Про математичне моделювання бойових дій. Програмні продукти та системи Створити програму модель бойових дій

2. Глава 1 «Аналіз існуючих підходів до проведення комп'ютерних командно-штабних військових ігор».

3. Глава 2 «Формалізація комп'ютерних командно-штабних військових ігор».

4. Глава 3 «Методика проектування диспетчера управління інформаційними процесами під час проведення комп'ютерних командно - штабних військових игр».

5. Глава 4 «Експериментальні дослідження ефективності управління інформаційними процесами під час проведення комп'ютерних командно-штабних військових ігор».

Введення дисертації (частина автореферату) на тему «Імітаційне моделювання під час проведення комп'ютерних командно-штабних військових ігор»

Результати аналізу військових конфліктів, а також основних положень військових доктрин та поглядів військових фахівців країн НАТО на бойове застосування засобів повітряного нападу (СВН) зумовлюють зростання вимог до посадових осіб органів управління військової ППО щодо забезпечення надійного прикриття військ та об'єктів. Одним з ефективних підходів до нетрадиційного вирішення завдань оперативної та бойової підготовки командного складу в умовах, що склалися, є використання обчислювальної техніки та досягнень у галузі імітаційного та математичного моделювання систем та процесів управління. Аналіз проведених досліджень показав, що розглянуті підходи до реалізації комп'ютерних форм оперативної підготовки (КФОП), різновидом яких є командно-штабні військові гри (КШВІ), з технічної погляду передбачають широке використання обчислювальних мереж з урахуванням персональних ЕОМ.

При реалізації КФОП, порівняно з існуючими АСУ військами, змінюються типи каналів інформаційного обміну та скорочується їх кількість, фактично відбувається трансформація інформаційної топології реальних АСУ у локальну обчислювальну мережу. Крім того, виникає необхідність моделювання по одному інформаційному каналу інформації різних типів, під які у реальних АСУ виділено окремі незалежні канали. Разом про те, необхідно забезпечити відповідність завдань, розв'язуваних під час комп'ютерних КШВИ (ККШВИ), логіці роботи реальних органів управління, і навіть оперативність і функціональну повноту реалізації. Крім того, специфіка проведення ККШВІ визначає необхідність вирішення низки додаткових завдань, пов'язаних із реалізацією функцій підіграшу та контролю дій учасників гри. Ці особливості інформаційного обміну при проведенні комп'ютерних КШВІ призводять до збільшення завантаженості локальної мережі та інтенсивності потоків даних, що циркулюють у ній. У зв'язку з цим виникає необхідність управління зазначеними потоками даних з урахуванням логіки, функціональної спрямованості та пріоритетності розв'язуваних у ході гри завдань, а також залежності цінності оброблюваної інформації від часу затримки на її обробку. При реалізації комп'ютерних КШВІ з використанням системи імітаційних моделей змінюються типи каналів інформаційного обміну та скорочується їх кількість.

Порівняльний аналіз можливостей існуючих засобів диспетчеризації з управління інформаційним обміном стосовно завдань, які вирішуються при проведенні комп'ютерних КШВІ, показав, що вони не забезпечують якісного вирішення зазначених завдань. Тому виникає необхідність розробки спеціалізованих засобів управління інформаційними процесами, що протікають у ході комп'ютерних КШВІ. Як такий засіб пропонується використовувати диспетчер управління інформаційними процесами (ДУІП), під яким у роботі розуміється програмний засіб, що визначає порядок протікання процесів у обчислювальній мережі відповідно до прийнятих угод та обмежень щодо функціональних, логічних та тимчасових аспектів їх реалізації.

Існуючий методичний апарат розробки засобів диспетчеризації забезпечує створення спеціалізованих засобів управління інформаційним обміном у обчислювальних мережах, але не дозволяє використовувати його для розробки ДУІП. У зв'язку з цим виникає суперечність між необхідністю розробки засобів управління інформаційними процесами, що забезпечують технічну реалізацію ККШВІ, та технологічними можливостями існуючого методичного апарату щодо створення таких засобів.

Враховуючи дані обставини, а також перспективу можливого розширення переліку завдань, що вирішуються в ході ККШВІ, є актуальним рішення задачі розробки комплексного методичного апарату проектування диспетчера управління інформаційними процесами, що забезпечує підвищення ефективності управління ними з урахуванням специфіки завдань, що вирішуються в ході комп'ютерних КШВІ.

Об'єкти досліджень. Роль об'єкта досліджень у дисертаційній роботі покладено на відпрацювання функцій ППО у процесах командно-штабних навчань (КШУ), що проводяться у людино-комп'ютерному середовищі.

Основні установки та ідеї. На вибір предмета дослідження та напрямки роботи вплинули такі установки: У1. Командно-штабні навчання допускають їх інтерпретацію у вигляді специфічного класу військових ігор, що відкриває доступ до теоретичного та практичного досвіду ігор, у тому числі до досвіду розробок розважальних військових ігор.

У2. Будь-яку версію реалізації апаратно-програмної підтримки КШУ слід будувати у формі клієнт-серверної програми для локальної обчислювальної мережі.

Предмет досліджень. Предметом дослідження є спеціалізована апаратно-програмна оболонка, що підтримує процеси КШВІ, в якій функції управління та оцінки ходу гри зосереджені лише на захисних функціях ППО та закриті від впливу учасників КШВІ.

Напрямок досліджень. Напрямом досліджень у роботі є застосування спеціалізованого програмного продукту в КШВІ у контексті імітаційної моделі захисних функцій ППО на "кроці гри".

Цілі та завдання досліджень. Основна наукова мета роботи пов'язана з пошуком теоретичного узагальнення реалізації захисних функцій ППО в процесі КШВІ, управління умовами їх застосування оцінювання їх результативності та досягнення необхідних навчальних ефектів.

Основна практична мета пов'язана з розробкою ефективної системи диспетчування у клієнт-серверному середовищі, що обслуговує проведення КШВІ. Досягнення зазначених цілей потребує вирішення наступних основних задач:1. Розробити та дослідити імітаційну модель КШУ, яка розкриває підготовку, виконання та оцінювання захисних функцій ППО в контексті ігрової інтерпретації КШУ.

2. Розробити та дослідити систему комунікації, що враховує структуру складового суб'єкта навчань та рольові функції кожного з учасників навчання.

3. На базі специфікацій імітаційної моделі КШУ розробити систему диспетчування, що забезпечує управління інформаційними потоками та їхню обробку на оперативно-тактичному рівні.

Метод досліджень. Сутність методу досліджень визначена як керована комбінаторика методів та засобів імітаційного моделювання, теорії та практики ігор, штучного інтелекту та алгоритмізації. Наукова новизна1. Запропоновано та досліджено імітаційну модель КШУ з ігровою інтерпретацією дій учасників навчань, що забезпечує інтегроване представлення захисних функцій ППО та специфікацій апаратно-програмного комплексу, що обслуговує проведення навчань.

2. Розроблено та досліджено систему структурних функціональних та інформаційних специфікацій клієнт-серверної реалізації КШВІ, що враховує динаміку процесів, у тому числі й комунікативних, у реальному часі.

Достовірність. Теоретична достовірність отриманих результатів підтверджується формулюванням основних положень дисертації на основі достовірних знань з прикладної інформатики, імітаційного моделювання та теорії ігор.

Експерементальні підтвердження достовірності отримано під час розробки на базі імітаційної моделі клієнт-серверної реалізації КШВІ та її випробувань.

Практична цінність До складу практичних результатів, отриманих у дисертаційній роботі входять: - системи методів та засобів диспетчування оперативно-тактичних дій у процесах КШУ; - база знань про основні дії учасників КШВІ, побудована та реалізована за зразком бібліотек продукцій експертних систем; - адаптація та налаштування мережевої версії питання-відповідального процесора У/К^А до специфіки інформаційно-комунікативних процесів КШВІ; - система методів та засобів оцінювання інформаційних потоків у клієнт-серверній реалізації КШВІ.

Реалізація та впровадженняДля апаратно-програмної підтримки КШВІ розроблено систему програмних засобів, в основу яких покладено клієнт-серверну реалізацію питання-відповідального процесора \VIQA, налаштованого на командно-штабну структуру колективу користувачів. центр військової ППО ЗС РФ для проведення КШВІ з використанням локальної мережі в серпні 2002 року.

На захист виносяться1. Імітаційна модель КШУ з ігровою інтерпретацією дій як інтегроване джерело специфікацій для апаратно-програмних засобів підтримки КШВІ, що враховує реалії часу навчань.

2. Комплекс програмних засобів з клієнт-серверною структурою, що поєднує методи та засоби імітаційного моделювання, теорії та практики ігор, експертних систем та систем диспетчування.

Апробація роботиОсновні положення дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на військово-наукових конференціях, що проводилися у ВУ військовий ППО ЗС РФ та його філії в період з 2000 по 2003 рік, на Всеросійських науково-технічних конференціях. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ ПІДХОДІВ ДО ПРОВЕДЕННЯ КОМП'ЮТЕРНИХ КОМАНДНО-ШТАБНИХ ІГРУРівень оперативної підготовки керівного складу та органів управління Збройних Сил Росії є одним з важливих факторів, що визначають ступінь готовності Збройних Сил до вирішення поставлених перед розв'язанням. До цього часу це досягалося виключно традиційними способами організації та проведення заходів оперативної підготовки.

Впровадження в систему підготовки військ комп'ютерних форм оперативної підготовки є закономірним етапом подальшого розвитку існуючих традиційних форм навчання, підвищення їх ефективності на базі науково-технічних досягнень сучасної комп'ютерної техніки, нових методів математичного моделювання та нових інформаційних технологій. В галузі вітчизняних КФОП основні напрацювання належать фахівцям 27 ЦНДІ МО РФ та ВП ВППО ЗС РФ. Зокрема, запроваджено та обґрунтовано поняття комп'ютерних форм оперативної підготовки, сформульовано концепції їх створення та застосування. Під комп'ютерними формами оперативної підготовки розуміються форми підготовки командування, оперативного складу та слухачів ВНЗ, в основу яких має бути покладено застосування автоматизованих систем моделювання бойових дій (АСМБД) та реалізовані у їхньому складі засоби спеціального математичного та програмного забезпечення. Тут важливо помітити, що моделювання має на увазі дослідження об'єкта, що базується на його подобі моделі і включає побудову моделі, вивчення її і перенесення отриманих відомостей на об'єкт, що моделюється, тому автоматизовані системи моделювання бойових дій являють собою комплекс технічних, математичних, інформаційних і програмних засобів, що забезпечують прийняття рішень учнями та керівництвом на основі моделювання бойових дій протиборчих сторін.

Технічну основу такого комплексу зазвичай складають ПЕОМ, об'єднані в локальну обчислювальну мережу (ЛВС).

Область дослідження буде на основі математичного моделювання розробку комплексної методики проектування диспетчера управління інформаційними процесами під час проведення КШВІ.

Ефективність застосування КФОП визначається якісно новою організацією заходів, що проводяться на базі комплексного використання автоматизованих систем і електронно-обчислювальної техніки, програмних та інформаційних засобів, що забезпечують імітаційне моделювання розвитку бойових дій протиборчих сторін відповідно до прийнятих рішень і прогноз можливих результатів їх реалізації в бойовій обстановці, що конкретно складається. .

Принципово важливим у КФОП і те, що учні приймають рішення під час ведення операцій (бойових дій) за результатами моделювання бойових дій протиборчих сторін і натомість єдиної оперативно-стратегічної обстановки.

У ході КФОП учні набувають таких навичок, як уміння оперативно застосовувати засоби обчислювальної техніки для вироблення та прийняття рішень при управлінні військами (силами), у них формується ясне розуміння ролі та можливостей обчислювальної техніки та засобів автоматизації у вдосконаленні управління військами.

Крім того, впровадження КФОП дозволяє приховати проведення великомасштабних ігор та загальну спрямованість оперативної підготовки; знизити збитки, які завдаються навколишньому середовищу в ході навчально-бойової діяльності військ; усунути відставання у питаннях комп'ютеризації оперативної підготовки командного складу наших Збройних сил від збройних сил провідних зарубіжних держав.

Однак практична реалізація КФОП у загальній системі оперативної та бойової підготовки особового складу, включаючи освітній процес у ВНЗ МО, вимагає проведення поглибленого аналізу можливостей організації та проведення таких форм підготовки з метою повного врахування особливостей їх реалізації як в інформаційному, так і в технічному аспектах. Перший аспект визначає аналіз та оцінку потоків даних, оброблюваних у ході комп'ютерних ігор, другий - можливості їхньої технічної реалізації, включаючи питання вибору та використання конкретних технічних засобів.

Перш ніж розпочати побудову імітаційної моделі ККШВИ важливо нагадати, що грою теоретично ігор називається схематизована і пристосована для математичного вивчення модель конфлікту. При цьому, зрозуміло, що описує конфлікт гра повинна зберігати всі основні, суттєві риси конфлікту, що моделюється. Насамперед у грі повинні бути відображені характеристики («компоненти») конфлікту: а) сторони, що беруть участь у конфлікті (в теорії ігор їх називають гравцями); б) ті рішення, які гравці можуть приймати (ці рішення зазвичай називають стратегіями гравців); ступінь здійснення цілей кожного гравця в ситуації, що складається в результаті вибору гравцями своїх стратегій (ці останні характеристики можна вимірювати числами, які називаються виграшами). Точний опис множини гравців, безліч стратегій для кожного гравця, а також їх функцій виграшу і складає завдання гри. Ігри, задані у такому вигляді, зазвичай називають іграми у нормальній формі.

1.1. АНАЛІЗ ОСОБЛИВОСТЕЙ ОРГАНІЗАЦІЇ І ПРОВЕДЕННЯ КОМП'ЮТЕРНИХ КОМАНДНО-ШТАБНИХ ВІЙСЬКОВИХ ІГРОвизначаючи комп'ютерну форму оперативної підготовки і зокрема комп'ютерну командно-штабну військову гру, як об'єкт дослідження оперативної підготовки, в принципі аналогічні (рис. 1.1) і включають такі елементи: учнів, навчальні цілі та завдання, зміст та методи навчання, апарат керівництва та технічні засоби навчання. У той самий час аналіз змісту структурних елементів схем, представлених на рис. 1.1 дозволяє виділити ряд відмінностей між ними (табл. 1.1.).

