditujukan untuk menyempurnakan persyaratan terperinci dan mengembangkan algoritme setiap subsistem (persis situasi skema pertama artikel). Setelah selesai pengembangan, berbagai subsistem akan benar-benar dibuat dengan HW nyata (setidaknya dalam bentuk prototipe), prototipe ini diganti, pertama satu per satu (lihat gambar berikut "gambar 5"), kemudian secara bertahap semua, ke subsistem awalnya dipahami dalam simulasi. Dengan kata lain, simulasi diubah menjadi alat uji, validasi, dan integrasi nyata yang berguna untuk memverifikasi seberapa jauh subsistem yang dibuat menyimpang dari yang semula dipahami (konsep HW dalam loop).
Jenis simulasi
Ada banyak cara untuk membedakan jenis simulasi yang digunakan dalam Pertahanan. Diferensiasi klasik adalah antara simulasi Konstruktif, Virtual, dan Langsung:
- Konstruktif: simulasi di mana sistem dan perilaku unit operator (operator yang perilakunya diwakili oleh model) disimulasikan3. Sistem simulasi seperti pada "gambar 3" dapat menanggapi jenis definisi ini, jika seseorang membayangkan bahwa campur tangan manusia membatasi dirinya untuk memodifikasi apa yang telah diidentifikasi sebagai "data konfigurasi" (misalnya dengan memutuskan penyebaran elemen pada dasar atau untuk memutuskan kemunculan pada saat tertentu selama simulasi ancaman yang memiliki perilaku yang telah ditetapkan sebelumnya). Dalam simulasi konstruktif, semuanya benar-benar disimulasikan (biasanya dengan komputer), dan tidak ada elemen nyata yang berinteraksi dengan simulasi.
- maya: Dalam hal ini kami telah mensimulasikan sistem yang dikendalikan oleh orang sungguhan (Human in the Loop). Apa yang dijelaskan pada "gambar 2" bisa menjadi contoh yang baik.
- hidup: Dalam hal ini, selain kasus Virtual, kita juga dapat memiliki sistem nyata (seperti yang telah disebutkan, konsepnya adalah HW dalam lingkaran). Pertimbangkan, misalnya, kasus "gambar 6" (gambar berikut) di mana alih-alih radar yang disimulasikan, kami memiliki radar nyata yang mampu mengirim data ke perintah dan kontrol yang disimulasikan, dan diaktifkan untuk menerima baik yang nyata maupun yang disimulasikan (Sim lebih hidup).
Klasifikasi yang baru saja diekspos memiliki nilai historis (muncul pada dokumen pertama DOD USA dari awal 90-an) tetapi hari ini tampaknya, dalam banyak hal, sudah ketinggalan zaman. Namun, beberapa pertimbangan pada berbagai konfigurasi dapat dilakukan.
Simulasi konstruktif tentu memastikan hasil yang lebih berulang, relatif lebih murah daripada yang lain (tidak ada objek nyata, semuanya disimulasikan di komputer) dan lebih cocok untuk mempelajari perilaku teoretis dari sistem yang dimodelkan (misalnya: definisi persyaratan, definisi strategi, penilaian kelemahan). Fidelity bergantung pada keakuratan model yang digunakan dalam simulasi itu sendiri.
Tetapi ketika elemen non-simulasi diperkenalkan (yaitu operator nyata, seperti dalam kasus simulasi virtual; atau sistem nyata dalam simulasi langsung) pengulangan simulasi menjadi lebih sulit, jika tidak mustahil untuk dicapai. Tapi keterwakilan, di sisi lain, meningkatkan dan membuat simulasi lebih cocok untuk tujuan yang berbeda, seperti memvalidasi sistem baru atau operator pelatihan.
Kami juga secara singkat menyebutkan teknologi kembar digital, secara harfiah "kembar digital", yang terdiri dari pembuatan salinan virtual dan digital dari objek nyata, salinan yang mampu memodelkan aspek statis dan dinamis dengan sesuai. Salinan digital semacam itu tentu saja mampu memengaruhi simulasi di mana mereka bertindak, tetapi juga mentransfer beberapa efek/hasil simulasi ke objek nyata yang disalinnya. Ini adalah semacam alternatif untuk situasi pada "gambar 6": alih-alih membuat simulasi berinteraksi dengan objek nyata yang meninggalkannya di dunia nyata, objek nyata dialihkan ke dunia simulasi dengan menggantinya dengan "kembaran digital" -nya. .
Akhirnya, perlu untuk mencerminkan bagaimana, dengan kemajuan teknologi terbaru dan dengan metaverse di gerbang, representasi "gambar 7" (gambar berikut) sesuai, yang menunjukkan, di samping klasifikasi tradisional (bagian bawah dari gambar), tumpang tindih konsep Realitas Campuran yang harus kita biasakan lebih banyak (untuk diskusi tentang perspektif metaverse, ada baiknya membaca studi Ref. 2) .
