سيمنت

كانت شبكة SIMNET شبكة واسعة النطاق مزودة بأجهزة محاكاة المركبات وشاشات عرض لمحاكاة القتال الموزع في الوقت الفعلي: الدبابات والمروحيات والطائرات في ساحة معركة افتراضية. طُوّرت SIMNET لصالح الجيش الأمريكي واستُخدمت من قِبله. بدأ تطوير SIMNET في منتصف ثمانينيات القرن الماضي، وبدأ استخدامها ميدانيًا عام 1987، واستُخدمت للتدريب حتى ظهور برامج لاحقة في تسعينيات القرن الماضي.

ربما كان نظام SIMNET أول نظام واقع افتراضي يعمل بكامل طاقته في العالم ^{[ 1 ]،} وكان أول نظام محاكاة شبكي يعمل في الوقت الفعلي. لم يكن يختلف كثيراً عن ألعاب اللاعبين المتعددين الضخمة في عصرنا الحالي. وقد دعم مجموعة متنوعة من المركبات الجوية والبرية، بعضها موجه بشرياً والبعض الآخر ذاتي التشغيل.

أدرك جاك ثورب، من وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (داربا)، الحاجة إلى محاكاة متعددة المستخدمين عبر الشبكة . كانت معدات المحاكاة التفاعلية باهظة الثمن، كما أن إعادة إنشاء مرافق التدريب كان مكلفًا ويستغرق وقتًا طويلاً. في أوائل ثمانينيات القرن الماضي، قررت داربا إنشاء نظام بحثي أولي لدراسة جدوى إنشاء جهاز محاكاة موزع في الوقت الفعلي لمحاكاة القتال. وكان الهدف من تطبيق SIMNET، الناتج عن ذلك، إثبات جدوى وفعالية هذا المشروع. ^{[ 2 ]}

كان التدريب باستخدام المعدات الفعلية مكلفًا للغاية وخطيرًا. وقد أدى توفير إمكانية محاكاة بعض سيناريوهات القتال ، وتواجد المشاركين عن بُعد بدلًا من وجودهم جميعًا في مكان واحد، إلى خفض تكلفة التدريب ومخاطر الإصابات الشخصية بشكل كبير. ^{[ 3 ]} كانت شبكة SIMNET تعمل في الأصل عبر خطوط اتصال هاتفي متعددة بسرعة 56 كيلوبت/ثانية ، باستخدام معالجات متوازية لضغط الحزم عبر روابط البيانات. لم تقتصر هذه البيانات على بيانات المركبة فحسب، بل شملت أيضًا الصوت المضغوط.

طُوِّرت SIMNET من قِبَل ثلاث شركات: دلتا جرافيكس، وبيرسيبترونيكس، وبولت ، بيرانيك ونيومان (BBN). لم يكن هناك مُقاول رئيسي لـ SIMNET؛ بل أُبرمت عقود مستقلة مباشرة مع كل شركة من هذه الشركات الثلاث. طوّرت BBN برمجيات محاكاة المركبات والشبكة، بالإضافة إلى برمجيات أخرى مثل المدفعية، وإعادة التموين، والقوات شبه الآلية التي تُستخدم غالبًا لمحاكاة القوات المعادية. طوّرت دلتا جرافيكس، ومقرها بيلفيو، واشنطن ، نظام الرسومات وقواعد بيانات التضاريس. استحوذت BBN لاحقًا على دلتا جرافيكس. كانت بيرسيبترونيكس، ومقرها لوس أنجلوس، مسؤولة عن أجهزة محاكاة SIMNET الفعلية؛ حيث صمّم مهندسو الشركة، وفريق العوامل البشرية، وفريق التصنيع، وطوّروا وبنوا أكثر من 300 جهاز محاكاة لطاقم كامل، مُدمجين أنظمة التحكم والصوت والصورة في هياكل المحاكاة الخاصة؛ كما قاموا بتركيب أجهزة المحاكاة في عدد من المنشآت في الولايات المتحدة وألمانيا، ودرّبوا المشغلين، وقدّموا الدعم للنظام لعدة سنوات. تولت شركة BBN مسؤولية تطوير برمجيات المحاكاة الديناميكية لكل جهاز محاكاة، بالإضافة إلى برمجيات الاتصال الشبكي الموزع التي تُبقي كل جهاز محاكاة على اطلاع بموقع (ومعلومات حالة أخرى) أجهزة المحاكاة الأخرى التي تقع ضمن نطاق الرؤية المحتمل في البيئة الافتراضية المشتركة. احتفظ كل جهاز محاكاة بنسخته الخاصة من هذه البيئة الافتراضية، وبث معلومات حالته إلى أجهزة المحاكاة الأخرى.