Найбільш істотні відмінності - технічні засоби навчання та пов'язані з ними особливості організації та практичного виконання навчальних питань, що відпрацьовуються. Організаційно-технічною основою комп'ютерних форм оперативної підготовки є автоматизовані системи моделювання бойових дій. Застосування засобів імітаційного математичного моделювання в АСМБД передбачає зміну методів організації та проведення заходів оперативної підготовки та визначає особливості комп'ютерних форм навчання загалом.

Головний зміст роботи керівництва під час проведення комп'ютерних форм оперативної підготовки - вручення учасникам гри директив, наказів та розпоряджень від вищого командування, нарощування обстановки та розіграш бойових дій, розгляд (вивчення) прийнятих рішень, планів операцій (бойових дій), директив, (наказів) та розпоряджень, вивчення методів роботи учнів з використанням засобів АСМБД та спеціального математичного та програмного забезпечення, контроль за практичними діями штабів та військ, дослідження нових питань оперативного мистецтва. Принципово змінюється (проти традиційними формами навчання) порядок доведення інформації про поточної обстановці. Рішення, прийняті учнями, вводяться в моделюючий комплекс (розрахунково-моделюючу підсистему АСМБД), результати моделювання через базу даних (БД) виводяться на АРМ учасників гри.

Результати моделювання виводяться на АРМ посадових осіб апарату керівництва в повному обсязі за сторони, що грають, і в частині що стосується АРМ учнів з подальшою зміною обстановки через тимчасові інтервали, рівні кроку моделювання. При цьому передбачається доведення обстановки до вищих інстанцій, зокрема до управління армій і фронту, лише за умовно діючі війська: до управління армій - за з'єднання та частини армійського підпорядкування, до управління фронту - відповідно за об'єднання та з'єднання фронтового підпорядкування. Збір інформації про обстановку від управлінь, які реально діють на грі, вищі інстанції повинні здійснювати в установленому порядку по лінії бойового управління.

Дані за протилежну сторону наводяться в обсязі, що відповідає можливостям сил та засобів розвідки сторін, з урахуванням рішень учнів на організацію розвідки.

Результати дій учнів та розвиток обстановки під час проведення КФОП мають протоколюватись. Фіксація дій посадових осіб, протоколювання розвитку обстановки з моменту отримання протиборчими сторонами бойових завдань до завершення їх виконання сприятимуть суттєвому підвищенню відповідальності посадових осіб за свої дії, прагненню працювати з повною віддачею. Ведення протоколу забезпечить також об'єктивність оцінок дій учнів під час підбиття підсумків, істотно спростить роботу апарату керівництва під час підготовки аналізу гри.

Апарат керівництва Середовище навчанняСпосіб створення середовища навчанняВведення учнів у навчальну обстановкуПідиграш обстановкиПозначенняІмітаціяНатурне моделювання обстановки Залучені сили та засоби Групи розробки навчання Посередники та групи підіграшу; засоби зв'язку Групи імітації; імітаційні засоби Реальні війська, сили та засобиНавчальні органи управління)Апарат керівництва Середовище навчанняСпособи створення середовища навчанняВведення учнів у навчальну обстановкуПідиграш обстановкиІмітаційне моделювання обстановкиЗалучені сили та засобиГрупа розробки навчанняКомп'ютерний центрАСМБД Груп 1.1. Структурна схема реалізації форм оперативної підготовки: а) традиційних; б) комп'ютерних.

Таблиця 1.1 Відмінні риси елементів комп'ютерних форм оперативної підготовки від традиційних Елементи структур Відмінні риси Навчальні При проведенні КФОП від учнів потрібні вміння та навички в роботі із засобами автоматизації. Учні отримують можливість приймати рішення та аналізувати їх на основі багатоваріантного моделювання бойових дій.

Навчальні Цілі З'являється можливість об'єктивного контролю знань, умінь та навичок учнів. Навчальні цілі можуть досягатися у короткі терміни з допомогою використання навчальних програм.

Методи навчання Математичне моделювання бойових дій є основою методики комп'ютерних форм оперативної підготовки та забезпечить апарату керівництва: підвищення динамічності нарощування обстановки та проведення розіграшу бойових дій у реальному масштабі часу методом "вільної" гри; розширення спектра методичних прийомів, що застосовуються; повтор розіграшу окремих епізодів бойових дій у прискореному часовому режимі, зупинка оперативного часу для аналізу прийнятих рішень та показ альтернативного варіанту рішення з виявленням його переваг, документування та післяігрове відтворення ходу та результатів дій військ (сил) тощо; якісний аналіз та об'єктивну оцінку рішень, що приймаються учнями.

Апарат керівництва Наявність автоматизованих систем моделювання бойових дій (АСМБД) визначає необхідність включення до апарату керівництва посадових осіб, які забезпечують функціонування АСМБД. Скорочується склад груп нарощування обстановки (груп підіграшу), принципово змінюються функціональні обов'язки посередників.

Технічні засоби навчання Організаційно-технічною основою КФОП є автоматизована система моделювання бойових дій, застосування якої докорінно змінює методи підготовки та проведення заходів оперативної підготовки та визначає особливості КФОП загалом.

У загальному вигляді структурна схема комплексу технічних та програмних засобів, що забезпечують організацію та проведення комп'ютерних КШВІ, наведено на рис. 1.2.

Як уже зазначалося раніше, основним компонентом такого комплексу технічних та програмних засобів є автоматизована система моделювання бойових дій, що є складною організаційно-ієрархічною системою, що включає комплекси технічних, математичних, програмних та інформаційних засобів.

Подібні дисертаційні роботи за спеціальністю «Математичне моделювання, чисельні методи та комплекси програм», 05.13.18 шифр ВАК

Створення та використання навчально-методичного та організаційного забезпечення дисципліни "Інформатика" для військового вузу командного профілю 2009 рік, кандидат педагогічних наук Краснова, Валентина Іванівна
Формування професійних компетенцій у курсантів військових командних вишів 2011 рік, кандидат педагогічних наук Овсянніков, Ігор В'ячеславович
Формування експериментальних умінь під час навчання фізики з урахуванням комп'ютерного моделювання в курсантів військового вузу 2011 рік, кандидат педагогічних наук Ларіонов, Михайло Володимирович
Організація педагогічного менеджменту в умовах військово-інженерного вишу 2005 рік, кандидат педагогічних наук Агаджанов, Георгій Георгійович
Системний аналіз та синтез автоматизованих процедур підтримки прийняття військово-економічних рішень 2004 рік, доктор технічних наук Трохимець, Валерій Ярославович

Висновок дисертації на тему «Математичне моделювання, чисельні методи та комплекси програм», Ямпільський, Леонід Семенович

ВИСНОВОК ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

Проведено аналіз існуючих підходів до проведення комп'ютерних КШВІ, а також існуючих методичних та інструментальних засобів управління інформаційним обміном та диспетчеризації інформаційних процесів. В результаті проведених досліджень було отримано такі результати:

1. Розроблено та досліджено імітаційну модель КШУ, що виходить з їхньої ігрової інтерпретації, в якій акцентується місце та роль ППО в їх захисній функції.

2. Розроблено систему комп'ютерної підтримки колективних дій учасників КШВІ, що забезпечує управління та комунікацію у рамках командно-штабної оргструктури.

3. Імітаційна модель КШВІ використана як джерело специфікацій, на основі якого зроблено вибір питанняно-відповідного процесора WIQA як базового інструментального середовища реалізації КШВІ.

4. Проведено адаптацію та налаштування питання-відповідального процесора WIQA до специфіки дослідженої версії КШВІ та визначено місце та роль диспетчера КШВІ в інструментальному середовищі.

5. Проведено аналіз інформаційних процесів, які відбуваються під час проведення комп'ютерних КШВИ. Проведено формальний опис інформаційних процесів, що дозволило визначити можливості з управління ними та розподілити управлінські функції між створюваним диспетчером та засобами використовуваних операційних систем та мережевих технологій.

6. Розроблено методику оцінки ефективності управління інформаційними процесами під час проведення комп'ютерних КШВІ. Обґрунтовано поняття ефективності управління інформаційними процесами та аспектів їх реалізації, щодо яких слід проводити зазначену оцінку.

7. На основі запропонованого у роботі науково-методичного апарату розроблено прототип диспетчера управління інформаційними процесами. На його основі були проведені експериментальні дослідження з управління інформаційними процесами та оцінки його ефективності. Проведений експеримент повністю підтвердив теоретичні положення розробленого науково-методичного апарату щодо проектування диспетчера управління інформаційними процесами та оцінки ефективності управління.

8. Розроблений науково-методичний апарат забезпечує якісно нове рішення задачі проектування засобів управління інформаційними процесами стосовно специфіки їх протікання під час проведення комп'ютерних КШВІ.

Отримане розв'язання зазначеної задачі є загальним для класу завдань розробки засобів управління інформаційними процесами під час проведення комп'ютерних КШВІ всіх рівнів військової ППО.

Отримані результати роботи пропонується використовуватиме вирішення науково-технічних завдань проектування засобів управління інформаційними процесами з організацією конкретних комп'ютерних КШВИ.

Список літератури дисертаційного дослідження кандидат технічних наук Ямпільський, Леонід Семенович, 2003 рік

1. Зінов'єв Е. В. Принципи побудови системи управління інформаційними процесами та ресурсами в мережі ЕОМ. Автоматика та обчислювальна техніка. 1985. №3. С. 45-52.

2. Шуєнкін В. А., Донченко В. С. Прикладні моделі теорії масового обслуговування. Київ, Навчально-методичний кабінет вищої освіти, 1992р.

3. Нікітін Н. М., Окунев С. Л., Самсонов Є. А. Алгоритм вирішення конфліктів у локальній мережі з випадковим множинним доступом. Автоматика та обчислювальна техніка. 1985. №5. З. 41-46.

4. Хазацький В. Є., Юр'єва С. А. Пріоритетний множинний доступ у локальних мережах передачі даних з контролем несучої та виявленням конфліктів. Автоматика та обчислювальна техніка. 1985. №5. С. 47-52.

5. Щеглов А. Ю. Принципи уніфікації методів кодового управління множинним доступом до ресурсів обчислювальних систем та ЛОМ. Інформаційні технології. 1998. №2. З. 20-25.

6. Пирогов У. У., Олевський З. М. Архітектура системи організації взаємодії прикладних процесів, використовує загальнодоступну пам'ять. Автоматика та обчислювальна техніка. 1987. №6. З.

7. Азаренков В. В., Сорокін В. П., Степанов Г. А. Автоматизовані системи управління військовою ППО. Обробка інформації в автоматизованих системах управління військовим ППО. Київ, ВА ВПО, видавництво академії. 1985. 156с.

8. Ємельянов Г. М., Смирнов Н. І. Аналіз інформаційного обміну при проектуванні проблемно-орієнтованих локальних обчислювальних мереж. Автоматика та обчислювальна техніка. 1987. №1. З. 45-50.

9. Пирогов В. В., Олевський С. М. Інструментальна база даних "Механізми взаємодії процесів". Автоматика та обчислювальна техніка. 1987. №4. З. 25-29.

10. Гершуні Д. С. Планування обчислень у системах жорсткого реального часу (огляд та перспективи). Обчислювальна техніка. Системи. Управління. 1991. Вип. 6. С. 4-51.

11. Альянах І. Н. Моделювання обчислювальних систем. Л., машинобудування. Ленінградське відділення, 1988. -С. 223,

12. Якубайтіс Е. А. Архітектура обчислювальних мереж. М., Статистика, 1980. -С. 279.

13. Якубайтіс Е. А. Інформатика Електроніка – Мережі. М., Фінанси та статистика, 1989.-200 с.

14. Інформатика: Енциклопедичний словник для початківців. Упоряд. Д. А. Поспєлов. М., Педагогіка-Прес, 1994. С. 352.

15. Липаєв В. В. Проектування програмних засобів. М., Вища школа, 1990. С.303.

16. Липаєв В. В. Проектування математичного забезпечення АСУ. М., Радянське радіо, 1977. С. 400.

17. Барвінський В. В., Євменчик Є. Г. Застосування нових інформаційних технологій у викладанні оперативно-технічних дисциплін. Матеріали 19 науково-методичної конференції. Твер, ВУ ППО. 1999. С. 27-32.

18. Коршунов Ю. М. Математичні засади кібернетики. М., Енергія, 1980.

19. Девіс Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонідес С. Обчислювальні мережі та мережеві протоколи. М., Світ, 1982. С. 562.

20. Довідник офіцера протиповітряної оборони Воєніздат, 1987

21. В.А.Веников «Основи теорії моделювання» Видавництво «Наука», 1983

22. Н.Н.Воробйов «Теорія ігор» Видавництво «Знання», 1976

23. Азаренков В. В., Сорокін В. П., Степанов Г. А. Автоматизовані системи управління військовою ППО. Обробка інформації в автоматизованих системах управління військовим ППО. Київ, ВА ВПО, видавництво академії. 1985. 156с.

24. Під. ред. Едемського А. Ф. Автоматизовані системи управління військ ППО Сухопутних військ. Основи побудови АСУ. Смоленськ, ВА ППО СВ, видання академії. 1993. 252с.

25. Під. ред. Честаховського В. П. Автоматизовані системи управління військ протиповітряної оборони Сухопутних військ. Частина I. Основи побудови автоматизованих систем керування. Київ, В А ППО СВ, видання академії. 1977. 396с.

26. Під. ред. Гаврилова А. Д. Автоматизовані системи управління військ ППО Сухопутних військ. Основи стрільби та управління вогнем. Смоленськ, ВАПВО СВ РФ, видання академії. 1996. 168с.

27. Азаров Б. І. Влаштування засобів автоматизованого управління. Автоматизований пункт керування 9С717/6. Смоленськ, СВЗРІУ, видання училища. 1990. 106с.

28. Шуєнкін В. А., Донченко В. С. Прикладні моделі теорії масового обслуговування. Київ, Навчально-методичний кабінет вищої освіти, 1992р.

29. Нікітін Н. М., Окунєв С. Л., Самсонов Є. А. Алгоритм вирішення конфліктів у локальній мережі з випадковим множинним доступом. Автоматика та обчислювальна техніка. 1985. №5. З. 41-46.

30. Хазацький В. Є., Юр'єва С. А. Пріоритетний множинний доступ у локальних мережах передачі даних з контролем несучої та виявленням конфліктів. Автоматика та обчислювальна техніка. 1985. №5. С. 47-52.

