REVUE MILITAIRE ÉTRANGÈRE N° 11/2008, pp. 27-32
Forces armées américaines JWARS
Capitaine Rang 1N . REZYAPOV ,
Majeur S. TCHESNOKOV ,
capitaine M. INYUKHIN
L'arsenal d'outils pour tous les niveaux de leadership des forces armées américaines a longtemps et fermement inclus la modélisation informatique. Depuis le début des années 2000, la direction militaire américaine a classé les moyens d'imitation et de simulation d'opérations de combat parmi les technologies prioritaires dans la formation de la politique militaro-technique. Forte dynamique de développement technologie informatique, les technologies de programmation, les fondements de l'ingénierie des systèmes de modélisation de divers processus réels ont marqué une énorme percée aux États-Unis dans le développement de modèles et de systèmes de simulation.
Les principales directions du développement de la modélisation dans les forces armées américaines sont : l'optimisation de la structure des forces armées, le développement de concepts pour l'emploi au combat des troupes (forces), le développement de la tactique et de l'art opérationnel, l'optimisation des l'acquisition de nouveaux modèles d'armes et d'équipements militaires, l'amélioration de l'entraînement opérationnel et au combat, etc. Un exemple est le Joint Warfare System (JWARS), qui est un modèle pour la conduite d'opérations militaires par des forces interarmées. Il vous permet de simuler des opérations terrestres, aériennes, maritimes et combat, actions des forces d'opérations spéciales et d'information, protection/utilisation d'armes chimiques, actions de défense antimissile/systèmes de défense aérienne sur théâtre d'opérations, contrôle et exploration de l'espace, communication, soutien logistique.
JWARS est un système de modélisation constructive moderne développé à l'aide des outils CASE (Computer Aided Software Development) dans le langage de programmation Smalltalk. Il utilise le temps des événements et simule les activités et les interactions des unités militaires. Dans le cadre de ce système, les enjeux de création d'un espace de combat virtuel en trois dimensions, prenant en compte les conditions météorologiques et les caractéristiques du terrain, le soutien logistique des opérations de combat, la création d'un système clair de flux d'informations, ainsi que les enjeux de décision -la prise en charge du système de commandement et de contrôle a été minutieusement élaborée.
L'objectif principal de JWARS est de simuler les opérations de combat des formations opérationnelles interarmées (OOF), ce qui devrait améliorer la qualité de la planification et de l'utilisation opérationnelles interarmées des forces armées, évaluer les capacités de combat des formations interarmées et développer des documents conceptuels pour la construction de l'armée Forces dans leur ensemble.
Ce système permet un contrôle complet du processus de planification et d'exécution opérationnelle, ainsi que la répétition multiple de l'exécution des mêmes tâches, ce qui augmente considérablement la capacité d'analyser les résultats des actions et de sélectionner le scénario le plus efficace pour l'utilisation des forces et veux dire.
OpportunitésJWARS:
- permet de planifier des opérations militaires de plus de 100 jours ;
- échelle de temps de simulation 1 : 1000 (1000 fois plus rapide que le temps réel) ;
- temps d'initialisation du modèle jusqu'à 3 min.
L'élaboration du modèle est réalisée sous la supervision directe du chef du service d'analyse et d'évaluation des programmes. L'importance de JWARS pour le développement et l'expérimentation de concepts stratégiques prometteurs, le développement de formes et de méthodes d'utilisation au combat de l'OOF dans le contexte d'hostilités réseaucentriques est soulignée.
La dernière version de JWARS se distingue par la présence d'un système modulaire de modélisation d'un réseau de transports militaires inter-théâtre, une simulation améliorée du système de contrôle OOF, la possibilité de simuler des frappes contre des cibles mobiles, la présence d'une géoinformation et géophysique base de données pour l'Asie du Sud-Est, l'Extrême-Orient, l'Asie du Sud et l'Amérique du Sud, une vitesse accrue due à la modernisation du code du programme et à l'introduction d'une nouvelle base technique, la possibilité de construire un script, etc.
La modélisation de l'utilisation des armes de destruction massive recouvre actuellement la simulation de la protection contre les armes chimiques et l'évaluation de son impact sur les unités de combat et environnement... Dans un avenir proche, il est prévu de créer des blocs pour modéliser l'évaluation de l'utilisation des armes biologiques et nucléaires.
Le modèle d'action de l'Air Force prend en charge la solution d'environ 20 types de tâches typiques. Décrit les processus d'appui aérien direct, l'utilisation de CD, l'application de frappes massives de missiles-aviation (MRAU), la fourniture de défense aérienne des zones de combat, la destruction de cibles sol/air/mer, la suppression de l'air de l'ennemi système de défense, l'utilisation massive de drones, la désignation et le guidage de cibles sous contraintes de temps, la pose de mines à partir des transporteurs aériens, le ravitaillement en vol, etc.
Le modèle d'actions de la Marine contient les processus de destruction de cibles de surface, l'utilisation de sous-marins contre les forces de surface, le blocus naval, l'OLP (moyens aériens, sous-marins et de surface), la guerre des mines en mer, le soutien des forces terrestres. artillerie navale, effectuer des opérations amphibies, etc.
Le modèle des actions de défense antimissile / défense aérienne sur les théâtres est basé sur l'évaluation des actions des Patriot / THAAD, Aegis, arme laser aéroporté. La menace des missiles et le fonctionnement d'un système intégré de défense antimissile de théâtre sont simulés.
La modélisation des systèmes de contrôle, des communications, du support informatique, de la reconnaissance et de la surveillance (C4ISR) est basée sur une carte numérique situationnelle de la situation, simulant les flux d'informations sur le champ de bataille, collectant et agrégeant des informations sur la situation avec reconnaissance des cibles, fixant des cibles pour les équipements de détection , y compris l'espace, et dr.
Le processus de prise de décision est basé sur une base de connaissances des normes tactiques ainsi que sur les préférences des décideurs.
Le système vous permet de simuler le travail guerre électronique, pour évaluer les processus de restauration du système de contrôle après l'impact de l'ennemi.
Lors de la modélisation des opérations d'information, il est simulé impact direct sur les systèmes de communication, la détection et le traitement des informations ennemies.
À l'heure actuelle, il est impossible d'évaluer les conséquences de l'introduction dynamique de virus d'information ou de distorsion d'informations dans les ordinateurs ou les flux d'informations de l'ennemi, et il n'y a pas non plus de possibilité d'ouvrir des mesures pour induire en erreur (il est prévu de les mettre en œuvre à l'avenir versions).
La modélisation du fonctionnement des forces et moyens spatiaux prend en compte la modernisation planifiée (aspect en perspective) des forces et moyens, les processus de contrôle de l'espace, l'imitation des opérations anti-spatiales et la guerre de l'information.
Le soutien logistique est modélisé en tenant compte de l'autonomie, de la planification du transport des forces et des moyens par transport aérien, ferroviaire, routier, maritime et par pipeline, le soutien des alliés, etc.
Des exemples de tâches qui ont été résolues avec l'aide de JWARS dans le contexte de la guerre centrée sur le réseau sont l'évaluation des performances :
Protection des installations critiques (territoire américain, bases, forces militaires sur le théâtre des opérations, forces et installations des alliés, etc.) ;
Neutralisation des armes de destruction massive et de leurs vecteurs ;
Protection des systèmes d'information;
Mesures pour contrer l'ennemi par l'observation continue, le suivi, l'impact massif de moyens aériens et terrestres de haute précision sur des cibles fixes et mobiles importantes ;
Nouvelle technologies de l'information et des concepts innovants pour l'élaboration de l'architecture du système de contrôle « intégré » et du système d'une cartographie unique de la situation opérationnelle, etc.
JWARS inclut un système expert de production avec inférence basée sur des règles de décision "si .. alors .. sinon ...". La mise à jour de la base de connaissances (valeurs des faits, règles) sur l'ennemi est réalisée à la suite du processus d'information de la reconnaissance. Base de connaissances
contient également des informations sur ses forces, les résultats de l'évaluation de la situation, y compris l'ennemi. Il fournit aux utilisateurs des solutions générées automatiquement qui peuvent être corrigées en ligne. Les règles de décision de la base de connaissances sont essentielles au fonctionnement dynamique du modèle. Suite au déclenchement de la règle, chaque fait peut se voir attribuer une ou plusieurs actions. Des actions sont effectuées lorsque la valeur du fait calculé est égale à un certain seuil et modifie l'état de la base de données.
Le déclenchement des règles génère également automatiquement des requêtes au système de renseignement, qui émet des notifications (réponses) à ces requêtes. Le travail des règles détermine la dynamique du comportement du modèle dans le temps. Les réponses générées par le système de renseignement sont évaluées par le critère de satisfaction (le degré de satisfaction de la demande). Dans le cas d'une faible valeur du taux de satisfaction, la demande est reformulée en tenant compte de l'interdépendance entre les demandes et l'état de la situation opérationnelle.
Lors de l'évaluation de la situation opérationnelle, un carte géographique avec une grille de coordonnées tracée (Common Reference Grid). Pour chaque cellule de la grille de coordonnées correspondant à la superficie terrestre, la valeur de l'indicateur est calculée, qui caractérise le degré de contrôle de la situation de ses propres forces et de l'ennemi, sur la base du calcul du "pouvoir d'influence" selon à une certaine méthode. En conséquence, chaque cellule est colorée en bleu ou en rouge.
Le modèle des processus de détection et de classification des objets (cibles) est de nature stochastique, dépendant des actions des forces ennemies, de la visibilité, du degré de contre-mesures électroniques et de la nature du terrain. Sur la base des probabilités calculées, le nombre de forces et d'armes ennemies détectées est déterminé à partir de celles réellement présentes, puis le processus probabiliste de reconnaissance / classification des cibles est simulé, à la suite de quoi elles sont corrélées, par exemple, avec un type spécifique de armes et équipements militaires, ou seulement avec une certaine classe d'échantillons. Ensuite, le rapport final de l'outil de détection est généré.
Le processus d'association et de corrélation des résultats des travaux de divers moyens de renseignement dans un même espace d'information est le suivant :
1. Les résultats de la détection de chaque moyen de reconnaissance sont reportés sur une carte situationnelle.
2. Les positions de chacun des objets précédemment découverts dans le temps sont extrapolées au moment de la réception de nouveaux rapports sur les résultats des travaux des moyens de reconnaissance.
3. Sur la base du calcul de l'emplacement du "centre de masse" des objets précédemment détectés, une sélection de candidats probables à l'association avec des objets est effectuée, dont les informations sont contenues dans les rapports nouvellement reçus sur les résultats des travaux de moyens de reconnaissance.
4. La valeur probabiliste de l'association d'objets est calculée.
5. Sur la base de la valeur relative de la probabilité d'association, il est déterminé si l'objet est un objet nouvellement découvert parmi ceux déjà connus ou un nouvel objet découvert pour la première fois.
La nature des algorithmes utilisés dans JWARS :
1. Processus probabiliste (stochastique) (Monte Carlo) - calculs basés sur des générateurs de nombres aléatoires, valeurs de sortie discrètes (simulation de processus de détection, planification de frappes de défense aérienne contre des cibles au sol, défense antimissile / défense aérienne sur le théâtre d'opérations, mine guerre en mer, combat de sous-marins, affrontement entre les forces de surface des flottes, etc.).
