離散與分布式：改變軍事訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)

增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實（AR/VR）等進步正在重新定義在日益多樣化的軍事訓(xùn)練場景中對質(zhì)量和性能的期望。這些改進還表明，隨著系統(tǒng)工程師為下一代“培訓(xùn)即服務(wù)”做準備，系統(tǒng)設(shè)計策略需要改變哲學(xué)。開發(fā)人員必須從離散系統(tǒng)轉(zhuǎn)向更分布式的培訓(xùn)環(huán)境，這些環(huán)境能夠通過單個綜合培訓(xùn)環(huán)境提供需求點培訓(xùn)。

美國陸軍模擬、訓(xùn)練和儀器計劃執(zhí)行辦公室 （PEO STRI） 呼吁行業(yè)支持定義“飛躍和顛覆性”技術(shù)，以實現(xiàn)合成訓(xùn)練環(huán)境 （STE）。該辦公室希望為這些技術(shù)提供指導(dǎo)方針，以便在現(xiàn)在產(chǎn)生影響，并為未來幾十年的持續(xù)發(fā)展做好準備。STE的目標是提供培訓(xùn)即服務(wù)，使用互聯(lián)技術(shù)更有效地達到需求點。根據(jù) PEO STRI 的說法，培訓(xùn)應(yīng)用程序必須是模塊化、可組合、可擴展和面向服務(wù)的，重點是自動化以減少技術(shù)支持。為了應(yīng)對競爭力，設(shè)計人員必須為按需定制培訓(xùn)提供越來越靈活的解決方案，同時減少對單個硬件組件的內(nèi)在依賴。這不是一個容易的過渡，需要新的思維，在提供性能和價值的同時，采用漸進式系統(tǒng)效率。

為了逐步向分布式環(huán)境遷移，應(yīng)將存儲、計算處理、圖像渲染、顯示和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等元素視為構(gòu)建塊。必須根據(jù)移動性、內(nèi)容交付和安全性的需求對這些構(gòu)建塊進行嚴格評估，以使設(shè)計愿景與分布式培訓(xùn)的新現(xiàn)實保持一致。增量方法在這項工作中具有重要價值 - 這里通過存儲和圖像渲染的分布式選項及其對移動培訓(xùn)應(yīng)用程序的影響來證明。

利用分布式存儲推動變革

從離散存儲轉(zhuǎn)向分布式存儲需要從根本上改變設(shè)計理念，考慮到存儲作為實時、虛擬、建設(shè)性 （LVC） 培訓(xùn)的內(nèi)容中心，而不是硬件。這種觀點不僅為培訓(xùn)系統(tǒng)建立了更全球化的前景，而且還確保開發(fā)人員能夠在未來幾年的模擬開發(fā)中更輕松地適應(yīng)。速度和可擴展性是這一轉(zhuǎn)變的核心，將集成、互操作性和可組合性作為 LVC 的三大支柱。設(shè)計人員的關(guān)鍵是創(chuàng)建一個基礎(chǔ)，能夠在培訓(xùn)范圍內(nèi)支持這些要求，從桌面或講師指導(dǎo)的培訓(xùn)一直到身臨其境的全任務(wù)模擬。

軟件定義的存儲是實現(xiàn)這一價值的一種方式，因為它消除了對底層硬件的關(guān)注，而是允許設(shè)計人員專注于適應(yīng)性強、工作負載優(yōu)化的性能。在軟件定義的模型中，存儲系統(tǒng)被虛擬化、池化、聚合，并作為軟件服務(wù)交付給用戶;該型號提供更長的生命周期，并隨著時間的推移降低運營費用和總擁有成本。

使用軟件定義模型的設(shè)計人員能夠考慮一系列靈活的按需性能要求，根據(jù)各種網(wǎng)絡(luò)或連接架構(gòu)定制分布式解決方案。適應(yīng)性變得與生俱來，隨著顯示器的數(shù)量、模擬器陣列和數(shù)據(jù)需求類型隨著時間的推移而變化，為軍事訓(xùn)練計劃增加了關(guān)鍵價值。

重新定義計算和渲染

這些不斷變化的需求需要逐案評估 - 管理顯示，考慮要渲染的圖像類型，并識別分布式環(huán)境將來可以使用的位置，無論它們是否適用于今天。解決方案必須從計算和存儲的角度進行定制，具體涉及內(nèi)容類型及其交付方法。此模型將呈現(xiàn)視為許多內(nèi)容類型之一，并提供了創(chuàng)建靈活、可縮放且可重用的結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)分布式內(nèi)容交付的機會。