31. Щеглов А. Ю. Принципи уніфікації методів кодового управління множинним доступом до ресурсів обчислювальних систем та ЛОМ. Інформаційні технології. 1998. №2. З. 20-25.

32. Пирогов В. В., Олевський С. М., Хайкін І. А. Про один клас протоколів прикладного рівня. - АВТ, 1986 № 3, с. 11-16.

33. Ваsudеван R., Chan P. P. Designing servers in distributed environment: Study of process structuring methodology. - In: Proc. IEEE 1st Int. Conf. Office Autom., New Orleans, La, Dec. 17-19, 1984. Silver Spring, Md, 1984, p. 21-31.

34. Васильєв Г. П. та ін. Програмне забезпечення неоднорідних розподілених систем: аналіз та реалізація. М.: Фінанси та статистика, 1986.160 с.

35. Флінт Д. Локальні мережі ЕОМ: архітектура, принципи побудови, реалізація. М.: Фінанси та статистика, 1986. 359 с.

36. Якубайтіс Е. А. Інформаційні обчислювальні мережі. М., Фінанси та статистика, 1984. 232 с.

37. Девіс Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонідес С. Обчислювальні мережі та мережеві протоколи. М., Світ, 1982. 563 с.

38. Основи теорії обчислювальних систем. За ред. Майорова С. А. Навчальний посібник для вузів. М., Вища школа. 1978.

39. Клейнрок Л. Теорія масового обслуговування. М., машинобудування. 1979.

40. Блекман М. Проектування систем реального часу. М., Світ. 1977.

41. Вентцель Є. С. Теорія ймовірностей. М., наука. 1969.1. ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

42. API Application Programming Interface (інтерфейс прикладного програмування)

43. MOM Message Oriented Middleware (проміжне програмне забезпечення передачі повідомлень)

44. ORB Object Request Broker (брокер об'єктних запитів)

45. OSI Open System Interconnection (взаємодія відкритих систем)

46. RPC Remote Procedure Call (віддалений виклик процедур)

47. АПД апаратура передачі

48. АРМ автоматизоване робоче місце

49. АСМБД автоматизована система моделювання бойових дій

50. АСУ автоматизована система керування

51. АСУВ автоматизована система управління войсками1. БД база даних1. НД обчислювальна система

52. ЗРК зенітний ракетний комплекс

53. ЗРС зенітна ракетна система

54. ККШУ комп'ютерні командно-штабні навчання

55. КСА комплекс засобів автоматизації

56. КФОП комп'ютерні форми оперативної підготовки

57. КШУ командно-штабні навчання

58. ЛОМ локальна обчислювальна мережа1. ОС операційна система

59. ППО протиповітряна оборона

60. ПЗ програмне забезпечення

61. ППО проміжне програмне забезпечення1. ПЕОМ персональна ЕОМ

62. СВН засоби повітряного нападу

63. СМПО спеціальне математичне та програмне забезпечення

64. СУБД система управління базами даних

Зверніть увагу, наведені вище наукові тексти розміщені для ознайомлення та отримані за допомогою розпізнавання оригінальних текстів дисертацій (OCR). У зв'язку з чим у них можуть бути помилки, пов'язані з недосконалістю алгоритмів розпізнавання. У PDF файлах дисертацій та авторефератів, які ми доставляємо, таких помилок немає.

ВІЙСЬКОВА ДУМКА № 7/2009, стор. 12-20

Моделювання збройного протистояння: перспективи розвитку

Полковник В.І. ВИПАСНЯК,

кандидат військових наук

Полковник Д.Б. КАЛИНІВСЬКИЙ

Полковник О. В. ТИХАНИЧОВ,

кандидат технічних наук

В даний час істотно зростають роль і значення військово-наукового обґрунтування рішень органів державного і військового управління в галузі будівництва, підготовки, планування застосування та управління Збройними Силами в ході вирішення завдань, що стоять перед ними, щодо забезпечення військової безпеки держави. При цьому, як показує досвід локальних воєн та збройних конфліктів, найважливішими умовами успішного досягнення цілей сучасних операцій є своєчасне відстеження та відображення в режимі часу, близькому до реального, обстановки в зонах конфліктів, прогнозування її розвитку, опрацювання різних варіантів дій військ сторін, у тому числі з використанням методів математичного моделювання.

Актуальність проблеми застосування методів математичного моделювання у військовій справі підтверджується великою кількістю публікацій на цю тему у різних періодичних виданнях. Їх аналіз показує, що думки авторів відрізняються в діапазоні від повного неприйняття математичних моделей у військовій справі до цілком об'єктивного розуміння цього питання, хоч і з певними застереженнями.

Причини такого розкиду думок різні. Хтось вважає, що для інформаційної підтримки планування операції цілком достатньо розрахункових завдань та математичного апарату порівняння бойових потенціалів, інші наполягають на застосуванні спрощених моделей, сподіваючись на здібності командира «вибудовувати уявну модель майбутнього бою та операції», або просто не відрізняються між моделями. та розрахунковими завданнями, досить вільно трактуючи їх визначення.

Хоча майже всі автори говорять про необхідність прогнозування в роботі командирів (командувачів) та штабів, дуже часто звучить думка, що підтверджується, на перший погляд, обґрунтованими прикладами та міркуваннями, що використання методів математичного моделювання недоцільне, а іноді й небезпечне, оскільки веде до спотворення оцінки результати планування. Причин цієї помилки, з погляду, кілька. Це, по-перше, нерозуміння сутності математичного моделювання, призначення моделей, що використовуються, їх можливостей, що приймаються при розробці припущень і меж застосування. По-друге, висування однакових оперативних та технічних вимог до моделей та завдань різного призначення, що застосовуються для різних рівнів управління. І, нарешті, по-третє, невиправдана «абсолютизація» результатів моделювання.

Все це є наслідком різного розуміння військовими теоретиками та посадовими особами органів військового управління проблеми моделювання збройного протиборства. Щоб обґрунтовано обговорювати цю проблему, необхідно насамперед визначитися з основними її складовими:термінологією математичного моделювання; класифікацією математичних моделей та методів прогнозування; методикою та межами застосування математичних моделей; технологіями реалізації математичних моделей різного призначення

Насамперед слід усвідомити, що вважати математичною моделлю(ММ), а що інформаційно-розрахунковим завданням(ІРЗ), а також чим відрізняється математичне моделюваннявід проведення оперативно-тактичних розрахунків(ВТР). У довідковій літературі існує досить велика кількість визначень понять, що розглядаються.

Так, у «Військовій Енциклопедії» математична модель трактується як опис будь-якого явища (об'єкта) за допомогою математичної символіки. У «Військовому енциклопедичному словнику» математичне моделювання у військовій справі сформульовано як метод військово-теоретичного чи військово-технічного дослідження об'єкта (яви, системи, процесу) шляхом створення та вивчення його аналога (моделі) з метою отримання інформації про реальну систему.

Оперативно-тактичні розрахунки у цьому ж словнику викладено як обчислення, які проводяться особовим складом управлінь, об'єднань, з'єднань, частин та підрозділів, мета яких визначити кількісні, якісні, тимчасові та інші показники для прийняття рішень на операцію (бій) або обґрунтування планування застосування військ та забезпечення управління.

Одна з найпопулярніших електронних інтернет-енциклопедій «Вікіпедія» дає свої формулювання понять, що належать до математичного моделювання. Так, завдання у найзагальнішій «канонічній» формі - логічне висловлювання типу: «дано задані умови, потрібно забезпечити досягнення певної мети», а Модель - логічний або математичний опис компонентів і функцій, що відображають суттєві властивості об'єкта або процесу, що моделюються.

На підставі наведених у цьому ж джерелі визначень можна чітко побачити суттєву різницю між окремою математичною моделлю, комплексом та системою моделей. Комплекс моделей - сукупність моделей, призначених для вирішення одного складного завдання, кожна з яких описує ту чи іншу сторону об'єкта або процесу, що моделюється. Якщо моделі пов'язані отже результати одних виявляються вихідними даними інших до отримання загального результату, то комплекс звертається до системи моделей. Система моделей - Сукупність взаємно пов'язаних математичних моделей для опису складних систем, які неможливо відтворити в одній моделі. Для планування та прогнозування поведінки великих об'єктів розробляються системи моделей, побудовані зазвичай за ієрархічним принципом, вкілька рівнів. Вони називаються багаторівневими системами.

І, нарешті, у чинному ГОСТі серії «РВ» наведено такі визначення математичної моделі та розрахункового завдання. Математична модель операції (бойових дій)- система математичних залежностей і логічних правил, що дозволяє з достатньою повнотою і точністю відтворювати в часі найбільш суттєві складові бойових дій, що моделюються, і розраховувати на основі цього чисельні значення показників прогнозованого ходу і результату бойових дій.

Розрахункова задача - сукупність математичних залежностей, алгоритмів та даних для виконання оперативно-стратегічних (оперативно-тактичних) або спеціальних розрахунків, що дозволяє оцінити обстановку, яка складеться в результаті передбачуваних дій або розрахувати параметри управління, що забезпечують досягнення необхідного результату з ймовірністю не нижче заданої.

Аналіз даних визначень показує різницю між ММта ІРЗ, що полягає в тому, що перші призначені для прогнозу розвитку ситуації при різних варіантах вихідних даних, а другі - переважно для проведення прямих розрахунків на користь отримання конкретного результату. Раніше ДРЗвирішувалися переважно вручну, а ММ- На «великих» ЕОМ. З розвитком засобів автоматизації багато завдань було перекладено у вигляді програм на ЕОМ,що дозволило ускладнити застосовуваний математичний апарат, кількість факторів, що враховуються, і призвело до деякого «стирання» грані між ММ та ІРЗ. Це, з погляду, одна з причин непорозумінь стосовно застосування математичного моделювання під час проведення оперативно-тактичних розрахунків.

Відповідно до керівних документів основними функціями штабів є збір інформації та її оцінка, планування операції (бою) та прогнозування змін обстановки. З плануванням все досить ясно: воно має на увазі переважно рішення прямих та зворотних ІРЗ. А ось для оцінки обстановки, прогнозування її змін, а також порівняльної оцінки спланованих варіантів застосування військ (сил) потрібно застосування різноманітних математичних методів прогнозування (рис.).

Класифікація методів прогнозування

Кожен із цих методів апробований у різних галузях управлінської діяльності та довів своє право на існування. Але не всі з них можуть бути використані в практичній діяльності командирів (командувачів) та штабів при організації військових дій. Це зумовлено особливостями ведення збройної боротьби, які полягають у суттєвій невизначеності вихідних даних, необхідності враховувати величезну кількість факторів та високу «вартість» помилкових рішень. Виходячи з цього методи екстраполяції тенденцій та деякі види моделей практично ніколи не використовуються при організації військових дій. Інша справа - експертні методи та математичне моделювання, але і на їх застосування істотно впливають перелічені особливості.

Формально будь-який із відображених на малюнку підходів до прогнозування можна віднести до моделювання процесів та визначення тенденцій: логічного, уявного, математичного. Але виходячи зі специфіки моделювання збройного протистояння, визначення ММ, що застосовується в ДЕРЖСТАВЛЯХ серії «РВ», доцільно, говорячи про моделювання, розглядати саме математичні моделі, що описують процеси збройного протистояння, його складових частин та окремих форм. Далі йтиметься переважно про такі моделі.

Класифікація математичних моделей впливає вимоги до них, формування переліків ММ і ИРЗ, які забезпечують підтримку прийняття посадових осіб органів військового управління. За своїм призначенням ММ прийнято розділяти на дослідницькі та штабні (табл. 1).

Таблиця 1

Класифікація математичних моделей

Дослідницькі моделі призначені як забезпечення проведення досліджень, що з розвитком озброєння, розробкою нових способів ведення операцій та бойових дій, так аналізу результатів розрахунків при завчасному плануванні. Основна вимога до них – забезпечення необхідної точності математичного опису досліджуваних процесів. Менш жорсткі вимоги пред'являються оперативності моделювання.

Штабні моделі - це математичні моделі операцій (бойових дій), призначені задля забезпечення практичної діяльності штабів. До них пред'являються дві основні вимоги:перше - можливість застосування в реальному режимі часу, що вписується в алгоритм роботи штабу; друге - забезпечення суттєвого підвищення об'єктивності та обґрунтованості рішень, що приймаються з управління військами.

За формою опису процесу збройного протистояння ММ поділяються на аналітичніі стохастичні.І ті, й інші можуть бути як штабними, і дослідницькими.

За результатом моделювання моделі найбільш значимо поділяються на прямі(що описують) та прескриптивні(Оптимизують або приписують). Перші дозволяють відповісти на запитання: що буде якщо..., другі: як зробити, щоб вийшло так. Найчастіше у військовій справі застосовуються описуючі моделі. Застосування прескриптивних моделей, перспективніших з погляду підтримки прийняття рішень, перешкоджає ряд об'єктивних і суб'єктивних чинників.

Об'єктивнимє те, що при великій кількості факторів, що враховуються, дуже складно сформулювати формальну задачу пошуку оптимального рішення. Не менш складно інтерпретувати отримані результати. Суб'єктивні фактори:небажання посадових осіб довіряти пошук рішення програмі, принципи роботи якої їм невідомі. Зустрічається думка, що алгоритм роботи прескриптивної моделі можна обчислити, і, знаючи його, прорахувати результат рішення. Ця думка, безсумнівно, помилкова, оскільки навіть за відомому алгоритмі роботи моделі неможливо обчислити результат моделювання, які мають точних відомостей про вихідних даних, що вводяться в модель.

Важко судити, наскільки важливими є ці фактори для розробки ММ, але факт очевидний: в даний час дляпрогнозування у військовій галузі застосовуються описуючі моделі.Ймовірно, ця тенденція збережеться й у найближчій перспективі.

У деяких джерелах, розглянутих на початку статті, висловлюється думка, що моделювання (а іноді й прогнозування) можна замінити проведенням прямих розрахунків, достатньо з тим чи іншим ступенем наближення описати процес системою рівнянь. Однак у такому підході криється непомітна, але небезпечна каверза. По-перше, деякі процеси описати у явному вигляді просто неможливо. По-друге, опис поведінки системи рівняннями у явному вигляді вимагає запровадження значної кількості поправочних та узагальнюючих коефіцієнтів, більшість з яких виходить емпіричним шляхом під час узагальнення статистики відомих подій. Робиться це в строго заданих умовах, про які потенційний користувач розрахункової системи в момент ухвалення рішення не знатиме. Будь-яка зміна у формах, методах, засобах збройної боротьби знижує точність системи рівнянь, спотворює розв'язання задачі. Тому розрахункові методики ніколи не замінять модель, що оперує імовірнісними підходами.