2. Calculs déterministes (analytiques et basés sur les formules de la théorie des probabilités). Il est possible de simuler les processus d'application et de protection contre les armes de destruction massive, manoeuvrant par des forces et des moyens.
Propriétés du modèle JWARS, typiques des conditions d'opérations militaires réseau-centrées :
La capacité à répondre de manière dynamique et interactive aux événements en fonction de la perception de la situation par chaque partie sur la base de l'analyse de la situation opérationnelle ;
Création d'une base pour prendre une décision à partir d'une évaluation analytique de la situation actuelle ;
Mise en œuvre d'un degré élevé de coordination/synchronisation des actions du commandant PF avec les actions des commandants subordonnés à tous les niveaux de leadership ;
Intégration des informations de renseignement pour la prise de décision ;
Modélisation du comportement des « objets clés » (centres de gravité) - militaires et économiques - en relation avec l'état du VPR de l'ennemi ;
Évaluation de la mise en œuvre de l'objectif ultime d'une opération militaire (état final), par exemple, sous la forme d'un changement dans la politique de la direction de l'État ;
Description des critères agrégés pour remporter la victoire (géographique - l'absence d'unités ennemies sur un certain territoire, l'équilibre des forces souhaité - éviter la perte de leurs forces et de leurs alliés, vaincre l'ennemi pendant un certain temps);
Détermination du degré de réalisation des objectifs d'une opération militaire.
Le système logiciel JWARS se compose de trois modules : fonctionnel, simulation et système, qui sont combinés en un seul complexe. Le module fonctionnel contient un logiciel d'application qui permet de simuler la fonctionnalité de combat. Le logiciel spécial du module de simulation crée une image virtuelle de l'espace de combat. Le module système assure le fonctionnement du matériel du système JWARS et crée des interfaces homme-machine pour l'échange de données, à l'aide desquelles la saisie des données initiales et la réception des résultats de simulation sont effectuées.
Module fonctionnel. L'élément de base du système JWARS est l'objet
espace de combat - Entité spatiale de combat (ESB). Niveau nominal de LOD : Bataillon interarmes, escadron aérien, navire d'opérations maritimes et plates-formes de reconnaissance pour les systèmes de reconnaissance et de surveillance. Les objets auxiliaires de l'espace de combat sont les infrastructures (ports, aérodromes, etc.), les postes de commandement (état-major, postes de commandement, centres de communication, etc.). Les objets de l'espace de combat sont caractérisés par des propriétés statiques (par exemple, le rayon de destruction des armes de frappe) et dynamiques (en particulier, les coordonnées de localisation). Les données comprennent également des informations sur l'interaction des objets entre eux et l'environnement externe.
L'interaction des objets spatiaux de combat dans le système JWARS est mise en œuvre à l'aide de divers algorithmes qui varient en fonction de la nature de l'activité simulée, Fonctionnalité le modèle auquel l'algorithme est associé et la disponibilité des données. Toutes les interactions entre les objets spatiaux de combat dans JWARS sont des événements de simulation. L'importance des événements individuels peut aller de relativement faible à très élevée.
Module de simulation. Ce module contient des outils de simulation de l'infrastructure nécessaire, développés selon une méthode orientée objet, ce qui garantit leur modularité et donc une flexibilité suffisante pour apporter rapidement des modifications à l'espace de combat virtuel.
JWARS a des exigences strictes pour le stockage et le traitement des données. Répondre à ces exigences nécessite un système de gestion de base de données fiable. Dans JWARS, à ces fins, le système de gestion de base de données ORACLE (SGBD) est utilisé, qui sert à stocker toutes les informations, y compris les entrées et les sorties.
Comme les autres systèmes de simulation de dernière génération, JWARS supporte obligatoirement les normes d'architecture HLA.
Module système. Il comprend le matériel JWARS que les utilisateurs peuvent utiliser pour simuler. L'interface homme-machine est utilisée dans l'élaboration des scénarios de combat, la reconnaissance de l'espace de combat, la mise en œuvre du commandement et du contrôle du combat, ainsi que lors de l'analyse des résultats.
L'imitation d'un large éventail d'unités militaires dans JWARS est assurée par l'utilisation de bases de connaissances sur les données d'événements, les règles et les relations causales, qui permettent ensemble de décrire analytiquement la position de leurs formations et des troupes ennemies (forces), ainsi que comme conditions extérieures... Selon les développeurs, un ensemble relativement restreint de relations causales permet de simuler diverses opérations militaires avec un degré de réalisme assez élevé sans intervention humaine.
Les versions antérieures du système JWARS permettaient de prendre en compte des facteurs tels que le niveau de formation du personnel et son état moral et psychologique. En conséquence, il y avait des opportunités de créer des sous-unités de différents niveaux de capacité de combat, avec différentes qualités personnelles des commandants, telles qu'une tendance à l'aventurisme, le souci des solutions de mauvaise qualité à la mission de combat assignée, etc. Ces caractéristiques offrent une certaine flexibilité lors de la création d'une stratégie pour le comportement de certaines sous-unités. V dernières versions JWARS a établi une hiérarchie rigide de la ligne de commande pour la définition des tâches, ce qui a permis, dans l'ensemble, de simuler une véritable évaluation de l'exécution des tâches par les unités subordonnées et de développer des options optimales pour leur utilisation au combat. En d'autres termes, les autorités supérieures fixent une mission de combat et imposent des restrictions à sa solution.
L'objectif principal de la création de relations de cause à effet est de reproduire automatiquement le comportement d'une sous-unité en fonction de la situation de combat actuelle. Il est possible d'utiliser l'assistant de données de cause à effet pour générer un nombre illimité de nouvelles règles.
Étant donné que les règles peuvent être stockées sous forme de données, il est facile de générer des ensembles de règles sans modifier le code JWARS.
Le plus règles simples JWARS utilise des relations logiques élémentaires (supérieur à, et, ou, etc.), tandis qu'un raisonnement plus complexe pour savoir si une situation est favorable ou non est basé sur plus relation compliquée(si, alors, sinon).
L'une des tendances dans le développement de cette boîte à outils du système JWARS sera bientôt la mise en œuvre de la possibilité de construire des règles logiques de cause à effet basées sur l'appareil mathématique de la logique floue.
Pour faciliter l'application des règles floues par l'utilisateur, un système d'aide automatisé et une interface graphique intuitive seront mis en place.
Les unités du système JWARS ont une variété de capacités et peuvent effectuer différentes actions ou tâches en même temps, tant qu'elles n'entrent pas en conflit les unes avec les autres (par exemple, rester en place et se déplacer). Les actions de l'unité peuvent être modifiées en fonction de l'exhaustivité des données sur la situation. Par exemple, face à des forces ennemies supérieures, une unité avec des informations incomplètes concernant l'emplacement d'autres forces alliées amies peut battre en retraite jusqu'à ce que la situation devienne plus certaine. Plus la situation est douteuse, plus tôt la retraite commencera. Une fois la situation déterminée, des mesures spéciales peuvent être prises en fonction du moment. L'unité doit utiliser toutes les ressources à sa disposition afin de résoudre les tâches assignées, sans violer les restrictions, par exemple, concernant le nombre de pertes de personnel et d'équipement.
Dans les versions antérieures de JWARS, qui n'avaient pas de système causal au niveau tactique, il y avait des cas où, dans le processus de modélisation, les unités de combat, au lieu de s'engager dans la bataille, se dirigeaient vers leurs cibles, ne répondant que par le feu. Il y a également eu des cas d'unités engagées de manière inappropriée dans des combats. La base de connaissance des relations de cause à effet a permis d'améliorer la capacité d'appréciation de la situation et d'apporter des modifications aux options d'utilisation au combat des unités. Comme le montre la figure ci-dessous, l'unité attaque l'ennemi, se rapproche de lui, le détruit ou le force à battre en retraite, puis reprend la mission initiale. Pendant ce temps, les unités de soutien, à la fois les leurs et celles de l'ennemi, jugent la situation dangereuse et essaient de ne pas entrer dans la zone de tir.
Les règles JWARS peuvent être facilement associées à des types spécifiques d'unités d'organisation. Cela permet aux utilisateurs de créer de nouveaux départements et de leur attribuer automatiquement les ensembles de règles et d'actions appropriés en fonction de diverses combinaisons de caractéristiques. Toute unité créée en tant qu'unité de combat (blindés, infanterie, etc.) peut hériter de ces règles. Cependant, certaines règles pour les petites unités (groupes de reconnaissance en profondeur, groupes de forces spéciales) peuvent être plus importantes par rapport aux règles générales de combat.
Pour assurer les actions des unités non combattantes, des règles appropriées sont élaborées, qui, par exemple, les obligent à changer de cap afin d'éviter les collisions avec l'ennemi. Les unités combattantes et non combattantes, obéissant à l'ordre du commandant général de se déplacer vers un emplacement spécifique, déterminent leur itinéraire en fonction des règles existantes. À cet égard, des différences importantes dans leurs itinéraires sont possibles.
La pratique de l'utilisation de JWARS montre que les ensembles de règles floues sont un bon outil pour prendre des décisions complexes, car ils offrent non seulement un choix parmi des options prédéfinies pour les actions, mais permettent également d'en générer de nouvelles. Cependant, ce système utilise encore principalement des règles standard plutôt que floues en raison de l'exhaustivité des ensembles de règles standard et de leur facilité d'utilisation pour prendre des décisions structurées. La plupart des experts pensent que les règles standard sont beaucoup plus faciles à formuler. Cependant, les futures versions de JWARS amélioreront les outils d'édition et de vérification automatique des règles floues pour les rendre plus faciles à utiliser.
L'un des aspects clés des activités des unités militaires est l'action conjointe. Étant donné que l'une des fonctions principales du système est d'évaluer l'efficacité des actions de diverses structures, les actions conjointes devraient être une composante très flexible du modèle. Par exemple, la mise à disposition de ressources pour les départements de JWARS peut provenir de plusieurs sources, dont certaines sont préférables dans certaines conditions, mais toutes répondent aux exigences minimales. Comprendre ce compromis sera le principal défi dans l'application des bases de connaissances dans les domaines partage ressources limitées. Les unités du système JWARS ne s'entendent pas sur des actions conjointes et ne forment pas de coalitions temporaires, mais demandent des ressources supplémentaires et utilisent des réserves sur la base d'une évaluation de la situation. Ainsi, une unité participant aux hostilités peut demander des appui-feu et le recevoir d'une ou plusieurs sources, selon les priorités fixées. À la demande suivante, une autre unité ou un autre type d'arme peut servir de support, mais dans tous les cas, le support sera fourni jusqu'à épuisement de toutes les ressources.
