Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự

VietTimes -- Mô phỏng là quá trình "bắt chước” một hệ thống có thực. Các chương trình máy tính có thể tạo ra các Models mô phỏng về binh khí kỹ thuật, tính năng kỹ chiến thuật của nó, khả năng khai thác sử dụng trên thực địa, các hoạt động tác chiến trên chiến trường không gian ảo với thời gian thực.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự

Mô phỏng có thể được định nghĩa là một quá trình tạo một mô hình (chẳng hạn như để mô tả một khái niệm trừu tượng) của một hệ thống có sẵn (như một chương trình học tập, huấn luyện, đào tạo, tính năng kỹ chiến thuật của các trang thiết bị và khả năng của chúng trong các hoạt động tác chiến trên chiến trường, các hoạt động của chiến sỹ các quân binh chủng khác nhau trên chiến trường, các hoạt động tác chiến của các đơn vị trên chiến trường trong các điều kiện thời tiến, khí hậu, địa hình v.v…) để xác định và hiểu rõ những nhân tố điều khiển hệ thống, hay dự đoán/dự báo hành vi hoạt động của hệ thống trong tương lai. Phần lớn các hệ thống đều được mô tả định tính, định lượng dựa trên cơ sở của những thuật toán ngẫu nhiên, được lập  trình theo những nguyên tắc giảng dạy, học tập, huấn luyện, diễn tập được mô phỏng.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 1

 Mô phỏng quá trình bay

Mô phỏng là quá trình "bắt chước” một hệ thống có thực. Các chương trình máy tính hiện nay có thể tạo ra các Models 2D & 3D như Mô phỏng về binh khí kỹ thuật, tính năng kỹ chiến thuật của nó, khả năng khai thác sử dụng trên thực địa, thậm chí là các hoạt động tác chiến trên chiến trường không gian ảo với thời gian thực.

Mô phỏng là một công cụ hiệu quả và quan trọng bởi nó giúp người sử dụng các phương thức các thiết kế lựa chọn (hoặc kế hoạch tác chiến, phương án sử dụng lực lượng, đồng thời có thể lựa chọn đến tối ưu hóa các giải pháp đề ra, phát huy cao nhất năng lực cán bộ chiến sỹ)  đánh giá chính xác kế quả mà không cần phải thực nghiệm trên hệ thống thực (điều này có thể tiêu tốn nhiều kinh phí, thời gian, nguy hiểm và tốn nhiều thời gian cho công tác chuẩn bị). Nó cho phép người cán bộ, chiến sỹ trả lời câu hỏi "Điều gì sẽ xảy ra nếu…?” về một quyết định mà không cần trải nghiệm thật sự trên chính kết quả của quyết định đó.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 2

Mô phỏng 3D máy bay Mig 21

Công nghệ mô phỏng không phải là công nghệ đòi hỏi những thiết bị rất hiện đại. Thông thường khi đào tạo, huấn luyện trong điều kiện thực tế, chúng ta đã sử dụng nhiều mô hình mô phỏng, các khí cụ, phương tiện huấn luyện như các mô hình cắt bộ là những công cụ mô phỏng đơn giản đầu tiên giúp người chiến sỹ, học viên hiểu được tính năng, cấu tạo và thông qua lời giảng của cán bộ huấn luyện, đã hiểu được cơ bản những vấn đề cần truyền đạt.

Công nghệ mô phỏng cũng được sử dụng thường xuyên trong các hoạt động diễn tập, huấn luyện tác chiến cấp phân đội, từ tổ 3 người đến cấp tiểu đội, trung đội và các cấp cao hơn thông qua sa bàn, được đắp nổi, bản đồ chiến thuật, đồng thời các hoạt động diễn tập của ban chỉ huy các đơn vị được diễn ra trên các sa bàn, sơ đồ, bản đồ mô phỏng này.

Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ quân sự, với sự ra đời rộng rãi của các loại vũ khí hiện đại đã đưa đến các phương thức tác chiến hiện đại, các mô hình chiến tranh trong tương lai càng ngày càng trở lên phức tạp hơn. Không gian chiến trường đã chiều, đa hướng công kích với rất nhiều mũi tấn công tàng hình, bí mật, bất ngờ, từ trên vũ trụ, trên không, trên mặt đất, trên đại dương và dưới đại dương với sức công phá rất lớn, độ chính xác cao và có tính hủy diệt mục tiêu rất nghiêm trọng.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 3

Chiến trưởng mô phỏng tấn công bằng vũ khí hạt nhân

Đứng trước những biến đổi vô cùng phức tạp của chiến tranh hiện đại, ngoài nhiệm vụ từng bước hiện đại hóa các lực lượng vũ trang theo yêu cầu nhiệm vụ, người học viên nghiên cứu công tác quốc phòng cần hiểu biết sâu, rộng và rất kỹ các phương tiện chiến tranh của các nước có nền công nghiệp quân sự hiện đại, nắm chắc các loại vũ khí trang thiết bị có trong biên chế, cần có kiến thức sâu rộng, hiểu rõ ta và địch, khả năng của từng loại vũ khí trang bị có thể sử dụng trên chiến trường, có trình độ kỹ chiến thuật cao để có thể sử dụng các loại vũ khí thông thường, hiện có trong biên chế để đánh thắng vũ khí công nghệ cao, có khả năng chỉ huy và điều khiển các hoạt động tác chiến chính xác trong môi trường chiến tranh hiện đại. Để thực hiện những yêu cầu nói trên, các nước có nền công nghiệp quân sự hiện đại đã đưa công nghệ mô phỏng 3D như một công nghệ ứng dụng trong điều khiển chiến trường. Với những nước có nền công nghiệp phát triển, đã từng bước ứng dụng công nghệ mô phỏng vào các hoạt động huấn luyện, giảng dạy và đào tạo, từng bước đưa công nghệ mô phỏng 3D vào thực tế nhiệm vụ bảo vệ Tổ quốc.

 I. Các bước phát triển của công nghệ mô phỏng 3D    

Công nghệ mô phỏng 2D 3D ( 2D-3D simulation) có sự phát triển đặc thù, hoàn toàn không giống như sự phát triển của các ngành công nghệ ứng dụng khác như công nghệ phần mềm hoặc khai thác sử dụng công nghệ hiện đại nhập khẩu của nước ngoài, giống như sự phát triển của xã hội, công nghệ mô phỏng 3D phải phù hợp với thực tế tình hình công tác quốc phòng và quân sự của một môi trường kinh tế. Có thể nói, phát triển công nghệ mô phỏng 3D phải phù hợp với thực tế biên chế vũ khí trang bị, trình độ khoa học công nghệ của đất nước, mặt bằng tri thức của xã hội.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 4

Xe tăng T55 model 3D

Chính vì vậy, phát triển công nghệ mô phỏng 3D thường bắt đầu từ việc mô hình hóa thực trạng nền quốc phòng toàn dân trong gian đoạn ngày nay.

1-      Phát triển công nghệ mô phỏng trong giáo dục, đào tạo, huấn luyện.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 5

Mô phỏng cắt bổ hoạt động súng RPD

Giai đoạn 1. Đây là quá trình đầu tiên, quan trọng vì đây là giai đoạn đưa hình ảnh 3 chiều trong không gian ảo phục vụ trong những hoạt động thực của công tác giáo dục, đào tạo, huấn luyện học viên nắm được, hiểu được và biết được những gì sẽ xảy ra trong không gian thức khi khai thác sử dụng những phương tiện, vũ khí, trang bị hoặc các hoạt động tác chiến trên địa bàn thực.

2-      Phát triển công nghệ mô phỏng trong nghiên cứu và ứng dụng.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 6

Mô phỏng động cơ 3D

Giai đoạn thứ 2 của phát triển công nghệ mô phỏng là thủ nghiệm làm tối ưu hóa các mô hình ( vũ khí trang bị, phương tiện chiến tranh, kỹ chiến thuật tác chiến và điều hành không gian chiến trường.v.v…đã có, đang có và từng bước hoàn thiện, cải tiến, nâng cấp để các mô hình thực tế đạt hiệu quả cao hơn khi thực hiện nhiệm vụ được giao trong mọi điều kiện thời bình cũng như thời chiến. Thông qua những nghiên cứu và kết quả thu được, các cơ quan chuyên môn sẽ từng bước áp dụng các giải pháp khoa học, công nghệ  hiện đại, phù hợp với yêu cầu chiến đấu bảo vệ tổ quốc vào thực tế của từng thời kỳ.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 7

Model 3D súng PKMS

3-      Phát triển công nghệ mô phỏng trong việc ra quyết định và rút ra kết luận trong quá trình đưa các giải pháp vào ứng dụng thực tiễn.