Межі застосування математичного моделювання, перелік застосовуваних ММ у межах вище наведеної класифікації визначається завданнями прогнозування та оцінки, які вирішуються у органах військового управління, що їх використовують, а також можливостями з надання вхідної та потребами у вихідній інформації моделей. З аналізу вимог основних керівних документів, досвіду заходів оперативної підготовки можна визначити потреби органів військового управління застосування математичних моделей і подати їх ієрархічну структуру (табл. 2).

Запропонована класифікація не є догмою, а лише відображає потреби органів військового управління у засобах розрахунково-інформаційної (у перспективі та інтелектуальної) підтримки та обґрунтування прийнятих рішень. p align="justify"> Реалізація запропонованих моделей за рівнями управління, їх багатоланкова взаємоув'язка по суті і є перспективою розвитку математичного моделювання.

Незважаючи на об'єктивну необхідність використання математичних моделей при організації військових дій, на їх застосування істотно впливають суб'єктивні фактори, пов'язані зі ставленням посадових осіб до результатів моделювання. Слід чітко розуміти, що модель не засіб безпосереднього виробітку рішень на застосування військ (сил) або обґрунтування шляхів розвитку системи озброєнь, а лише інструмент, що забезпечує здійснення одного з етапів цього процесу - проведення порівняльної оцінки якості прийнятих рішень. Цей інструмент розробляється під певні завдання та умови з деякими припущеннями та має відповідну сферу застосування. Причому не завжди можливо і необхідно розробляти якусь універсальну модель, часто доцільніше мати набір інструментів, які застосовуються для вирішення конкретних завдань на певних робочих місцях (рівнях управління), пристосованих до конкретних умов роботи. Тільки таке розуміння дозволить сформувати правильний підхід до застосування модельних технологій в органах військового управління та вивести організацію військових дій (операцій, бойових дій) ЗС РФ на якісно новий рівень, що відповідає вимогам ведення сучасної війни.

У зв'язку з цим, а також з точки зору технологічної реалізації модельних технологій, найбільш доцільною є класифікація математичних моделей щодо їх включення до складу спеціального математичного та програмного забезпечення (СМПО) автоматизованих систем управління військами (АСУВ). За такого підходу моделі можуть бути реалізовані, по-перше, безпосередньо у складі СМПО комплексів засобів автоматизації(КСА) АСУВ; по-друге - у вигляді окремих програмно-технічних комплексів(ПТК), які забезпечують вирішення конкретних завдань; по-третє - у складі стаціонарних чи мобільних багатофункціональних моделюючих центрів(Комп'ютерних центрів моделювання військових дій – КЦ МВС).

Досвід розробки та експлуатації АСУВ показує, що у ряді випадків існує об'єктивна необхідність включення математичних моделей до складу СМПО АСУВ,наприклад, для забезпечення порівняльного аналізу варіантів застосування військ при виробленні задуму операції, оцінки ефективності варіантів побудови масованого вогневого удару та ін. завданнями, отримуючи більшу частину інформації від них в автоматизованому режимі. Ці моделі повинні мати гранично простий інтерфейс користувача, що забезпечує достатній набір формалізованих керуючих впливів по порядку застосування військ (сил) і бойових систем, а також функцій з наочного уявлення результатів моделювання.

Таблиця 2

Ієрархічна структура математичних моделей озброєного

протиборства

Йдеться в першу чергу про штабні моделі, іноді ще звані в спеціальній літературі «експрес-моделями», хоча визначення «експрес» звучить дещо зневажливо, відображаючи лише зовнішні споживчі якості моделі - простоту управління та швидкість отримання результату. У той самий час штабні моделі є досить складним продуктом: вони адекватно описують процес, моделювання якого розроблялися. Зовнішня простота досягається тривалою роботою над оптимізацією обчислювальних алгоритмів та інтерфейсів користувача. Проте саме такі моделі можуть широко використовуватися офіцерами, які не мають спеціальної комп'ютерної підготовки.

Заради справедливості слід зазначити, що творча та «штучна» робота зі створення інтерфейсів програм та вироблення підходів щодо їх уніфікації, виконати яку може лише фахівець із широким оперативним та технічним кругозором, не належить до наукової діяльності. При цьому відсутність уніфікованих підходів до інтерфейсної реалізації математичних моделей та інформаційно-розрахункових завдань у роботі посадових осіб суттєво знижує їх власні властивості, ускладнює освоєння посадовими особами та впровадження в діяльність органів військового управління.

Більш різноманітні за функціоналом, хоча й складніші в експлуатації моделі іноді доцільно не включати до складу СМПО АСУ, а використовувати у складі багатофункціональних комп'ютерних моделюючих центрів або окремих спеціалізованих ПТК. Це зумовлено такими факторами:

складні моделі, комплекси та системи моделей можуть формувати вимоги до обчислювальної техніки,які завжди забезпечуються засобами серійних АСУВ;

дорожнеча розробки та необхідність обслуговування складних математичних моделей іноді робить недоцільним постачання їх до органів військового управління для використання лише кілька разів на рік, а іноді й рідше, доцільніше використовувати одну модель у режимі переміщенняу складі мобільних ПТК із власним персоналом;

більш складні та різноманітні в управлінні моделі вимагають обслуговування більш підготовлених спеціалістів,які не є в автоматизованих органах військового управління;

вимоги до складу та деталізації вихідних даних складних моделей (комплексів та систем моделей) не завжди дозволяють організувати їх автоматизована взаємодіяз базою даних АСУВ;

різноманітність вихідної інформації потребує її комплексної оцінки,часто на межі науки та мистецтва, що може бути забезпечене лише досвідченим фахівцем у галузі моделювання. Більше того, тільки фахівець у галузі моделювання може детально знати припущення та обмеження, прийняті при розробці моделі, сферу її застосування та оцінити ступінь впливу цих факторів на результати моделювання. У справі оперативного (бойового) планування з огляду на високу ціну помилки це важлива обставина.

Ці чинники разом із необхідністю забезпечення вирішення завдань оперативного планування та формування програми озброєнь обумовлюють необхідність створення спеціалізованих комп'ютерних центрів (окремих ПТК) моделювання військових дій (КЦ МВС) поза рамками АСУВ. Такі комп'ютерні центри моделювання можуть бути стаціонарними або рухомими, оснащуватися комп'ютерами в різній комплектації, але при цьому повинні обов'язково дотримуватись умов можливості обміну інформацією між КЦ МВС та АСУВ та забезпечення вимог безпеки вихідної інформації АСУВ.

Стаціонарні моделюючі центри можуть використовуватися в інтересах органів управління вищої ланки при здійсненні стратегічного планування, організації та аналізу результатів заходів оперативної підготовки, формування програм озброєння, розробки мобілізаційних планів та інших подібних заходів.

Мобільні КЦ МВС можуть застосовуватися для посилення штабів оперативно-стратегічної та оперативної ланок під час оперативного планування та завчасної підготовки операцій, а також у ході проведення заходів оперативної (бойової) підготовки.

Таким чином, математичне моделювання в галузі збройного протиборства доцільно, на нашпогляд, розвивати за такими основними напрямами:

Перше - створення штабних моделей, що враховують основні фактори, що впливають на процес протиборства, з гранично простим інтерфейсом для використання у складі СПО АСУВ при проведенні порівняльної оцінки рішень на застосування військ (сил). Поряд з цим можна розглянути можливість впровадження моделей до складу розрахунково-моделюючих комплексів з метою проведення порівняльної оцінки варіантів, що розраховуються в автоматичному режимі, непомітно для користувача.

Друге - створення спеціалізованих ПТК, у тому числі мобільних, що сполучаються з КСА АСУВ за вхідними та вихідними даними, для моделювання на користь вирішення складних завдань та завдань з обмеженим доступом до інформації.

Третє - створення поза рамками АСУВ багатофункціональних КЦ МВС, що включають комплекси та системи математичних моделей та розрахункових задач з метою забезпечення вирішення широкого спектру завдань оцінки та прогнозування обстановки на користь прийняття військово-політичних рішень, планування військових дій та будівництва Збройних Сил.

Запропонована класифікація моделей, пропонований понятійний апарат та підходи до реалізації ММ для органів військового управління різного рівня дозволить, на наш погляд, чітко визначити місце та принципи використання технологій математичного моделювання у ЗС РФ, виробити єдиний погляд на методи застосування ММ у системі будівництва, планування застосування , підготовки та управління військами (силами), упорядкувати процес їх розробки та впровадження у практику діяльності органів військового управління.

Аналіз стану, перспектив розвитку моделювання та динаміки зростання витрат на розробку математичних моделей військових дій у ЗС провідних держав світу, показує серйозність ставлення до цього питання за кордоном і служить додатковим підтвердженням актуальності питань, що розглядаються в цій статті.

Військова Думка. 2004. № 10. С. 21-27; 2003. № 10. С. 71-73.

Військова Думка. 2007. № 9. С. 13-16; 2007. № 10. С. 61-67; 2008. № 1. С. 57-62.

Військова Думка. 2005. № 7. С. 9-11; 2006. № 12 С. 16-20.

Військова Думка. 2007. № 10. С. 61-67; 2007. № 9. С. 13-16; 2008. № 3. С. 70-75.

Військова енциклопедія. М.: Воєніздат, 2001. Т. 5. З. 32.

Військовий енциклопедичний словник. М.: МО РФ, Інститут воєнної історії, 2002. С. 1664.

http://www.wikipedia.org._

Зарубіжний військовий огляд. 2006. № 6. С. 17-23; 2008. № 11. С. 27-32.

Для коментування необхідно зареєструватись на сайті

Процес створення математичних моделей бойових дій трудомісткий, тривалий і вимагає використання праці фахівців досить високого рівня, які мають хорошу підготовку як у предметній галузі, пов'язаній з об'єктом моделювання, так і в галузі прикладної математики, сучасних математичних методів, програмування, які знають можливості та специфіку сучасної обчислювальної техніки. Відмінною особливістю математичних моделей бойових дій, створюваних в даний час, є їх комплексність, обумовлена складністю об'єктів, що моделюються. Необхідність побудови таких моделей вимагає розробки системи правил і підходів, що дозволяють знизити витрати на розробку моделі і зменшити ймовірність появи помилок, які важко усунути. Важливою складовою такої системи правил є правила, що забезпечують коректний перехід від концептуального до формалізованого опису системи тією чи іншою математичною мовою, що досягається вибором певної математичної схеми. Під математичною схемою розуміється приватна математична модель перетворення сигналів та інформації деякого елемента системи, що визначається в рамках конкретного математичного апарату та орієнтована на побудову моделюючого алгоритму даного класу елементів складної системи.

В інтересах обґрунтованого вибору математичної схеми при побудові моделі доцільно провести її класифікацію за метою моделювання, способом реалізації, типом внутрішньої структури, складністю об'єкта моделювання, способом представлення часу.

Слід зазначити, що вибір класифікаційних ознак визначається конкретними цілями дослідження. Метою класифікації в даному випадку є, з одного боку, обґрунтований вибір математичної схеми опису процесу бойових дій та її подання в моделі на користь отримання достовірних результатів, а з іншого - виявлення особливостей моделюваного процесу, які необхідно враховувати.

Мета моделювання – дослідження динаміки перебігу процесу збройної боротьби та оцінка показників ефективності бойових дій. Під такими показниками розуміється чисельна міра ступеня виконання бойового завдання, яку кількісно можна представити, наприклад, відносною величиною шкоди, що запобігається, об'єктам оборони або шкоди, що завдається противнику.

Спосіб реалізації повинен полягати у формалізованому описі логіки функціонування зразків озброєння та військової техніки (ВВТ) відповідно до своїх аналогів у реальному процесі. Необхідно враховувати, що сучасні зразки ОВТ - це складні технічні системи, що вирішують комплекс взаємозалежних завдань, які є складними технічними системами. При моделюванні таких об'єктів доцільно зберегти та відобразити як природний склад та структуру, так і алгоритми бойового функціонування моделі. Причому залежно від цілей моделювання може знадобитися варіювання цими параметрами моделі (складом, структурою, алгоритмами) для різних варіантів розрахунку. Ця вимога визначає необхідність розробляти модель конкретного зразка ОВТ як складову модель його підсистем, які представляють взаємопов'язані компоненти.

Таким чином, за класифікаційною ознакою тип внутрішньої структури модель має бути складовою та багатокомпонентною, за способом реалізації – забезпечувати імітаційне моделювання бойових дій.

Складність об'єкта моделювання. При розробці компонент, визначальних склад моделей зразків ОВТ, і об'єднанні моделей зразків ОВТ в єдину модель бойових дій необхідно враховувати характерні масштаби, що відрізняються на порядки, зосередження за часом величин, що фігурують у компонентах.

Кінцевою метою моделювання є оцінка показників ефективності бойових дій. Саме розрахунку цих показників і розробляється модель, що відтворює процес бойових дій, який умовно назвемо головним. Характерний тимчасової масштаб решти що входять у нього процесів (первинної обробки радіолокаційної інформації, супроводу цілей, наведення ракет та інших.) набагато менше головного. Таким чином, всі процеси, що протікають у збройній боротьбі, доцільно розділити на повільні, прогноз розвитку яких цікавить, і швидкі, характеристики яких не цікавлять, проте їх вплив на повільні необхідно враховувати. У разі характерний тимчасової масштаб опосередкування вибирається те щоб мати можливість скласти модель розвитку основних процесів. Що ж до швидких процесів, то рамках створюваної моделі необхідний алгоритм, що дозволяє у моменти здійснення швидких процесів враховувати їх впливом геть повільні.

Можливі два підходи до моделювання впливу швидких процесів на повільні. Перший полягає у розробці моделі їх розвитку з відповідним характерним тимчасовим масштабом опосередкування, набагато меншим, ніж у основних процесів. При розрахунку розвитку швидкого процесу відповідно до його моделі характеристики повільних процесів не змінюються. Результатом розрахунку є зміна характеристик повільних процесів, що з точки зору повільного часу відбувається миттєво. Для того щоб мати можливість реалізувати цей спосіб розрахунку впливу швидких процесів на повільні, необхідно вводити відповідні зовнішні величини, ідентифікувати та верифікувати їх моделі, що ускладнює всі етапи технології моделювання.