بما أن هذه المحاكاة كانت شبكية، فقد احتاجت كل محطة محاكاة إلى شاشة عرض خاصة بها للبيئة الافتراضية المشتركة . وكانت محطات العرض نفسها عبارة عن نماذج محاكاة لبعض أجهزة التحكم في الدبابات والطائرات ، وقد تم تهيئتها لمحاكاة الظروف داخل المركبة القتالية الفعلية. فعلى سبيل المثال، يمكن لأجهزة محاكاة الدبابات استيعاب طاقم كامل مكون من أربعة أفراد لتعزيز فعالية التدريب. وقد صُممت الشبكة لدعم ما يصل إلى عدة مئات من المستخدمين في وقت واحد. وكانت دقة المحاكاة عالية لدرجة أنه يمكن استخدامها للتدريب على سيناريوهات المهام والتدريبات التكتيكية للعمليات التي نُفذت خلال العمليات الأمريكية في عاصفة الصحراء عام 1992. ^{[ 4 ]}

استخدمت شبكة SIMNET مفهوم " الملاحة التقديرية " لربط مواقع الأجسام والعناصر الفاعلة داخل البيئة المحاكاة. وقد استخدم دنكان (ديوك) ميلر، مدير برنامج BBN SIMNET، هذا المصطلح لأول مرة، وهو مصطلح يعود إلى بدايات الملاحة البحرية، لشرح كيفية تمكّن أجهزة المحاكاة من تبادل معلومات تغيير الحالة فيما بينها مع تقليل حركة البيانات على الشبكة. يتضمن هذا النهج، بشكل أساسي، حساب الموقع الحالي لجسم ما انطلاقًا من موقعه وسرعته السابقين (والذي يتكون من عناصر متجهة وعناصر سرعة). ^{[ 5 ]} تنص بروتوكولات SIMNET على أنه كلما انحرفت الحالة الحقيقية لجهاز المحاكاة بأكثر من عتبة معينة عن حالته المحسوبة بالملاحة التقديرية، كان على جهاز المحاكاة إرسال رسالة تحديث حالة جديدة.

يُبرهن استخدام بروتوكولات SIMNET وأنظمة التدريب القائمة عليها في حرب الخليج الأولى على نجاحها، واعتُبر إرثها دليلاً على إمكانية محاكاة افتراضية تفاعلية تعاونية شبكية في الوقت الفعلي لعدد كبير من المستخدمين. لاحقًا، استُخدمت شبكة النطاق العريض الأرضية (وهي نسخة عالية السرعة من شبكة ARPANET تعمل بسرعات T1 ) لنقل البيانات. وبقيت هذه الشبكة تحت إدارة وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) بعد دمج باقي شبكة ARPANET مع شبكة NSFNet وإيقاف تشغيل شبكة ARPANET. ^{[ 6 ]}

بالإضافة إلى الشبكة، تمثل التحدي الأساسي الثاني عند تصميم SIMNET في عجز أنظمة الرسومات عن التعامل مع أعداد كبيرة من النماذج المتحركة. فعلى سبيل المثال، استخدمت معظم محاكيات الطيران المعاصرة تجزئة الفضاء الثنائي ، وهي فعالة حسابيًا في البيئات الثابتة نظرًا لإمكانية حساب ترتيب عرض المضلعات (أي تماسكها العمقي) مسبقًا. ورغم ملاءمة هذه التقنية لمحاكيات الطيران، التي يكون منظورها في الغالب فوق سطح الأرض الثابت، إلا أنها غير فعالة بالقرب من الأرض، حيث يتغير ترتيب تراكب المضلعات بتغير موقع المنظور. كما أنها غير فعالة مع عدد كبير من النماذج المتحركة، لأن تحريك النموذج يُغير تماسكه العمقي بالنسبة للمضلعات التي تُمثل الأرض.

