Expansiunea tehnologică a dezvoltat pe piaţă o serie de noi tehnologii care au schimbat viziunea în domeniul Modelării Simulării. Toate acestea au înglobat o serie de soluţii în domeniul modelărarii și simulării, aplicabile şi în domeniul militar în dezvoltarea capabilităţilor, instruire, achiziţii şi sprijin oferit operaţiilor.

Procesul de modelare și simulare a fost folosit cu mult timp înainte de apariţia calculatoarelor. Modelele şi simulările au o istorie îndepărtată, cele mai vechi constând în linii trasate în nisip, utilizând obiecte, precum nuiele şi pietre pentru a reprezenta caracteristicile terenului, fortificaţii, dispunerea trupelor etc. Unele dintre cele mai timpurii forme de modelare și simulare include Chaturanga (un joc hindus asemănător şahului), The Kings Game din anul 1600, Kriegspiel (un joc german).

Preocupările în acest domeniu au progresat în mod rapid, astfel odată cu dezvoltarea tehnologiei în domeniu s-au făcut paşi importanţi în utilizarea modelării și simulării în majoritatea domeniilor.

Conceptul de modelare reprezintă procesul prin care producem un model, acesta fiind o reprezentare a construcţiei şi a modului de lucru a unui anumit sistem de care suntem interesaţi. Un model trebuie să fie o aproximare a sistemului real, care să includă cât mai multe dintre caracteristicile sale importante, şi să nu fie foarte complex astfel încât să nu fie înţeles şi să nu-l putem experimenta.

Modelele se pot clasifica în următoarele categorii:

- matematice

- fizice

- proceduale.

Modelele matematice sunt acele modele care sunt descrise de simboluri matematice şi relaţii, care sunt construite utilizând algoritmi sau proceduri şi ecuaţii matematice. În general, un model destinat pentru studii de simulare este un model matematic dezvoltat cu ajutorul software-ului. Astfel, putem aminti despre modele matematice de tip deterministic (unde variabilele de intrare şi cele de ieşire sunt valori fixe), stocastice (unde cel puţin una dintre valorile de intrare sau cele de ieşire este probabilistică), statice (unde timpul nu este luat în considerare) şi dinamice (unde timpul este luat în considerare şi interacţionează cu celelalte variabile).

Modelele fizice sunt acele modele care sunt descrise de structuri fizice şi relaţii care în mod curent sunt construite cu o înaltă fidelitate (detaliate).                                                                            

Modelele procesuale sunt acele modele care sunt reprezentate în simulare prin relaţii dinamice de tip matematic şi de tip logic.

Modelul conceptual reprezintă o abstractizare a lumii reale, care serveşte ca un cadru de referinţă pentru dezvoltarea federaţiilor prin documentarea în vederea simulării entităţilor importante, a acţiunilor cheie şi a interacţiunii acestora. Modelul conceptual al federaţiei trebuie să descrie ce federaţie va reprezenta, limitarea ipotezelor acestor reprezentări, precum şi alte capacităţi necesare pentru a satisface cerinţele utilizatorului. O altă abordare descrie modelul conceptual ca o implementare a simulării reprezentată independent de arhitectura exerciţiului şi a obiectivelor de instruire, cerinţe şi mediu. Modelul include logică şi algoritmi şi recunoaşte în mod explicit asumări şi limitări.

În domeniul militar, a fost introdusă noţiunea de model conceptual al spaţiului misiunii(CMMS). Grupul de lucru NATO, NMSG-058 (NATO Modelling ans Simulation Group), a finalizat în iulie 2012 un raport referitor la modelul conceptual utilizat în modelare şi simulare, denumit Conceptual Modeling (CM) for Military Modeling and Simulation (M&S), Final Report of MSG-058.

