الدفاع والنزاع
ألعاب الحرب ونماذج القتال والمدرّبات العسكرية وفيزياء الأسلحة: أصل كثير من الطرق في هذا التصنيف.
كانت الجيوش من أوائل مستخدمي المحاكاة وأكبرهم، وقد بدأ كثير من الأدوات هنا معها. فقد طُوّرت مونت كارلو لفيزياء الأسلحة، وبحوث العمليات للإمداد في زمن الحرب، ومحاكيات الطيران لتدريب الطيارين. وألعاب الحرب أقدم من ذلك. فالضباط يتدرّبون على ألعاب الطاولة منذ أوائل القرن التاسع عشر. وتستخدم وزارات الدفاع والجامعات ومعاهد البحث الآن الأساليب نفسها لدراسة الاستراتيجية والتصعيد والكلفة البشرية للحرب.
ألعاب الحرب المهنية
ضباط ومحللون يلعبون طرفين متقابلين في سيناريو، حركةً بحركة، مع حكّام يقررون النتائج. وتُستخدم لاختبار الخطط لا للتنبؤ بالنتائج.
السؤال الذي تجيب عنه: أين تنهار الخطة حين يردّ خصم يفكر؟
يُغفل: تقدير حكَم ماهر يحلّ محل الفيزياء الناقصة، لصالح الصلاحية أو على حسابها.
تعمل على: لا حاسوب. حكّام وخرائط وأشخاص؛ والحواسيب تساعد في احتساب النقاط فقطمنذ: 1812 Kriegsspiel، من طاولة الحرب لريسفيتز الأب (1811–12)؛ وأخذ الضباط البروسيون بقواعد ابنه عام 1824 المصدرفي شجرة المحاكيات: كريغسشبيل (Kriegsspiel)
ألعاب الأزمات السياسية والعسكرية
فرق تلعب دور الحكومات خلال أزمة دولية متصاعدة، تنظّمها جامعات ومعاهد بحثية إلى جانب الوزارات.
السؤال الذي تجيب عنه: كيف تتصاعد الأزمات، وما الذي يتيح للقادة التراجع؟
يُغفل: يتصرف اللاعبون عادةً بعقلانية أكثر من القادة الحقيقيين تحت ضغط حقيقي.
تعمل على: نحو 109 FLOPS تقريبي أناس يمثّلون حكومات؛ حوسبة قليلة أو معدومةمنذ: 1958 بحلول 1958، ألعاب سياسية عسكرية مبكرة تديرها معاهد بحوث الدفاع
ألعاب الحرب التاريخية
معارك وحملات سابقة تُعاد خوضها في ظروفها الأصلية، يستخدمها المؤرخون والأكاديميات العسكرية.
السؤال الذي تجيب عنه: هل كانت النتيجة مرجّحة، أم كان يمكن أن تسير بسهولة في الاتجاه المعاكس؟
يُغفل: إعادة خوض معركة في ظروف معروفة لا تزال عاجزة عن اختبار قرارات جديدة حقًا.
تعمل على: نحو 1011 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي لهاوٍ أو أكاديمي، من ثوانٍ إلى دقائق لكل تشغيلمنذ: 1913 نشر إتش. جي. ويلز Little Wars، وهو قواعد لإعادة خوض المعارك بجنود الألعاب
نماذج القتال والحملات
قوى تتآكل بعضها ببعض مع الزمن، من معادلات الاستنزاف للانشستر إلى نماذج حملات إحصائية كبيرة.
السؤال الذي تجيب عنه: كيف يغيّر توازن القوى مسار حملة عسكرية وكلفتها؟
يُغفل: تعتمد الفعالية القتالية الحقيقية على المعنويات والقيادة، وهما ما لا تلتقطه المعادلات.
تعمل على: نحو 1012 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي، ثوانٍ لكل تشغيل للمعادلاتمنذ: 1916 نشر فريدريك لانشستر معادلات استنزاف القتال
نماذج القتال القائمة على العملاء
وحدات فردية لكل منها حسّاساتها وأوامرها وقراراتها، تتفاعل على تضاريس محاكاة.