De manière générale, il convient de noter que le développement de systèmes de modélisation et de simulation aux États-Unis est considéré comme l'un des principaux facteurs permettant d'assurer l'efficacité de la construction et de l'utilisation des aéronefs. L'énorme potentiel accumulé dans ce domaine est déjà évalué comme dépassant largement les capacités des autres pays du monde dans ce domaine. À l'avenir, une intégration mondiale plus poussée des modèles et l'introduction de systèmes de réalité virtuelle (espace de combat multidimensionnel artificiel) basés sur des réseaux de télécommunication sont attendus, conçus pour fournir aux utilisateurs un accès à la fois à l'environnement simulé opérationnel et physique, à des modèles et bases de données normalisés, ainsi qu'à ainsi que divers scénarios. Des systèmes avancés de simulation de combat simuleront l'utilisation des forces armées sur n'importe quel continent, en mer, dans les airs et Cosmos, l'ensemble de leur implication (y compris les opérations de maintien de la paix, la lutte contre le terrorisme, etc.). Les systèmes du futur seront capables de simuler des actions avec une grande précision dans le contexte d'une situation de combat artificiellement créée qui reproduit les caractéristiques de n'importe quel théâtre d'opérations. L'ennemi sera à la fois des « analogues » entièrement et partiellement informatisés de véritables formations militaires.
Selon le degré d'implication humaine, les experts étrangers divisent clairement tous les outils de modélisation et d'imitation en outils à grande échelle, virtuels et constructifs. Les moyens constructifs impliquent l'utilisation de troupes virtuelles (forces) dans un espace de combat virtuel.
L'architecture HLA est comprise comme une structure système de simulation au niveau de l'interconnexion des composants individuels, ainsi que des normes, des règles et des spécifications d'interface qui déterminent l'interaction des modèles pendant le développement, la modification et l'exploitation.
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Dans l'esprit des scientifiques militaires, dans leurs cercles proches et même parmi les officiers supérieurs, il y a un rêve de créer un modèle, ou mieux un complexe de modélisation, qui donnerait au commandant les options optimales pour utiliser les forces et les moyens dans un opération. Essayons de comprendre dans quelle mesure c'est faisable.
La bravoure espère
De tels modèles et complexes sont créés sur ordre du département militaire dans le but d'être appliqués dans la pratique par les commandants et les états-majors en train de développer des opérations de formations de différents niveaux et objectifs. Il semble que tout soit simple: vous entrez les données initiales, appuyez sur le bouton et obtenez le résultat - plusieurs options pour résoudre le problème, choisissez la meilleure et commencez à préparer l'opération. Il n'y a aucun doute sur la justesse du choix, des nuits blanches lors de la réflexion sur une idée. Il y a confiance dans la compréhension des intentions de l'ennemi, de la combativité de vos troupes, etc. Une machine insensible, infatigable, rapide et précise réfléchira à tout pour vous et vous dira quoi, comment et à quel moment le faire. Cependant, pendant de nombreuses années, des vagues de pensée scientifique ont battu le mur du désir, mais il n'y a pas de réelles réalisations dans ce domaine et ne peut objectivement pas l'être, car le processus de pensée humaine ne peut pas être automatisé, et tout ce qui précède est une chimère. - une idée irréalisable.
Certaines sources disent que les premières actions militaires ont commencé à être modélisées au Pentagone dans les années 80 lointaines. Le cerveau pragmatique du soldat américain est fatigué de travailler dur pour prendre des décisions, préparer et planifier les actions de groupements de troupes dans de nombreux domaines de leurs intérêts vitaux, où le gendarme du monde, en tant que représentants des cercles progressistes de l'humanité appelé à juste titre les États-Unis auparavant, ont mené des opérations militaires. Et puis l'infatigable technologie informatique est venue au secours du gendarme. Sur ordre des militaires, divers modèles mathématiques ont commencé à être développés, y compris pour des actions formations militaires de divers niveaux et objectifs. Toutes les opérations planifiées ont été simulées et ce n'est qu'après que des décisions ont été prises concernant leur préparation et leur mise en œuvre. Beaucoup a été écrit à ce sujet dans la littérature scientifique et de vulgarisation scientifique.
Les spécialistes nationaux impliqués dans les développements dans ce domaine ont été amenés à comprendre à quel point leurs collègues américains ont avancé dans le domaine de l'automatisation des activités intellectuelles des commandants des forces armées américaines. Et le nôtre, qui a toujours été caractéristique de certains chercheurs domestiques du nouveau et de l'avancé, en regardant l'Occident prospère, s'est rattrapé. Les scientifiques militaires et les scientifiques justes ne pouvaient pas se résigner à rester à la traîne de la pensée avancée. « Nous savons également à quelle extrémité tenir le pistolet », ont-ils déclaré avant de se mettre au travail. Les institutions de recherche intéressées ont créé de plus en plus de modèles d'opérations diverses et ont démontré leur créativité aux militaires. Ces derniers, s'intéressant aux travaux dans ce sens, ne semblent pas avoir pleinement compris les bénéfices pratiques des opérations informatiques. Mais pour ne pas être réputés être des gens loin de comprendre l'essence du progrès et les avantages de son application, ils n'ont pas coupé l'épaule, mais ont écouté les fruits de l'activité inlassable des travailleurs du champ virtuel. La popularité ne doit pas être négligée. tendances de la mode parmi les dirigeants et les scientifiques du monde militaire.
Les instituts de recherche ont apporté leur contribution à la résolution d'une tâche difficile, presque impossible. Cependant, de nombreux développements dans ce domaine n'étaient pas demandés dans la vie, mais étaient principalement utilisés pour des démonstrations aux chefs militaires de différents niveaux.
De gros doutes
Alors pourquoi les modèles développés ne sont-ils pas appliqués dans les activités pratiques des commandants et des organes de commandement et de contrôle militaires ? La réponse est simple : ceux qui comprennent le problème ont de sérieux doutes sur la capacité de l'esprit informatique à fournir aux chefs militaires des résultats fiables et dignes de confiance.
La question se pose : ce résultat de développement est-il une réalité objective qui ne dépend pas de leurs créateurs ou de l'incapacité de nos programmeurs à créer des modèles qui reflètent pleinement les processus simulés ? Essayons de le comprendre.
Toute opération militaire est une incarnation pratique de l'art militaire d'un commandant qui, à lui seul, élabore un plan et prend une décision. Sa préparation et sa mise en œuvre comprennent de nombreux processus complexes et multiformes, décrits dans une large mesure avec la précision requise à l'aide d'algorithmes et d'outils logiciels appropriés. Dans ce cas, une grande quantité de données initiales est prise en compte qui affecte le résultat de la simulation. Certains d'entre eux peuvent être spécifiés quantitativement avec la précision requise, par exemple, la force de combat, le niveau de sa formation, les armes, l'équipement technique des parties adverses, physico-géographiques et conditions météorologiques et beaucoup plus. Cependant, certaines informations introductives ne peuvent être décrites quantitativement pour des raisons objectives. De telles données caractérisent l'activité subjective et créative d'une personne. Il s'agit notamment de l'art militaire des commandants, du niveau de formation tactique des commandants, de l'état moral et psychologique du personnel, etc. Ainsi, seules les données formelles peuvent être prises en compte lors de la modélisation des transactions.
Tristes réalités
Le système de simulation de combat JWARS (Joint Warfare System) pour les forces armées américaines, conçu pour conduire des opérations par groupements interarmées de forces, simule les activités de formations militaires à des fins diverses... Les enjeux de la création d'un espace virtuel en trois dimensions, de la prise en compte des conditions météorologiques et des caractéristiques du terrain, du soutien logistique, de la création d'un système de flux d'informations, mais aussi de l'aide à la décision, y sont approfondis.
Cela devrait améliorer la qualité de la planification opérationnelle et de l'utilisation des forces armées, l'évaluation des capacités de combat des formations militaires et l'élaboration de documents conceptuels pour la construction des forces armées. Le processus de prise de décision est basé sur une base de connaissances des normes tactiques ainsi que sur les préférences des décideurs. Les Américains tiennent compte des données formelles, dont la liste est dressée ci-dessus, mais, selon les informations disponibles, ils peuvent également prendre en compte l'état moral et psychologique des troupes, dont la fiabilité est très discutable, car il peut changer considérablement au cours de l'opération.
Bien sûr, sur le papier, cela se passe bien, surtout quand on le veut vraiment. Mais dans la pratique, les résultats des actions des forces armées américaines et des forces armées conjointes de l'OTAN en Irak, en Afghanistan et en Yougoslavie (en particulier) étaient très éloignés de ce que la simulation montrait. Ainsi, l'opération de l'Alliance de l'Atlantique Nord dans les Balkans devait être achevée en trois jours, mais l'habileté militaire du commandement de l'armée yougoslave, l'habileté au combat et la résilience de son personnel ont contrecarré les plans des agresseurs, et il Il a fallu près de trois mois aux membres de l'OTAN pour atteindre leurs objectifs. Car la modélisation n'a pas résolu les problèmes de données informelles qui affectent de manière significative la fiabilité de l'appréciation du résultat de l'opération. Les algorithmes de modélisation comprenaient des solutions modèles, bien que les plus diverses, mais standard, prédéterminées et ne réalisant pas le travail intellectuel et créatif d'une personne, compte tenu de sa moralité et de sa psychologie.
Les événements modernes en Ukraine démontrent également la stupidité des schémas américains selon lesquels les hostilités sont menées. En effet, d'après les résultats de la modélisation des conseillers d'Etat, le groupe punitif numériquement supérieur des Forces armées ukrainiennes, qui dispose de tous types d'armes, aurait dû l'emporter en un mois sur des inférieurs en effectifs et en armes, mais avec un esprit fort et plus fort moralement milice populaire DPR et LPR. Mais cela ne s'est pas produit pour la raison indiquée ci-dessus. Voici une application pratique de la modélisation des opérations...
Conclusions significatives
Quelles sont nos réalisations dans ce domaine ? Les modèles d'opérations bien connus créés par les développeurs nationaux sont en fait très similaires à leurs homologues étrangers et ne prennent pas non plus en compte les données initiales informelles, que sont l'art militaire des commandants, la formation tactique des commandants et l'état moral et psychologique des le personnel des camps adverses. Et ces facteurs peuvent être déterminants, comme en témoignent de nombreux exemples historiques batailles livrées.
Le développement du concept de l'opération est processus créatif, qui n'est caractéristique que d'une personne intelligente, intuitive, capable de solutions non standard. Comme l'a dit notre commandant exceptionnel Alexander Vasilyevich Suvorov: "Je suis surpris - j'ai gagné." Cela signifie que seul celui qui ne combat pas selon le modèle a un esprit de combat élevé, est fort moralement et remporte toujours une victoire sur l'ennemi.
Suvorov a livré 63 batailles et n'en a perdu aucune. Si les plans d'opérations développés par lui étaient modélisés, alors, par exemple, près de Rymnik ou de Focsani, selon les données calculées, les Turcs auraient remporté une victoire, ayant une énorme supériorité numérique. La campagne d'Italie de Suvorov se serait également terminée sans succès. Mais le commandant de génie, dans des conditions extrêmement défavorables pour les troupes subordonnées, remportait toujours la victoire sur l'ennemi, quelle que soit sa supériorité numérique et son avantage dans la position qu'il occupait. Parce qu'il avait du talent, élevait une haute moralité chez ses subordonnés et savait maintenir le plus haut esprit militaire.
Aucun modèle ne peut remplacer le commandant ou calculer des options pour une solution à lui, parmi lesquelles la plus appropriée devrait être sélectionnée. Essayons de clarifier cela. Supposons que le modèle est capable de conceptualiser une opération et de présenter des options de décision pour la sélection. Pour déterminer le meilleur, le commandant doit évaluer chacun d'eux. Cela prendra beaucoup plus de temps que de développer une idée personnellement. Après tout, il y a autant d'évaluations que d'options. Cela prendra du temps supplémentaire.