Modelul conceptual al spaţiului misiunii reprezintă abstracţii din lumea reală, care servesc ca un cadru de referinţă pentru dezvoltarea simulărilor prin captarea de informaţii despre entităţile importante implicate în orice misiune şi acţiunile cheie a interacţiunilor acestora. Ele sunt puncte de vedere neutre ale simulărilor acestor entităţi privind acţiunea şi interacţiunea care are loc în lumea reală.

Pentru realizarea modelului conceptual al spaţiului misiunii, întâlnim două tendinţe contradictorii, prima fiind de a realiza o reprezentare cât mai fidelă a spaţiului misiunii şi este justificată prin dorinţa de a realiza un înalt realism operaţional, iar cea de-a doua constă în simplificarea modelului, cu scopul obţinerii unui model fezabil, apt să soluţioneze problemele specifice utilizării sale.

După finalizarea modelului propus, faza următoare este introducerea acestuia în simulare pentru verificare şi validare.

Conceptul de simulare este, în sensul cel mai larg acceptat, un instrument prin care putem evalua performanţele unui sistem, existent sau propus, sub diferite configuraţii care ne interesează pe perioade determinate de timp.

Literatura de specialitate clasifică simularea în trei categorii:

• reală,
• virtuală
• constructivă (LVC).

Simularea reală implică oameni reali şi sisteme reale, fiind executate în mediu real. Este o simulare costisitoare, consumatoare de timp şi cu posibile riscuri de producere a unor defecţiuni.

Principala capabilitate de care dispune Romania în acest domeniu este sistemul MILES IWS, care dispune de:

• echipamente pentru autovehicule şi personal;
• subsistemul de comunicaţii, format din antenă şi radioreleu mobil;
• subsistemul EXCON, compus dintr-un număr variabil de servere.

MILES IWS (Individual Weapon System) este un sistem de simulare care foloseşte raze laser pentru a simula executarea focului cu diferite categorii de armament, precum şi recepţionarea focului inamic. Rolul lui constă în crearea condiţiilor de pregătire cât mai apropiate de realitatea câmpului de luptă prin folosirea muniţiei de manevră în corelare cu posibilitatea de marcare a focului diferitelor categorii de armament, precum şi a efectelor acestuia.

Avantaje:

• Foarte precisa in reprezentarea experienței de luptă simulate
• Testează indivizi, subunități și unități in condiții reale
• Folosește echipamentele din dotare
• Se aproapie cât mai mult de realitate

Dezavantaje:

• Costuri mari in combustibili, muniții si piese de schimb
• Implică pericole potențiale
•  Aduce implicații mediului
• Implică deplasari de trupe departe de case, familii etc.

Simularea virtuală implică oameni reali şi sisteme virtuale. Este folosită în mod curent pentru antrenament în cadrul simulatoarelor. Aici sunt incluse simulatoarele utilizate de tanchişti, aviatori, artilerişti (rachete antitanc dirijate) etc. Simularea virtuală a devenit mai atractivă odată cu dezvoltarea tehnologică în domeniul serious games. Un astfel de exemplu utilizat în domeniul militar este VBS 2 (Virtual Battlespace 2) .Acesta oferă simulări în câmpul de luptă în mod realistic având capacitatea de a acţiona în mediu terestru, maritim şi aerian. Instructorii pot crea noi scenarii şi apoi să angajeze simulări din diferite puncte de vedere. De asemenea, poate fi folosit la învăţarea doctrinelor, tacticilor, tehnici şi proceduri la nivelul grupă, pluton. Sistemul suportă antrenarea în mediu virtual-3D a unei structuri de până la 100 de militari.

