Оборона и конфликты
Военные игры, боевые модели, военные тренажёры и физика оружия: источник многих методов этой таксономии.
Армии были среди самых первых и самых крупных пользователей симуляции, и многие здешние инструменты начались с них. Метод Монте-Карло создавали для физики оружия, исследование операций для военной логистики, а лётные тренажёры для обучения пилотов. Военные игры ещё старше. Офицеры тренируются на настольных играх с начала девятнадцатого века. Министерства обороны, университеты и научные институты теперь используют те же методы, чтобы изучать стратегию, эскалацию и человеческую цену войны.
Профессиональные военные игры
Офицеры и аналитики играют за противоположные стороны сценария ход за ходом, а судьи решают исходы. Игры нужны, чтобы проверять планы, а не предсказывать результаты.
Вопрос, на который отвечает: Где план ломается, когда думающий противник даёт отпор?
Не учитывает: Суждение опытного арбитра заменяет недостающую физику, на пользу или во вред достоверности.
Работает на: без компьютера. судьи, карты и люди; компьютеры лишь помогают с подсчётом очковС: 1812 «Кригшпиль», выросший из стола для военной игры Рейсвица-старшего (1811–12); правила его сына 1824 года переняли прусские офицеры источникВ дереве симуляций: «Кригшпиль»
Политико-военные кризисные игры
Команды играют за правительства в нарастающем международном кризисе; игры проводят университеты и научные институты, а также министерства.
Вопрос, на который отвечает: Как нарастают кризисы и что позволяет лидерам отступить?
Не учитывает: Игроки обычно ведут себя рациональнее настоящих лидеров под настоящим давлением.
Работает на: около 109 FLOPS приблизительно люди играют роли правительств; вычислений мало или нет совсемС: 1958 к 1958 году: первые военно-политические игры в оборонных исследовательских институтах
Исторические военные игры
Прошлые сражения и кампании разыгрывают заново в их исходных условиях. Этим пользуются историки и военные академии.
Вопрос, на который отвечает: Был ли исход вероятным или мог легко пойти по-другому?
Не учитывает: Повторное проведение сражения в известных условиях по-прежнему не может проверить по-настоящему новые решения.
Работает на: около 1011 FLOPS приблизительно настольный компьютер любителя или учёного, от секунд до минут на запускС: 1913 Г. Уэллс опубликовал Little Wars, правила для переигрывания сражений игрушечными солдатиками
Модели боя и кампаний
Силы истощают друг друга со временем: от уравнений потерь Ланчестера до больших статистических моделей кампаний.
Вопрос, на который отвечает: Как баланс сил меняет ход и цену кампании?
Не учитывает: Настоящая боевая эффективность зависит от морального духа и командования, которых уравнения не улавливают.
Работает на: около 1012 FLOPS приблизительно настольный компьютер, секунды на прогон уравненийС: 1916 Фредерик Ланчестер опубликовал свои уравнения боевых потерь
Агентные модели боя
Отдельные единицы со своими датчиками, приказами и решениями взаимодействуют на смоделированной местности.
Вопрос, на который отвечает: Насколько связь, моральный дух и местные решения меняют исход?
Не учитывает: Простые правила решений для каждой единицы редко отражают суждения настоящих солдат.
Работает на: около 1014 FLOPS приблизительно исследовательский кластер, минуты на прогон сраженияС: 1997 к 1997 году: первые агентные модели боя для военных исследовательских институтов
Военная логистика
Топливо, еда, боеприпасы, запчасти и транспорт движутся по театру военных действий.
Вопрос, на который отвечает: Хватит ли сил, и где их не хватит в первую очередь?
Не учитывает: Настоящее трение, погода и поломки учтены лишь частично.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно сервер штаба логистики, минуты на сценарийС: 1955 к 1955 году: первые исследования операций по военным цепочкам снабжения
Сдерживание и гонки вооружений
Соперничающие государства наращивают и сокращают вооружения в ответ друг на друга, как уравнения обратной связи или повторяющиеся игры.
