Разрешите мне предложить руководство по типам функций, которые разработчики авиационных симуляторов должны искать перед принятием игрового движка в качестве платформы, поскольку сегодня доступны продукты, которые соответствуют всем этим требованиям и даже превосходят их. Кроме того, самые популярные игровые движки сейчас предлагаются по очень скромным ценам, иногда даже бесплатно.

Гибкость

Возможно, наиболее важным преимуществом использования игрового движка для разработки обучения на основе моделирования является гибкость.

Готовые игровые движки, которые использовались для создания различных игр и впечатлений, обеспечивают глубину гибкости, невиданную в традиционных средах моделирования. Это включает в себя гибкость доступа к значительно расширенным экосистемам 3D-ресурсов; гибкость компьютерных платформ, оборудования и вариантов отображения; и гибкость в размере, форме и расположении развернутого решения.

Гибкий поиск активов

По своей природе игровой движок принимает 3D-ресурсы в различных форматах, а также предоставляет встроенную высокодоступную авторскую систему для разработки сценариев. Пользовательские ресурсы могут быть созданы штатными дизайнерами с помощью стандартных инструментов создания цифрового контента (DCC), в то время как менее специализированные ресурсы — ландшафт, растительность, гражданские автомобили и т. Д. — легко доступны из многочисленных сторонних источников.

Система разработки игрового движка обеспечивает большую гибкость в способах разработки и развертывания обучения. По своей природе игровой движок включает в себя инструменты для разработки пользовательского интерфейса, а это означает, что само обучающее решение может быть настраиваемым. Например, обучающий модуль может включать в себя возможность настройки сценария с определенной комбинацией погоды, ландшафта, растительности и длины взлетно-посадочной полосы или для имитации определенного географического положения.

Если у вас есть существующий конвейер для разработки моделирования, игровой движок в большинстве случаев может заменить или дополнить один или несколько шагов, не нарушая остальной части вашего рабочего процесса. Если ваш существующий конвейер уже включает источник для 3D-ресурсов, те же самые ресурсы можно перенести в игровой движок с помощью одного из многих форматов файлов, предназначенных для переносимости.

Гибкое оборудование и дисплей

Традиционно симуляторы изготавливались по индивидуальному заказу, что ограничивает возможности обновления. С коммерчески доступным оборудованием XR (Oculus, Vive, HoloLens и т. Д.) И другим легкодоступным оборудованием у пользователей есть гораздо больше возможностей для разработки новых систем обучения и улучшения существующих решений.

Некоторые современные игровые движки могут выводить данные на многие типы устройств отображения, от огромных куполов и светодиодных экранов до гарнитур VR, очков AR и даже мобильных устройств. Преимущества такого широкого диапазона вариантов вещания включают автоматическое масштабирование качества ресурсов на основе характеристик оборудования и возможность принять стратегию «создать один раз, развернуть множество» для ряда возможных обучающих решений на различных носителях.

Выбранный вами игровой движок также должен поддерживать широкий спектр оборудования для отображения, чтобы вы могли выбрать наиболее эффективную среду для разработки и проведения обучения без ограничений, связанных с ограниченной совместимостью оборудования. Развитие OpenXR обеспечивает уровень стандартизации между устройствами, снимая бремя адаптации к любому единственному набору аппаратных драйверов и интерфейсов во время разработки приложений.

Точно так же игровые движки предназначены для бесперебойной работы на широком спектре аппаратного обеспечения и конфигураций ОС, используя преимущества самых мощных и современных систем, при этом адекватно работая на более дешевом или устаревшем оборудовании. Если у вас есть доступ к очкам виртуальной реальности и ПК, скорее всего, вы уже можете создать скромную учебную симуляцию на основе виртуальной реальности с помощью имеющегося у вас оборудования.

Изображение вкрапления

Гибкость в космосе

Использование мощности игрового движка для управления налобными дисплеями для авиационных тренажеров обеспечивает значительную экономию площади и снижает стоимость оборудования, необходимого для размещения тренажеров для обучения пилотов. Цель состоит не в том, чтобы заменить симуляторы с большим проекционным куполом на головные системы VR, а в том, чтобы повысить доступность обучения VR, чтобы учащиеся естественным образом приобрели более высокий уровень мастерства к тому времени, когда они достигнут точки использования одного из меньшего числа. проекционных купольных полнококпитных тренажеров. Пространство, в котором может разместиться только один симулятор проекционного купола, может вместить полдюжины инструкторов, выполняющих частичные задания с использованием виртуальной реальности.

Одна такая система VR для обучения пилотов вертолетов, разработанная VRM Switzerland , была аттестована Агентством авиационной безопасности Европейского Союза (EASA).

Открытый исходный код

Открытая и расширяемая архитектура начинается со свободно доступного исходного кода. Платформа с открытым исходным кодом значительно упрощает задачи проверки, валидации и аккредитации (VV&A) для критически важных приложений.

С точки зрения кибербезопасности доступность исходного кода означает, что автоматическая проверка исходного кода может выполняться с любым интервалом. Такой обзор, необходимый для авиационного моделирования как в гражданской, так и в военной областях, обеспечивает целостность приложений при сохранении минимально возможной поверхности атаки.

Точность

До недавнего времени игровые движки существовали на основе компромисса между скоростью и точностью. Исторически игровые движки использовали ограниченную точность при вычислении географических координат, которые не обеспечивали необходимой точности для векторов навигации на больших расстояниях в сотни или тысячи миль. Это ограничение имело важные последствия для моделирования авиационной подготовки и в прошлом по существу сводило многие игровые движки к очень ограниченной полезности для обучения пилотов.

Достижения в игровых движках означают, что теперь они могут включать более точные координаты изначально, что упрощает разработку и устраняет необходимость обходных путей. Такая точность и использование гибкой системы географических координат необходимы для эффективного обучения на основе моделирования.