Giai đoạn 3 là giai đoạn đưa công nghệ mô phỏng vào thực tiễn hoạt động của các đơn vị học tập và huấn luyện. Áp dụng công nghệ 3D vào nghiên cứu khai thác sử dụng, nâng cấp, cải tiến hoặc chế tạo vũ khí, trang thiết bị, phương tiện phục vụ cho các hoạt động quốc phòng an ninh. Trên cơ sở hệ thống những model phức hợp của các nội dung liên quan đến quốc phòng an ninh. Sẽ hình thành một tập hợp các mô hình liên quan chặt chẽ đến những hoạt động thực tiễn ngoài cuộc sống. Từ đó, người khai thác sử dụng sẽ dưa trên những cơ sở tính toán trên các mô hình để rút ra những kết luật tối ưu nhất cho hoạt động của mình trong thời gian ngắn nhất với những chi phí thấp nhất.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 8

Mô phỏng súng cối 82mm.Tech.edu

4-      Công nghệ mô phỏng 3D là một phần của những hoạt động xã hội.

Trong tương lai không xa, công nghê mô phỏng không gian ảo sẽ chiếm một vị trí quan trọng trong các hoạt động thường nhật. Người dùng có thể thấy được những hoạt động của mình và những hoạt động của con người, sự vật trong một không gian tương tác 3 chiều không phụ thuộc vào địa hình, thời tiết và vật che khuất. Đồng thời có thể không những liên kết phối hợp chặt chẽ với đồng đội, phương tiện trang thiết bị vũ khí, mà còn có thể nắm bắt và đánh giá được tình huống, từ đó có được những hoạt động hiệu quả nhất trong không gian hoạt động quốc phòng an ninh.

 II. Công cụ, phương tiện thực hiện mô phỏng 2D - 3D 

Công nghệ mô phỏng hiện đại sử dụng công nghệ thông tin nói chung là việc sử dụng các thiết bị, trang bị phần cứng và công nghệ phần mềm để thiết kế các mô hình sự vật sự kiện, lập trình tương tác các sự vật, sự kiện với những tương tác cụ thể với môi trường, tương tác giữa các sụ vật, sự kiện và tương tác với người dùng. Thông thường, các công cụ quan trọng nhất của công nghệ mô phỏng 2D – 3D vẫn là máy tính với những công suất ứng dụng cao thấp khác nhau, các phần mềm đồ họa, lập trình chạy trên các máy tính và những thiết bị, công cụ phụ trợ cho công việc thiết kế mô hình và lập trình hệ thống.

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 9
Máy tính mô phỏng chiến thuật

Về phần cứng: Thông thường sử dụng các máy tinh có cấu hình cao, có các thiết bị phần cứng hỗ trợ cho đồ họa, dựng phim video để thiết kế các mô hình 2 chiều và 3 chiều. Đồng thời cũng sử dụng các máy tính chuyên dụng và các thiết bị phụ trợ để lập trình hệ thống mô phỏng.

Về phần mềm: Thường sử dụng các phần mềm chuyên dụng để thiết kế và lập trình tương tác, các phần mềm có rất nhiều và rất đa dạng, tùy theo yêu cầu thực tế khai thác sử dụng để

1-      Thiết kế mô hình: Phần mềm thiết kế mô hình 3D thông thường được sử dụng rất đa dạng, tương đối phổ dụng là AutoCAD, SoldWord, Inventor, Sketup, 3DS max, Maya, C4D, DAZ… các phần mềm này được các kiến trúc sư, các kỹ thuật viên hoặc các chuyên viên kỹ thuật thiết kế các mô hình 3D với nhiều định dạng khác nhau, phù hợp với yêu cầu thiết kế sử dụng.

