Défense et conflits
Jeux de guerre, modèles de combat, simulateurs d’entraînement militaire et physique des armes : l’origine de nombre des méthodes de cette taxonomie.
Les armées ont été parmi les premières et les plus grandes utilisatrices de simulation, et une bonne part de la boîte à outils est née chez elles. Le Monte Carlo a été mis au point pour la physique des armes, la recherche opérationnelle pour la logistique en temps de guerre, et les simulateurs de vol pour l’entraînement des pilotes. Le wargame est plus ancien encore. Les officiers s’entraînent sur des jeux de table depuis le début du XIXe siècle. Ministères de la Défense, universités et instituts de recherche emploient aujourd’hui les mêmes méthodes pour étudier la stratégie, l’escalade et le coût humain de la guerre.
Wargames professionnels
Des officiers et des analystes jouent les deux camps d’un scénario, coup après coup, avec des arbitres qui décident des issues. On s’en sert pour tester des plans, pas pour prédire des résultats.
Question à laquelle elle répond: Où le plan cède-t-il quand un adversaire qui réfléchit résiste ?
Laisse de côté : Le jugement d’un arbitre expérimenté remplace la physique manquante, à l’avantage ou au détriment de la validité.
Tourne sur : aucun ordinateur. arbitres, cartes et personnes ; les ordinateurs n’aident qu’au décompte des pointsDepuis : 1812 le Kriegsspiel, issu de la table de wargame de Reisswitz père (1811-1812) ; les règles de son fils, en 1824, furent adoptées par des officiers prussiens sourceDans l’arbre des simulations: Kriegsspiel
Jeux de crises politico-militaires
Des équipes jouent des gouvernements dans une crise internationale qui s’aggrave, un exercice animé par des universités et des instituts de recherche comme par des ministères.
Question à laquelle elle répond: Comment les crises s’aggravent-elles, et qu’est-ce qui permet aux dirigeants de faire marche arrière ?
Laisse de côté : Les joueurs se comportent généralement de façon plus rationnelle que de vrais dirigeants sous une vraie pression.
Tourne sur : environ 109 FLOPS approximatif des gens qui jouent des gouvernements ; peu ou pas de calculDepuis : 1958 dès 1958, premiers jeux politico-militaires menés par des instituts de recherche en défense
Wargames historiques
Des batailles et des campagnes du passé rejouées dans leurs conditions d’origine, utilisées par les historiens et les écoles militaires.
Question à laquelle elle répond: Le résultat était-il probable, ou aurait-il facilement pu tourner autrement ?
Laisse de côté : Rejouer une bataille dans des conditions connues ne peut toujours pas tester des décisions vraiment nouvelles.
Tourne sur : environ 1011 FLOPS approximatif l’ordinateur de bureau d’un amateur ou d’un universitaire, quelques secondes à quelques minutes par exécutionDepuis : 1913 H. G. Wells a publié Little Wars, des règles pour rejouer des batailles avec des soldats de plomb
Modèles de combat et de campagne
Des forces qui s’usent mutuellement au fil du temps, des équations d’attrition de Lanchester aux grands modèles statistiques de campagne.
Question à laquelle elle répond: Comment l’équilibre des forces change-t-il le cours et le coût d’une campagne ?
Laisse de côté : L’efficacité réelle au combat dépend du moral et du commandement, que les équations ne saisissent pas.
Tourne sur : environ 1012 FLOPS approximatif un ordinateur de bureau, quelques secondes par exécution des équationsDepuis : 1916 Frederick Lanchester a publié ses équations d’attrition au combat
Modèles de combat à base d’agents
Des unités individuelles avec leurs propres capteurs, ordres et décisions, qui interagissent sur un terrain simulé.
Question à laquelle elle répond: Dans quelle mesure la communication, le moral et les décisions locales changent-ils l’issue ?
Laisse de côté : De simples règles de décision pour chaque unité saisissent rarement le jugement de vrais soldats.
Tourne sur : environ 1014 FLOPS approximatif un cluster de recherche, quelques minutes par exécution de batailleDepuis : 1997 dès 1997, premiers modèles de combat à base d’agents conçus pour des instituts de recherche militaire
Logistique militaire
Carburant, nourriture, munitions, pièces de rechange et transport qui circulent à travers un théâtre d’opérations.
Question à laquelle elle répond: La force peut-elle être fournie, et où viendra-t-elle d’abord à manquer ?