Возможность развертывания на основе игрового движка была недавно продемонстрирована в облачной демонстрации Project Anywhere от Epic Games, которая дала участникам vIITSEC 2020 возможность исследовать трехмерную местность с высоким разрешением и строить данные в реальном времени со своих компьютеров, планшетов и смартфонов. Project Anywhere использовал мощность графического процессора NVIDIA через инфраструктуру Microsoft Azure и плагин Cesium for Unreal.

Помимо точности на больших виртуальных расстояниях, использование проверенных физических моделей для аэродинамических характеристик также имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы уроки, преподанные обучаемым, действительно отражали то, как их летательные аппараты будут работать в реальном мире. В идеале выбранный вами игровой движок должен обеспечивать прозрачность на алгоритмическом уровне, поэтому точность можно оценивать и уточнять при необходимости.

Модульная природа игровых движков делает возможным подход «физическая модель BYO», когда вы можете просто заменить существующий физический движок или модель вашего проекта. Ваша модель может управлять не только простым взаимодействием объектов, но и расширенным моделированием погоды и атмосферы, а также более эзотерическими физическими явлениями, такими как электромагнитные помехи от погодных ситуаций.

Реализм и визуальная точность

Хотя часто упускается из виду при обсуждении соответствия задач системам координат круглой Земли и систем плоской Земли, представление зеркальных эффектов от солнечных эфемерид является важной частью реализма для обучаемых. Необходимо точно представить ослабление и распространение света сквозь облака, дым, дождь и снег.

Разработка реалистичных сред и сценариев для обучения пилотов в виртуальной и дополненной реальности, будь то с помощью физики, 3D-ресурсов или искусственного интеллекта, была признана одной из главных тенденций авиационной подготовки в следующем десятилетии.

Движок должен иметь возможность импортировать и визуализировать 3D-ресурсы и текстуры кинематографического качества без потери производительности и обеспечивать точную визуализацию тончайших визуальных сигналов на системах отображения от изогнутых светодиодных мониторов и проекционных экранов до устанавливаемых на голову XR. Поскольку в авиационных учебных системах по-прежнему используются налобные устройства XR, этим системам потребуется полностью встроенная поддержка со стороны генератора изображений.

Доступность, доступность, маневренность

Исторически сложилось так, что первая стоимость разработки авиационного учебного тренажера — это лицензирование платформы моделирования, на которой разрабатывается приложение. Прежде чем будет разработан какой-либо пользовательский контент, на лицензирование платформы моделирования может потребоваться значительная часть бюджета на разработку программного обеспечения. И наоборот, самый популярный игровой движок Unreal Engine доступен бесплатно.

Кроме того, выбор платформы моделирования может заставить клиента полагаться на поставщика платформы для разработки активов и контента. Благодаря игровому движку учебные модули доступны по запросу в виде видеороликов и документации, а активное сообщество из миллионов опытных разработчиков регулярно общается друг с другом для обмена знаниями. Миллионы пользователей-разработчиков по всему миру и с самым разным опытом создают конкурентный рынок для заключения контрактов на разработку приложений по индивидуальному заказу без узких мест, которые могут возникнуть с проприетарными платформами моделирования.

Использование игрового движка также позволяет небольшим или менее специализированным командам создавать полезные,

рабочее симуляционное обучение. Отдельные разработчики по всему миру уже экспериментируют и демонстрируют типы симуляций, которые они могут выполнить с нуля, используя только оборудование для домашнего офиса, проекты, в которых есть собственные инструменты для создания симуляторов полета, и точные, эффективные симуляции, которые занимают всего час. развивать.

Таким образом, использование игрового движка в качестве платформы может не только повысить скорость разработки и снизить затраты, но и освободить команды для экспериментов и быстрого создания рабочих демонстраций для коллегиального обзора. Снижение затрат, связанных с исследовательской разработкой, означает, что новые продукты могут быть выведены на рынок с меньшими инвестициями, и в то же время можно пойти на больший риск при поиске этих новых продуктов.

Недавним примером такого решения для оборонной авиации является симулятор полного движения Strike от Talon Simulations , который обладает гибкостью для интеграции искусственного интеллекта и анализа данных. Система использует небольшую занимаемую площадь VR, чтобы снизить размер и ограничения стоимости купольной камеры.

Эти более компактные и более маневренные системы идеально подходят для промежуточного обучения, чтобы поддерживать навыки пилотов свежими между посещениями купола. Например, HTX Labs помогает пилотам ВВС США практиковаться в реагировании на чрезвычайные ситуации в кабине экипажа, такие как внезапный пожар или неисправность гидравлической системы. С помощью этой системы пилоты могут практиковаться в реагировании на чрезвычайные ситуации снова и снова, пока они не смогут выполнять соответствующие действия быстро и уверенно, не выходя из безопасности симуляции виртуальной реальности.

Изображение предоставлено HTX Labs.

Готовность к обучению вне школы пилотов

Влияние пандемии Covid-19 на обучение пилотов на симуляторах подчеркивает гибкость использования игрового движка для разработки в быстро меняющихся или непредсказуемых обстоятельствах. Хотя до пандемии, возможно, был умеренный интерес к сверхлегким, «персональным» системам летной подготовки, сейчас такие системы очень желательны по соображениям безопасности.

Возможность быстрого изменения существующих систем обучения означает, что конфигурацию аппаратного и программного обеспечения для использования в небольших масштабах можно на несколько порядков упростить для создания и развертывания. В нестабильном мире платформа, которая способствует быстрому реагированию на новые вызовы, — это больше, чем удобство для сокращения затрат и экономии времени — она ​​может облегчить непрерывное обучение пилотов при минимизации рисков для здоровья.