需要一種多層構(gòu)建塊方法，將分布式網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分解為多個層，包括網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行建模、決策和更高級別的協(xié)作。例如，最終目標可能是創(chuàng)建一個“渲染場”，即任何給定客戶端可在任何給定時間使用的集中式渲染容量。為了支持這一愿景，子系統(tǒng)中必須發(fā)生重大的體系結(jié)構(gòu)更改：一個子系統(tǒng)可能是渲染農(nóng)場本身，而另一個子系統(tǒng)是軟件體系結(jié)構(gòu)，使特定數(shù)據(jù)能夠按客戶端拉取。

對軟件架構(gòu)進行相對較小的更改可能是一個過渡步驟，使圖像渲染能夠移出大盒子組件并更靠近顯示器運行。這一步擺脫了對系統(tǒng)的“大鐵”關(guān)注 - 隨著應(yīng)用程序及其性能要求的發(fā)展，技術(shù)可以更容易地重用，并且與長距離傳輸渲染圖像相關(guān)的成本降低。最終，資源被釋放出來，以便在下一個增量步驟中專注于渲染農(nóng)場，從而演示了一種向更集中的分布式環(huán)境發(fā)展而來的多層方法。

對移動訓(xùn)練和模擬的分布式影響

乍一看，集中式移動性似乎是一種矛盾，因為集中式系統(tǒng)位于一個地方，因此不是移動的。然而，諸如集中存儲和圖像渲染之類的構(gòu)建塊實際上有助于為用戶和培訓(xùn)本身的開發(fā)創(chuàng)造移動性。系統(tǒng)性能不需要來自多個位置的數(shù)據(jù)，用戶可以從單一來源訪問需求點培訓(xùn);培訓(xùn)講師可以訪問相同的集中式基礎(chǔ)架構(gòu)，以實時進行應(yīng)用程序更改和改進。

集中式技術(shù)是移動系統(tǒng)更充分地利用AR/VR應(yīng)用的驅(qū)動因素，這些應(yīng)用目前存在，但受到離散系統(tǒng)的限制。分布式系統(tǒng)可以通過為多個位置的用戶提供更加身臨其境的需求點培訓(xùn)來增加新的價值，例如能夠?qū)⑻摂M現(xiàn)實與合成環(huán)境融合的完整任務(wù)模擬器。

從移動角度來看，增強現(xiàn)實可能具有更大的潛力，可以實現(xiàn)完全聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)系統(tǒng)，通過實際的真實設(shè)備培訓(xùn)用戶。與其投資培訓(xùn)士兵處理由程序手冊或其他類型的指導(dǎo)材料支持的飛機檢查，不如使用來自飛行日志、清單或電子飛行包的系統(tǒng)數(shù)據(jù)重新定義體驗。與頭戴式顯示器 （HMD） 相結(jié)合，受訓(xùn)者執(zhí)行飛機培訓(xùn)協(xié)議，并得到數(shù)據(jù)的支持，例如上次維修飛機的時間、原理圖以及如何執(zhí)行特定服務(wù)的分步說明。軍事計劃可以利用同一個分布式平臺，讓士兵在場外訓(xùn)練、在野外工作、參與戰(zhàn)斗或處理設(shè)備和系統(tǒng)的日常維護。

分布式訓(xùn)練和模擬向前發(fā)展

在 PEO STRI 的授權(quán)下，培訓(xùn)和模擬行業(yè)正朝著解決同樣的老問題發(fā)展，即如何實現(xiàn)互操作性和連接性，以有效提高最終用戶在復(fù)雜、不斷發(fā)展的培訓(xùn)場景中的熟練程度。目前的想法迫使設(shè)計師“回到”解決方案，繞過限制，而不是期待行業(yè)和軍事訓(xùn)練需求的發(fā)展方向。

相反，通過使用構(gòu)建塊方法采取漸進步驟，模擬和培訓(xùn)行業(yè)可以實現(xiàn)其減少占地面積和運營成本的長期目標。分布式解決方案（以軟件定義的存儲和用于圖像渲染的新架構(gòu)等理念為例）還可以確保超越基于硬件的生命周期的性能。這種方法可以為軍事采購界帶來實實在在的好處，因為應(yīng)用程序的生命周期完全取決于需要多長時間。

建立新的信息呈現(xiàn)方式 — 靈活、可擴展且可重復(fù)，以實現(xiàn)長期部署和技術(shù)演進 — 使培訓(xùn)師能夠?qū)Ｗ⒂谌绾卧诓桓恼麄€基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下管理變更。這是對硬件限制的突破，是向訓(xùn)練即服務(wù)的轉(zhuǎn)變，也是全球軍隊準備應(yīng)對日益多樣化的威脅和任務(wù)的又一次重大轉(zhuǎn)變。

審核編輯：郭婷