Si le commandant accepte la solution proposée sans évaluation, il est légalement, selon les exigences des documents d'orientation, responsable de la décision, en fait ne la définit pas, mais utilise une invite machine obtenue à l'aide de procédures formelles intégrées dans les algorithmes de le modèle qui ne prend pas en compte les données « irrationnelles » décrites ci-dessus. Mais il n'y a pas de commandants qui s'appuieront sur "l'art opérationnel" du développeur de modèles et n'appliqueront pas leurs compétences militaires, leurs talents de leader, les compétences tactiques des commandants subordonnés, les compétences militaires et le moral du personnel.
La validité et la fiabilité des modèles d'exploitation existants n'ont jamais été testés. Cela n'était pas exigé par l'armée et les développeurs eux-mêmes n'ont pas mené de telles expériences. A cette fin, aucun d'entre eux n'a simulé des opérations antérieures, dont on connaît l'issue, par exemple, les batailles de la Grande Guerre patriotique ou les batailles de l'armée russe à d'autres périodes de l'histoire, afin de comparer le résultat informatique avec le résultat connu. Les modèles n'ont pas non plus été testés dans des opérations menées par les forces américaines et de l'OTAN en Irak, en Afghanistan ou en Yougoslavie. La raison est simple - le résultat ne sera pas satisfaisant pour les développeurs, les données de la machine ne coïncideront pas avec les données réelles. Si cette conclusion est erronée, vous pouvez alors mener une expérience avec les objectifs ci-dessus et prouver la validité et la fiabilité des modèles développés.
Ainsi, un ordinateur ne peut que dans une mesure limitée, avec une erreur acceptable, refléter quantitativement cette partie de la situation qui ne dépend que de l'ensemble de données initial formel. Et ce qui est prédéterminé par la volonté et l'habileté militaire des chefs militaires, l'état moral et psychologique du personnel, le niveau de formation tactique des commandants et ne peut être calculé, aucun modèle ne le prend en compte et ne peut le prendre en compte.
Y a-t-il donc besoin d'opérations de modélisation, dans quels cas est-il conseillé de l'utiliser ? Il faut supposer qu'il n'est utile que lorsque ses résultats ne deviennent pas des arguments pour justifier les actions des chefs militaires conduisant à conséquences négatives pour les troupes subordonnées (forces). Pourquoi ne pas se référer aux recommandations du complexe de modélisation dans ce cas ? Dans un environnement réel, c'est inacceptable. Mais lors de la résolution de problèmes pédagogiques dans les universités militaires, lors d'événements de formation opérationnelle, notamment lors d'exercices de commandement et d'état-major, de formations, etc., ainsi que pour des travaux de recherche, cela peut être très utile.
La simulation informatique des opérations militaires permet non seulement d'économiser de l'argent sur les exercices et la formation des soldats, mais a également des applications assez pacifiques.
La guerre moderne est une chose de haute technologie. Entièrement bourrés d'électronique, les moyens actuels de tout détruire obéissent à l'appui de l'opérateur sur un bouton, et prennent souvent indépendamment des décisions sur l'endroit où il vaut mieux voler, nager ou aller afin d'aller plus vite et d'atteindre la cible avec une précision de plusieurs centimètres.
Cependant, les soldats - la force vive du théâtre des opérations militaires - ne sont pas privés des acquis de la science et de la technologie. Une communication constante avec des camarades, une excellente vision nocturne, des armes légères qui indiquent où le guerrier ira en appuyant sur la gâchette, une armure de haute technologie et des systèmes informatiques portables - un tel organisme camouflé peut être qualifié de cybernétique.
La technologie militaire est une activité très lucrative. Il suffit de regarder l'ampleur et le montant des transactions lors des foires internationales de l'armement, par exemple, le DSEI de Londres (Defense Systems and Equipment International). C'est lors de ces forums que le complexe militaro-industriel des pays participants prouve aux contribuables qu'il est important et nécessaire, apportant une contribution tangible au budget de l'État. Bien entendu, il est beaucoup plus difficile pour les industriels militaires d'aujourd'hui de justifier leur existence que, par exemple, il y a cinquante ans, lorsque les citoyens, intimidés par le terme « guerre froide », ne s'opposaient pas du tout à l'escalade constante des armements.
Dans les conditions actuelles, tant la production d'armes que leur utilisation nécessitent des justifications de poids. Les hautes technologies qui améliorent les moyens de tuer ne sont pas bon marché, et avec une mauvaise planification d'une opération militaire ou entre des mains illettrées, leur utilisation inefficace peut facilement conduire à un triste résultat, de plus, très ruineux. On ne parle pas forcément de chute de chasseurs coûteux et d'explosions sur des sous-marins. Un exemple simple: les exercices d'une brigade de chars, au cours de la planification desquels le commandement était guidé par les caractéristiques tactiques et techniques des chars à partir des instructions de leur fonctionnement, sans tenir compte des particularités du terrain, de la météo et d'autres facteurs importants . Après avoir soustrait des instructions la distance moyenne parcourue par le char lors d'un ravitaillement, les commandants placent les stations de ravitaillement sur le terrain exactement à travers ces intervalles. Les chars, n'ayant pas peur de la saleté et des autres problèmes du terrain, "mangent" le carburant beaucoup plus tôt et ensemble, toute la brigade, s'arrête loin du ravitailleur le plus proche, annulant l'idée de toute l'opération. Et ce serait bien que la stratégie et la tactique en souffriraient. Les exercices menés sans succès ont coûté un joli centime, ne réalisant pas l'idée principale - élaborer les manœuvres nécessaires, rallier les équipages, remonter le moral des militaires, enfin.
Et si cette situation s'étendait à de grands exercices avec la participation de différents types de troupes ? Vous vous souvenez du film des années 70 « Spotlight » ? Et si les forces armées de différents pays faisant partie d'une même coalition participaient à des exercices ou à des opérations de combat ? Et enfin, que se passe-t-il si de tels incidents ne surviennent pas lors d'exercices ou de combats réels, mais, par exemple, lors de l'élimination des conséquences de catastrophes naturelles, où l'armée joue toujours un rôle important ?
En réalité, qu'il s'agisse d'un exercice, d'une guerre ou d'une opération de sauvetage, de telles erreurs de calcul fatales sont tout simplement inacceptables. Pour les éviter, vous pouvez apprendre à contourner le râteau dans le monde virtuel. Bien sûr, les simulateurs d'aujourd'hui sont encore loin de Matrix, mais vous pouvez apprendre une chose ou deux sans copier complètement le terrain.
C'est à ces fins que sont développés des complexes de simulation militaire modernes, combinant divers modèles, équipements réels et participants à des exercices virtuels.
SIMNET. Premier essai
Les systèmes militaires de modélisation distribuée doivent leur apparition à la situation politique et économique qui s'est développée après l'apaisement des gelées. guerre froide, et convaincre les gens ordinaires de la nécessité de budgets vertigineux pour la course aux armements et les manœuvres militaires constantes est devenu plus difficile.
Cette situation était particulièrement difficile pour le département militaire américain. Habitués à vivre à grande échelle, les guerriers sont confrontés au problème de l'organisation et de la conduite d'exercices à grande échelle et de la planification d'opérations militaires. Toute formation plus ou moins grande des unités de différentes sortes les troupes dispersées dans le monde entier ont exigé une coordination et des efforts financiers incroyables de la part du commandement uni. La générosité du budget alloué aux jeux militaires pendant les années de course aux armements n'est plus qu'un souvenir. Pendant ce temps, la technologie de plus en plus complexe dans le développement et la nature de plus en plus complexe de la conduite des hostilités n'ont pas du tout réduit les exigences pour le nombre et la portée des exercices.
Dans le même temps, la création de modèles d'armes et la modélisation de la stratégie et des tactiques des opérations de combat n'étaient pas du tout exotiques. Des simulateurs militaires, imitant des modèles de véritables moyens de guerre, ont été activement développés par les fabricants d'armes et les laboratoires de défense. Et ils ne coûtent pas moins, et souvent plus, que les échantillons qui ont été imités. Par exemple, le département américain de la Défense a dépensé environ trente-cinq millions de dollars pour le développement d'un système de simulation d'avions de combat en 1970. Le simulateur de char a coûté un peu moins - dix-huit millions.
L'idée d'augmenter l'efficacité d'utilisation de ces modèles, en réduisant le coût de leur développement et de leur fonctionnement, s'est imposée. Sa première mise en œuvre a été entreprise par le capitaine de l'US Air Force Jack Thorpe, qui a proposé en 1978 un système évolutif basé sur des simulateurs de vol pour la formation des pilotes. Le système était une base de données contrôlée par ordinateur de matériel vidéo utilisé dans les simulateurs de vol de l'époque, qui pouvait être utilisé en parallèle par de nombreux stagiaires. Un peu plus tard, en 1982, Thorpe et une équipe de personnes partageant les mêmes idées de Perceptronics ont développé un simulateur de char qui permet une utilisation collective similaire. Sa particularité était l'utilisation d'une infographie juste naissante, superposée à la séquence vidéo traditionnelle pour les systèmes de l'époque.
Le succès des projets de Thorp et leurs avantages économiques sans équivoque ont incité l'agence de recherche militaire DARPA à développer ces développements en 1983. En plus de l'équipe de Thorp, Delta Graphics et BBN Technologies ont participé à la recherche.
Grâce aux efforts des spécialistes de ces sociétés, au milieu de 1985, le concept et le prototype du réseau SIMNET ont été développés - un système de simulation distribué multi-utilisateurs qui fournit une formation aux situations de combat en temps réel. Dans le cadre de SIMNET, des simulateurs de chars, d'avions et d'hélicoptères fonctionnaient dans un seul espace modèle. Et c'est grâce à SIMNET que le terme "champ de bataille virtuel" est né. Collaboration de nombreux modèles du réseau SIMNET étaient basés sur le concept de l'estime, emprunté aux systèmes de navigation. Selon ce concept, la position actuelle de chaque objet sur le champ de bataille virtuel a été calculée en fonction de sa position précédente, de son vecteur de mouvement et de sa vitesse. SIMNET comprenait des dizaines d'ordinateurs avec des centaines de terminaux pour les apprenants qui y étaient connectés.
La première bataille au sein de SIMNET a eu lieu en 1987. Un exercice grandeur nature utilisant des chars M1 Abrams et des véhicules de combat d'infanterie M2 / M3 Bradley a été déployé sur un terrain d'entraînement virtuel mesurant cinquante sur cinquante kilomètres, simulant un terrain réel. De plus, l'artillerie et l'appui aérien des camps adverses ont été simulés. Des exercices virtuels ont été menés à différents niveaux de commandement - jusqu'au peloton inclus.
Des simulateurs de chars du réseau SIMNET ont été déployés sur la base du célèbre Fort Knox.
La mise en œuvre réussie de la simulation d'opérations de combat déployées dans le cadre de SIMNET a prouvé l'efficacité de l'idéologie de la modélisation distribuée. L'armée américaine a commencé à financer activement le projet, qui a rapidement porté ses fruits.