Thiết kế mô hình địa hình phức tạp như bản đồ, mô phỏng không gian Multigen Creator; Map3D; Map point; AutoCad Map3D; Surfer 9 Grafer. Về cơ bản, các kỹ thuật viên thường quen hơn với phần mềm AutoCadMap 3D do tính tiện dụng và thói quen sử dụng AutoCad, cũng như những thuận lợi cho việc định dạng hoặc nhập các mô hình vào các phần mềm lập trình chuyên dụng 

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 10

Đồ họa địa hình mô phỏng bằng 3DSmax

Thiết kế các mô hình 2D như Corel Draw,  Illustrator, Free Hand….cho phép thiết kế các hình ảnh 2D, thuận tiện cho việc chuyển các mô hình đồ họa thành các hoạt động mô phỏng

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 11

Đồ họa 3D Solid Word

Các mô hình được thiết kế theo yêu cầu thực tế với những định dạng chuẩn để khai thác sử dụng trong những phần mềm mô phỏng simulator hoặc phục vụ cho mục đích lập trình hệ thống mô phỏng dựa trên những thuật toán ứng dụng.

2-      Các thuật toán mô phỏng: Trong không gian ảo thời gian thực, tương tác giữa các đối tượng thông thương rất phức tạp, hoàn toàn không theo một chuẩn mực nhất định dựa trên phản ứng ngẫu nhiên của con người, do đó, khi thực hiện nhiệm vụ mô phỏng. Phương pháp Monte Carlo là một lớp các thuật toán để giải quyết nhiều bài toán trên máy tính theo kiểu không tất định, thường bằng cách sử dụng các số ngẫu nhiên (thường là các số giả ngẫu nhiên), ngược lại với các thuật toán tất định. Một ứng dụng cổ điển của phương pháp này là việc tính tích phân xác định, đặc biệt là các tích phân nhiều chiều với các điều kiện biên phức tạp.

Phương pháp Monte Carlo có một vị trí hết sức quan trọng trong vật lý tính toán và nhiều ngành khác, có ứng dụng bao trùm nhiều lĩnh vực, từ tính toán trong động lực học lượng tử, mô phỏng hệ spin có tương tác mạnh, đến thiết kế vỏ bọc nhiệt hay hình dáng khí động lực học. Các phương pháp này đặc biệt hiệu quả khi giải quyết các phương trình vi-tích phân; ví dụ như trong mô tả trường bức xạ hay trường ánh sáng trong mô phỏng hình ảnh 3 chiều trên máy tính, có ứng dụng trong trò chơi điện tử, kiến trúc, thiết kế, phim tạo từ máy tính, các hiệu ứng đặc biệt trong điện ảnh, hay trong nghiên cứu khí quyển, và các ứng dụng nghiên cứu vật liệu bằng laser...

Trong toán học, thuật toán Monte Carlo là phương pháp tính bằng số hiệu quả cho nhiều bài toán liên quan đến nhiều biến số mà không dễ dàng giải được bằng các phương pháp khác, chẳng hạn bằng tính tích phân. Hiệu của của phương pháp này, so với các phương pháp khác, tăng lên khi số chiều của bài toán tăng. Monte-Carlo cũng được ứng dụng cho nhiều lớp bài toán tối ưu hóa, như trong ngành tài chính.

Nhiều khi, phương pháp Monte Carlo được thực hiện hiệu quả hơn với số giả ngẫu nhiên, thay cho số ngẫu nhiên thực thụ, vốn rất khó tạo ra được bởi máy tính. Các số giả ngẫu nhiên có tính tất định, tạo ra từ chuỗi giả ngẫu nhiên có quy luật, có thể sử dụng để chạy thử, hoặc chạy lại mô phỏng theo cùng điều kiện như trước. Các số giả ngẫu nhiên trong các mô phỏng chỉ cần tỏ ra "đủ mức ngẫu nhiên", nghĩa là chúng theo phân bố đều hay theo một phân bố định trước, khi số lượng của chúng lớn.

