Используя значительный рост и инвестиции игровой экосистемы, игровые движки снижают барьеры для входа в симуляцию для большого числа обучающих вариантов использования, особенно для приложений XR. Они также теперь поддерживаются специальными службами поддержки для своих военных клиентов. MS&T поговорила с лидерами индустрии моделирования и обучения, чтобы узнать их мнение о разработке и использовании специализированного программного обеспечения для военного моделирования и преимуществах для своих клиентов.
От Изготовления на заказ до кастомизации
“Для меня эта тенденция-просто логическая прогрессия”, — сказал Фил Перей о влиянии игр и других информационных технологий на обучение и симуляцию. Перей является руководителем отдела технологий в области обороны и безопасности CAE и имеет 35-летний опыт работы в области моделирования и обучения на различных инженерных должностях.
CAE была одной из первых компаний, заменивших индивидуальные видеокарты игровыми картами, или графическими процессорами, с 16 игровыми графическими процессорами, используемыми для одного канала, где теперь две игровые карты могут быть использованы для симулятора уровня D с более высоким разрешением. CAE продолжает отслеживать производительность игрового графического процессора: “Мы следим за этой прогрессией, и каждый раз, когда мы можем консолидироваться, мы делаем этот шаг и говорим:” Хорошо, что такое сладкое пятно между производительностью и способностью рендеринга», — сказал Перей.
Для следующей итерации технологии Перей считает, что “окончательное принятие игровых движков является следующим логическим шагом. Мы изучаем эту возможность уже несколько лет, пытаясь понять, каковы возможности игровых технологий и как они применяются сейчас”. Перей продолжил: “Всегда есть вещи, которые вам нужно сделать в дополнение к тому, что происходит в технологическом направлении, так что это действительно лучший способ сделать это”.
Компания MetaVR, базирующаяся в Бруклине, штат Массачусетс, также стремилась использовать более широкий ИТ-и игровой мир с момента запуска своего первого основного продукта-Генератора сцен виртуальной реальности (VRSG) в 1996 году. Соучредители MetaVR Ричард Рыбацки и У. Гарт Смит впервые работали вместе в консалтинговой фирме Министерства обороны в середине 1990-х годов над исследовательским проектом по моделированию интранета. Наблюдая за растущим рынком 3D-игр на базе ПК, они увидели потенциальную ценность в разработке приложения визуализации/моделирования текстур в реальном времени для ПК с Windows, позволяющего пользователям визуализировать большие и подробные геоспецифические ландшафты с интерактивной частотой кадров в реальном времени на коммерчески доступном ПК.
Создание и поддержка 3D-контента часто входит в лицензии на программное обеспечение для военного моделирования. Кредит изображения: MetaVR.
VRSG-это рендер-движок на основе Microsoft DirectX, и ранние последователи технологии MetaVR включали ВВС США и армию США для обучения пилотов самолетов и операторов беспилотных летательных аппаратов. Именно такие требования к обучению привели к разработке VRSG и выделили ее среди игровых движков.
Смит сказал MS&T: “Поскольку VRSG предназначен для выполнения сценариев обучения, контролируемых пользователем, он должен быть чрезвычайно надежным. В тренажере игрового стиля разработчик игрового движка имеет определенный уровень контроля над макетом «уровня» и расположением камеры игрока, следовательно, может гарантировать максимальную частоту кадров. Мы не можем предпринять эти шаги, так как не предвидим/не контролируем траекторию камеры или перспективу пользователя. Вместо этого мы производим VRSG таким образом, чтобы он мог поддерживать почти неограниченное использование, а это означает, что он должен быть чрезвычайно надежным, поскольку наши клиенты могут (и делают) безжалостно проверять его пределы”.
Смит продолжил: “Это очень далекий горизонт, формат кругозора способствует его способности поддерживать точность как на земле, так и в воздухе, что делает его чрезвычайно ценным для совместных/близких учебных миссий типа воздушной поддержки.”
Многонациональная Bohemia Interactive Simulations (BISim) пошла по несколько иному пути. Созданная 20 лет назад для использования тогдашней чрезвычайно успешной компьютерной современной боевой симуляционной игры Operation Flashpoint, BISim модифицировала игровое программное обеспечение для использования в военной подготовке. С момента первого выпуска своего VBS (born Virtual BattleSpace) программное обеспечение прошло несколько циклов разработки, и хотя оно по-прежнему в значительной степени опирается на игровые технологии, теперь оно не является модифицированной игрой, как это было с VBS.