على النقيض من ذلك، لا تعتمد تقنيات التخزين المؤقت Z على تماسك العمق المحسوب مسبقًا، ولذلك كانت تقنية أساسية لتمكين رؤية SIMNET من الأرض ولعدد كبير من المركبات المتحركة. يُعد التخزين المؤقت Z كثيف الاستخدام للذاكرة مقارنةً بتقسيم الفضاء الثنائي، ولكنه أصبح ممكنًا جزئيًا بفضل الانخفاض الكبير في سعر ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في ذلك الوقت.

تُرتّب تقنية التخزين المؤقت Z المضلعات المتداخلة ذات النسيج المتداخل ، بحيث تُعرض من الأبعد عن المشاهد إلى الأقرب. وتنشأ تعقيدات العمق عند عرض النسيج المتداخل، وإذا زادت عن الحد، فقد تُسبب ضغطًا زائدًا على ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). ولا يزال هذا الأمر قائمًا في محركات الوقت الحقيقي الحالية. وقد اضطر مصممو النماذج ثلاثية الأبعاد الذين عملوا على المشروع إلى مراعاة العديد من المفاهيم الجديدة عند إنشاء البيئات والنماذج. في ذلك الوقت، لنقل نسيج البيئة ونموذج المركبة إلى المحاكي، كان الفنان ينسخ ملفات النسيج على ذاكرة قابلة للبرمجة (PROM) ويُثبّت هذه الذاكرة في كل محاكي في الموقع. وقد كتب مبرمجو BBN جميع أدوات إنشاء النماذج ثنائية وثلاثية الأبعاد داخليًا. كما قاموا أيضًا بإنشاء محرك المحاكاة وبرنامج الشبكات. ملصق SIMNET ، فيديو SIMNET

استخدمت محاكاة SIMNET شاشات عرض بتقنية Z-buffer طورتها شركة Delta Graphics . تأسست Delta Graphics على يد درو جونستون (مطور برمجيات) ومايك سايروس (رئيس الشركة)، وكلاهما من شركة بوينغ للفضاء/مختبر الرسومات، وجاي بيك (المدير التقني ونائب الرئيس)، وهو مستشار رسومات ثلاثية الأبعاد في شركة Softtool Consulting. تفوق معالج الرسومات، GDP، الذي طوره غاري ويلسون (كبير مهندسي الأجهزة) خصيصًا لمحاكاة SIMNET، على معالجات Silicon Graphics الموجودة نظرًا لانخفاض تكلفته وبنيته. كان أول معالج عرض للمحاكاة يستخدم خوارزميات مخزن الإطارات ومخزن Z-buffer على أساس كل قناة عرض لعرض المشهد المحاكى.

استُخدمت شبكة SIMNET بشكل مكثف من قبل الجيش الأمريكي للتدريب، لا سيما في فورت بينينغ ، وفورت روكر ، وفورت نوكس . كما وُجدت مواقع مؤقتة ودائمة إضافية في فورت ليفنوورث وغرافينوهر بألمانيا. واستُخدمت أيضاً لاختبار المركبات التي كانت لا تزال قيد التطوير.

كانت البروتوكولات اللاحقة لـ SIMNET تسمى المحاكاة التفاعلية الموزعة ؛ وكان برنامج الجيش الأمريكي الرئيسي اللاحق هو جهاز التدريب التكتيكي للقتال القريب (CCTT).