Laisse de côté : Les frictions, la météo et les pannes du monde réel ne sont représentées qu’en partie.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif le serveur d’un commandement logistique, quelques minutes par scénarioDepuis : 1955 dès 1955, premières études de recherche opérationnelle sur les chaînes logistiques militaires
Dissuasion et courses aux armements
Des États rivaux qui construisent et réduisent leurs armes en réponse les uns aux autres, sous forme d’équations de rétroaction ou de jeux répétés.
Question à laquelle elle répond: Quand une course aux armements est-elle stable, et quand s’emballe-t-elle ?
Laisse de côté : Suppose un comportement d’État rationnel et simplifié. La vraie politique est plus brouillonne.
Tourne sur : environ 1011 FLOPS approximatif un ordinateur de bureau, quelques secondes pour exécuter les équations ou les jeuxDepuis : 1939 Le modèle mathématique des courses aux armements de Lewis Fry Richardson
Modèles de conflit civil
Modèles de sciences sociales sur la façon dont griefs, légitimité et maintien de l’ordre interagissent pour produire troubles ou guerre civile.
Question à laquelle elle répond: Pourquoi la violence éclate-t-elle à certains endroits et pas à d’autres ?
Laisse de côté : Le grief et la légitimité sont difficiles à quantifier, si bien que les résultats dépendent beaucoup des hypothèses.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif un cluster de recherche, quelques minutes par exécutionDepuis : 2002 Les modèles multi-agents de la violence civile de Joshua Epstein
Agents de wargame à modèles de langage
Des modèles de langage jouent des dirigeants nationaux dans un jeu de crise au tour par tour, en choisissant des actions diplomatiques et militaires.
Question à laquelle elle répond: Comment des agents modèles aggravent-ils ou apaisent-ils une crise simulée ?
Laisse de côté : Les choix des modèles dépendent des consignes et ne correspondent pas à de vrais dirigeants.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif De nombreux appels de modèle par partieDepuis : 2024 Escalation risks from language models in military and diplomatic decision-making (2024) source
Simulation de combat en essaim
De nombreux aéronefs ou bateaux simples sans équipage, avec des règles locales, attaquent ou défendent, et la simulation teste comment un essaim s’en sort face à une cible protégée.
Question à laquelle elle répond: Un essaim peut-il submerger une cible défendue ?
Laisse de côté : Les communications, le brouillage et les règles d’engagement sont simplifiés.
Tourne sur : environ 109 FLOPS approximatif des milliers d’agents sur un poste de travail.Depuis : 2002 Lin et ses collègues, simulation d’un essaim de véhicules aériens de combat sans pilote. source
Épidémies de virus informatiques et de logiciels malveillants
Des ordinateurs sont des nœuds qui infectent leurs voisins avec un programme, avec des remèdes antivirus, si bien que la propagation suit des modèles épidémiques.
Question à laquelle elle répond: À quelle vitesse un logiciel malveillant se propage-t-il, et quel taux de correction l’arrête ?
Laisse de côté : L’adaptation de l’attaquant et les vraies topologies de réseau sont simplifiées.
Tourne sur : environ 105 FLOPS approximatif des équations épidémiques ou des simulations de réseau sur un ordinateur portable.Depuis : 1991 Kephart et White, modèles épidémiologiques à graphes orientés pour les virus informatiques. source
Planification de la dérive pour la recherche et le sauvetage
Des milliers de trajets de dérive possibles d’un objet ou d’une personne perdus sont simulés avec les courants et les vents pour trouver où chercher.
Question à laquelle elle répond: Quel est l’endroit le plus probable où chercher en premier ?
Laisse de côté : Les courants et le vent sont incertains et l’objet peut se comporter différemment du modèle.
Tourne sur : environ 108 FLOPS approximatif dérive Monte Carlo de nombreuses particules sur une station de travail.Depuis : 1980 Richardson et Discenza, le système de planification de recherche assistée par ordinateur des garde-côtes. source
Théorie de la recherche anti-sous-marine
La probabilité de trouver un sous-marin caché est calculée à partir des trajets des chercheurs, de la vitesse de la cible et de la portée à laquelle elle peut être détectée.
Question à laquelle elle répond: Où et comment les navires et les avions doivent-ils chercher pour trouver un sous-marin le plus vite possible ?
Laisse de côté : La portée de détection dépend de conditions océaniques et d’un bruit mal connus, et la cible peut esquiver.
Tourne sur : environ 106 FLOPS approximatif de quelques secondes à quelques minutes sur un ordinateur portable.Depuis : 1956 La théorie de la recherche de Koopman, les bases cinématiques, dans Operations Research. source
Simulateurs militaires de vol et de mission
Des cockpits en réseau où des équipages volent ensemble en mission contre des adversaires générés par ordinateur.