السؤال الذي تجيب عنه: كم تغيّر الاتصالات والمعنويات والقرارات المحلية النتيجة؟
يُغفل: قواعد القرار البسيطة لكل وحدة نادرًا ما تلتقط حكم الجنود الحقيقيين.
تعمل على: نحو 1014 FLOPS تقريبي عنقود بحثي، دقائق لكل تشغيل معركةمنذ: 1997 بحلول 1997، نماذج قتال مبكرة قائمة على العملاء بُنيت لمعاهد البحوث العسكرية
الإمداد العسكري
وقود وطعام وذخيرة وقطع غيار ونقل تتحرك عبر مسرح عمليات.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يمكن إمداد القوة، وأين سيشحّ الإمداد أولًا؟
يُغفل: يُمثَّل الاحتكاك والطقس والأعطال في العالم الحقيقي جزئيًا فقط.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي خادم قيادة لوجستية، دقائق لكل سيناريومنذ: 1955 بحلول 1955، دراسات مبكرة في بحوث العمليات لسلاسل الإمداد العسكرية
الردع وسباقات التسلح
دول متنافسة تبني الأسلحة وتخفضها ردًا على بعضها، كمعادلات تغذية راجعة أو ألعاب متكررة.
السؤال الذي تجيب عنه: متى يكون سباق التسلح مستقراً، ومتى ينزلق؟
يُغفل: يفترض سلوك دول عقلانيًا ومبسطًا. والسياسة الحقيقية أكثر فوضى.
تعمل على: نحو 1011 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي، ثوانٍ لتشغيل المعادلات أو الألعابمنذ: 1939 النموذج الرياضي للويس فراي ريتشاردسون لسباقات التسلح
نماذج النزاع المدني
نماذج علمية اجتماعية لكيفية تفاعل المظالم والشرعية والشرطة لتنتج اضطراباً أو حرباً أهلية.
السؤال الذي تجيب عنه: لماذا يندلع العنف في بعض الأماكن ولا يندلع في أخرى؟
يُغفل: الشعور بالمظلمة والشرعية يصعب قياسهما كمّيًا، فتتأثر النتائج بالافتراضات.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي عنقود بحثي، دقائق لكل تشغيلمنذ: 2002 نماذج جوشوا إبشتاين القائمة على الوكلاء للعنف المدني
وكلاء الألعاب الحربية بنماذج اللغة
تؤدي نماذج اللغة دور قادة دول في لعبة أزمة بالأدوار، فتختار إجراءات دبلوماسية وعسكرية.
السؤال الذي تجيب عنه: كيف يصعّد وكلاء النموذج التوتر أو يخففونه في أزمة مُحاكاة؟
يُغفل: تعتمد خيارات النموذج على التوجيهات ولا تطابق قادة حقيقيين.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي استدعاءات نموذج كثيرة لكل لعبةمنذ: 2024 Escalation risks from language models in military and diplomatic decision-making (2024) المصدر
محاكاة قتال الأسراب
طائرات أو قوارب بسيطة كثيرة بلا طيار تهاجم أو تدافع بقواعد محلية، وتختبر المحاكاة كيف يؤدي السرب أمام هدف محمي.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يستطيع سرب أن يغمر هدفًا محميًا؟
يُغفل: الاتصالات والتشويش وقواعد الاشتباك مبسّطة.
تعمل على: نحو 109 FLOPS تقريبي آلاف الوكلاء على حاسوب مكتبي.منذ: 2002 Lin and colleagues, simulation of a swarm of unmanned combat air vehicles. المصدر
أوبئة فيروسات الحاسوب والبرمجيات الخبيثة
الحواسيب عُقد تعدي جيرانها ببرنامج، مع علاجات مضادة للفيروسات، فيتبع الانتشار نماذج الأوبئة.
السؤال الذي تجيب عنه: ما سرعة انتشار البرمجيات الخبيثة، وما معدل التحديث الذي يوقفها؟
يُغفل: تكيّف المهاجم وطوبولوجيات الشبكات الحقيقية مبسّطان.