Другий підхід полягає у відмові від опису розвитку швидких процесів за допомогою моделей та розгляду їх характеристик як випадкові величини. Для цього способу необхідно мати функції розподілу випадкових величин, які характеризують вплив швидких процесів на повільні, і навіть алгоритм, визначальний моменти наступу швидких процесів. Замість розрахунку розвитку швидких процесів проводиться викид випадкового числа і залежно від значення, що випало, відповідно до відомих функцій розподілу випадкових величин визначається значення, яке приймуть залежні показники повільних процесів, таким чином враховується вплив швидких процесів на повільні. В результаті характеристики повільних процесів стають випадковими величинами.

Необхідно відзначити, що при першому способі моделювання впливу швидких процесів на повільні швидкий процес стає повільним, головним, і на його перебіг впливають швидкі по відношенню до нього процеси. Ця ієрархічна вкладеність швидких процесів у повільні - одна із складових тієї якості моделювання процесу збройної боротьби, яка відносить модель бойових дій до структурно-складної.

Спосіб подання модельного часу. На практиці використовують три поняття часу: фізичне, модельне та процесорне. Фізичний час відноситься до процесу, що моделюється, модельне - до відтворення фізичного часу в моделі, процесорне - це час виконання моделі на комп'ютері. Співвідношення фізичного і модельного часу визначається коефіцієнтом K, визначальним діапазон фізичного часу, прийнятого за одиницю модельного часу.

У силу дискретного характеру взаємодії зразків ОВТ та їх подання у вигляді комп'ютерної моделі модельний час доцільно задавати шляхом збільшення дискретних часових відрізків. При цьому можливі два варіанти його подання: 1) дискретний час є послідовністю рівновіддалених один від одного речових чисел; 2) послідовність тимчасових точок визначається значущими подіями, що відбуваються в об'єктах, що моделюються (подійний час). З точки зору обчислювальних ресурсів другий варіант раціональніший, оскільки дозволяє активізувати об'єкт і імітувати його роботу тільки при настанні деякої події, а в проміжку між подіями припускати, що стан об'єктів залишається незмінним.

Однією з основних завдань розробки моделі є виконання вимоги синхронізації всіх об'єктів, що моделюються, за часом, тобто правильне відображення порядку і тимчасових відносин між змінами в процесі бойових дій на порядок виконання подій у моделі. При безперервному уявленні часу вважається, що існують єдині всім об'єктів годинник, які показують єдиний час. Передача інформації між об'єктами відбувається миттєво, і таким чином, звіряючись з єдиним годинником, можна встановити тимчасову послідовність всіх подій, що відбувалися. Якщо в моделі існують об'єкти з дискретним уявленням часу, для формування єдиного годинника моделі необхідно об'єднати безліч тимчасових відліків моделей об'єктів, упорядкувати і довизначити значення сіткових функцій на тимчасових відліках, що відсутні. Синхронізувати моделі об'єктів з подієвим часом можна тільки явно шляхом передачі сигналу про настання події. При цьому необхідна програма-планувальник організації виконання подій різних об'єктів, яка й визначає необхідний хронологічний порядок виконання подій.

У моделі бойових дій необхідно спільно використовувати подієвий та дискретний час, таке уявлення часу називають гібридним. При його використанні об'єкти, що моделюються, набувають властивість змінювати значення деяких показників стану стрибкоподібно і практично миттєво, тобто стають об'єктами з гібридною поведінкою.

Підсумовуючи наведеної класифікації, можна дійти невтішного висновку у тому, що модель бойових дій має бути складову, структурно-сложную, багатокомпонентну, динамічну, імітаційну модель з гібридним поведінкою.

Для формалізованого опису такої моделі доцільно використовувати математичну схему з урахуванням гібридних автоматів. У цьому випадку зразки ОВТ є багатокомпонентними активними динамічними об'єктами. Компоненти описуються набором змінних стану (зовнішні та внутрішні), структурою (однорівневою чи ієрархічною) та поведінкою (карта поведінки). Взаємодія між компонентами здійснюється шляхом надсилання повідомлень. Для об'єднання компонентів у модель активного динамічного об'єкта використовуються правила композиції гібридних автоматів.

Введемо такі позначення:

sÎRn - вектор змінних стану об'єкта, що визначається сукупністю вхідних впливів на об'єкт, впливів зовнішнього середовища , Внутрішніх (власних) параметрів об'єкта hkÎHk,;

Безліч вектор-функцій, що визначають закон функціонування об'єкта в часі (відбивають його динамічні властивості) і забезпечують існування та єдиність рішення s(t);

S0 - безліч початкових умов, що включає всі початкові умови компонента об'єкта, що породжуються функцією ініціалізації в процесі функціонування;

Предикат, визначальний зміну поведінки об'єкта (виділяє з усіх спеціально відібраних станів необхідне, перевіряє умови, які повинні супроводжувати події, що настала, і приймає при їх виконанні значення істина), задається безліччю булевських функцій;

Інваріант, що визначає певну властивість об'єкта, що має зберігатися на заданих проміжках часу, задається безліччю булевських функцій;

- безліч речових функцій ініціалізації, що ставлять у відповідність до значення рішення в правій кінцевій точці поточного проміжку часу значення початкових умов у лівій початковій точці на новому часовому проміжку :s()=init(s());

Гібридний час, що задається послідовністю тимчасових відрізків виду, - замкнуті інтервали.

Елементи гібридного часу Pre_gapi, Post_gapi є "тимчасовою щілиною" чергового такту гібридного часу tH = (t1, t2, ...). На кожному такті на відрізках локального безперервного часу гібридна система поводиться як класична динамічна система до точки t*, в якій стає справжнім предикат, що визначає зміну поведінки. Точка t* є кінцевою точкою поточного та початком наступного інтервалу. В інтервалі розташовані дві тимчасові щілини, в яких можуть змінюватися змінні стани. Перебіг гібридного часу в черговому такті ti = (Pre_gapi, Post_gapi) починається з обчислення нових початкових умов у тимчасовій щілині Pre_gapi. Після обчислення початкових умов проводиться перевірка предикату на лівому кінці нового проміжку часу. Якщо предикат приймає значення істина, здійснюється перехід відразу в другу тимчасову щілину, в іншому випадку виконується дискретна послідовність дій, що відповідають поточному такту часу. Тимчасова щілина Post_gapi призначена для виконання миттєвих дій після завершення тривалої поведінки на даному такті гібридного часу.

Під гібридною системою H розуміється математичний об'єкт виду

Завдання моделювання полягає у знаходженні послідовності рішень Ht=((s0(t),t, t0), (s1(t),t,t1),…), що визначають траєкторію гібридної системи у фазовому просторі станів. Для знаходження послідовності рішень Ht необхідно проводити експеримент чи імітацію моделі за заданих вихідних даних. Інакше кажучи, на відміну аналітичних моделей, з допомогою яких отримують рішення відомими математичними методами, у разі необхідний прогін імітаційної моделі, а чи не рішення. Це означає, що імітаційні моделі не формують своє рішення у тому вигляді, в якому це має місце при використанні аналітичних моделей, а є засобом та джерелом інформації для аналізу поведінки реальних систем у конкретних умовах та прийняття рішень щодо їх ефективності.

У 2 ЦНДІ МО РФ (м. Тверь) на основі представлення об'єктів, що моделюються, у вигляді гібридних автоматів розроблено імітаційний моделюючий комплекс (ІМК) «Селігер», призначений для оцінки ефективності угруповань сил і засобів повітряно-космічної оборони при відображенні ударів засобів повітряно-космічно- го нападу (СВКН). Основу комплексу складає система імітаційних моделей об'єктів, що імітує алгоритми бойового функціонування реальних зразків ОВТ (зенітно-ракетний комплекс, станція радіолокації, комплекс засобів автоматизації командного пункту (для радіотехнічних військ - радіолокаційної роти, батальйону, бригади, для зенітно-ракетних військ - полка). та ін), бойовий авіаційний комплекс (винищувальної авіації та засобів повітряно-космічного нападу), засоби радіоелектронного придушення, вогневі комплекси нестратегічної протиракетної оборони та ін.). Моделі об'єктів представлені як активних динамічних об'єктів (АДО), до складу яких входять компоненти, дозволяють досліджувати у поступовій динаміці різні процеси за її функціонуванні.

Наприклад, станція радіолокації (РЛС) представлена такими компонентами (рис. 1): антенна система (АС), радіопередавальне пристрій (РПрдУ), радіоприймальний пристрій (РПрУ), підсистема захисту від пасивних та активних перешкод (ПЗПАП), блок первинної обробки інформації ( ПОІ), блок вторинної обробки інформації (ВОІ), апаратура передачі даних (АПД) та ін.

Композиція даних компонент у складі моделі РЛС дозволяє адекватно моделювати процеси прийому-передачі сигналів, виявлення ехосигналів і пеленгу, алгоритми перешкоди захисту, вимірювання параметрів сигналу та ін. В результаті моделювання розраховуються основні показники, що характеризують якість РЛС як джерела радіолокаційної інформації (параметри зони виявлення характеристики, що дозволяє здатність, продуктивність, перешкодозахищеність і т.п.), що дозволяє оцінити ефективність її роботи за різних умов завадової обстановки.

Синхронізація всіх об'єктів, що моделюються за часом, тобто правильне відображення порядку і тимчасових відносин між змінами в процесі бойових дій на порядок виконання подій у моделі, здійснюється програмою управління об'єктами (рис. 2). До функцій цієї програми також входять створення та видалення об'єктів, організація взаємодії між об'єктами, протоколювання всіх подій, що відбуваються в моделі.

Використання протоколу подій дозволяє проводити ретроспективний аналіз динаміки бойових дій будь-яким об'єктом, що моделюється. Це дає можливість оцінити ступінь адекватності моделей об'єктів як із використанням методів граничних точок, так і за допомогою контролю коректності моделювання процесів у компонентах об'єкта (тобто перевірка адекватності методом прогону від входу до виходу), що підвищує достовірність та обґрунтованість одержуваних результатів.

Необхідно відзначити, що багатокомпонентний підхід дозволяє варіювати їх складом (наприклад, досліджувати бойову роботу ЗРК з різним типом АСЦУ) на користь синтезу структури, яка б задовольняла певним вимогам. Причому за рахунок типізації програмного представлення компонентів, без перепрограмування вихідного коду програми.

Загальною перевагою даного підходу при побудові моделі є можливість оперативного вирішення низки дослідницьких завдань: оцінка впливу зміни складу та структури системи управління (кількість рівнів, цикл управління та ін.) на ефективність бойових дій угруповання загалом; оцінка впливу різних варіантів інформаційного забезпечення на потенційні бойові можливості зразків та угруповання в цілому, дослідження форм та способів бойового застосування зразків та ін.

Побудована на основі гібридних автоматів модель бойових дій є суперпозицією спільної поведінки паралельно та/або послідовно функціонуючих та взаємодіючих багатокомпонентних АДО, що є композицією гібридних автоматів, що функціонують у гібридному часі та взаємодіють через зв'язки на основі повідомлень.

Література

1. Сирота А.А. Комп'ютерне моделювання та оцінка ефективності складних систем. М: Техносфера, 2006.

2. Колесов Ю.Б., Сеніченко Ю.Б. Моделювання систем. Динамічні та гібридні системи. СПб: БХВ-Петербург, 2006.

ЗАРУБІЖНЕ ВІЙСЬКОВЕ ОГЛЯД № 11/2008, стор. 27-32

JWARS НД США

Капітан 1 рангуН . РЕЗЯПІВ ,

майор С. ЧЕСНОКІВ ,

капітан М. ІНЮХІН

До арсеналу інструментарію всіх ланок керівництва ЗС США вже досить давно і міцно увійшло комп'ютерне моделювання. З початку 2000-х років військове керівництво США виділяє засоби імітації та моделювання бойових дій до пріоритетних технологій при формуванні військово-технічної політики. Висока динаміка розвитку обчислювальної техніки, технологій програмування, системотехнічних основ моделювання різних реальних процесів окреслили величезний прорив США у галузі розробки моделей та імітаційних систем.

Основними напрямами розвитку моделювання у ЗС США є: оптимізація структури ЗС, вироблення концепцій бойового застосування військ (сил), розвиток тактики та оперативного мистецтва, оптимізація процесу придбання нових зразків ОВТ, удосконалення оперативної та бойової підготовки та ін. При цьому останнім часом акцент робиться на створення систем та моделей, спрямованих на вирішення завдань у галузі будівництва та застосування об'єднаних та коаліційних угруповань військ (сил). Прикладом може бути об'єднана система моделювання бойових дій JWARS (Joint Warfare System), що є модель проведення військових операцій об'єднаними угрупованнями військ. Вона дозволяє моделювати наземні, повітряні, морські операції та бойові дії, дії сил спеціальних та інформаційних операцій, захист/застосування хімічної зброї, дії систем ПРО/ППО на ТВД, управління та космічної розвідки, зв'язку, тилового забезпечення.

JWARS – це сучасна конструктивна система моделювання, розроблена з використанням CASE-засобів (автоматизована розробка програмного забезпечення) мовою програмування Smalltalk. Вона використовує подійний час та імітує діяльність та взаємодію військових підрозділів. В рамках цієї системи досить глибоко опрацьовано питання створення тривимірного віртуального бойового простору, урахування погодних умов та особливостей рельєфу місцевості, тилового забезпечення бойових дій, створення чіткої системи інформаційних потоків, а також питання підтримки прийняття рішень у системі управління та контролю.

Основним призначенням JWARS є моделювання бойових дій об'єднаних оперативних формувань (ООФ), що має підвищити якість об'єднаного оперативного планування та застосування збройних сил, оцінки бойових можливостей об'єднаних формувань та розроблення концептуальних документів будівництва ЗС у цілому.

Ця система дозволяє здійснювати комплексний контроль процесу оперативного планування та виконання, а також багаторазове відпрацювання виконання одних і тих же завдань, що суттєво підвищує можливості аналізу результатів дій та вибору найбільш ефективного сценарію застосування сил і засобів.

МожливостіJWARS:

- дозволяє планувати військові операції тривалістю понад сто днів;

- тимчасовий масштаб моделювання 1:1000 (у 1000 разів швидше, ніж реальний час);

- час ініціалізації моделі до 3 хв.

Розвиток моделі здійснюється під безпосереднім керівництвом начальника управління аналізу та оцінки програм. Наголошується на значущості JWARS для розробки та перевірки перспективних стратегічних концепцій, розвитку форм та способів бойового застосування ООФ в умовах сетецентричних бойових дій.