Question à laquelle elle répond: Les équipages peuvent-ils travailler ensemble sous pression dans une mission trop coûteuse ou trop risquée pour être répétée pour de bon ?
Laisse de côté : Les adversaires générés par ordinateur se battent de façon prévisible comparés à de vrais adversaires.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif ordinateurs de simulateurs en réseau, en temps réelDepuis : 1985 dès 1985, SIMNET, un programme de la DARPA qui relie en réseau des simulateurs de combat
Simulateurs de véhicules et d’équipages
Des tourelles de chars factices, des salles d’opérations de navires, des salles de contrôle de sous-marins et des cabines d’hélicoptère.
Question à laquelle elle répond: Chaque membre de l’équipage connaît-il son rôle quand surviennent des pannes ?
Laisse de côté : Des maquettes confinées ne peuvent pas reproduire pleinement le mouvement et les contraintes d’un vrai véhicule.
Tourne sur : environ 1012 FLOPS approximatif l’ordinateur du simulateur lui-même, en temps réelDepuis : 1954 dès 1954, premiers simulateurs de tir pour les équipages de véhicules blindés
Exercices d’entraînement en réseau
De vraies unités, des simulateurs avec équipage et des forces générées par ordinateur réunis en un seul exercice partagé sur de nombreux sites.
Question à laquelle elle répond: De grandes formations peuvent-elles se coordonner entre armées et entre pays ?
Laisse de côté : Les retards réseau et les simplifications font que chaque unité ne se comporte pas comme elle le ferait en réel.
Tourne sur : environ 1014 FLOPS approximatif de nombreux nœuds liés de simulateurs et d’ordinateurs, en temps réelDepuis : 1983 SIMNET, un programme de défense des années 1980 qui a relié pour la première fois des simulateurs par réseau pour des exercices conjoints
Simulateurs de tir et d’usage de la force
Des champs de tir à écrans et à laser avec des scénarios ramifiés, utilisés par les forces armées et la police, y compris pour s’exercer à la désescalade.
Question à laquelle elle répond: Le stagiaire prend-il la bonne décision, y compris celle de ne pas tirer ?
Laisse de côté : Les acteurs à l’écran réagissent selon un script, sans l’imprévisibilité d’une vraie personne.
Tourne sur : environ 1012 FLOPS approximatif un ordinateur de bureau avec projection et capteurs, en temps réelDepuis : 1985 dès 1985, premiers outils d’entraînement à scénarios ramifiés pour les décisions de la police et de l’armée
Plateformes d’entraînement cyber (cyber ranges)
Des réseaux informatiques entiers simulés où les défenseurs s’entraînent à détecter et à arrêter des attaques.
Question à laquelle elle répond: L’équipe peut-elle repérer et contenir une intrusion à temps ?
Laisse de côté : Les attaques scriptées sur une plateforme d’entraînement cyber (cyber range) sont moins sévères que celles d’un vrai adversaire déterminé.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif un cluster de machines virtuelles, en temps réelDepuis : 2009 dès 2009, premières plateformes dédiées (cyber ranges) pour répéter l’attaque et la défense informatiques
Simulateurs de formation pour infirmiers de combat
Des mannequins qui saignent, respirent et réagissent aux premiers secours sur le champ de bataille, pour s’exercer aux soins de traumatologie sous un feu simulé.
Question à laquelle elle répond: L’infirmier de combat peut-il arrêter l’hémorragie et garder le blessé en vie sous pression ?
Laisse de côté : La vraie peur et l’épuisement réel au combat sont difficiles à recréer dans un exercice d’entraînement.
Tourne sur : environ 1010 FLOPS approximatif un contrôleur embarqué dans le mannequin, en temps réelDepuis : 1997 dès 1997, premiers mannequins de traumatologie haute fidélité pour la formation des infirmiers militaires de combat
Environnements d’entraînement (gyms) de cyberdéfense autonome
Un réseau simulé où des agents d’attaque et de défense qui apprennent agissent et sont notés.
Question à laquelle elle répond: Des agents peuvent-ils apprendre à défendre un réseau contre un attaquant ?
Laisse de côté : La topologie du réseau et les attaques sont bien plus simples que les vraies.
Tourne sur : environ 1011 FLOPS approximatif Entraînement peu coûteux sur de nombreux épisodesDepuis : 2021 CybORG: a gym for the development of autonomous cyber agents (2021) source
Simulation du stock nucléaire
Depuis les interdictions des essais nucléaires, les ogives vieillissantes sont évaluées en simulant leur physique plutôt qu’en les testant. Ce travail a donné naissance à certains des plus grands supercalculateurs du monde.