تعمل على: نحو 105 FLOPS تقريبي معادلات الوباء أو محاكاة الشبكات على حاسوب محمول.منذ: 1991 Kephart and White, directed-graph epidemiological models of computer viruses. المصدر
تخطيط انجراف البحث والإنقاذ
تُحاكى آلاف مسارات الانجراف الممكنة لجسم أو شخص مفقود بالتيارات والرياح لإيجاد أين يُبحث.
السؤال الذي تجيب عنه: ما أرجح مكان للبدء بالبحث فيه؟
يُغفل: التيارات والرياح غير مؤكدة وقد يسلك الجسم سلوكًا مختلفًا عن النموذج.
تعمل على: نحو 108 FLOPS تقريبي انجراف مونت كارلو لجسيمات كثيرة على محطة عمل.منذ: 1980 Richardson and Discenza, the Coast Guard computer-assisted search planning system. المصدر
نظرية البحث المضاد للغواصات
يُحسب احتمال العثور على غواصة مخفية من مسارات الباحثين وسرعة الهدف والمدى الذي يمكن كشفه عنده.
السؤال الذي تجيب عنه: أين وكيف ينبغي أن تبحث السفن والطائرات لإيجاد غواصة في أسرع وقت؟
يُغفل: يعتمد مدى الكشف على أحوال المحيط والضجيج غير المعروفين جيدًا، وقد يتفلّت الهدف.
تعمل على: نحو 106 FLOPS تقريبي من ثوانٍ إلى دقائق على حاسوب محمول.منذ: 1956 نظرية كوبمان في البحث، الأسس الحركية، في Operations Research. المصدر
محاكيات الطيران والمهام العسكرية
قمرات قيادة موصولة بالشبكة يحلّق فيها الطواقم معًا في مهام ضد خصوم يولّدهم الحاسوب.
السؤال الذي تجيب عنه: هل تستطيع الأطقم العمل معًا تحت الضغط في مهمة أغلى أو أخطر من أن يُتدرَّب عليها فعلًا؟
يُغفل: الخصوم المولَّدون بالحاسوب يقاتلون على نحو يمكن التنبؤ به مقارنة بالخصوم الحقيقيين.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي حواسيب محاكاة موصولة بالشبكة، في الزمن الحقيقيمنذ: 1985 بحلول 1985، SIMNET، برنامج DARPA الذي ربط محاكيات القتال عبر الشبكة
أجهزة التدريب على المركبات والطواقم
أبراج دبابات مطابقة، وغرف عمليات سفن، وغرف تحكم غواصات، وقمرات مروحيات.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يعرف كل فرد من الطاقم دوره عند وقوع الأعطال؟
يُغفل: لا تستطيع النماذج المحدودة المساحة أن تحاكي كليًا حركة المركبة الحقيقية وإجهادها.
تعمل على: نحو 1012 FLOPS تقريبي حاسوب المحاكي نفسه، في الزمن الحقيقيمنذ: 1954 بحلول 1954، أجهزة تدريب مبكرة على الرماية لأطقم المركبات المدرعة
تمارين تدريب عبر الشبكة
وحدات حقيقية ومحاكيات مأهولة وقوات يولّدها الحاسوب موصولة في تمرين مشترك واحد عبر مواقع كثيرة.
السؤال الذي تجيب عنه: هل تستطيع تشكيلات كبيرة التنسيق عبر الأفرع والبلدان؟
يُغفل: تأخر الشبكة والتبسيطات يعنيان ألا تتصرف كل وحدة كما كانت ستتصرف مباشرةً.
تعمل على: نحو 1014 FLOPS تقريبي عقد محاكيات وحواسيب مترابطة كثيرة، في الزمن الحقيقيمنذ: 1983 SIMNET، برنامج دفاعي في عقد 1980 ربط المحاكيات عبر شبكة للتمارين المشتركة لأول مرة
مدرّبات الرماية واستخدام القوة
ميادين قائمة على الشاشات والليزر بسيناريوهات متفرعة، تستخدمها القوات المسلحة والشرطة، بما فيها التدرّب على خفض التصعيد.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يتخذ المتدرب القرار الصحيح، بما فيه قرار عدم إطلاق النار؟
يُغفل: يتفاعل الممثلون على الشاشة وفق نص مكتوب، لا بما يتسم به الإنسان الحقيقي من عدم القابلية للتنبؤ.