Последним флагманским продуктом BISim является VBS4, виртуальная и конструктивная симуляция всей земли, выпущенная в августе прошлого года. Разработка некоторых из его основных технологий whole-earth началась в 2013 году, а ранние прототипы были выпущены в 2017 году по контракту с армией США.
Также на основе работы начала 2013 года работает VBS Blue IG. Впервые выпущенный в 2018 году в качестве программного обеспечения для создания изображений, он обеспечивает базовую глобальную местность, которая процедурно улучшается на основе реальных данных, которые могут быть смешаны или заменены пользовательскими спутниковыми данными/данными о местности с высоким разрешением.
Клиентская база BISim в настоящее время разнообразна: продукты используются более чем в 60 странах и более чем 300 интеграторами, включая Армию США, Корпус морской пехоты США, Австралийские силы обороны, Шведские Вооруженные силы, Французское министерство обороны и Британское министерство обороны.
Пошив одежды для обучения на длительный срок
VRSG компании MetaVR обладает специфическими для обучения функциями, которые выходят за рамки визуализации и позволяют ее военным заказчикам настраивать свои тренажеры в соответствии с конкретными учебными целями. Например, Смит сказал нам: “Наш редактор сценариев позволяет пользователям создавать собственные среды, а также сценарии движения транспортных средств; наш сетевой API поддерживает DIS и CIGI, но он также добавляет слой еще более целенаправленной настройки для поддержки детального моделирования (например, управление скоростью вращения несущего винта вертолета); и у нас также есть расширяемая библиотека эффектов”. Клиенты лицензии на техническое обслуживание VRSG получают доступ ко всему контенту MetaVR, новому и устаревшему, включая постоянно обновляемые 3D-модели и рельеф местности.
Поддержание и обновление контента также является ключевой темой для CAE. Перей сказал MS&T: “Я думаю, что мы должны признать гетерогенную природу устройств, которые существуют сейчас, и это всегда будет так. Таким образом, речь идет не только о реальном времени, но и о создании контента, и нам нужно охватить те части игровой индустрии, которые позволяют крупномасштабно автоматизировать создание контента с помощью искусственного интеллекта и облачных вычислений.”
На примере вражеского города с тремя миллионами зданий: “Я не хочу, чтобы дизайнеры нажимали на каждый след здания при создании моделей для него; Я хочу использовать ИИ так же, как игровая индустрия использует его для создания крупномасштабного контента.” Иммерсивная группа CAE “исследует и развивает такие возможности”, сказал нам Перей.
BISim разработали свое программное обеспечение в тесном сотрудничестве с военными пользователями. Генеральный директор группы Артур Алексион сказал: “Для создания еще одного VBS4 потребуется команда из 200 человек в течение семи лет, но дело не только в количестве времени и денег, вложенных в разработку, а в том, что разработка была выполнена с привлечением экспертов по предмету”. Результатом этой разработки стала библиотека из 18 000 3D-моделей, 200 конкретных вариантов использования mil-sim и технология обслуживания, хранения и улучшения базовой глобальной местности.
Помимо визуализации “игрового движка”, программное обеспечение для военного моделирования часто включает в себя такие возможности, как учебные инструменты, сценарии, искусственный интеллект и 3D-ландшафт, а также военный контент. Кредит изображения: BISim.
Алексион продолжил: “Если вы лицензируете игровой движок, вам нужно построить правила взаимодействия в вашем «виртуальном мире» (то, что мы называем симулятором), и вам нужно построить все активы, которые вы хотите (например, транспортные средства, аватары, звуки, анимации). С VBS4 вы получаете уже встроенный виртуальный мир и библиотеку ресурсов, предварительно настроенных для работы с симулятором. Общий момент здесь заключается в том, что VBS4 — это гораздо, гораздо больше, чем игровой движок.”
Еще одним ключевым преимуществом BISim является то, что по мере того, как клиенты финансируют улучшения VBS4, BISim управляет объединением новой возможности в новые версии программного обеспечения вместе с обратной совместимостью.
Новые классы тренажеров
Поскольку требования к обучению и технологии меняются, компании по разработке программного обеспечения для военных симуляторов не могут оставаться на месте. Смит из MetaVR сказал MS&T: “Мы постоянно работаем над тем, чтобы адаптироваться к новым требованиям клиентов и использовать преимущества новейших технологий визуализации. Мы видим, что рынок все больше смещается в сторону смешанной реальности, и с этой целью мы выпустили последнюю версию VRSG (версия 6.5) в феврале 2021 года.”
VRSG теперь поддерживает гарнитуры Varjo VR и MR, систему Valve Index VR и систему HP Reverb VR. Он также включает в себя поддержку foveated рендеринга, который с отслеживанием глаз позволяет аппаратному обеспечению визуализировать сцену с полной точностью в той области, которую ищет владелец HMD.