Вопрос, на который отвечает: Когда гонка вооружений устойчива, а когда идёт по спирали?
Не учитывает: Предполагает рациональное упрощённое поведение государств. Настоящая политика запутаннее.
Работает на: около 1011 FLOPS приблизительно настольный компьютер, секунды на прогон уравнений или игрС: 1939 Математическая модель гонки вооружений Льюиса Фрая Ричардсона
Модели гражданских конфликтов
Социологические модели того, как обида, легитимность и работа полиции вместе приводят к волнениям или гражданской войне.
Вопрос, на который отвечает: Почему насилие вспыхивает в одних местах и не вспыхивает в других?
Не учитывает: Обиды и легитимность трудно измерить, поэтому результаты чувствительны к допущениям.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно исследовательский кластер, минуты на запускС: 2002 Агентные модели гражданского насилия Джошуа Эпштейна
Агенты военных игр на языковых моделях
Языковые модели играют национальных лидеров в пошаговой кризисной игре, выбирая дипломатические и военные действия.
Вопрос, на который отвечает: Как агенты-модели усиливают или гасят напряжение в симулированном кризисе?
Не учитывает: Решения, которые принимает модель, зависят от запроса и не совпадают с решениями настоящих лидеров.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно Много обращений к модели на игруС: 2024 Escalation risks from language models in military and diplomatic decision-making (2024) источник
Моделирование боя роя
Много простых беспилотных самолётов или лодок с местными правилами нападают или защищаются, а симуляция проверяет, как рой справляется с защищаемой целью.
Вопрос, на который отвечает: Может ли рой подавить защищённую цель?
Не учитывает: Связь, глушение и правила применения силы упрощены.
Работает на: около 109 FLOPS приблизительно тысячи агентов на рабочей станции.С: 2002 Lin и коллеги, симуляция роя беспилотных боевых летательных аппаратов. источник
Эпидемии компьютерных вирусов и вредоносных программ
Компьютеры — это узлы, которые заражают соседей программой, а антивирусы лечат; так что распространение следует эпидемическим моделям.
Вопрос, на который отвечает: Как быстро распространяется вредоносная программа и какая скорость установки обновлений её остановит?
Не учитывает: Приспособление нападающего и настоящие топологии сетей упрощены.
Работает на: около 105 FLOPS приблизительно эпидемические уравнения или сетевые симуляции на ноутбуке.С: 1991 Эпидемиологические модели компьютерных вирусов на ориентированных графах, Kephart и White. источник
Планирование дрейфа при поиске и спасании
Тысячи возможных путей дрейфа потерянного предмета или человека моделируют с течениями и ветрами, чтобы понять, где искать.
Вопрос, на который отвечает: Где вероятнее всего начать поиск?
Не учитывает: Течения и ветер неопределённы, и объект может вести себя иначе, чем в модели.
Работает на: около 108 FLOPS приблизительно Дрейф Монте-Карло многих частиц на рабочей станции.С: 1980 Richardson и Discenza, система поиска Береговой охраны с компьютерным планированием. источник
Теория поиска подводных лодок
Шанс найти скрытую подводную лодку вычисляют по маршрутам искателей, скорости цели и дальности, на которой её можно обнаружить.
Вопрос, на который отвечает: Где и как должны искать корабли и самолёты, чтобы быстрее найти подводную лодку?
Не учитывает: Дальность обнаружения зависит от состояния океана и шума, которые известны плохо, а цель может уклониться.
Работает на: около 106 FLOPS приблизительно от секунд до минут на ноутбуке.С: 1956 Теория поиска Купмана, кинематические основы, в Operations Research. источник
Военные лётные тренажёры и тренажёры задач
Кабины, объединённые сетью, где экипажи вместе летят на задания против компьютерных противников.