Gambar 1 : Perbandingan antara konsep Realitas campuran (bagian a) dan simulasi (bagian b). Sumber: Referensi 3
Yang juga menarik adalah klasifikasi yang membedakan simulasi berdasarkan kategori hierarki dari sistem yang disimulasikan. "Gambar 8" (gambar berikut, diambil dari Ref. 3) secara sintetik mewakili hierarki dari berbagai jenis simulasi, menyoroti tingkat agregasi, resolusi/kesetiaan, area tindakan simulasi (dan menunjukkan, misalnya, beberapa simulasi yang dikenal di bidang pertahanan AS).
Contoh "gambar 1" kami akan ditempatkan pada tingkat agregasi kedua dari belakang, yang "Misi". Pada tingkat terendah (keterlibatan) orang dapat membayangkan model pencegat tunggal, atau radar. Pada tingkat yang lebih rendah (rekayasa) ada model subsistem (misalnya: model pencari4 dari rudal).
Level yang ditempatkan lebih jauh ke bawah, pada "gambar 8", lebih cocok untuk mencapai tujuan C dan D (definisi persyaratan dan validasi) dan untuk alasan ini disebut level "Rekayasa".
"Angka 8" memperkenalkan kita, dengan cara alami, untuk mengatasi masalah interoperabilitas. Interoperabilitas adalah konsep yang luas, dan mengungkapkan kemampuan suatu sistem untuk berinteraksi secara benar dengan sistem lain. Interoperabilitas telah lama menjadi persyaratan yang harus dipenuhi oleh sistem senjata, dan ini merupakan prasyarat untuk kemampuan jaringan dan operasi multi-ranah. Jika di satu sisi sistem senjata harus berinteraksi satu sama lain, sama jelasnya, bahkan hanya dengan melihat "gambar 8", bahwa simulasi (atau lebih tepatnya: model yang menjadi dasar simulasi) juga harus melakukannya, baik untuk kebutuhan agregasi model yang berbeda dalam simulasi yang mempertimbangkan sistem simulasi berbeda yang berinteraksi, baik untuk kebutuhan penggunaan kembali model5.
Contoh yang mudah dipahami adalah pemodelan objek yang menganimasikan ruang pertempuran: jika suatu sistem melihat ancaman tertentu, sistem yang dikerahkan di dekatnya harus melihat ancaman yang sama (kecuali karakteristik sensor yang berbeda).
Dari pertimbangan ini kami memahami bahwa kebutuhan muncul untuk mendefinisikan a) bahasa untuk pertukaran data simulasi dan b) arsitektur SW yang memungkinkan berbagai simulasi untuk saling beroperasi. Untuk mengatasi jenis masalah ini, seperti objek federasi dari tingkat hierarki yang berbeda, sekarang kita dapat mempertimbangkan DIS (Simulasi Interaktif Terdistribusi, standar IEEE untuk melakukan simulasi lintas platform) yang HLA (Arsitektur Tingkat Tinggi, yang merupakan standar arsitektur untuk desain simulasi terdistribusi).
(Lanjutan)
Baca bagian pertama"Apa model simulasi: asal dan evolusi"
Baca bagian ketiga "Apa itu model simulasi: pusat simulasi di Italia dan di seluruh dunia"
Referensi
1 PENGANTAR PEMODELAN DAN SIMULASI, Anu Maria
2 Metaverse dan Keamanan Nasional, Institut Studi Strategis Italia, Fabio Vanorio
3 Tantangan Terbuka Dalam Membangun Sistem Simulasi Tempur Untuk Mendukung Pengujian, Analisis Dan Pelatihan, Konferensi Simulasi Musim Dingin (WSC) 2018, Andreas Tolk - Raymond R. Hill - Douglas D. Hodson - Jeremy R. Millar
Note
1 Konsep serupa didefinisikan dalam bahasa Inggris dengan istilah "Mission Rehearsal", yaitu pembuktian misi
2 Versi model yang berbeda sering diminta dari pemasok, dimaksudkan untuk mencerminkan kemajuan desain subsistem. Dengan cara ini dimungkinkan untuk mendapatkan pengembalian menengah, sebelum proyek akhir dirilis, sehingga dapat memverifikasi validitas evolusi yang diminta dan, jika sesuai, untuk dapat memperbaikinya dalam fase desain produk baru. , ketika biaya modifikasi masih wajar.
3 Perilaku para komandan yang ditugaskan untuk menjalankan fungsi komando dan kontrol dari unit-unit yang bergantung tidak disimulasikan
4 Subsistem pelacakan target
5 Namun perlu berhati-hati tentang penggunaan kembali model simulasi, dan memperingatkan pembaca bahwa tidak selalu mungkin untuk menggunakan kembali model yang dibuat untuk dua simulasi dari tingkat hierarki yang berbeda, atau bahkan dari tingkat hierarki yang sama. Ada masalah tingkat fidelitas, persyaratan eksekusi, dan banyak lagi, yang seringkali membuat penggunaan kembali menjadi tidak mungkin. Ini diselesaikan baik dengan menyederhanakan model, atau dengan mendesain ulangnya, atau bahkan hanya dengan menggunakan data dari simulasi yang lebih akurat dalam konteks simulasi tingkat yang lebih tinggi.
Foto: Angkatan Udara AS / penulis