Question à laquelle elle répond: Le stock reste-t-il sûr et fiable sans essais explosifs ?
Laisse de côté : Simuler des matériaux vieillissants sans vrais essais laisse encore incertaine une partie de la physique.
Tourne sur : environ 1018 FLOPS de manuel l’un des plus grands supercalculateurs du monde, une grande partie de sa capacité, pendant des semainesDepuis : 1995 le US Stockpile Stewardship Program débute après le moratoire sur les essais
Balistique
Des projectiles à travers le canon, l’air et la cible, comme trois problèmes distincts.
Question à laquelle elle répond: Où le projectile tombera-t-il, et que se passe-t-il à l’impact ?
Laisse de côté : Le vent et la variation de fabrication rendent encore les tirs individuels plus difficiles à prédire que la moyenne.
Tourne sur : environ 1012 FLOPS approximatif un ordinateur de bureau, quelques secondes par tir simuléDepuis : 1945 ENIAC, l’un des premiers ordinateurs électroniques, dont le premier travail fut de calculer des tables de tir d’artillerie
Protection contre le souffle et les impacts
Des ondes de choc et des impacts qui frappent des bâtiments, des véhicules et des gilets pare-balles, pour concevoir des protections.
Question à laquelle elle répond: La structure, et les personnes qui s’y trouvent, survivront-elles ?
Laisse de côté : Les détails fins de la rupture et de la fragmentation restent difficiles à saisir exactement.
Tourne sur : environ 1015 FLOPS approximatif un cluster universitaire ou de laboratoire de défense, quelques heures par casDepuis : 1961 dès 1961, premiers hydrocodes dans des laboratoires nationaux pour modéliser les ondes de souffle
Performance des radars et des capteurs
Des signaux radar, sonar et infrarouges qui voyagent dans l’environnement et rebondissent sur des cibles.
Question à laquelle elle répond: Que peut détecter le capteur, à quelle portée, par ce temps ?
Laisse de côté : La vraie météo et l’encombrement du terrain sont plus difficiles à saisir entièrement que le modèle ne le suppose.
Tourne sur : environ 1014 FLOPS approximatif le cluster d’un sous-traitant de la défense, quelques minutes par scénarioDepuis : 1963 dès 1963, premiers modèles informatiques de propagation radar et d’échos parasites
Simulation d’armes à énergie dirigée
Un faisceau laser ou micro-onde de forte puissance qui traverse l’air et chauffe ou neutralise une cible.
Question à laquelle elle répond: Quelle puissance atteint la cible, et combien de temps avant qu’elle fasse effet ?
Laisse de côté : La vraie turbulence atmosphérique et la poussière diffusent le faisceau de façon plus imprévisible que le modèle ne le suppose.
Tourne sur : environ 1014 FLOPS approximatif le cluster d’un laboratoire de défense, quelques heures par scénarioDepuis : 1974 dès 1974, premiers modèles de propagation de faisceau pour les armes laser de forte énergie
Simulation de torpilles et d’armes sous-marines
La trajectoire, le guidage et l’explosion d’une torpille ou d’une mine navale dans l’eau, et le son qu’elles produisent.
Question à laquelle elle répond: Trouvera-t-il, atteindra-t-il et neutralisera-t-il la cible ?
Laisse de côté : Le vrai bruit de l’océan et les couches d’eau de températures différentes brouillent le guidage plus que le modèle propre ne le suppose.
Tourne sur : environ 1014 FLOPS approximatif un cluster de recherche navale, quelques heures par scénarioDepuis : 1960 dès 1960, premiers modèles numériques de guidage et d’hydrodynamique des torpilles
Panaches de dangers chimiques, biologiques et radiologiques
La libération d’un agent dangereux est emportée par le vent et la turbulence dans un modèle à bouffées pour prédire l’empreinte et la dose.
Question à laquelle elle répond: Qui est exposé après un rejet, et où doit-il évacuer ?
Laisse de côté : Le terrain urbain et les conditions de vent incertaines limitent la précision.
Tourne sur : environ 109 FLOPS approximatif des modèles à bouffées tournent en quelques secondes à quelques minutes sur une station de travail.Depuis : 1996 Sykes et ses collègues, SCIPUFF, un modèle de dispersion généralisé. source
Effets climatiques d’une guerre nucléaire
Des modèles climatiques auxquels on donne la fumée de villes en feu, pour tracer le refroidissement et les mauvaises récoltes qui en résulteraient.