Вопрос, на который отвечает: Смогут ли экипажи работать вместе под давлением в задании, слишком дорогом или рискованном, чтобы отрепетировать его по-настоящему?
Не учитывает: Компьютерные противники сражаются предсказуемо в сравнении с настоящими.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно компьютеры симуляторов, объединённые сетью, в реальном времениС: 1985 к 1985 году: SIMNET, программа DARPA, объединяющая по сети боевые тренажёры
Тренажёры транспортных средств и экипажей
Копии танковых башен, штабных помещений кораблей, постов управления подводных лодок и кабин вертолётов.
Вопрос, на который отвечает: Знает ли каждый член экипажа свою роль, когда случаются сбои?
Не учитывает: Тесные макеты не могут полностью воспроизвести настоящее движение и нагрузки транспорта.
Работает на: около 1012 FLOPS приблизительно собственный компьютер тренажёра, реальное времяС: 1954 к 1954 году: первые артиллерийские тренажёры для экипажей бронетехники
Сетевые учения
Настоящие части, экипажные симуляторы и компьютерные силы, объединённые в одни общие учения на многих площадках.
Вопрос, на который отвечает: Могут ли крупные соединения координироваться между видами войск и странами?
Не учитывает: Из-за сетевых задержек и упрощений не каждая единица ведёт себя так, как в реальности.
Работает на: около 1014 FLOPS приблизительно много связанных узлов симуляторов и компьютеров, в реальном времениС: 1983 SIMNET, оборонная программа 1980-х, которая впервые связала тренажёры по сети для совместных учений
Тренажёры меткой стрельбы и применения силы
Тиры на экранах и лазерах с ветвящимися сценариями, которыми пользуются вооружённые силы и полиция, в том числе для тренировки деэскалации.
Вопрос, на который отвечает: Принимает ли практикант верное решение, включая решение не стрелять?
Не учитывает: Актёры на экране реагируют по сценарию, а не с непредсказуемостью настоящего человека.
Работает на: около 1012 FLOPS приблизительно настольный компьютер с проекцией и датчиками, в реальном времениС: 1985 к 1985 году: первые тренажёры с ветвящимися сценариями для решений полиции и военных
Киберполигоны
Целые смоделированные компьютерные сети, где защитники учатся обнаруживать и останавливать атаки.
Вопрос, на который отвечает: Сумеет ли команда вовремя заметить и сдержать вторжение?
Не учитывает: Сценарные атаки на тире менее серьёзны, чем атаки решительного настоящего противника.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно кластер виртуальных машин, в реальном времениС: 2009 к 2009 году: первые специальные полигоны для отработки кибератаки и защиты
Тренажёры для боевых медиков
Манекены, которые истекают кровью, дышат и реагируют на первую помощь на поле боя. На них отрабатывают помощь при травмах под симулированным огнём.
Вопрос, на который отвечает: Сможет ли медик остановить кровотечение и сохранить пострадавшему жизнь под давлением?
Не учитывает: Настоящий страх и изнеможение в бою трудно воссоздать на учениях.
Работает на: около 1010 FLOPS приблизительно встроенный контроллер внутри манекена, в реальном времениС: 1997 к 1997 году: первые высокоточные манекены для обучения боевых медиков помощи при травмах
Тренажёрные среды для автономной киберзащиты
Смоделированная сеть, где обучающиеся агенты нападения и защиты действуют и получают оценки.
Вопрос, на который отвечает: Могут ли агенты научиться защищать сеть от нападающего?
Не учитывает: Топология сети и атаки намного проще настоящих.
Работает на: около 1011 FLOPS приблизительно Дешёвое обучение на множестве эпизодовС: 2021 CybORG: a gym for the development of autonomous cyber agents (2021) источник
Симуляция ядерного арсенала
После запретов ядерных испытаний стареющие боезаряды оценивают симуляцией их физики вместо испытаний. Эта работа создала некоторые из крупнейших суперкомпьютеров мира.