Dans le cadre de SIMNET, BBN Technologies a développé un protocole d'interaction de modèle distribué qui leur permet d'interagir de manière cohérente dans un environnement de combat virtuel. Plus tard, ce développement a constitué la base de la norme IEEE DIS (Distributed Interactive Simulation), qui a commencé à être utilisée non seulement dans les jeux de simulation militaires, mais aussi dans les zones pacifiques utilisant la simulation distribuée, en particulier dans les programmes spatiaux.
Centre de formation moderne pour les marines basé sur le réseau SIMNET
Un autre effet secondaire important du développement de SIMNET a été Internet. Plus précisément, son ancêtre est un réseau informatique à commutation de paquets. Son développement a été stimulé, entre autres, par la nécessité de créer un réseau à haut débit pour un échange de données fiable entre les ordinateurs participant à SIMNET.
Architecture HLA. Base unique pour les polygones virtuels
L'efficacité des systèmes de modélisation distribuée, prouvée par le réseau SIMNET, a stimulé le développement ultérieur de cette direction de simulation.
De plus, non seulement les militaires ont commencé à en avoir de plus en plus besoin, mais aussi les développeurs d'avions de ligne pour l'aviation civile et les compagnies aériennes qui les exploitent, de grands terminaux de transport, dont le bon fonctionnement repose sur l'interaction claire des personnes et des mécanismes, des services logistiques des sociétés transnationales, des agences spatiales, des programmes internationaux vols habités et missions interplanétaires de stations automatiques.
Comme cela arrive souvent avec le domaine en développement actif de l'activité humaine, à un certain moment, la somme des technologies dans le domaine de la modélisation distribuée a dépassé la masse critique. De nombreuses entreprises et départements intéressés par de tels systèmes ont accumulé une puissante base de modèles.
Le protocole DIS, développé principalement pour les systèmes de simulation militaires, a nécessité une refonte importante. Son résultat a été une architecture qui décrit les principes d'organisation de tout système de modélisation distribué. Sa nature invariante se reflète dans le nom HLA (High Level Architecture) - architecture de haut niveau.
L'idéologie HLA est basée sur le principe de combiner un ensemble d'objets participant au processus de modélisation distribuée en une entité formée dynamiquement appelée fédération. Ainsi, les entités qui font partie d'une fédération sont appelées fédérées. Tant les fédérés que la fédération qui en est formée sont des concepts logiques. Les fédérés peuvent être à la fois des systèmes de formation informatique et des équipements et personnes réels, des systèmes de commandement automatisés des classes C3I et C4I, des systèmes de soutien aux opérations d'état-major et même des légions de troupes générées par un ordinateur.
Une classe spéciale de fédérés sont des systèmes de formation d'un espace virtuel, démontrant à tous les membres de la fédération un territoire unique dans lequel ils interagissent, les caractéristiques des saisons, de l'heure de la journée et même des conditions météorologiques.
Le mécanisme d'interaction entre les fédérés dans l'architecture HLA est l'infrastructure en temps réel (RTI) - un ensemble de services qui prennent en charge la coordination des fédérés et l'échange de données entre eux dans un temps de modèle unique.
Ainsi, par exemple, si la fédération est un modèle de simulation d'un chasseur, alors RTI assure le transfert des valeurs caractérisant l'altitude, la vitesse et la trajectoire de son vol vers le reste de la fédération. Si nécessaire, son image audiovisuelle et ses caractéristiques tactiques et techniques sont également transmises. De ce fait, le commandant des exercices observe le déplacement de ce chasseur sur la carte générale de l'opération de combat, la recrue dans le simulateur de char voit l'avion le survoler, et le contrôleur de l'aérodrome virtuel a la possibilité de négocier avec le pilote, le conduisant à atterrir.
Le niveau de détail de la réalité sur les polygones virtuels dépend de l'exhaustivité de la fédération et des capacités des moyens techniques qui la supportent. Parfois, il suffit d'indiquer simplement les coordonnées des forces et des moyens menant une imitation de bataille, et parfois il est nécessaire de montrer que l'impact d'un projectile sur un bâtiment entraîne sa destruction et modifie en conséquence le paysage de la zone.
Comme pour tous les protocoles de haut niveau, le HLA n'impose aucune restriction sur la mise en œuvre des fédérations et des RTI. Il serait plus juste de l'appeler un ensemble de recommandations sur les formats de données que les fédérés peuvent échanger et les règles de leur interaction dans différentes conditions. En observant les deux, tout développeur peut créer à la fois des modèles pouvant être utilisés dans une variété de complexes de modélisation et leurs propres options pour l'infrastructure RTI. Actuellement, plus de deux douzaines d'implémentations RTI sont connues, parmi lesquelles il existe à la fois des échantillons commerciaux et du monde open source.
L'indépendance du HLA par rapport à sa mise en œuvre spécifique est standardisée. L'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) a développé et approuvé une série de normes IEEE 1516 qui décrivent les principes architecturaux du HLA et des directives pour la conception de systèmes spécifiques basés sur celui-ci.
Grâce à cette standardisation, il est devenu possible non seulement d'organiser des exercices virtuels complexes, auxquels participent des outils modèles des départements militaires de pays appartenant à des coalitions différentes, mais aussi de réaliser l'utilisation répétée d'une ressource modèle souvent coûteuse, en la louant au sein de le cadre d'une fédération formée de manière dynamique.
HLA est incompatible avec son prédécesseur, le protocole DIS. Mais cela ne signifie pas que les systèmes de modélisation basés sur ces technologies ne peuvent pas interagir les uns avec les autres. Il existe de nombreuses passerelles logicielles à travers lesquelles un projectile virtuel tiré d'un char à une portée DIS touchera une cible sur le champ de bataille HLA.
Forces générées par ordinateur. L'attaque des clones
C'est bien si un simulateur ou un modèle d'opération tactique spécifique est une fédération dans une bataille HLA. Mais que se passe-t-il si l'objet participant à une bataille virtuelle est une unité militaire entière ? Surtout s'il s'agit d'une unité du camp adverse. Eh bien, n'invitez pas, en fait, à imiter une brigade interarmes... toute une brigade !
Bien sûr que non. Les développeurs de systèmes de modélisation distribués à ces fins ont des générateurs d'armées - CGF (Computer Generated Forces). Par simple configuration, une unité militaire virtuelle du type requis de troupes du pays requis apparaît à la sortie d'un tel générateur. Et toutes ses caractéristiques, y compris les armes et autres ressources, ainsi que les principes de combat, correspondront, à un degré ou à un autre, aux caractéristiques de véritables pelotons, bataillons et régiments.
Les fans de stratégies multijoueurs ne trouveront rien de nouveau dans l'idéologie CGF. Ils rivetent quotidiennement des légions d'unités au sein de leurs mondes de jeu, les unissent dans l'armée et le jeu intelligence artificielle assez pour que les troupes combattent l'ennemi sans la participation du joueur.
En fait, il existe de nombreuses similitudes entre les troupes informatiques militaires et les unités de jeu. Les deux algorithmes avancés de réseau de neurones « pensent » maintenant pour les deux. C'est juste que les CGF sont obligés de simuler avec précision le comportement d'unités de combat réelles. Bien sûr, aucune intelligence artificielle ne peut remplacer complètement une personne vivante qui contrôle, certes un ordinateur, mais toujours une unité.
C'est pourquoi même les troupes CGF modernes ont un "joystick" dans leur composition. Les unités militaires contrôlées par un opérateur sont appelées semi-automatiques - SAF (Semi-Automated Forces). Habituellement, de telles unités sont réalisées sous forme de modules (ModSAF - Modular SAF) et permettent, comme dans le cadre d'une mobilisation réelle, de recruter des armées entières à partir d'unités virtuelles plus petites. Les systèmes ModSAF sont développés à la fois par les principaux développeurs d'armes et divers centres de recherche exécutant des commandes de défense.
On peut dire qu'en libérant des troupes ModSAF, ils mettent en place une campagne de conscription en armées virtuelles, prêtes à lancer une attaque d'un geste de la main de leur opérateur en chef.
Les chauves-souris russes dans la matrice des batailles virtuelles
À quoi cela ressemble-t-il système moderne modélisation militaire distribuée ? Il s'agit aujourd'hui d'une structure client-serveur complexe qui prend en charge les normes DIS et IEEE 1516. Ses canaux haut débit s'interconnectent : serveurs contenant des modèles de terrains d'entraînement virtuels, d'équipements militaires et d'opérations tactiques ; un réseau de capteurs installés sur des armes réelles et transmettant en temps réel les données des décharges réelles ; postes de travail pour opérateurs de troupes CGF, commandement de quartier général et simulateurs de systèmes et services qui soutiennent la conduite d'une cyberopération.
Un exemple de système de modélisation distribué développé pour la pratique des missions aériennes de combat
Avec une telle structure à sa disposition, n'importe quel département de la défense peut planifier et "tester dans la matrice" l'idée d'une opération réelle à venir. Dans le même temps, ses participants seront aussi immergés que possible dans les conditions de la situation à laquelle ils auront à faire face, en utilisant à la fois des modèles de simulation et de vrais équipement militaire... De plus, en rejouant à plusieurs reprises divers scénarios de guerre, on peut comprendre les forces et les faiblesses du concept lui-même, tout en développant les compétences nécessaires du personnel.
De tels exercices coûteront beaucoup moins cher aux contribuables que les manœuvres traditionnelles. Et si vous pensez que de telles merveilles numériques ne sont disponibles que pour les départements militaires étrangers, alors vous vous trompez profondément.
Il n'est pas nécessaire d'aller loin pour des exemples nationaux. SCM - Le système de modélisation constructive, développé par les spécialistes de NPO RusBITech, est conçu pour créer un espace de combat virtuel dans lequel on peut planifier et réaliser la modélisation d'opérations de combat séparées et interarmées de différentes armes de combat.
Développé conformément à l'idéologie HLA et basé sur les normes IEEE 1516, le système SCM est basé sur sa propre version de l'infrastructure RTI, appelée RRTI (Russian RTI).
Dans son cadre, les tâches consistant à générer des forces informatiques des parties adverses sont en cours de résolution, en planifiant et en définissant des missions de combat pour elles, y compris des modèles réels de systèmes de contrôle automatisés à usage militaire, des équipements de tir et des simulateurs de types spécifiques d'équipements militaires dans un environnement virtuel. bataille.
De la liste des tâches que le système de modélisation structurelle résout, il est clair qu'il appartient aux systèmes développés de modélisation militaire distribuée.
L'inclusion d'équipements de formation dans le SCM augmente l'efficacité de son utilisation d'un ordre de grandeur. En effet, grâce à la multitude de modèles qui font partie du SCM, ainsi qu'à l'intégration avec les données d'une situation de combat réelle, le stagiaire sur simulateur est immergé dans un espace de combat virtuel, où il entre en collision avec d'autres participants à l'opération . Cette approche vous permet de mettre en œuvre des situations de duel dans lesquelles l'habileté à utiliser des armes est consolidée.
Et si pour les soldats SCM est une version avancée d'un jeu multijoueur qui simule la situation réelle dans les moindres détails, alors pour leurs commandants, ce système est un excellent outil pour planifier une opération de combat. Après tout, le SCM comprend les moyens d'organiser le travail des officiels au cours de la conduite d'exercices à différents niveaux et d'automatiser la planification des actions de combat.