Эта тенденция к поддержке XR также повторяется в планах Бисима. Следующий выпуск VBS4 (21.1) запланирован на конец этого лета и будет включать расширения пользовательского интерфейса и другие функции для использования в среде VR. Другими усовершенствованиями, управляемыми клиентами, будут способность VBS4 обрабатывать больше объектов и улучшенная физика для крупномасштабного моделирования. Алексион сказал MS&T, “Мы будем продолжать видеть упрощение конвейеров разработки контента. Наша цель-уменьшить потребность в ГИС-экспертах для создания новых ландшафтов и моделей в обучающей среде. Точно так же мы видим постоянное стремление к устранению барьеров для входа между стажерами и военным персоналом и системой подготовки.”
Например, “План VBS, режим планирования миссии VBS4, позволяет командному составу создавать новые сложные сценарии, не требуя специальной подготовки. В следующей версии VBS4 VBS Plan позволит осуществлять распределенное комплексное совместное планирование миссий в виртуальной реальности.”
Еще одна важная для Алексиона тенденция-это облако. “По мере того как облачные технологии продолжают развиваться и правительства становятся более удобными для работы в облаке, мы ожидаем, что наш продукт получит больше возможностей для использования облачных технологий, особенно там, где требуется крупномасштабное моделирование.”
Перей из CAE видит прогресс в технологии, такой как XR, ведущий к новым классам обучающих устройств и способов обучения и воспитания. Он процитировал “иммерсивные обучающие устройства”, или ITDs, термин, который возник в ВВС США, и объяснил: “Мне нравится это понятие нового типа устройств, потому что это так важно в видении наших клиентов. Устройство более низкого уровня, но комплимент устройствам более высокого уровня.” Перей продолжал:: “Я принял этот термин внутренне и с клиентами, потому что я думаю, что это действительно необходимо. Традиционный полноценный симулятор полета с системой движения-это фантастическое устройство; это настолько захватывающе, насколько это возможно. Но вы сериализовали студентов через него, потому что вы получаете только двух студентов одновременно. Как мне это распараллелить?”
Ссылаясь на требование компании Pilot Training Next (PTN) сократить время обучения, он сказал: “У меня не может быть больше инструкторов, так что это подталкивает вас к более самостоятельному проведению тренировок.”
ИТД обладают потенциалом для поддержки таких способов обучения путем отработки навыков владения ими “совсем по-другому”, сказал Перей.
Смешанный Рынок?
Военные будут использовать как игровые движки, так и программное обеспечение для военных симуляторов. По сути, это смешанный рынок программного обеспечения. На вопрос о том, что должны делать военные на уровне предприятия, чтобы лучше поддерживать программное обеспечение для моделирования, Смит сказал MS&T: “Уже существует несколько коммерческих стандартных форматов, которые хорошо подходят для 3D-построения местности для визуализации в реальном времени.”
Что необходимо “ — это мета-описание местности, такое, чтобы стандартизировать способ проецирования, выборки, триангуляции, децимации исходных данных и схему уровня детализации (LOD) таким образом, чтобы конечная конфигурация местности была детерминированной, а затем коррелировала бы независимо от программного обеспечения для генерации изображений.”
Компания Bohemia Alexion признает смешанный рынок как различные технологии, подходящие для различных применений. Что касается активов S&T, он сказал: “Важно, чтобы клиенты понимали, что у них есть, и хорошо ими управляли. Они должны помнить о повторном использовании этих активов, но не ограничивать функциональность и эффективность обучения путем ручного торможения технологических достижений и инноваций. На наш взгляд, единого технологического стандарта не существует.”
Хорошие Времена, Те Же Проблемы?
Нет особых сомнений в том, что игровая экосистема стоимостью 175 миллиардов долларов поддерживает многие технологические достижения, и это, похоже, будет продолжаться в обозримом будущем. Однако, независимо от технологии программного обеспечения для моделирования, игрового движка или специализированного военного, существуют постоянные проблемы в закупке учебных систем и услуг: техническая поддержка, безопасность поставок, устаревшие системы, изменение оперативных требований и поддержание доступности инструкторов.
Смит из MetaVR сказал MS&T, что обучающие системы должны быть надежными, проверенными и поддержанными, и “мы умоляем руководителей симуляционного сообщества выйти за рамки высокооптимизированных демонстраций и рассмотреть, как программное обеспечение будет работать в полевых системах в руках военного истребителя.”
Источник: https://www.halldale.com/articles/18349-mst-leveraging-game-tech-for-milsim-software