Вопрос, на который отвечает: Остаётся ли арсенал безопасным и надёжным без испытательных взрывов?
Не учитывает: Симуляция стареющих материалов без настоящих испытаний оставляет часть физики неопределённой.
Работает на: около 1018 FLOPS из учебника один из крупнейших суперкомпьютеров мира, значительная его часть, на неделиС: 1995 после моратория на испытания началась американская Программа управления ядерным арсеналом
Баллистика
Снаряды через ствол, воздух и цель как три отдельные задачи.
Вопрос, на который отвечает: Куда упадёт снаряд и что произойдёт при ударе?
Не учитывает: Ветер и производственный разброс всё ещё затрудняют предсказание отдельных выстрелов по сравнению со средним результатом.
Работает на: около 1012 FLOPS приблизительно настольный компьютер, секунды на один смоделированный выстрелС: 1945 ENIAC, один из первых электронных компьютеров, первой задачей которого был расчёт артиллерийских таблиц стрельбы
Защита от взрыва и удара
Ударные волны и удары по зданиям, машинам и бронежилетам, которые используются для проектирования защиты.
Вопрос, на который отвечает: Переживут ли конструкция и люди внутри неё?
Не учитывает: Мелкие детали разрушения и фрагментации по-прежнему трудно передать точно.
Работает на: около 1015 FLOPS приблизительно кластер университета или оборонной лаборатории, часы на случайС: 1961 к 1961 году: первые гидрокоды в национальных лабораториях моделируют взрывные волны
Эффективность радаров и датчиков
Радиолокационные, гидроакустические и инфракрасные сигналы идут сквозь среду и отражаются от целей.
Вопрос, на который отвечает: Что способен обнаружить датчик, на какой дальности и в такую погоду?
Не учитывает: Настоящую погоду и помехи от рельефа труднее учесть полностью, чем предполагает модель.
Работает на: около 1014 FLOPS приблизительно кластер оборонного подрядчика, минуты на сценарийС: 1963 к 1963 году: первые компьютерные модели распространения радиолокационного сигнала и помех
Симуляция оружия направленной энергии
Лазерный или мощный микроволновый луч проходит по воздуху и нагревает или выводит из строя цель.
Вопрос, на который отвечает: Сколько мощности доходит до цели и сколько времени уйдёт, пока она подействует?
Не учитывает: Настоящая атмосферная турбулентность и пыль рассеивают пучок непредсказуемее, чем предполагает модель.
Работает на: около 1014 FLOPS приблизительно кластер оборонной лаборатории, часы на сценарийС: 1974 к 1974 году: первые модели распространения пучка для мощного лазерного оружия
Моделирование торпед и подводного оружия
Путь, наведение и взрыв торпеды или морской мины в воде, а также звук, который они при этом издают.
Вопрос, на который отвечает: Найдёт ли он цель, достигнет её и выведет из строя?
Не учитывает: Настоящий шум океана и слоистая температура воды сбивают наведение сильнее, чем предполагает чистая модель.
Работает на: около 1014 FLOPS приблизительно кластер военно-морского исследовательского центра, часы на сценарийС: 1960 к 1960 году: первые цифровые модели наведения и гидродинамики торпед
Шлейфы химических, биологических и радиологических угроз
Выброс опасного вещества переносят ветер и турбулентность в модели облака, чтобы предсказать зону поражения и дозу.
Вопрос, на который отвечает: Кто окажется под воздействием после выброса и куда им эвакуироваться?
Не учитывает: Городской рельеф и неопределённые ветровые условия ограничивают точность.
Работает на: около 109 FLOPS приблизительно модели выбросов облаком считаются за секунды или минуты на рабочей станции.С: 1996 Сайкс с коллегами, SCIPUFF, обобщённая модель рассеяния. источник
Климатические последствия ядерной войны
Климатические модели получают дым горящих городов, чтобы проследить похолодание и неурожаи, которые из этого последуют.
Вопрос, на который отвечает: Скольким людям навредила бы ядерная война далеко от места, где она велась?