Le système SCM n'est pas du tout un sas. Tous ses composants sont prêts à l'emploi et ont été rodés plusieurs fois. L'année prochaine, sur la base du SCM dans la région de Nijni Novgorod, il est prévu de déployer un centre de formation pour les forces terrestres de la Russie, capable de travailler avec des unités jusqu'à la brigade interarmes, incluse. Et grâce à l'architecture ouverte du HLA, à l'avenir, des centres similaires d'autres districts militaires pourront être interconnectés avec lui.
Et ce ne sont pas des rêves, mais une tendance dans laquelle une situation de combat virtuel vient en aide à la maîtrise d'équipements militaires complexes et de règles de guerre, permet de simuler n'importe quelle situation et de préparer les soldats et les commandants à des actions efficaces en situation réelle.
"Pensée militaire" n° 5.2004.
THÉORIE ET PRATIQUE MILITAIRES
Le colonel A.A. Egorov, candidat des sciences militaires
En SIMULATION, comme dans toute activité créative, divers concepts de construction de modèles mathématiques sont possibles, y compris ceux caractérisés par des idées innovantes qui impliquent une déviation des principes et règles de modélisation généralement acceptés. Il s'agit, par exemple, d'une tentative de formaliser le mental et activité psychologique chefs militaires et militaires des partis belligérants, utilisation de la modélisation situationnelle, etc. Aujourd'hui, un grand nombre de modèles mathématiques ont été développés, de structure et de contenu différents, mais tous sont conçus pour résoudre pratiquement les mêmes problèmes.
Malgré la pluralité de points de vue sur les méthodes de modélisation, les modèles mathématiques présentent encore quelques similitudes qui leur permettent d'être combinés en classes distinctes. La classification existante des modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air prend en compte les caractéristiques suivantes : orientation de la cible ; une manière de décrire les relations fonctionnelles ; la nature des dépendances dans la fonction objectif et les contraintes ; facteur temps; une façon de tenir compte des facteurs aléatoires. Bien que cette classification soit conditionnelle et relative, elle nous permet tout de même d'apporter nos connaissances en modélisation dans un certain système, de comparer des modèles, et aussi de développer directions prometteuses leur développement.
Cependant, cette classification des modèles d'actions de combat (opérations) ne donne pas une image complète des méthodes de construction de modèles destinés à rechercher les meilleures options pour conduire des opérations de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air, la structure hiérarchique de tels modèles , l'exhaustivité de la prise en compte des divers « types » et « types » d'incertitudes qui dominent le cours et le résultat des actions de combat simulées (opérations). Pour s'en convaincre, il suffit d'analyser la classification existante des modèles d'actions de combat (opérations) de la formation de l'armée de l'air. Selon elle, en fonction de l'orientation de la cible, les modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) sont généralement subdivisés en modèles « évaluatifs » et « d'optimisation ».
Dans les modèles évaluatifs (descriptifs), les éléments du concept (décision, plan, option) des actions proposées par les parties sont donnés, c'est-à-dire qu'ils font partie de l'information initiale. La simulation aboutit aux résultats calculés des actions des parties aux hostilités (opérations). De tels modèles sont le plus souvent appelés modèles d'évaluation de l'efficacité des actions de combat (opérations). Pour eux, le développement de manières rationnelles d'utiliser les forces et les moyens n'est pas la tâche principale.
Dans les modèles d'optimisation (optimisants, normatifs) but final consiste à déterminer les méthodes optimales de conduite des opérations de combat (opérations). Ces modèles sont basés sur des méthodes d'optimisation mathématique. Par rapport aux modèles d'évaluation, les modèles d'optimisation sont du plus les options les plus efficaces pour une situation spécifique.
Puisqu'il n'existe pas aujourd'hui de méthode d'optimisation unique permettant de prendre en compte tout le spectre des relations de cause à effet dans les actions de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air, les modèles existants de recherche des meilleures options d'utilisation des les troupes (forces) sont structurellement une combinaison de diverses méthodes d'optimisation mathématique. La particularité de la construction de tels modèles combinés est que la tâche de simulation d'opérations de combat est divisée en un certain nombre de sous-tâches, chacune étant résolue par une méthode d'optimisation classique éprouvée de longue date. Par exemple, les sous-tâches de la distribution d'armes de frappe aérienne par cibles et les sous-tâches de distribution d'armes de défense aérienne par cibles aériennes sont résolues à l'aide de méthodes de programmation non linéaires, et les sous-tâches de construction d'itinéraires de vol vers des cibles de destruction par la méthode de dynamique la programmation.
Cependant, la combinaison de méthodes d'optimisation dans le modèle ne permet pas d'atteindre l'objectif principal de modélisation des actions de combat (opérations) pour déterminer la meilleure façon l'emploi de troupes (forces), car cette approche ne permet pas de prendre pleinement en compte l'interconnexion profonde des processus qui caractérisent le déroulement de l'affrontement armé. Cela est dû au fait que ces sous-tâches ont des conditions de résolution différentes. Par exemple, le sous-problème de la répartition des avions d'attaque parmi les cibles au sol est résolu séparément du sous-problème de la détermination de la méthode optimale (rationnelle) pour percer la défense aérienne. En même temps, ce sont des questions interdépendantes, puisque le montant des pertes au cours d'une sortie de combat de notre aviation d'attaque dépend du degré de pénétration de la défense aérienne ennemie, qui doit précisément être réparti entre les cibles de l'aviation frapper.
Pour assurer une optimisation globale des actions des troupes (forces) dans chaque épisode d'actions de combat simulées (opérations), il est proposé nouvelle méthode méthode de construction de modèles de sous-optimisation. Il prévoit la recherche de méthodes rationnelles de conduite des actions de combat (opérations) « de haut en bas » séquentiellement à chacun des niveaux de contrôle, mais dans le cadre de la conception générale des actions de combat (opérations). L'avantage incontestable de la sous-optimisation est qu'à chaque niveau de commandement et de contrôle, les facteurs et les conditions des opérations de combat des formations et des unités sont révélés plus en détail et les méthodes les plus raisonnables de leurs actions sont sélectionnées.
Ainsi, compte tenu du besoin des commandants et états-majors des formations de l'Armée de l'Air d'appuyer efficacement la recherche d'options rationnelles pour conduire des actions de combat (opérations), il est nécessaire d'introduire une nouvelle classification des modèles d'optimisation des actions de combat (opérations ) de la formation Air Force, qui prévoit la division des modèles en modèles combinés et modèles de sous-optimisation. Cela peut aider les utilisateurs à élargir considérablement leur compréhension des caractéristiques de la construction et du fonctionnement des modèles conçus pour trouver des moyens rationnels de mener des actions de combat (opérations).
La hiérarchie de la prise de décision sur les actions de combat (opération) ne peut que se refléter dans la construction de modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air, puisque le paradigme de la construction de modèles est le reflet maximum de la réalité simulée.
Cependant, les développeurs de modèles existants du niveau opérationnel comprennent le paradigme de la modélisation de manière unilatérale, à savoir : les modèles ne sont construits que par la méthode de reproduction détaillée des combats aériens et anti-aériens qui constituent le contenu principal des actions de combat (opérations ). Dans le même temps, une attention particulière n'est pas accordée à la reproduction détaillée de l'essence hiérarchique de la prise de décision à tous les niveaux de commandement, qui offre aux commandants de formations et d'unités la possibilité de faire preuve d'initiative raisonnable, mais dans le cadre de la concept général des actions de combat (opérations) de la formation.
Les modèles de reproduction directe des seules batailles aériennes et anti-aériennes peuvent être classés comme modèles à un seul niveau. Mais comme dans le cadre du niveau tactique (« sur le terrain » du niveau tactique) les tâches du niveau opérationnel sont également résolues, le modèle mathématique devient lourd et peu pratique pour une utilisation pratique. L'utilisation de tels modèles est associée, d'une part, à la nécessité de préparer une grande quantité de données initiales, d'autre part, à une diminution de l'efficacité de la simulation directe d'actions de combat (opérations) et, troisièmement, à la complexité de la perception de les résultats de simulation obtenus.
La structure des modèles mathématiques à plusieurs niveaux d'actions de combat (opérations) est un système intégral de sous-modèles (agrégats) fonctionnellement interconnectés de différents niveaux, qui sont interconnectés non seulement par des relations horizontales entre eux, mais également par des relations de subordination. L'approche compositionnelle dans les modèles multiniveaux peut être considérée comme l'une des voies prometteuses pour les améliorer tout en conservant le degré de détail requis dans la simulation des actions de combat (opérations). Le système de sous-modèles de différents niveaux de contrôle crée des conditions favorables pour simuler des actions de combat (opérations) avec des méthodes parallèles ou combinées de planification d'actions de combat. L'efficacité de la planification est augmentée principalement grâce aux sous-modèles du niveau tactique. La préparation des données initiales, la modélisation et l'interprétation de ses résultats sur les sous-modèles de l'échelon tactique sont effectuées en parallèle par les commandants respectifs et leurs états-majors.
L'approche proposée pour la construction de modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air, qui prévoit l'utilisation de la méthode de reproduction détaillée de l'essence hiérarchique de la prise de décision pour les actions militaires (opération), a permis d'introduire une caractéristique supplémentaire de la classification des modèles mathématiques selon la structure hiérarchique. Selon cette caractéristique, les modèles mathématiques peuvent être classés en un seul niveau et en plusieurs niveaux.
Dans la classification existante des modèles mathématiques d'actions de combat (opérations), une place importante est occupée par la classification selon la manière de décrire les relations fonctionnelles entre paramètres (processus de fonctionnement des éléments du système). Conformément à cette caractéristique, les modèles mathématiques sont subdivisés en modèles analytiques et modèles de simulation.
Dans les modèles analytiques, les processus de fonctionnement des éléments du système sont décrits sous la forme de relations fonctionnelles ou de conditions logiques. L'étude la plus complète du processus peut être réalisée si l'on connaît des dépendances explicites qui relient les caractéristiques de sortie avec les conditions initiales et les variables d'entrée du système. Cependant, de telles dépendances ne peuvent être obtenues que pour des modèles relativement simples ou avec des contraintes très strictes imposées sur les conditions de modélisation, ce qui est inacceptable pour modéliser des actions de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air.
Les modèles analytiques, selon le type de dépendances analytiques utilisées (fonction objectif et contraintes), sont généralement classés en linéaires et non linéaires. Si la fonction objectif et les contraintes sont linéaires, alors le modèle est dit linéaire. Sinon, le modèle est non linéaire. Par exemple, les modèles basés sur la méthode de programmation linéaire sont linéaires, et dans les modèles basés sur les méthodes d'élément maximum ou la programmation dynamique, la fonction objectif et/ou les contraintes sont non linéaires.
Dans les modèles de simulation, des phénomènes élémentaires (batailles, frappes aériennes, vols de combat spéciaux) sont simulés (copiés), qui constituent le contenu principal des hostilités (opérations) tout en conservant leur structure logique et leur séquence (dans le temps), ce qui permet d'évaluer leurs caractéristiques à certains moments. ... Les modèles de simulation permettent de prendre en compte très simplement des facteurs tels que la présence d'éléments discrets et continus, les caractéristiques non linéaires des éléments du système, de nombreuses influences aléatoires, etc. Actuellement, la simulation est la méthode la plus efficace et souvent la seule disponible pour étudier de tels les systèmes complexes comme les opérations de combat (opérations) les associations de la Force aérienne.