تعمل على: نحو 1012 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي بجهاز عرض ومستشعرات، في الوقت الفعليمنذ: 1985 بحلول 1985، أجهزة تدريب مبكرة بسيناريوهات متفرعة لقرارات الشرطة والجيش
ميادين سيبرانية
شبكات حاسوبية كاملة محاكاة يتدرب فيها المدافعون على اكتشاف الهجمات وإيقافها.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يستطيع الفريق رصد اختراق واحتواءه في الوقت المناسب؟
يُغفل: الهجمات المكتوبة سلفًا في ميدان أقل حدة من هجمات خصم حقيقي مصرّ على هدفه.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي عنقود من الآلات الافتراضية، في الوقت الفعليمنذ: 2009 بحلول 2009، ميادين مخصصة مبكرة للتدرّب على الهجوم والدفاع السيبراني
أجهزة تدريب مسعفي القتال
دُمى تنزف وتتنفس وتستجيب للإسعافات الأولية في ساحة المعركة، للتدرّب على رعاية الإصابات تحت إطلاق نار محاكى.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يستطيع المسعف وقف النزف وإبقاء المصاب حيًّا تحت الضغط؟
يُغفل: يصعب إعادة خلق الخوف الحقيقي والإنهاك في القتال في تمرين تدريبي.
تعمل على: نحو 1010 FLOPS تقريبي متحكّم مدمج داخل الدمية، في الوقت الفعليمنذ: 1997 بحلول 1997، دمى إصابات عالية الدقة مبكرة لتدريب مسعفي القتال
صالات تدريب الدفاع السيبراني المستقل
شبكة مُحاكاة يتصرف فيها عملاء هجوم ودفاع متعلمون ويُقيَّمون.
السؤال الذي تجيب عنه: هل يستطيع العملاء تعلّم الدفاع عن شبكة ضد مهاجم؟
يُغفل: طوبولوجيا الشبكة والهجمات أبسط بكثير من الحقيقية.
تعمل على: نحو 1011 FLOPS تقريبي تدريب رخيص بحلقات كثيرةمنذ: 2021 CybORG: a gym for the development of autonomous cyber agents (2021) المصدر
محاكاة المخزون النووي
منذ حظر التجارب النووية، تُقيَّم الرؤوس الحربية المتقادمة بمحاكاة فيزيائها بدل اختبارها. وقد بنى هذا العمل بعضًا من أكبر الحواسيب الفائقة في العالم.
السؤال الذي تجيب عنه: هل المخزون ما زال آمنًا وموثوقًا دون اختبارات تفجيرية؟
يُغفل: محاكاة المواد المتقادمة دون اختبارات حقيقية تترك بعض الفيزياء غير مؤكدة.
تعمل على: نحو 1018 FLOPS مرجعي واحد من أكبر الحواسيب الفائقة في العالم، بنسبة كبيرة منه، لأسابيعمنذ: 1995 بدء برنامج الإشراف على المخزون النووي الأمريكي بعد وقف التجارب
علم المقذوفات
مقذوفات عبر السبطانة والهواء والهدف، كثلاث مسائل منفصلة.
السؤال الذي تجيب عنه: أين سيسقط المقذوف، وماذا يحدث عند الارتطام؟
يُغفل: الرياح والتباين في التصنيع ما زالا يجعلان اللقطات الفردية أصعب في التنبؤ من المتوسط.
تعمل على: نحو 1012 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي، ثوانٍ لكل تسديدة مُحاكاةمنذ: 1945 ENIAC، أحد أوائل الحواسيب الإلكترونية، وكانت أولى مهامه حساب جداول رمي المدفعية
الحماية من الانفجارات والصدمات
موجات صدمة وارتطامات تضرب مباني ومركبات وسترات واقية، تُستخدم لتصميم الحماية.
السؤال الذي تجيب عنه: هل سيصمد الهيكل ومن بداخله؟
يُغفل: لا تزال التفاصيل الدقيقة للكسر والتفتت صعبة الالتقاط بدقة.