Не учитывает: Сколько дыма на самом деле достигает стратосферы, до сих пор обсуждается.
Работает на: около 1016 FLOPS приблизительно национальный суперкомпьютер для климатического моделирования, его часть на неделиС: 1983 в исследовании TTAPS моделировали, как дым от горящих городов охлаждает климат
Вынужденные перемещения и потоки беженцев
Люди бегут от конфликта, выбирают маршруты и пункты назначения. Гуманитарные агентства используют это, чтобы планировать помощь.
Вопрос, на который отвечает: Куда пойдут люди и где должна ждать помощь?
Не учитывает: Настоящие решения людей о том, куда бежать, труднее предсказать, чем предполагает модель.
Работает на: около 1013 FLOPS приблизительно сервер гуманитарной организации, минуты на сценарийС: 2015 к 2015 году: первые агентные модели прогнозируют перемещения беженцев во время войны
Реагирование на жертвы и гуманитарные кризисы
Раненые, медицинские бригады, припасы и пути эвакуации после конфликта или катастрофы.
Вопрос, на который отвечает: Как спасти наибольшее число жизней имеющимися ресурсами?
Не учитывает: Предполагает, что поставки и перевозки приходят по плану, чего на практике почти не бывает.
Работает на: около 1012 FLOPS приблизительно настольный компьютер больницы или военного планирования, минуты на сценарийС: 1996 к 1996 году: первые дискретно-событийные симуляции сортировки и эвакуации при массовых жертвах
Планирование разминирования и обезвреживания неразорвавшихся боеприпасов
Предположительно заминированные участки наносят на карту и планируют их разминирование, взвешивая безопасность, стоимость и землю, которую людям нужно вернуть.
Вопрос, на который отвечает: Какие поля разминировать первыми и сколько это займёт?
Не учитывает: Настоящие записи о том, где были заложены мины, часто неполны или неверны.
Работает на: около 1010 FLOPS приблизительно ноутбук благотворительной организации по гуманитарному разминированию, минуты на сценарийС: 1994 к 1994 году: первые модели планирования для гуманитарного разминирования
Экономическое моделирование войны и восстановления
Экономика страны после конфликта: разрушенная инфраструктура, потерянные работники, а также помощь и инвестиции, нужные для восстановления.
Вопрос, на который отвечает: Сколько продлится восстановление и куда в первую очередь направлять деньги на реконструкцию?
Не учитывает: Настоящее восстановление зависит от политической стабильности, которую экономическая модель предвидеть не может.
Работает на: около 1011 FLOPS приблизительно настольный компьютер агентства развития, минуты на сценарийС: 1993 к 1993 году: первые экономические модели восстановления после конфликта
Моделирование санкций и экономической войны
Торговля, валюта и запасы страны под блокадой или санкциями: модель показывает, как растёт экономическое давление и кому оно вредит на самом деле.
Вопрос, на который отвечает: Насколько болезненными для экономики будут эти санкции и как долго цель сможет продержаться?
Не учитывает: Настоящие санкции протекают через контрабанду и третьи страны сильнее, чем предполагает чистая модель.
Работает на: около 1011 FLOPS приблизительно настольный компьютер исследовательского института, минуты на сценарийС: 1985 к 1985 году: первые экономические модели торговых санкций и блокад
Модели реагирования на биологическую атаку
Как распространяется болезнь после намеренного распыления, с учётом вакцинации, изоляции и мощностей больниц, чтобы можно было сравнить планы реагирования.
Вопрос, на который отвечает: Что лучше после выброса: массовая вакцинация или целевое отслеживание контактов?
Не учитывает: Предполагает свойства возбудителя и задержку до обнаружения.
Работает на: около 107 FLOPS приблизительно эпидемические симуляции на ноутбуке.С: 2002 Kaplan, Craft и Wein, реагирование на атаку оспой: доводы за массовую вакцинацию. источник