Avantaje:

• Ideală pentru instruirea individuală și a echipajelor
• Folosește diferite locații și medii simulate
• Testează noi tactici, proceduri și manevre in condiții de siguranță
• Nu sunt raniți , tehnică stricată sau combustibili și muniții folosite
• Scenariile pot fi ușor adaptate sau schimbate in concordanță cu noile cerințe
• Capabilitatea ridicată în analiza post acțiune (ARR-after action review)
• Poate fi folosită interconectată la alte simulări reale ,virtuale sau constructive

Dezavantaje:

• Costuri ridicate de achiziție, operare si mentenanță
• Sunt necesare facilități suplimentare, infrastructură de comunicații , management de sprijin
• Necesită un puternic sprijin din partea tehnicienilor si logistica special pe durate lungi
• Sesiunile de instruire sunt uneori incomplete prin intermediul acestui tip de simulare
• Pot apare situatii negative în instruire
• Se poate instala teama că instruirea nu este adecvată
• Este dependent de acuratețea datelor de intrare
• Nu este un lucru real

Simularea constructivă utilizează oameni şi sisteme virtuale, precum şi un mediu înconjurător virtual, definit şi mediu sintetic. Aceasta este destinată în mod curent antrenării statelor majore de la nivel batalion în sus, dar şi altor domenii, cum ar fi: testare de planuri, verificarea cursurilor de acţiune, dezvoltarea capabilităţilor, efectuarea achiziţiilor.

Cele mai cunoscute sisteme de simulare constructivă în domeniul militar sunt: JTLS (Joint Theater-Level Simulation) şi JCATS (Joint Conflict and Tactical Simulation). Ambele sisteme pot asigura antrenarea în mediu terestru, naval şi aerian, în orice condiţii de anotimp, stare a vremii, relief în timp real sau accelerat.

Avantaje:

• Performează comandanții și comandamentele de mari unități
• Instruiește mulți oameni simultan
• Nu necesită deplasări de unități în câmpul de luptă
• Identifică punctele slave ale planurilor de operații
• Testează noi doctrine și tactici
• Efectuează scenario multiple
• Schimbă variabilele: date meteo , teren, inamic etc.

Dezavantaje:

• Costisitoare
• Progrmarea și planificarea simularilor necesită timp
• Îngrijorarea că simulările ar putea să nu reprezinte exact acțiunile reale
• Reușita depinde foarte mult de calitatea datelor de intrare

Mediul sintetic

Este mediul natural simulat, care reprezintă o poziție geografică reală, considerate îimpreună cu caracteristicile sale naturale și culturale, semnificative din punct de vedere tactic și însoțită de reprezentările fizice externe ale entităților angajate în luptă

Conectează o mulțime consistentă de modele, simulări, personae și echipamente reale , intr-o reprezentare comuna a lumii exterioare.

Mediul virtual distribuit = un system software care permite interacțiunea în timp real , de la distanță , a mai multor utilizatori, încorporând grafica 3D și sunete stereo.

Caracteristici principale:

-          Iluzia spațiului comun:

o   Toți participanții au iluzia localizării în același spațiu tridimensonal. Spațiul este, de cele mai multe ori, fictive, generat electronic și prezintă aceleași proprietăți pentru toți utilizatorii( aspect meteorologic, acustică , textură etc.)

-          Iluzia prezenței comune:

Fiecare dintre participant ia forma unei persoane virtuale, numiă avatar, care are asociată o reprezentare grafică, un model al structurii corpului, un model al deplasării, un model fizic.

-          Iluzia timpului comun:

Mediul virtual distribuit permite interacțiunea în timp real dintre utilizatori.

-          Posibilitatea comunicării și informațiilor

Posibilitatea comunicării include comunicarea prin gesturi, prin text introdus de la un dispozitiv de intrare sau prin voce.

SIMULATOARE PENTRU INSTRUIREA LUPTĂTORILOR ŞI ECHIPAJELOR

1. Simulatoare pentru blindate

Armata suedeză dispune, din anul 2001, de ELTAM (Electronic Tactical Simulator for Mechanized Formations), simulatorul tactic electronic pentru formaţiile mecanizate.