Остання версія JWARS відрізняється наявністю модульної системи моделювання мережі міжтеатрових військових перевезень, удосконаленим олоком моделювання системи управління ООФ, можливістю моделювання ударів по мобільних цілях, наявністю геоінформаційної та геофізичної бази даних по Південно-Східній Азії, Далекому Сходу, Південній Азії та Південній Америці внаслідок модернізації програмного коду та впровадження нової технічної бази, можливості конструювання сценарію та ін.

Моделювання застосування ЗМУ в даний час охоплює імітацію захисту від хімічної зброї та оцінку її впливу на бойові підрозділи та навколишнє середовище. У найближчій перспективі планується створення блоків моделювання оцінки застосування біологічної та ядерної зброї.

Модель дій ВПС підтримує вирішення близько 20 видів типових завдань. Описуються процеси безпосередньої авіаційної підтримки, застосування КР, нанесення масованих ракетно-авіаційних ударів (МРАУ), забезпечення ППО районів бойових дій, знищення наземних/повітряних/морських цілей, придушення системи ППО противника, масованого застосування БЛА, цілевказівки та наведення при тимчасових обмеженнях , Постановки мін з повітряних носіїв, дозаправки в повітрі і т.д.

Модель дій ВМС містить процеси ураження надводних цілей, застосування підводних човнів проти надводних сил, морської блокади, ПЛО (повітряними, підводними та надводними засобами), мінної війни на морі, підтримки наземних сил корабельною артилерією, проведення морських десантних операцій та ін.

Модель дій ПРО/ППО на ТВД базується на оцінці дій системи «Петріот»/ТХААД, Іджіс, лазерної зброї повітряного базування. Імітується ракетна загроза та функціонування інтегрованої системи ПРО на ТВД.

Моделювання систем управління, зв'язку, комп'ютерного забезпечення, розвідки та спостереження (C4ISR) ґрунтується на ситуаційній цифровій карті обстановки, імітації інформаційних потоків на полі бою, зборі та агрегації інформації про обстановку з розпізнаванням цілей, постановку завдань засобам виявлення, у тому числі космічним, та ін.

Процес прийняття рішень ґрунтується на базі знань за тактичними нормативами, а також перевагами осіб, які приймають рішення.

Система дозволяє моделювати роботу засобів РЕБ, оцінювати процеси відновлення системи управління після дії противника.

При моделюванні інформаційних операцій імітується пряма дія на системи зв'язку, виявлення та обробки інформації противника.

В даний час неможлива оцінка наслідків динамічного введення інформаційних вірусів або спотворення інформації в комп'ютерах або інформаційних потоках противника, а також відсутня можливість розкриття заходів для введення в оману (планується реалізувати в наступних версіях).

Моделювання функціонування космічних сил та засобів враховує плановану модернізацію (перспективний вигляд) сил та засобів, процеси контролю космічного простору, імітацію протикосмічних операцій та інформаційної війни.

Тилове забезпечення моделюється з урахуванням автономності, планування перевезень сил та засобів повітряним, залізничним, автомобільним, морським та трубопровідним транспортом, забезпечення з боку союзників та ін.

Прикладами завдань, що вирішувалися за допомогою JWARS в умовах сетецентричних бойових дій, є оцінка ефективності:

Захисту критично важливих об'єктів (територія США, бази, угруповання ЗС на ТВД, сили та об'єкти союзників та ін.);

нейтралізації ЗМП та засобів його доставки;

Захист інформаційних систем;

заходів щодо протидії противнику за допомогою безперервного спостереження, стеження, масованого впливу високоточними повітряними та наземними засобами за критичними важливими стаціонарними та мобільними цілями;

Нових інформаційних технологій та інноваційних концепцій для розробки архітектури «об'єднаної» системи управління та системи єдиної карти оперативної обстановки та ін.

JWARS включає продукційну експертну систему з висновком на основі вирішальних правил «якщо…, то… інакше…». Оновлення бази знань (значень фактів, правил) про супротивника здійснюється внаслідок інформаційного процесу розвідки. База знань

містить також інформацію про свої сили, результати оцінки обстановки, у тому числі противником. Вона надає користувачам автоматично генеровані рішення, які можна вносити свої корективи в інтерактивному режимі. Вирішальні правила бази знань є ключовими динамічного функціонування моделі. Через війну спрацьовування правила кожному факту може бути призначено одне чи кілька дій. Дії виконуються, коли значення обчисленого факту стає рівним певній граничній величині і здійснює зміни у стані бази даних.

Спрацювання правил також автоматично генерує запити до системи розвідки, яка видає нотифікації (відповіді) ці запити. Робота правил визначає динаміку поведінки моделі у часі. Відповіді, що генеруються системою розвідки, оцінюються критерієм сатисфакції (ступеня задоволення запиту). У разі низького значення коефіцієнта задоволення, запит переформулюється з урахуванням взаємозалежності між запитами та станом оперативної обстановки.

Оцінюючи оперативної обстановки використовується цифрова географічна карта з нанесеною сіткою координат (Common Reference Grid). Для кожної комірки координатної сітки, що відповідає ділянці суші, розраховується значення показника, що характеризує ступінь контролю ситуації своїх сил та супротивника, на базі обчислення «сили впливу» за певною методикою. В результаті кожен осередок забарвлюється в синій або червоний колір.

Модель процесів виявлення та класифікації об'єктів (цілей) носить стохастичний характер, що залежить від дій сил противника, видимості, ступеня радіоелектронної протидії, характеру місцевості. На основі розрахованих ймовірностей визначається кількість сил і засобів противника з реально присутніх, потім моделюється ймовірнісний процес розпізнавання/класифікації цілей, в результаті чого вони співвідносяться, наприклад, або з конкретним типом зразка ОВТ, або лише з певним класом зразків. Потім формується підсумкова доповідь роботи засобу виявлення.

Процес асоціації та кореляції результатів роботи різних розвідувальних засобів в умовах єдиного інформаційного простору полягає у наступному:

1. Результати виявлення кожного засобу розвідки наносяться на ситуаційну картку.

2. Екстраполюються позиції кожного з раніше виявлених об'єктів у часі на момент надходження нових доповідей про результати роботи засобів розвідки.

3. На основі розрахунку розташування «центру мас» раніше виявлених об'єктів проводиться відбір ймовірних кандидатів для асоціації з об'єктами, інформація про які міститься в доповідях, що надійшли, про результати роботи засобів розвідки.

4. Обчислюється імовірнісна величина асоціації об'єктів.

5. На базі відносної величини ймовірності асоціації визначається, чи є об'єкт знову виявленим із раніше відомих або новим об'єктом, виявленим вперше.

Характер алгоритмів, що використовуються в JWARS:

1. Імовірнісний (стохастичний) процес (Монте-Карло) - обчислення на основі генераторів випадкових чисел, дискретні вихідні величини (моделювання процесів виявлення, планування ударів СВН по наземних цілях, ПРО/ППО на ТВД, мінна війна на морі, боротьба з ПЛ, протиборство надводних сил флотів тощо. буд.).

2. Детерміновані обчислення (аналітичні та на основі формул теорії ймовірностей). Можливе моделювання процесів застосування та захисту від ЗМЗ, маневрування силами та засобами.

Властивості моделі JWARS, характерні для умов сетецентричних бойових дій:

Можливість динамічно в інтерактивному режимі реагувати на події, що відбуваються, виходячи з сприйняття ситуації кожною стороною на базі аналізу оперативної обстановки;

Створення основи для ухвалення рішення з використанням аналітичної оцінки ситуації, що склалася;

Здійснення високого ступеня координації/синхронізації дій командувача ООФ з діями підлеглих командирів у всіх ланках керівництва;

Інтеграція розвідувальної інформації для прийняття рішень;

Моделювання поведінки «ключових об'єктів» (centers of gravity) – військових та економічних – щодо стану ВПР противника;

Оцінка реалізації кінцевої мети військової операції (end state), наприклад, у вигляді зміни політики керівництва держави;

Опис агрегованих критеріїв досягнення перемоги (географічних – відсутність підрозділів противника на певній території, бажаного співвідношення сил – уникнення втрат своїх сил та союзників, завдання поразки противнику протягом певного часу);

Визначення ступеня досягнення мети військової операції.

Програмно система JWARS складається із трьох модулів: функціонального, імітаційного та системного, які об'єднані в єдиний комплекс. Функціональний модуль містить прикладне програмне забезпечення, що дозволяє моделювати бойові можливості. Спеціальне програмне забезпечення імітаційного модуля створює віртуальне зображення бойового простору. Системний модуль забезпечує функціонування апаратних засобів системи JWARS та створює людино-машинні інтерфейси обміну даними, за допомогою яких здійснюється введення вихідних даних та отримання результатів моделювання.

Функціональний модуль.Основним елементом системи JWARS є об'єкт

бойового простору – Battle Space Entity (BSE). Номінальний рівень деталізації: батальйон для загальновійськових операцій, ескадрилья для повітряних операцій, корабель для морських операцій та розвідувальні платформи для систем розвідки та спостереження. Допоміжними об'єктами бойового простору виступають об'єкти інфраструктури (порти, аеродроми тощо), пункти управління (штаби, командні пункти, вузли зв'язку тощо). Об'єкти бойового простору характеризуються статичними (наприклад, радіус ураження ударних засобів) та динамічними (зокрема, координати розташування) властивостями. Дані також включають інформацію про взаємодію об'єктів один з одним та довкіллям.

Взаємодія об'єктів бойового простору в системі JWARS реалізується за допомогою різних алгоритмів, які змінюються в залежності від характеру діяльності, що моделюється, функціональних можливостей моделі, з якою алгоритм пов'язаний, і наявності даних. Всі взаємодії між об'єктами бойового простору в JWARS є події моделювання. Значимість окремих подій може змінюватись від відносно низької до дуже високої.

Імітаційний модуль.Цей модуль містить засоби імітації необхідної інфраструктури, розроблені об'єктно-орієнтованим методом, що забезпечує їхню модульність і, отже, достатню гнучкість, необхідну для оперативного внесення змін до віртуального бойового простору.

Система JWARS пред'являє жорсткі вимоги до зберігання та обробки даних. Для відповідності цим вимогам потрібна надійна система управління базами даних. У JWARS цих цілей використовується система управління базами даних (СУБД) ORACLE, що служить для зберігання всієї інформації, зокрема як вхідний, і вихідний.

Подібно до інших імітаційних систем останнього покоління JWARS в обов'язковому порядку підтримує стандарти HLA-архітектури.

Системний модуль.Він включає апаратні засоби JWARS, за допомогою яких користувачі здійснюють моделювання. Людино-машинний інтерфейс використовують при розробці сценаріїв бойових дій, веденні розвідки бойового простору, здійсненні бойового управління та контролю, а також при проведенні аналізу результатів.

Імітація широкого спектру військових підрозділів у JWARS забезпечується застосуванням баз знань про подієві дані, правила та причинно-наслідкові зв'язки, які в сукупності дозволяють аналітично описати положення своїх формувань і військ (сил) противника, а також зовнішні умови. За заявами розробників, порівняно невеликий набір причинно-наслідкових зв'язків забезпечує можливість моделювання різних військових операцій із досить високим ступенем реалістичності без втручання людини.

Більш ранні версії системи JWARS дозволяли враховувати такі чинники, як рівень підготовки особового складу та його морально-психологічний стан. В результаті були можливості щодо створення підрозділів різного рівня боєздатності, з різними особистими якостями командирів, такими як схильність до авантюризму, стурбованість неякісним рішенням поставленої бойової задачі та ін. Ці характеристики дають певну гнучкість при створенні стратегії поведінки тих чи інших підрозділів. В останніх версіях JWARS було встановлено жорстку ієрархію командної лінії постановки завдань, яка дозволила в цілому імітувати реальну оцінку виконання завдань підлеглими підрозділами та виробляти оптимальні варіанти їх бойового застосування. Іншими словами, вищі інстанції ставлять бойове завдання та вводять обмеження для її вирішення.

Головна мета створення причинно-наслідкових зв'язків полягає в тому, щоб в автоматизованому режимі відтворювати поведінку підрозділу виходячи з бойової обстановки, що складається. Є можливість застосування майстра створення причинно-наслідкових даних для вироблення необмеженої кількості нових правил.

Оскільки правила можуть бути збережені як дані, легко формувати набори правил, не змінюючи при цьому програмного коду системи JWARS.

Найпростіші правила JWARS використовують елементарні логічні відносини (більше, і, або, і т. д.), в той час як складніші міркування про те, сприятлива ситуація чи ні, будуються на основі більш складних відносин (якщо, то, інакше).

Однією з тенденцій розвитку цього інструментарію JWARS буде реалізація незабаром можливості побудови логічних причинно-наслідкових правил на основі математичного апарату нечіткої логіки.

Для полегшення застосування користувачем нечітких правил буде реалізовано систему автоматизованої допомоги та інтуїтивно зрозумілого графічного інтерфейсу.

Підрозділи в системі JWARS мають різноманітні можливості і можуть виконувати різні дії або завдання одночасно, якщо вони не суперечать один одному (наприклад, залишатися на місці та пересуватися). p align="justify"> Дії підрозділу можуть бути змінені в залежності від повноти даних про ситуацію. Наприклад, стикаючись з переважаючими силами супротивника, підрозділ, який має неповну інформацію щодо розташування інших дружніх союзних сил, може відступити, поки ситуація не стане більш визначеною. Чим сумнівніша ситуація, тим раніше буде розпочато відступ. Як тільки ситуація визначиться, можуть бути вжиті спеціальні дії, що відповідають моменту. Підрозділ повинен використовувати всі ресурси, що є в його розпорядженні, для того, щоб вирішити поставлені завдання, не порушуючи обмежень, наприклад, що стосуються кількості втрат особового складу та техніки.

У ранніх версіях JWARS, у яких не було системи причинно-наслідкових зв'язків на тактичному рівні, відзначалися випадки, коли в процесі моделювання бойові підрозділи замість вступу в бій просувалися до своїх цілей лише відповідаючи вогнем. Траплялися також випадки, коли підрозділи недоречно вступали у бій. База знань причинно-наслідкових зв'язків дозволила покращити можливості щодо оцінки ситуації та вносити зміни до варіантів бойового застосування підрозділів. Як показано на малюнку на див. нижче, підрозділ атакує супротивника, зближується з ним, знищує його або змушує відступити, а потім відновлює виконання початкового завдання. Тим часом підрозділи забезпечення як свої, так і супротивника оцінюють ситуацію як небезпечну і намагаються не потрапляти в зону ведення вогню.