تعمل على: نحو 1015 FLOPS تقريبي عنقود جامعي أو لدى مختبر دفاعي، ساعات لكل حالةمنذ: 1961 بحلول 1961، برامج هيدروكود مبكرة في المختبرات الوطنية تُنمذج موجات الانفجار
أداء الرادار والمستشعرات
إشارات الرادار والسونار والأشعة تحت الحمراء تنتقل عبر البيئة وترتد عن الأهداف.
السؤال الذي تجيب عنه: ماذا يستطيع المستشعر أن يكشف، وعلى أي مدى، في هذا الطقس؟
يُغفل: يصعب التقاط الطقس الحقيقي وفوضى التضاريس بالكامل أكثر مما يفترضه النموذج.
تعمل على: نحو 1014 FLOPS تقريبي عنقود لدى مقاول دفاع، دقائق لكل سيناريومنذ: 1963 بحلول 1963، نماذج حاسوبية مبكرة لانتشار الرادار والتشويش
محاكاة أسلحة الطاقة الموجَّهة
شعاع ليزر أو ميكروويف عالي القدرة ينتقل في الهواء ويسخّن هدفًا أو يعطّله.
السؤال الذي تجيب عنه: كم من الطاقة يصل إلى الهدف، وكم يمضي قبل أن يُحدث أثرًا؟
يُغفل: اضطراب الغلاف الجوي الحقيقي والغبار يبعثران الشعاع بصورة أقل قابلية للتنبؤ مما يفترضه النموذج.
تعمل على: نحو 1014 FLOPS تقريبي عنقود في مختبر دفاعي، ساعات لكل سيناريومنذ: 1974 بحلول 1974، نماذج مبكرة لانتشار الحزم في أسلحة الليزر عالية الطاقة
محاكاة الطوربيدات والأسلحة تحت الماء
مسار طوربيد أو لغم بحري وتوجيهه وانفجاره عبر الماء، والصوت الذي يصدر عن ذلك.
السؤال الذي تجيب عنه: هل سيجد الهدف ويبلغه ويعطّله؟
يُغفل: ضجيج المحيط الحقيقي وحرارة المياه الطبقية تربكان التوجيه أكثر مما يفترضه النموذج النظيف.
تعمل على: نحو 1014 FLOPS تقريبي عنقود بحوث بحرية، ساعات لكل سيناريومنذ: 1960 بحلول 1960، نماذج رقمية مبكرة لتوجيه الطوربيدات وهيدروديناميكيتها
أعمدة المخاطر الكيميائية والبيولوجية والإشعاعية
يُحمَل إطلاق عامل خطر بالرياح والاضطراب في نموذج سحابة لتوقع البصمة والجرعة.
السؤال الذي تجيب عنه: من يتعرض بعد تسرّب، وأين ينبغي أن يُخلى؟
يُغفل: التضاريس الحضرية وظروف الرياح غير المؤكدة تحدّ من الدقة.
تعمل على: نحو 109 FLOPS تقريبي نماذج النفثة تعمل في ثوانٍ إلى دقائق على محطة عمل.منذ: 1996 سايكس وزملاؤه، SCIPUFF، نموذج انتشار معمَّم. المصدر
آثار الحرب النووية على المناخ
نماذج مناخية تُعطى دخان مدن محترقة، لتتبّع التبريد وفشل المحاصيل الناتجين.
السؤال الذي تجيب عنه: كم شخصًا ستؤذي حرب نووية بعيدًا عن مكان القتال؟
يُغفل: لا تزال كمية الدخان التي تبلغ الستراتوسفير فعلًا محل جدل.
تعمل على: نحو 1016 FLOPS تقريبي حاسوب فائق وطني للنمذجة المناخية، جزء منه لأسابيعمنذ: 1983 دراسة TTAPS نمذجت دخان المدن المحترقة وهو يبرّد المناخ
تدفقات النزوح واللاجئين
أناس يفرّون من نزاع، يختارون الطرق والوجهات، تستخدمها الوكالات الإنسانية لتخطيط المساعدات.
السؤال الذي تجيب عنه: أين سيذهب الناس، وأين ينبغي أن تنتظر المساعدة؟
يُغفل: قرارات الناس الحقيقية عن مكان الفرار أصعب تنبؤًا مما يفترضه النموذج.