Simulatorul de conducere ADAMS (Advanced Driving and Manoeuvering Simulator) poate fi utilizat pentru instruirea șoferilor de pe autocamioane, autocamioane cu remorcă și autospeciale. Simulatorul poate crea imagini sintetice pentru conducerea în oraş, pe autostrăzi şi în teren.1

2. Simulatoare pentru aviaţie

Simulatorul pentru avionul de război electronic E-3A AWACS, produs de firma CAE (Germania), a fost supus la modernizări referitoare la includerea sistemului vizual Maxvue Medallion, precum şi la modificarea modelului de zbor aerodinamic pentru a permite o mai bună simulare a misiunilor de realimentare cu combustibil în aer a aparatelor de zbor.

Simulatorul pentru elicopterul Mk8 Lynx este supus în permanenţă unor modernizări care reflectă ultimele standarde introduse în serviciu pentru sistemul tactic centralCTS (Central Tactical System) şi radar, precum şi pentru modulul sistemului de poziţionare globală GPS din dotarea elicopterului.

AIMS (Advanced Integrated Magnetic Anomaly Detection System) este simulatorul avionului de recunoaștere maritimă Nimrod MR4.

Sistemul vizual cu generator de imagini Harmony cu cinci canale şi baza de date detaliată a Marii Britanii au fost înglobate în simulatorul pentru instruire pentru misiuni de zbor cu avionul Sea Harrier F/A 2 al FMM ale Marii Britanii, începând cu anul 2000. Generatorul de imagini Harmony dispune de software-ul de simulare Integrator, o soluție de mediu sintetic ce servește pentru generarea și controlul scenelor simulate în timp real. 2

3. Simulatoare pentru conducerea focului artileriei

Aplicaţiile simulării pentru artileria şi rachetele antiaeriene se pot obţine cu mediul de dezvoltare pentru aplicaţii în apărarea aeriană STAGE (Scenario Toolkit And Generation Environment) care reprezintă o soluţie software pentru proiectarea simulării flexibile, cu lucru în timp critic, în configuraţie deschisă, cu interfaţă de dezvoltare. Produsul STAGE are, în principal, următoarele componente: editorul pentru bază de date DE (Database Editor), motorul de simulare SIM (Simulation Engine), kitul de dezvoltare DK (Development Kit).

4. Simulatoare pentru acţiuni navale

Sistemul de interfaţă pentru sistemul de luptă AEGIS denumit ACSIS(AEGIS Combat System Interface Simulator) reprezintă un sistem de simulare în timp real pentru misiuni multiple destinat testării sistemului de armament AEGIS, precum şi pentru instruirea operatorilor acestui sistem. AEGIS este dezvoltat pentru crucişătoarele din clasa CG-47 şi distrugătoarele din clasa DDG-51, precum şi pentru instruirea membrelor echipajelor navei.

Unităţile FMN ale Franţei dispun încă din 1997 de un compact-disc (CD-ROM) cu diverse variante ale programului ETINCEL.Programul ETINCEL permite utilizarea unui instrument didactic prietenos la dispoziţia tuturor marinarilor pentru a învăţa şi a se antrena în vederea identificării navelor de luptă.

Instruirea pentru sistemul de conducere a focului SKYGUARD se realizează cu SkySim pe baza unei console modificate SKYGUARD, echipamentului propriu-zis al simulatorului şi staţiei de lucru a instructorului, în variante mobile sau staţionare. În afară de conducerea focului, SkySim asigură instruirea pentru ochirea pe ţinte, urmărirea acestora, acţiunile specifice de război electronic şi pentru asigurarea coeziunii echipajului.

Interfaţa primară pentru interacţiunea omului cu mediile virtuale sau digitale este reprezentată de displayurile montate pe cap HMD (Head-Mounted Display), utilizate împreună cu mănuşi bazate pe reacţie de forţă sau dispozitive cu şase grade de libertate 6DOF (six-degree-of-freedom).

Scopul simulatorului este de a crea un mediu mai realist şi mai complet care să permită instruirea artileriştilor pentru trageri directe şi din poziţii acoperite asupra ţintelor fixe şi în mişcare.