Правила JWARS можуть бути пов'язані з певними типами підрозділів. Це дозволяє користувачам формувати нові підрозділи та автоматично призначати їм відповідні набори правил та дій, що ґрунтуються на різних комбінаціях характеристик. Будь-який підрозділ, створений як бойовий (бронетанковий, піхотний тощо), може успадкувати ці правила. Однак деякі правила для невеликих підрозділів (групи глибинної розвідки, групи спеціального призначення) можуть бути важливішими щодо загальних бойових правил.

Для забезпечення дій небойових підрозділів розробляються відповідні правила, які, наприклад, змушують їх змінювати курс, щоб уникнути зіткнень із супротивником. Бойові та небойові підрозділи, підкоряючись наказу загального начальника про переміщення у певне місце, визначають свій маршрут на основі наявних правил. У зв'язку з цим можливі суттєві відмінності у їх маршрутах.

Практика використання JWARS показує, що набори нечітких правил - це добрий інструмент для прийняття складних рішень, оскільки вони не тільки забезпечують можливість вибору серед визначених варіантів дій, а й дозволяють генерувати нові. Проте в цій системі в основному все ще використовуються стандартні, а не нечіткі правила у зв'язку з повнотою наборів стандартних правил та їх простотою використання при прийнятті структурованих рішень. Більшість експертів вважають, що стандартні правила набагато простіше формулювати. Однак у перспективних версіях JWARS буде покращено інструменти редагування та автоматизованої перевірки нечітких правил з метою полегшення роботи з ними.

Один із ключових аспектів діяльності військових підрозділів – спільні дії. Оскільки одна з головних функцій системи – це оцінка ефективності дій різних структур, спільні дії мають бути дуже гнучким компонентом моделі. Наприклад, забезпечення ресурсами підрозділів в JWARS може здійснюватися з численних джерел, частина з яких у певних умовах ситуації краще, але при цьому будь-який з них відповідає мінімальним вимогам. Розуміння цього компромісу буде головним завданням застосування баз знань у сферах спільного використання обмежених ресурсів. Підрозділи в системі JWARS не домовляються про спільні дії та не формують тимчасові коаліції, а запитують додаткові ресурси та використовують запаси, ґрунтуючись на оцінці ситуації. Таким чином, підрозділ, який бере участь у бойових діях, може запросити додаткову вогневу підтримку та отримати її від одного чи більше джерел залежно від розставлених пріоритетів. При наступному запиті як забезпечує може виступити інший підрозділ або вид зброї, але в будь-якому випадку підтримка буде здійснюватися, доки не вичерпано всі ресурси.

Загалом необхідно відзначити, що розвиток систем моделювання та імітації в США розглядається як один із основних факторів забезпечення ефективності будівництва та застосування ЗС. Величезний потенціал, накопичений у цій галузі, вже зараз оцінюється як такий, що значно випереджає можливості інших країн світу в цій сфері. У перспективі очікується подальше глобальне комплексування моделей і впровадження систем віртуальної реальності (штучного багатовимірного бойового простору) на базі телекомунікаційних мереж, покликаних забезпечити доступ користувачів як до оперативного, так і фізичного середовища, стандартизованих моделей і баз даних, а також до різноманітних сценаріїв. Перспективні системи моделювання бойових дій імітуватимуть застосування ЗС на будь-якому континенті, на морі, у повітрі та космічному просторі, весь спектр їхнього залучення (включаючи миротворчі операції, боротьбу з тероризмом тощо). Системи майбутнього зможуть з високим ступенем точності моделювати дії на тлі штучно створеної бойової обстановки, яка відтворює особливості будь-якого ТВД. Як противник виступатимуть як повністю, так і частково комп'ютеризовані «аналоги» реальних військових формувань.

За рівнем залучення людини зарубіжні фахівці чітко поділяють усі засоби моделювання та імітації на натурні, віртуальні та конструктивні. Конструктивні засоби передбачають застосування віртуальних військ (сил) у віртуальному бойовому просторі.

Під HLA-архітектурою розуміється структура імітаційної системи на рівні взаємозв'язків окремих компонентів, а також стандарти, правила та специфікації інтерфейсів, що визначають взаємодію моделей під час розробки, модифікації та функціонування.

Для коментування необхідно зареєструватись на сайті

«Військова думка» №5.2004р.

ВІЙСЬКОВА ТЕОРІЯ І ПРАКТИКА

Полковник О.О. ЄГОРІВ, кандидат військових наук

У МОДЕЛЮВАННІ, як і в будь-якій творчій діяльності, можливі різні концепції побудови математичних моделей, у тому числі й ті, що характеризуються новаторськими ідеями, що передбачають відступ від загальноприйнятих принципів та правил моделювання. Це, наприклад, спроба формалізації розумової та психологічної діяльності воєначальників та військовослужбовців воюючих сторін, застосування ситуаційного моделювання та ін. Сьогодні розроблено велику кількість математичних моделей, різних за структурою та змістом, але всі вони призначені для вирішення практично одних і тих самих завдань.

Незважаючи на множинність поглядів на способи моделювання, математичні моделі все ж таки мають деякі подібні риси, які дозволяють об'єднувати їх в окремі класи. Існуюча класифікація математичних моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС враховує такі ознаки: цільову спрямованість; спосіб опису функціональних зв'язків; характер залежностей у цільовій функції та обмеженнях; фактор часу; спосіб урахування випадкових факторів. Хоча ця класифікація умовна і відносна, вона все ж таки дозволяє привести наші знання про моделювання в певну систему, порівняти моделі, а також виробити перспективні напрями їх розвитку.

Однак дана класифікація моделей бойових дій (операцій) не дає повного уявлення про методи побудови моделей, призначених для пошуку найкращих варіантів ведення бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, про ієрархічну структуру таких моделей, про повноту обліку в них різного роду та виду » невизначеностей, що надають домінуючий вплив на перебіг і результат бойових дій (операцій), що моделюються. Щоб переконатись у цьому, достатньо провести аналіз існуючої класифікації моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС. Відповідно до неї залежно від цільової спрямованості математичні моделі бойових дій (операцій) прийнято поділяти на «оціночні» та «оптимізаційні».

В оцінних (описових) моделях елементи задуму (рішення, плану, варіанта) передбачуваних дій сторін є заданими, тобто входять до складу вихідної інформації. Підсумком моделювання є розрахункові результати дій сторін у бойових діях (операціях). Такі моделі найчастіше називають моделями оцінки ефективності бойових дій (операцій). Для них вироблення раціональних способів застосування сил та засобів не є основним завданням.

У оптимізаційних (оптимізують, нормативних) моделях кінцева мета полягає у визначенні оптимальних способів ведення бойових дій (операцій). Основу цих моделей становлять математичні методи оптимізації. Порівняно з оціночними моделями оптимізаційні становлять найбільший інтерес для планування бойових дій (операцій), оскільки вони дозволяють не лише провести кількісну оцінку ефективності варіантів ведення бойових дій (операцій), а й здійснювати пошук найефективніших варіантів конкретної обстановки.

Оскільки сьогодні немає єдиного методу оптимізації, що дозволяє врахувати весь спектр причинно-наслідкових зв'язків бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, існуючі моделі пошуку найкращих варіантів застосування військ (сил) структурно є комбінацією різних математичних методів оптимізації. Особливість побудови таких комбінованих моделей у тому, що завдання моделювання бойових дій розчленовується ряд підзадач, кожна з яких вирішується давно апробованим класичним методом оптимізації. Наприклад, підзавдання розподілу авіаційних ударних засобів по об'єктах ураження та підзавдання розподілу засобів ППО за повітряними цілями вирішуються з використанням методів нелінійного програмування, а підзавдання побудови маршрутів польоту до об'єктів ураження методом динамічного програмування.

Однак поєднання моделі методів оптимізації не дозволяє досягти основної мети моделювання бойових дій (операцій) визначити найкращий спосіб застосування військ (сил), оскільки такий підхід не дає можливості повною мірою враховувати глибокий взаємозв'язок процесів, що характеризують хід збройного протистояння. Це пов'язано з тим, що дані підзавдання мають різні умови рішення. Наприклад, підзавдання розподілу ударних авіаційних засобів за наземними цілями вирішується окремо від підзавдання визначення оптимального (раціонального) способу прориву ППО. Водночас це взаємопов'язані питання, оскільки від ступеня прориву ППО противника залежить величина втрат у ході бойового вильоту нашої ударної авіації, яка й підлягає розподілу по об'єктах авіаційного удару.

Щоб забезпечити комплексну оптимізацію дій військ (сил) у кожному епізоді бойових дій (операцій), що моделюються, запропоновано новий метод побудови моделей метод субоптимізації. Він передбачає пошук раціональних способів ведення бойових дій (операцій) «згори донизу» послідовно кожному з рівнів управління, але у межах загального задуму бойових дій (операцій). Безперечною перевагою субоптимізації і те, що у кожному рівні управління більш детально виявляються чинники та умови бойових дій з'єднань і елементів і вибираються найрозумніші методи їх дій.

Таким чином, враховуючи потребу командувачів та штабів об'єднань ВПС у ефективному забезпеченні пошуку раціональних варіантів ведення бойових дій (операцій), необхідно запровадити нову класифікацію оптимізаційних моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, яка передбачає поділ моделей на комбіновані та субоптимізаційні. Це допоможе користувачам значно розширити уявлення про особливості побудови та функціонування моделей, призначених для пошуку раціональних способів ведення бойових дій (операцій).

Ієрархічність прийняття рішення на бойові дії (операцію) не може не знайти відображення при побудові математичних моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, оскільки парадигмою побудови моделей є максимальне відображення дійсності, що моделюється.

Однак парадигму моделювання розробники існуючих моделей оперативного рівня розуміють однобічно, а саме: моделі будують лише методом детального відтворення повітряних, протиповітряних боїв, що становлять основний зміст бойових дій (операцій). При цьому не приділяють належної уваги детальному відтворенню ієрархічної сутності прийняття рішень на всіх рівнях управління, що надає командирам з'єднань та частин можливість виявляти розумну ініціативу, але в рамках загального задуму бойових дій (операцій) об'єднання.

Моделі прямого відтворення лише повітряних і протиповітряних боїв можна віднести до розряду однорівневих моделей. Але оскільки в рамках тактичного рівня («на полі» тактичного рівня) вирішуються завдання та оперативного рівня, математична модель стає громіздкою та незручною для практичного використання. Застосування таких моделей пов'язане, по-перше, з необхідністю підготовки великого обсягу вихідних даних, по-друге, зі зниженням оперативності безпосереднього моделювання бойових дій (операцій) та, по-третє, зі складністю сприйняття отриманих результатів моделювання.

Структура багаторівневих математичних моделей бойових дій (операцій) є цілісною системою функціонально взаємопов'язаних підмоделей (агрегатів) різного рівня, які взаємопов'язані не тільки горизонтальними відносинами між собою, а й відносинами підпорядкованості. Композиційний підхід у багаторівневих моделях можна як один із перспективних шляхів їх удосконалення зі збереженням необхідного ступеня деталізації моделювання бойових дій (операцій). Система підмоделей різного рівня управління створює сприятливі умови для моделювання бойових дій (операцій) за паралельного або комбінованого методів планування бойових дій. p align="justify"> Оперативність планування підвищується в основному за рахунок підмоделей тактичного рівня. Підготовка вихідних даних, моделювання та трактування його результатів на підмоделях тактичної ланки здійснюються паралельно відповідними командирами та їх штабами.

Пропонований підхід до побудови математичних моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, що передбачає застосування методу детального відтворення ієрархічної сутності прийняття рішень на бойові дії (операцію), дозволив запровадити ще одну ознаку класифікації математичних моделей за ієрархічною структурою. Відповідно до цієї ознаки математичні моделі можуть класифікуватися на однорівневі та багаторівневі.

У існуючій класифікації математичних моделей бойових дій (операцій) важливе місце займає класифікація за способом опису функціональних зв'язків між параметрами процесів функціонування елементів системи. Відповідно до цієї ознакою математичні моделі поділяються на аналітичні та імітаційні.

В аналітичних моделях процеси функціонування елементів системи описуються як деяких функціональних співвідношень чи логічних умов. Найбільш повно дослідження процесу можна провести, якщо відомі явні залежності, що пов'язують вихідні характеристики з початковими умовами та вхідними змінними системами. Однак такі залежності вдається отримати тільки для порівняно простих моделей або за дуже жорстких обмежень, що накладаються на умови моделювання, що є неприйнятним для моделювання бойових дій (операцій) об'єднання ВПС.

Аналітичні моделі залежно від виду аналітичних залежностей, що застосовуються в них (цільова функція та обмеження), прийнято класифікувати на лінійні та нелінійні. Якщо цільова функція та обмеження лінійні, то модель називають лінійною. Інакше модель нелінійна. Наприклад, моделі, в основі яких лежить метод лінійного програмування, є лінійними, а в моделях, побудованих на основі методів максимального елемента або динамічного програмування, цільова функція та (або) обмеження нелінійні.

В імітаційних моделях імітуються (копіюються) елементарні явища (бої, авіаційні удари, спеціальні бойові польоти), що становлять основний зміст бойових дій (операцій) із збереженням їхньої логічної структури та послідовності перебігу (у часі), що дозволяє у певні моменти часу оцінити їх характеристики. . Імітаційні моделі дозволяють досить просто враховувати такі фактори, як наявність дискретних і безперервних елементів, нелінійні характеристики елементів системи, численні випадкові впливи та ін. об'єднання ВПС.

Залежно від урахування чинника часу моделі бойових дій (операцій) поділяються на статичні, динамічні, безперервні та дискретні.

Статичні моделі служать для опису бойових дій (операцій) будь-якої миті часу. Вони відбивають певний «тимчасовий зріз» бойових дій (операцій). Тому статичні моделі застосовуються на дослідження найважливіших етапів бойових дій (операцій). Як правило, це початковий етап, від якого значною мірою залежать подальший хід подій і кінцевий результат операції.