En fonction de la prise en compte du facteur temps, les modèles d'actions de combat (opérations) sont subdivisés en statique, dynamique, continu et discret.
Les modèles statiques sont utilisés pour décrire les actions de combat (opérations) à tout moment. Ils reflètent une certaine « tranche de temps » des hostilités (opérations). Par conséquent, des modèles statiques sont utilisés pour étudier les étapes les plus importantes des opérations de combat (opérations). En règle générale, il s'agit de l'étape initiale, dont dépendent en grande partie la suite des événements et le résultat final de l'opération.
Les modèles dynamiques décrivent des actions de combat (opération) en cours de développement. Cela permet d'identifier des tendances dans le développement des hostilités (opérations), des facteurs et des relations qui, à première vue, n'ont pas d'impact significatif sur le processus modélisé, mais peuvent devenir sujet important considération. La tendance au développement de modèles dynamiques d'actions de combat (opérations) vise clairement à renforcer leur rôle dans l'étude des méthodes d'emploi des troupes (forces) des parties. En raison de leur capacité à refléter la continuité entre les différents épisodes d'hostilités (opérations), les modèles dynamiques ont trouvé une application intéressante pour résoudre les problèmes de planification à long terme et de prévision de l'utilisation des troupes (forces).
Les modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) avec un temps de simulation continu se caractérisent par le fait que leurs variables et paramètres de sortie changent continuellement, sans sauts et prennent séquentiellement toutes les valeurs réelles possibles sur tout l'intervalle de temps. Les modèles continus utilisent l'interpolation pour trouver des valeurs intermédiaires. Puisqu'il permet de trouver des valeurs intermédiaires de la fonction, le modèle doit être basé sur une méthode analytique qui fournit une dépendance fonctionnelle des valeurs initiales et finales. Les méthodes analytiques sont les moins adaptées pour décrire l'ensemble des facteurs d'actions de combat (opérations) d'une formation d'armée de l'air. Par conséquent, les modèles continus n'ont pas trouvé une large application pour trouver des moyens d'utiliser les troupes (forces).
Assez large diffusion des modèles discrets ont été obtenus dans la simulation d'actions de combat (opérations) de formations aériennes. Le principal avantage de ces derniers est que pour leur construction il n'est pas nécessaire d'avoir une relation analytique entre les valeurs d'entrée et de sortie et vous pouvez utiliser la méthode de modélisation par simulation.
Dans les modèles discrets, tous les processus (d'entrée et interne) se distinguent par un changement brusque et prononcé d'un nombre fini d'états : d'entrée, de sortie et interne. Progressant dans un modèle discret d'actions de combat (opérations) séquentiellement d'épisode en épisode avec un pas de temps donné dans la modélisation, le commandant et son état-major reçoivent une vision globale et systématique des processus se déroulant au cours des actions de combat (opérations). La taille de l'étape de simulation varie et peut être sélectionnée en fonction de la profondeur de simulation requise des épisodes individuels. S'il est nécessaire d'étudier plus en profondeur un moment particulier de l'opération, la taille du pas diminue.
Le développement et l'issue des hostilités (opérations) de la formation de l'armée de l'air sont influencés par grand nombre facteurs qui sont principalement de nature probabiliste. Selon la méthode de prise en compte des facteurs aléatoires, les modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) sont généralement classés en déterministes, stochastiques (probabilistes) et combinés.
Cependant, cette classification nécessite une clarification importante concernant les modèles mathématiques stochastiques (probabilistes) des actions de combat (opérations). Le nom de la classe « modèles stochastiques (probabilistes) » ne donne pas une image complète des méthodes de comptabilisation des autres « types » et « types » d’incertitudes dans les modèles. Pour clarifier la classification des modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) selon la méthode de prise en compte des facteurs aléatoires, examinons en détail les composants de cette classe.
Une caractéristique des modèles déterministes d'actions de combat (opérations) est que pour un ensemble donné de valeurs d'entrée du modèle, un seul résultat est toujours obtenu. Chaque mode d'utilisation des troupes (forces) choisi par le commandant d'une formation d'armée de l'air entraîne des conséquences strictement définies, car au cours de la modélisation aléatoire, les influences imprévues sont négligées.
Les modèles déterministes peuvent être considérés comme une simplification délibérée de la réalité, qui est en fait incertaine. Jusqu'à l'époque où de puissantes installations informatiques ont commencé à être utilisées dans les quartiers généraux, les modèles déterministes étaient le principal outil d'évaluation de l'efficacité des actions de combat (opérations). Toute incertitude stochastique était "cachée" dans les données initiales, en particulier dans les valeurs des probabilités de toucher des cibles aériennes, des cibles au sol, à la suite de quoi le problème probabiliste est devenu déterministe et a été résolu par des méthodes mathématiques conventionnelles.
Afin de ne pas compliquer la comptabilisation des incertitudes causées par des actions ennemies mal prévisibles, les plus probables (généralement typiques), selon les experts militaires, les variantes de l'utilisation par l'ennemi de ses troupes (forces) ont été étudiées dans des modèles déterministes. Par conséquent, les modèles déterministes ne peuvent être considérés que comme l'une des étapes de l'étude scientifique de l'affrontement armé.
La classe de modèles la plus prometteuse sont les modèles non déterministes, car, par rapport aux modèles déterministes, ils permettent d'étudier un plus grand nombre d'options possibles pour les actions de l'ennemi lors de la conduite d'opérations de combat (opérations) d'une formation de l'armée de l'air. Il convient de souligner qu'il s'agit précisément de modèles non déterministes, et non stochastiques (probabilistes), comme il est d'usage dans la pratique de la modélisation des actions de combat (opérations). Cette précision est très importante. La classification précédente des modèles d'actions de combat (opérations), en fait, ignore la présence d'un autre type d'incertitudes (réelles) non stochastiques. Ce type d'incertitude comprend l'incertitude de la nature, c'est-à-dire l'environnement extérieur, l'incertitude des objectifs (le degré auquel le résultat souhaité correspond aux possibilités réelles) et l'incertitude des actions de l'ennemi.
Les incertitudes non stochastiques de l'affrontement armé, notamment les incertitudes des actions de l'ennemi, jouent un rôle quasi décisif dans la simulation des actions de combat (opérations). Un affrontement de belligérants poursuivant des buts opposés a un impact significatif sur le scénario de développement des hostilités (opérations). Pour chacun de ces scénarios, le commandant et son quartier général choisissent une méthode rationnelle d'utilisation de leurs troupes (forces). Dans une certaine mesure, l'incertitude non stochastique est primordiale par rapport à un autre type d'incertitude stochastique, puisque les parties peuvent choisir des options d'action qui réduisent le nombre d'événements élémentaires aléatoires.
Dans les modèles non déterministes, l'influence complexe des incertitudes non stochastiques et stochastiques sur le déroulement et le résultat des actions militaires (opérations) se reflète de manière plus réaliste que les modèles déterministes. L'influence de ces incertitudes dans les modèles non déterministes est estimée en tenant compte des facteurs les plus significatifs qui déterminent la manifestation de ces incertitudes. Ainsi, pour tenir compte de l'incertitude non stochastique, il est envisagé que l'ennemi soit pratiquement illimité dans le choix des options d'utilisation de ses troupes (forces). Pour étudier les incertitudes stochastiques, les processus aléatoires associés à la défaite (détection, suppression électronique) des cibles aériennes, les objets au sol sont reproduits en tenant compte des erreurs de conception des moyens de destruction (détection), de la distance à la cible et de sa perspective, de la possibilité d'effectuer cible aérienne manœuvre anti-missile, camouflage de cibles au sol, environnement électromagnétique, etc.
Selon la méthode de prise en compte des facteurs aléatoires, en plus des modèles déterministes et non déterministes, une classe de modèles combinés doit être distinguée. Ils utilisent des techniques pour tenir compte des incertitudes, qui sont typiques des modèles déterministes et non déterministes. Parmi les modèles combinés, on peut distinguer ceux dans lesquels l'influence de l'incertitude stochastique sur le résultat de la simulation des actions de combat (opérations) est le plus étudiée, ou, au contraire, des actions ennemies peu prévisibles sont évaluées, et le caractère probabiliste de événements élémentaires de destruction (détection) de cibles aériennes, les objets au sol sont pris en compte dans les données initiales dans les valeurs correspondantes des probabilités initiales.
Du point de vue de la prise en compte des incertitudes non stochastiques, les modèles mathématiques peuvent être classés en modèles basés sur des méthodes de théorie des jeux et de situation (jeux de guerre). Leur différence fondamentale réside dans une limitation importante, à savoir, l'hypothèse dans les modèles de théorie des jeux de la rationalité complète (« idéale ») de l'adversaire. S'appuyer sur un adversaire raisonnable n'est qu'une des positions possibles dans le conflit, mais en théorie des jeux, c'est celle-ci qui est à la base. Dans un conflit réel, le choix d'une méthode rationnelle d'utilisation des troupes (forces) consiste souvent à deviner les faiblesses de l'ennemi et à en tirer parti au moment opportun.
C'est pourquoi les modèles situationnels (jeux de guerre) deviennent les plus populaires. Comme dans les actions de combat réelles (opérations), les modèles situationnels prévoient que le facteur humain peut intervenir à tout moment dans leur déroulement. De plus, les joueurs des deux côtés sont pratiquement illimités dans leur choix de stratégie pour leur comportement. Chacun d'eux, choisissant son prochain coup, peut, en fonction de la situation actuelle et en réponse aux démarches entreprises par l'adversaire, prendre l'une ou l'autre décision. Ensuite, il met en branle un modèle mathématique qui montre comment la situation devrait changer en réponse à cette décision et quelles conséquences cela entraînera après un certain temps. Les conséquences peuvent être le nombre possible de pertes des parties, le nombre de systèmes de défense aérienne, d'armes de frappe, de postes de commandement et de communication, etc. supprimés par les brouilleurs. La prochaine « décision actuelle » est prise en tenant compte de la nouvelle situation réelle. En conséquence, une solution rationnelle est choisie après la répétition répétée d'une telle procédure.
Une caractéristique importante des modèles de jeu et de situation est le désir de considérer en profondeur tous les types possibles actions et contre-attaques, pour identifier et étudier les options possibles pour l'utilisation de troupes (forces) sous l'influence de l'ennemi.
Selon le nombre d'acteurs impliqués dans la simulation d'actions de combat (opérations), les modèles non stochastiques peuvent être subdivisés en bilatéraux (« appariés ») et multilatéraux (« multiples »), dont les combinaisons et les types sont nombreux, notamment modèles associés à la participation un grand nombre joueurs et de nombreux intermédiaires. Les participants aux modèles "multiples" peuvent être non seulement des adversaires directs, mais aussi des représentants de troupes (forces) interagissant avec l'armée de l'air, des intermédiaires, etc. Des experts militaires indépendants peuvent servir d'intermédiaires, ayant la capacité d'intervenir, si nécessaire, dans le cadre de simulations d'actions de combat (opérations).