تعمل على: نحو 1013 FLOPS تقريبي خادم وكالة إنسانية، دقائق لكل سيناريومنذ: 2015 بحلول 2015، نماذج مبكرة قائمة على العملاء تتنبأ بحركة اللاجئين زمن الحرب
الاستجابة للإصابات والاستجابة الإنسانية
جرحى وفرق طبية وإمدادات وطرق إخلاء بعد نزاع أو كارثة.
السؤال الذي تجيب عنه: كيف يمكن إنقاذ أكبر عدد من الأرواح بالموارد المتاحة؟
يُغفل: يفترض أن الإمدادات والنقل تصل كما هو مخطط، وهذا نادرًا ما يحدث عمليًا.
تعمل على: نحو 1012 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي للتخطيط في مستشفى أو جيش، دقائق لكل سيناريومنذ: 1996 بحلول 1996، محاكاة أحداث منفصلة مبكرة للفرز والإخلاء في الإصابات الجماعية
تخطيط إزالة الألغام والذخائر غير المنفجرة
حقول ألغام مشتبه بها تُرسم خرائطها وتُجدول إزالتها، بموازنة السلامة والكلفة والأرض التي يحتاجها الناس.
السؤال الذي تجيب عنه: أي الحقول ينبغي تطهيرها أولاً، وكم سيستغرق ذلك؟
يُغفل: السجلات الحقيقية لأماكن زرع الألغام غالبًا ناقصة أو خاطئة.
تعمل على: نحو 1010 FLOPS تقريبي حاسوب محمول لجمعية خيرية إنسانية لإزالة الألغام، دقائق لكل سيناريومنذ: 1994 بحلول 1994، نماذج تخطيط مبكرة لإزالة الألغام الإنسانية
نمذجة اقتصاد الحرب وإعادة الإعمار
اقتصاد بلد بعد نزاع، مع تتبّع البنية التحتية المتضررة والعمال المفقودين والمساعدات والاستثمار اللازمين لإعادة البناء.
السؤال الذي تجيب عنه: كم سيستغرق التعافي، وأين ينبغي أن يذهب مال إعادة الإعمار أولًا؟
يُغفل: يعتمد الإعمار الحقيقي على استقرار سياسي لا يستطيع النموذج الاقتصادي توقّعه.
تعمل على: نحو 1011 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي لدى وكالة تنمية، دقائق لكل سيناريومنذ: 1993 بحلول 1993، نماذج اقتصادية مبكرة لإعادة الإعمار بعد النزاعات
نمذجة العقوبات والحرب الاقتصادية
تجارة بلد محاصَر أو خاضع للعقوبات وعملته ومؤنه، مع تتبّع مقدار الضغط الاقتصادي المتراكم ومن يتضرر منه فعلًا.
السؤال الذي تجيب عنه: كم من الألم الاقتصادي ستسببه هذه العقوبات، وإلى متى يمكن للطرف المستهدف الصمود؟
يُغفل: تتسرب العقوبات الحقيقية عبر التهريب والدول الثالثة أكثر مما يفترضه النموذج النظيف.
تعمل على: نحو 1011 FLOPS تقريبي حاسوب مكتبي في معهد بحثي، دقائق لكل سيناريومنذ: 1985 بحلول 1985، نماذج اقتصادية مبكرة للعقوبات التجارية والحصار
نماذج الاستجابة للهجوم البيولوجي
كيف ينتشر مرض بعد إطلاق متعمّد، مع إضافة التطعيم والعزل وسعة المستشفيات، لمقارنة خطط الاستجابة.
السؤال الذي تجيب عنه: أيهما أفضل بعد إطلاق مادة: التطعيم الجماعي أم التتبّع الموجّه؟
يُغفل: يفترض خصائص العامل الممرض والتأخير قبل الكشف.
تعمل على: نحو 107 FLOPS تقريبي محاكاة الأوبئة على حاسوب محمول.منذ: 2002 Kaplan, Craft and Wein, emergency response to a smallpox attack: the case for mass vaccination. المصدر