Динамічні моделі описують бойові дії (операцію) у розвитку. Це дозволяє виявляти тенденції розвитку бойових дій (операцій), фактори та взаємозв'язки, які, на перший погляд, не мають істотного впливу на процес, що моделюється, але можуть стати важливим предметом розгляду. Тенденція розвитку динамічних моделей бойових дій (операцій) явно спрямована на посилення їхньої ролі у дослідженні способів застосування військ (сил) сторін. Завдяки здатності відображати наступність між окремими епізодами бойових дій (операцій) динамічні моделі знайшли гідне застосування для вирішення завдань довгострокового планування та прогнозування застосування військ (сил).

Математичні моделі бойових дій (операцій) з безперервним часом моделювання характеризуються тим, що їх змінні та вихідні параметри змінюються безперервно, без стрибків і послідовно набувають всіх можливих речових значень на всьому часовому інтервалі. У безперервних моделях знаходження проміжних значень використовують інтерполяцію. Оскільки вона передбачає перебування проміжних значень функції, то основі моделі повинен лежати аналітичний метод, який би функціональну залежність вихідних і кінцевих величин. Аналітичні методи найменш підходять для опису всієї сукупності факторів бойових дій (операцій) об'єднання ВПС, тому безперервні моделі не знайшли широкого застосування для пошуку способів застосування військ (сил).

Досить велике поширення у моделюванні бойових дій (операцій) об'єднань ВПС набули дискретних моделей. Головне достоїнство останніх у тому, що їх побудови необов'язково мати аналітичну залежність між вхідними і вихідними величинами і можна використовувати імітаційний метод моделювання.

У дискретних моделях всі процеси (вхідні та внутрішні) відрізняються стрибкоподібною, різко вираженою зміною кінцевого числа станів: вхідних, вихідних та внутрішніх. Просуваючись у дискретній моделі бойових дій (операцій) послідовно від епізоду до епізоду із заданим тимчасовим кроком моделювання, командувач та його штаб отримують комплексне, системне уявлення про процеси, що відбуваються під час бойових дій (операцій). Розмір кроку моделювання варіюється і може вибиратися виходячи з необхідної глибини моделювання окремих епізодів. Якщо потрібно глибше вивчити той чи інший момент операції, величина кроку зменшується.

На розвиток та результат бойових дій (операцій) об'єднання ВПС впливає велика кількість факторів, що мають в основному імовірнісну природу. Залежно від способу обліку випадкових факторів математичні моделі бойових дій (операцій) прийнято класифікувати детерміновані, стохастичні (імовірнісні) і комбіновані.

Однак дана класифікація вимагає важливого уточнення щодо стохастичних (імовірнісних) математичних моделей бойових дій (операцій). Назва класу "стохастичні (імовірнісні) моделі" не дає повного уявлення про способи обліку в моделях інших "видів" і "родів" невизначеностей. Щоб уточнити класифікацію математичних моделей бойових дій (операцій) за способом обліку випадкових факторів, докладно розглянемо компоненти цього класу.

Характерною особливістю детермінованих моделей бойових дій (операцій) і те, що з даної сукупності вхідних значень моделі завжди виходить єдиний результат. Кожен обраний командувачем об'єднання ВПС спосіб застосування військ (сил) призводить до строго певних наслідків, оскільки в ході моделювання нехтують випадковими, наперед непередбаченими впливами.

Детерміновані моделі можна як свідоме спрощення реальної дійсності, що носить насправді невизначений характер. До того часу, як у штабах почали застосовувати потужні обчислювальні засоби, детерміновані моделі були основним інструментом оцінки ефективності бойових дій (операцій). Вся стохастична невизначеність «ховалася» у вихідні дані, зокрема у величини ймовірностей поразки повітряних цілей, наземних об'єктів, унаслідок чого ймовірнісне завдання ставало детермінованим і вирішувалося звичайними математичними методами.

Щоб не ускладнювати облік невизначеностей, обумовлених слабко передбачуваними діями супротивника, в детермінованих моделях досліджувалися найбільш ймовірні (як правило, типові), на думку військових експертів, варіанти застосування противником своїх військ (сил). Тому детерміновані моделі вважатимуться лише однією з етапів наукового вивчення збройного протистояння.

Найбільш перспективним класом моделей є недетерміновані моделі, оскільки порівняно з детермінованими дозволяють досліджувати більшу кількість можливих варіантів дій супротивника під час ведення бойових дій (операцій) об'єднання ВПС. Необхідно підкреслити, що саме недетерміновані, а не стохастичні (імовірнісні) моделі, як це заведено у практиці моделювання бойових дій (операцій). Це уточнення є дуже важливим. Колишня класифікація моделей бойових дій (операцій), по суті, ігнорує наявність іншого типу невизначеностей нестохастичних (реальних). До цього типу невизначеності відносять невизначеність природи, тобто довкілля, невизначеність цілей (ступінь відповідності бажаного результату реальним можливостям), невизначеність дій противника.

Нестохастичні невизначеності збройного протистояння, особливо невизначеності дій супротивника, грають чи не вирішальну роль у моделюванні бойових дій (операцій). Зіткнення воюючих сторін, які мають протилежні цілі, істотно впливає на сценарій розвитку бойових дій (операцій). Для кожного такого сценарію командувач та його штаб обирають раціональний спосіб застосування своїх військ (сил). Певною мірою нестохастична невизначеність є первинною стосовно іншого роду невизначеності стохастичної, оскільки сторонами можуть бути обрані такі варіанти дій, які знижують кількість випадкових елементарних подій.

У недетермінованих моделях реалістичніше порівняно з детермінованими моделями відбивається комплексний вплив на перебіг та результат бойових дій (операцій) нестохастичних та стохастичних невизначеностей. Вплив цих невизначеностей у недетермінованих моделях оцінюється з урахуванням найістотніших чинників, що зумовлюють прояв цих невизначеностей. Так, для врахування нестохастичної невизначеності передбачається, що супротивник практично не обмежений у виборі варіантів способів застосування своїх військ (сил). Для дослідження стохастичних невизначеностей випадкові процеси, пов'язані з ураженням (виявленням, радіоелектронним придушенням) повітряних цілей, наземних об'єктів, відтворюються з урахуванням конструктивних помилок засобів ураження (виявлення), дальності до мети та її ракурсу, можливості виконання повітряною метою протиракетного маневру, маскування наземних ураження, електромагнітної обстановки тощо.

За способом обліку випадкових факторів, крім детермінованих і недетермінованих моделей, слід виділити клас комбінованих моделей. Вони використовуються прийоми обліку невизначеностей, характерні як детермінованих, і недетермінованих моделей. Серед комбінованих моделей можна виділити ті, в яких найбільш глибоко досліджується вплив на результат моделювання бойових дій (операцій) стохастичної невизначеності, або навпаки оцінюються слабо передбачувані дії супротивника, а ймовірнісна природа елементарних подій ураження (виявлення) повітряних цілей, наземних об'єктів враховується у вихідних даних у відповідних величинах вихідних ймовірностей.

З погляду обліку нестохастичних невизначеностей математичні моделі можна класифікувати на моделі, побудовані на методах теорії ігор, та ситуаційні (військові ігри). Їхня принципова відмінність полягає в одному важливому обмеженні, а саме припущенні в моделях теорії ігор повної («ідеальної») розумності противника. Розрахунок на розумного супротивника лише одна з можливих позицій у конфлікті, але в теорії ігор саме вона кладеться в основу. У реальному конфлікті найчастіше вибір раціонального способу застосування військ (сил) у тому, щоб вгадати слабкі сторони противника і своєчасно скористатися ними.

Саме тому найбільшої популярності набувають ситуаційні моделі (військові ігри). Як і реальних бойових діях (операцій), в ситуаційних моделях передбачається, що у хід будь-якої миті може втрутитися людський чинник. Причому гравці обох сторін практично не обмежені у виборі стратегії своєї поведінки. Кожен із них, обираючи свій черговий хід, може залежно від обстановки, що склалася, і у відповідь на вжиті опонентом кроки приймати те чи інше рішення. Потім він приводить у дію математичну модель, яка показує, яке очікується зміна обстановки у відповідь це рішення і яких наслідків воно призведе згодом. Наслідками може бути можлива кількість втрат сторін, кількість придушених постановниками перешкод коштів ППО, ударних засобів, пунктів управління та зв'язку тощо. Наступне «поточне рішення» приймається з урахуванням реальної нової обстановки. В результаті раціональне рішення обирається після багаторазового повторення такої процедури.

Важливою особливістю ігрових та ситуаційних моделей є прагнення глибоко розглянути всі можливі види дій та протидії, виявити та вивчити можливі варіанти застосування військ (сил) під впливом супротивника.

Залежно від кількості сторін, що беруть участь у моделюванні бойових дій (операцій), нестохастичні моделі можна поділити на двосторонні («парні») та багатосторонні («множинні»), поєднань і типів яких існує безліч, включаючи моделі, пов'язані з участю великої кількості гравців та багатьох посередників. Учасниками «множинних» моделей можуть бути не лише безпосередні супротивники, а й представники військ (сил), що взаємодіють із об'єднанням ВПС, посередники тощо. Посередниками можуть виступати незалежні військові експерти, які мають можливість втручатися в необхідних випадках у хід моделювання бойових дій (операцій).

З погляду обліку стохастичної (імовірнісної) невизначеності математичні моделі бойових дій (операцій) можна поділити на імовірнісні та статистичні. Мотивацією такої класифікації є відмінність завдань математичної статистики та теорії ймовірностей.

Завдання математичної статистики певною мірою є зворотними по відношенню до завдань теорії ймовірностей (попри те, що вона заснована на поняттях та методах теорії ймовірностей). Теоретично ймовірностей вважаються заданими ймовірнісні характеристики випадкових подій ураження (виявлення, радіоелектронного придушення) повітряних цілей, наземних об'єктів. За заданими характеристиками розраховуються ефективності бойових дій (операцій), наприклад: математичне очікування числа збережених об'єктів, математичне очікування числа уражених повітряних цілей і т.д.

У математичній статистиці виходять із того, що ймовірнісна модель не задана (або задана не повністю), а в результаті машинного експерименту стали відомі реалізації випадкових подій. На основі цих даних математична статистика підбирає відповідну ймовірну модель для отримання висновку про аналізовані явища, пов'язані з ураженням (виявленням, придушенням) повітряних цілей, наземних об'єктів.

На ранніх етапах математичного моделювання, зокрема моделювання бойових дій (операцій), імовірнісний підхід був найпопулярнішим методом обліку стохастичної невизначеності. Це пов'язано з тим, що обсяг обчислень статистичних методів проти імовірнісними методами надмірно великий. Для отримання обґрунтованих результатів моделювання за допомогою статистичних методів потрібні швидкодіючі ЕОМ.

З розвитком обчислювальної техніки статистичні методи отримують дедалі більше застосування обліку стохастичної невизначеностей бойових дій (операцій). Статистика обчислювального експерименту щодо ураження (виявлення) повітряних цілей, наземних об'єктів, отримана в ході моделювання бойових дій (операцій), містить інформацію про умови проведення експерименту: конструктивні помилки засобів ураження (виявлення); дальність до мети та її ракурс; можливість виконання повітряної мети протиракетного маневру; маскування наземних об'єктів ураження; електромагнітний стан. У імовірнісних моделях імовірнісні характеристики випадкових явищ ураження (виявлення, придушення) повітряних цілей, наземних об'єктів повинні бути задані заздалегідь, що є скрутним, оскільки неможливо досить точно спрогнозувати умови обстановки, в яких буде здійснюватися ураження (виявлення) повітряних цілей, наземних об'єктів.

Таким чином, можна навести уточнену класифікацію математичних моделей бойових дій (операцій) об'єднання ВПС**, яка може бути здійснена за такими ознаками (табл.):

цільової спрямованості; способу побудови оптимізаційних моделей; ієрархічній структурі; способу опису функціональних зв'язків; характеру залежностей у цільовій функції та обмеженнях; обліку фактора часу; способу обліку випадкових факторів; обліку нестохастичних невизначеностей; кількості сторін, що беруть участь у моделюванні; обліку стохастичних невизначеностей. У таблиці нові та уточнені класи математичних моделей виділені жирним шрифтом.

Основною спрямованістю уточненої класифікації є встановлення чітких меж між моделями бойових дій (операцій), а головне виявлення тенденцій розвитку математичного моделювання таких складних систем, якими є моделі бойових дій (операцій) об'єднання ВПС. Внаслідок класифікації встановлено, що основними тенденціями математичного моделювання бойових дій (операцій) є: по-перше, розробка субоптимізованих математичних моделей, призначених для пошуку оптимальних варіантів ведення бойових дій (операцій) об'єднання ВПС; по-друге, розукрупнення великомасштабного завдання моделювання бойових дій (операцій) за рахунок застосування методу детального відтворення ієрархічної сутності прийняття рішень на бойові дії (операцію); по-третє, створення класу моделей, в яких коректно враховується вплив як стохастичних невизначеностей, пов'язаних з ураженням (виявленням) повітряних цілей, наземних об'єктів, так і нестохастичних, що обумовлені важко передбачуваними діями противника.

Математичне моделювання та оцінка ефективності бойових дій Військ ППО. Твер: ВА ППО, 1995. С. 105; Військова думка. 1989. № 2. С. 38; Військова думка. 1987. № 7. С. 34.

До методів оптимізації відносяться аналітичні методи (метод Лагранжа, рівняння Ланчестера), ітераційні (методи лінійного, нелінійного, динамічного програмування), неітераційні (методи випадкового пошуку, багатофакторного аналізу), а також методи послідовної оптимізації (ситуаційний метод спуску).

Військова думка. 2003. № 10. С. 24.

Військова думка. 2003. № 10. С. 23-24.

Для коментування необхідно зареєструватись на сайті

Про математичне моделювання бойових дій. Програмні продукти та системи Створити програму модель бойових дій

Рекомендований список дисертацій

Введення дисертації (частина автореферату) на тему «Імітаційне моделювання під час проведення комп'ютерних командно-штабних військових ігор»

Подібні дисертаційні роботи за спеціальністю «Математичне моделювання, чисельні методи та комплекси програм», 05.13.18 шифр ВАК

Формування професійних компетенцій у курсантів військових командних вишів 2011 рік, кандидат педагогічних наук Овсянніков, Ігор В'ячеславович

Організація педагогічного менеджменту в умовах військово-інженерного вишу 2005 рік, кандидат педагогічних наук Агаджанов, Георгій Георгійович

Висновок дисертації на тему «Математичне моделювання, чисельні методи та комплекси програм», Ямпільський, Леонід Семенович

Список літератури дисертаційного дослідження кандидат технічних наук Ямпільський, Леонід Семенович, 2003 рік