Du point de vue de la prise en compte de l'incertitude stochastique (probabiliste), les modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) peuvent être subdivisés en modèles probabilistes et statistiques. La motivation de cette classification est la différence entre les problèmes de statistique mathématique et la théorie des probabilités.
Les problèmes de la statistique mathématique sont dans une certaine mesure l'inverse des problèmes de la théorie des probabilités (malgré le fait qu'elle repose sur les concepts et les méthodes de la théorie des probabilités). Dans la théorie des probabilités, les caractéristiques probabilistes d'événements aléatoires de destruction (détection, suppression électronique) de cibles aériennes et d'objets au sol sont considérées comme données. Les caractéristiques spécifiées sont utilisées pour calculer l'efficacité des actions de combat (opérations), par exemple : l'espérance mathématique du nombre d'objets sauvegardés, l'espérance mathématique du nombre de cibles aériennes touchées, etc.
En statistique mathématique, on suppose que le modèle probabiliste n'est pas spécifié (ou pas complètement spécifié), et à la suite d'une expérience machine, des réalisations d'événements aléatoires sont devenues connues. Sur la base de ces données, la statistique mathématique sélectionne un modèle probabiliste adapté pour obtenir une conclusion sur les phénomènes considérés associés à la défaite (détection, suppression) des cibles aériennes et des objets au sol.
Dans les premiers stades de la modélisation mathématique, y compris la simulation d'actions de combat (opérations), l'approche probabiliste était la méthode la plus populaire pour tenir compte de l'incertitude stochastique. Cela est dû au fait que la quantité de calcul des méthodes statistiques est trop importante par rapport aux méthodes probabilistes. Des ordinateurs à grande vitesse sont nécessaires pour obtenir des résultats de simulation valides à l'aide de méthodes statistiques.
Avec le développement de la technologie informatique, les méthodes statistiques sont de plus en plus utilisées pour rendre compte des incertitudes stochastiques des actions de combat (opérations). Les statistiques d'une expérience de calcul sur la destruction (détection) de cibles aériennes, d'objets au sol, obtenues au cours de simulations d'actions de combat (opérations), contiennent des informations sur les conditions de l'expérience: erreurs de conception des moyens de destruction (détection); distance à la cible et son angle; la capacité d'effectuer une manœuvre anti-missile par une cible aérienne ; camouflage de cibles au sol; environnement électromagnétique. Dans les modèles probabilistes, les caractéristiques probabilistes des phénomènes aléatoires de destruction (détection, suppression) de cibles aériennes, d'objets au sol doivent être précisées à l'avance, ce qui est difficile, car il est impossible de prédire avec précision les conditions de la situation dans laquelle la destruction ( détection) de cibles aériennes et d'objets au sol sera effectuée.
Ainsi, il est possible de présenter une classification affinée des modèles mathématiques d'actions de combat (opérations) d'une formation de l'Armée de l'Air**, qui peuvent être réalisées selon les critères suivants (tableau) :
orientation cible; la manière de construire des modèles d'optimisation ; structure hiérarchique; la manière de décrire les relations fonctionnelles ; la nature des dépendances dans la fonction objectif et les contraintes ; la prise en compte du facteur temps ; la manière de rendre compte des facteurs aléatoires ; comptabilisation des incertitudes non stochastiques ; le nombre de parties impliquées dans la simulation ; compte des incertitudes stochastiques. Dans le tableau, les classes nouvelles et raffinées de modèles mathématiques sont mises en évidence en gras.
L'objectif principal de la classification affinée est d'établir des limites claires entre les modèles d'actions de combat (opérations), et surtout, d'identifier les tendances dans le développement de la modélisation mathématique de systèmes aussi complexes que les modèles d'actions de combat (opérations) d'un formation de l'armée de l'air. À la suite de la classification, il a été établi que les principales tendances de la modélisation mathématique des actions de combat (opérations) sont: premièrement, le développement de modèles mathématiques sous-optimisés conçus pour rechercher des options optimales pour mener des actions de combat (opérations) d'une force aérienne formation; deuxièmement, la réduction des effectifs de la tâche à grande échelle de modélisation des actions de combat (opérations) grâce à l'utilisation de la méthode de reproduction détaillée de l'essence hiérarchique de la prise de décision pour les actions de combat (opération) ; troisièmement, la création d'une classe de modèles qui prennent correctement en compte l'impact des incertitudes stochastiques associées à la défaite (détection) des cibles aériennes, terrestres et non stochastiques, causées par des actions ennemies difficiles à prévoir.
Modélisation mathématique et évaluation de l'efficacité des opérations de combat des Forces de défense aérienne. Tver : VA PVO, 1995.S. 105 ; Pensée militaire. 1989. n° 2. Art. 38 ; Pensée militaire. 1987. N° 7. P. 34.
Les méthodes d'optimisation comprennent des méthodes analytiques (méthode de Lagrange, équations de Lanchester), itératives (méthodes de programmation linéaire, non linéaire, dynamique), non itératives (méthodes de recherche aléatoire, analyse multivariée), ainsi que des méthodes d'optimisation séquentielle (méthode situationnelle, méthodes de recherche de coordonnées et la descente la plus rapide).
Pensée militaire. 2003. No 10.P. 24.
Pensée militaire. 2003. N° 10. S. 23-24.
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En 2018, la monographie « Theoretical Foundations and Mathematical Models for the Synthesis of the Concept for Conducting an Air Operation » a été publiée à l'Académie militaire de la défense aérospatiale (Tver). La monographie a été élaborée par l'équipe de l'Académie sous la direction du directeur adjoint de l'Académie des travaux universitaires et scientifiques, docteur en sciences militaires, professeur général de division A.M. Goncharov.
En 2018, la monographie « Theoretical Foundations and Mathematical Models for the Synthesis of the Concept for Conducting an Air Operation » a été publiée à l'Académie militaire de la défense aérospatiale (Tver). La monographie a été élaborée par l'équipe de l'Académie sous la direction du directeur adjoint de l'Académie des travaux universitaires et scientifiques, docteur en sciences militaires, professeur général de division A.M. Goncharov.
La monographie a approfondi la théorie de la modélisation des opérations militaires appliquée à l'élaboration de plans d'opérations aériennes. La complexité de la lutte armée, y compris les opérations aériennes, et le manque de temps disponible ont nécessité le développement et la justification d'idées, de décisions et de plans d'opérations, de combat et autres actions, et l'utilisation de modèles mathématiques. Pour résoudre ce problème, les modèles ont mis en avant des exigences d'efficacité (en temps) et d'adéquation de la modélisation, possibles actions réelles. À cette fin, des modèles potentiels, analytiques et de simulation et des complexes de modélisation ont été développés pour garantir, à différents moments et avec une précision différente, les résultats attendus des actions planifiées des groupements de troupes (forces).
Cependant, tous les modèles et complexes de simulation développés dans l'intérêt des Armées ne permettent pas l'élaboration automatisée de plans d'opérations et d'actions de combat. Avant d'appliquer des modèles potentiels, analytiques et de simulation, les responsables du commandement et du contrôle doivent définir manuellement les éléments des intentions des opérations et des actions de combat et leurs significations.
Parallèlement, pour déterminer le concept d'une opération aérienne, il est nécessaire : de répartir les forces et les moyens entre les méthodes pour délivrer des frappes contre des cibles ennemies et pour repousser les frappes par ses moyens d'attaque aérienne ; répartir les forces de frappe et les moyens selon les directions (zones) d'action, ainsi que supprimer la défense aérienne et frapper les cibles ennemies ; répartir les forces et moyens de défense aérienne selon les directions (zones), les lignes et les objets de défense.
Les éléments présentés du concept d'opération aérienne et leurs significations sont établis par les responsables des organes de commandement et de contrôle militaires sur la base de leurs connaissances, de leur expérience et de leur intuition. Cependant, tous les fonctionnaires ne les maîtrisent pas. Par conséquent, les significations des éléments du concept d'opération qu'ils développent peuvent être loin d'être rationnelles. La raison en est que les modèles potentiels, analytiques et de simulation se réfèrent à des modèles mathématiques de la dynamique du système et ne peuvent calculer que les résultats des méthodes d'action développées.
Afin d'obtenir des valeurs rationnelles des éléments des intentions des opérations aériennes, des modèles fondamentalement nouveaux ont été développés pour la première fois dans la monographie - des modèles de synthèse de jeu, qui forment automatiquement des variantes des paramètres rationnels du système, c'est-à-dire des variantes de valeurs rationnelles des éléments de l'intention de l'opération, ainsi que des modèles de contrôle qui modifient les valeurs définies et déterminent le changement de celles attendues les résultats de l'opération sous diverses actions de contrôle.
La base méthodologique pour générer des options pour le concept d'opération aérienne dans la monographie a adopté des modèles de jeu "attaque-défense", développés par Yu.B. Germeier, O. Gross, V.F. Ogaryshev, D.A. , KK Masevich, extension quasi-informationnelle dynamique du modèle de BP Krutov.
La généralisation ultérieure du modèle « attaque-défense » réalisée dans la monographie consiste à prendre en compte l'hétérogénéité des moyens des parties à travers l'évolution correspondante de la probabilité d'impact à chaque niveau de défense et de frappe, qui, à son tour , est le résultat de la résolution de la tâche correspondante d'allocation cible.
Cela a conduit à de multiples problèmes de minimax avec des contraintes associées pour déterminer résultat garanti frappes et défense, ce qui donne un modèle « attaque-défense » à plusieurs niveaux avec des ressources hétérogènes des parties. Ce modèle est basé sur l'allocation de cibles en résolvant le problème de transport classique à chaque niveau.
La mise en œuvre logicielle des modèles développés, interconnectés dans une structure hiérarchique, élargira considérablement les capacités des modèles et de leurs complexes. Il permettra de former automatiquement les paramètres rationnels des éléments du concept d'opération aérienne pour la pleine utilisation des capacités de combat du groupement de troupes (forces), à savoir :
- prévoir des éléments de conception des actions de frappe et des forces et moyens défensifs de l'ennemi, rationnels de son point de vue ;
- répartir les forces et les moyens entre les méthodes de livraison de frappes contre des cibles ennemies et de repousse des frappes de ses armes d'attaque aérienne ;
- justifier les regroupements de forces et moyens requis dans les directions (dans les régions) ;
- répartir les forces et moyens de frappe selon les directions (zones) d'action, ainsi que supprimer la défense aérienne et frapper les cibles ennemies ;
- répartir les forces et moyens de défense aérienne selon les directions (zones), les lignes et les objets ;
- effectuer une évaluation adaptative des capacités du système de contrôle à modifier les paramètres des éléments du concept de fonctionnement, de manière adaptative à la situation actuelle.
Opportunités modèles de jeux des modèles de synthèse et de contrôle permettront d'éviter un travail fastidieux d'élaboration manuelle et de saisie manuelle des paramètres des éléments du concept de l'opération et la recherche de leurs valeurs rationnelles.
Les modèles développés dans la monographie et interconnectés dans une structure hiérarchique pour générer des paramètres rationnels du concept d'opération aérienne sur un théâtre d'opérations peuvent servir de base méthodologique pour le développement ultérieur de la théorie de la modélisation des opérations militaires en relation avec le développement de plans pour l'armée, les opérations navales, les opérations de la flotte, les opérations de théâtre, etc.