استخدم برنامج SIMNET-D (التطويري) أنظمة محاكاة طُوّرت ضمن برنامج SIMNET لإجراء تجارب على أنظمة الأسلحة ومفاهيمها وتكتيكاتها. ثم تحوّل إلى برنامج عرض تقنيات المحاكاة المتقدمة (ADST). وقد ساهم هذا البرنامج في إنشاء مختبرات المعارك في مختلف أنحاء الجيش الأمريكي ، بما في ذلك مختبر اختبار الحرب المحمولة في فورت نوكس، كنتاكي ، ومختبر معركة الجندي في فورت بينينغ، جورجيا ، ومختبر معركة المناورة الجوية في فورت روكر، ألاباما ، ومختبر معركة النيران في فورت سيل، أوكلاهوما.

وشملت برامج البحث الإضافية بعد انتهاء مشروع SIMNET العمل في مجال الطقس وتعديلات التضاريس في الوقت الفعلي.

• شركة RTIME (رولاند ووترز)، التي أسسها رولاند ووترز، ساهمت بشكل كبير في تطوير الشبكات ودمج تقنية التعرف على الكلام في العديد من المنصات. وقد استحوذت شركة سوني على شركته الناشئة الأولى، RTIME، لتشكيل النواة الأساسية لشبكة بلاي ستيشن .
• شركة MVRsimulation Inc. (W. Garth Smith)، MVRsimulation هي شركة افتراضية صغيرة مملوكة للقطاع الخاص تقوم بتطوير البرامج والمحتوى ثلاثي الأبعاد لبناء وعرض بيئات محاكاة ثلاثية الأبعاد.
• شركة MaK Technologies (جون موريسون ووارن كاتز)، التي لا تزال تقدم برامج المحاكاة
• شركة Reality by Design (جوان ويست ميتزجر وبول ميتزجر)، برامج وأنظمة المحاكاة والتدريب
• شركة Zipper Interactive (برايان سودربيرغ)، التي طورت سلسلة ألعاب SOCOM لجهاز PS2 ، تم شراؤها أيضًا من قبل شركة SCEA
• ويز! بانغ (درو جونستون)، مطور ألعاب آخر. يشغل درو جونستون حاليًا منصب مدير وحدة المنتجات (PUM) لفريق منصة ألعاب ويندوز في مايكروسوفت .

• بيمينتال، ك.، وبلاو، ب. (1994). "تعليم نظامك المشاركة". مجلة IEEE لرسومات الحاسوب وتطبيقاتها، 14(1)، 60
• راينجولد، هـ. (1992). الواقع الافتراضي، سايمون اند شوستر، نيويورك، نيويورك
• روبينيت، دبليو. (1994). "التفاعلية ووجهة النظر الفردية في العوالم الافتراضية المشتركة: الشاشة الكبيرة مقابل شاشات العرض الشخصية المتصلة بالشبكة". رسومات الحاسوب، 28(2)، 127
• ستون، أ. ر. (1991). هل يمكن للجسد الحقيقي أن يقف؟: قصص حدودية حول الثقافات الافتراضية. في م. بينيديكت (محرر)، الفضاء الإلكتروني: الخطوات الأولى (ص  81-118). كامبريدج: مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

• Lenoir, T. and H. Lowood (2003)، “مسارح الحرب: مجمع الترفيه العسكري” ، Kunstkammer، Laboratorium، Bühne—Schauplätze des Wissens im 17. Jahrhundert/ Collection، مختبر، مسرح، برلين؛ والتر دي جرويتر للنشر.
• المورد: شركة AEgis Technologies: محاكي BattleStorm
• سيمنت - منظور من الداخل ، بقلم إل. نيل كوسبي
• سيمنت: ظهور شبكات المحاكاة ، تأليف دنكان سي. ميلر وجاك أ. ثورب
• الحرب جحيم افتراضي، مجلة وايرد، العدد 1.01 ، بقلم بروس ستيرلينغ
• جهاز التدريب التكتيكي للقتال القريب من شركة لوكهيد مارتن (CCTT)
• وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA)، نقل التكنولوجيا ، الصفحات 27، 93