Question à laquelle elle répond: Combien de personnes une guerre nucléaire toucherait-elle loin du lieu où elle a été menée ?
Laisse de côté : La quantité de fumée qui atteint réellement la stratosphère reste débattue.
Tourne sur : environ 1016 FLOPS approximatif un supercalculateur national de modélisation du climat, une part pendant des semainesDepuis : 1983 l’étude TTAPS a modélisé la fumée des villes en flammes refroidissant le climat
Déplacements et flux de réfugiés
Des gens qui fuient un conflit, choisissent des itinéraires et des destinations, utilisés par les agences humanitaires pour planifier l’aide.
Question à laquelle elle répond: Où les gens iront-ils, et où les secours doivent-ils attendre ?
Laisse de côté : Les vraies décisions des gens sur l’endroit où fuir sont plus difficiles à prédire que le modèle ne le suppose.
Tourne sur : environ 1013 FLOPS approximatif le serveur d’une agence humanitaire, quelques minutes par scénarioDepuis : 2015 dès 2015, premiers modèles à base d’agents qui prévoient les déplacements de réfugiés en temps de guerre
Réponse aux victimes et réponse humanitaire
Des blessés, des équipes médicales, des fournitures et des voies d’évacuation après un conflit ou une catastrophe.
Question à laquelle elle répond: Comment sauver le plus grand nombre de vies avec les ressources disponibles ?
Laisse de côté : Suppose que les approvisionnements et les transports arrivent comme prévu, ce qui est rarement le cas en pratique.
Tourne sur : environ 1012 FLOPS approximatif le poste de bureau du service de planification d’un hôpital ou de l’armée, quelques minutes par scénarioDepuis : 1996 dès 1996, premières simulations à événements discrets du tri et de l’évacuation en cas d’afflux massif de victimes
Planification du déminage et de l’enlèvement des munitions non explosées
Des champs de mines présumés sont cartographiés et planifiés pour le déminage, en équilibrant sécurité, coût et terres dont les gens ont besoin.
Question à laquelle elle répond: Quels champs faut-il déminer en premier, et combien de temps cela prendra-t-il ?
Laisse de côté : Les vrais relevés de l’emplacement des mines posées sont souvent incomplets ou faux.
Tourne sur : environ 1010 FLOPS approximatif l’ordinateur portable d’une association humanitaire de déminage, quelques minutes par scénarioDepuis : 1994 dès 1994, premiers modèles de planification du déminage humanitaire
Modélisation économique de guerre et de reconstruction
L’économie d’un pays après un conflit, avec les infrastructures endommagées, les travailleurs perdus, et l’aide et l’investissement nécessaires à la reconstruction.
Question à laquelle elle répond: Combien de temps durera la reconstruction, et où faut-il d’abord investir ?
Laisse de côté : La vraie reconstruction dépend d’une stabilité politique que le modèle économique ne peut pas prévoir.
Tourne sur : environ 1011 FLOPS approximatif le poste de bureau d’une agence de développement, quelques minutes par scénarioDepuis : 1993 dès 1993, premiers modèles économiques de reconstruction après conflit
Modélisation des sanctions et de la guerre économique
Le commerce, la monnaie et les approvisionnements d’un pays sous blocus ou sous sanctions : on suit la montée de la pression économique et qui elle touche vraiment.
Question à laquelle elle répond: Quelles difficultés économiques ces sanctions causeront-elles, et combien de temps la cible peut-elle tenir ?
Laisse de côté : Les vraies sanctions fuient par la contrebande et les pays tiers plus que le modèle propre ne le suppose.
Tourne sur : environ 1011 FLOPS approximatif le poste de bureau d’un institut de recherche, quelques minutes par scénarioDepuis : 1985 dès 1985, premiers modèles économiques de sanctions commerciales et de blocus
Modèles de réponse à une attaque biologique
Comment une maladie se propage après une dissémination délibérée, avec vaccination, isolement et capacité hospitalière ajoutés, pour comparer des plans de réponse.
Question à laquelle elle répond: Vaut-il mieux une vaccination de masse ou un traçage ciblé après une dissémination délibérée ?
Laisse de côté : Suppose les propriétés de l’agent pathogène et le délai avant détection.
Tourne sur : environ 107 FLOPS approximatif des simulations d’épidémie sur un ordinateur portable.Depuis : 2002 Kaplan, Craft et Wein, la réponse d’urgence à une attaque à la variole : plaidoyer pour la vaccination de masse. source