3-  Xây dựng và ứng dụng các phần mềm có sẵn. Để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt trong kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật Dynamips, Dynagen, Bosson Netsim, Labview, trong giáo dục đào tạo có các phần mềm Mô phỏng toán học, Microsoft RDS phần mềm thiết kế, mô phỏng robot, Phần mềm mô phỏng vật lý InteractivePhysics. Trong lĩnh vực quốc phòng an ninh, các hệ thống phần mềm mô phỏng phát triển chậm hơn, do tính phức tạp của nó và liên quan trực tiếp đến sự phát triển hạ tầng tri thức xã hội

Khác với mô phỏng thuần túy toán học, việc mô phỏng thời gian thực các quá trình hoạt động quân sự - quốc phòng thực thường phức tạp hơn rất nhiều bởi phải đồng thời đáp ứng được các yêu cầu về tính linh hoạt và khả năng sử dụng thuận tiện, tương tác và trực quan, tính thời gian thực và tư duy hướng đối tượng… có ba phương pháp chính để thực hiện các công cụ phần mềm này: sử dụng một ngôn ngữ mô hình hóa và mô phỏng chuyên dụng (ví dụ Modelica), (Lab AMESim), (FlexSim) (GPSS) sử dụng một công cụ phần mềm tính toán trong kỹ thuật (ví dụ MatLab/ Simulink) và sử dụng một ngôn ngữ lập trình đa năng như C/C++. Java

Phân loại các phương pháp mô phỏng

Ngày nay, tất cả các hệ thống mô phỏng đều được thực hiện trên máy tính thông qua các phần mềm mô phỏng. Vì lý do thông dụng và phổ dụng,  xem xét các phương pháp mô phỏng cũng như các phần mềm mô phỏng cho máy tính cá nhân.

Có hai phương pháp mô phỏng chính được sử dụng hiện nay là mô phỏng tuần tự hay mô phỏng nhân-quả (sequential, causal simulation), và mô phỏng vật lý hay mô phỏng phi nhân-quả(physical, non-causal simulation). Hai phương pháp này thể hiện hai hướng tiếp cận khác nhau đối với mô hình hóa hệ thống và cũng thể hiện xu hướng phát triển hiện đại của lĩnh vực mô hình hóa và mô phỏng.

Mô phỏng nhân-quả

Phương pháp mô phỏng này dựa trên cách tiếp cận nhân-quả trong mô hình hóa hệ thống. Theo đó, một hệ thống được phân tích thành một hay nhiều hệ thống con với các đầu vào, đầu ra và trạng thái. Đầu ra ("kết quả”) của một hệ thống con phụ thuộc vào trạng thái và đầu vào ("nguyên nhân”) của nó. Mỗi hệ thống con thường được mô tả bởi một hệ phương trình vi phân thường (ODE – Ordinary Differential Equation). Để tạo thành một hệ thống lớn, các hệ thống con được nối với nhau cũng theo nguyên tắc nhân quả: mỗi đầu vào của một hệ thống con nhận kết quả từ duy nhất một đầu ra của một hệ thống con khác mà nó phụ thuộc. Như vậy, cả hệ thống là một tập hợp các hệ ODE, được sắp xếp theo một thứ tự xác định (thể hiện quan hệ nhân-quả trong hệ thống). Về cơ bản, việc mô phỏng hệ thống là giải lần lượt các hệ ODE này theo thứ tự, trong đó hệ sau có thể sử dụng kết quả của hệ trước.

Một hình thức biểu diễn của mô hình hóa nhân-quả là sơ đồ khối (block diagram). Mỗi hệ thống con, hay nói đúng hơn là một chức năng được biểu diễn bởi một khối đồ họa, có các đầu vào và đầu ra. Việc xây dựng một mô hình hệ thống được thực hiện bằng cách tạo ra các khối thành phần được nối với nhau bởi các đường tín hiệu. Các công cụ hỗ trợ sơ đồ khối cung cấp giao diện đồ họa và cho phép thao tác kéo-thả rất trực quan. 

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 12

Sơ đồ mô phỏng quan hệ nhân quả bằng chiến thuật trên computer

Mặc dù phương pháp mô phỏng nhân-quả tưởng như rất phù hợp với quản lý các hoạt động quốc phòng và đáp ứng được nhiều nhu cầu mô phỏng hệ thống trong thực tế, chúng vẫn có một số nhược điểm. Đáng kể nhất là việc mô phỏng theo quan hệ nhân-quả đòi hỏi phải áp đặt cách nhìn nhân-quả vào hệ thống quản lý. Cách nhìn này không cho thấy bản chất thực của hệ thống, bởi ngay cả sự phân biệt thế nào là đầu vào và thế nào là đầu ra của một hệ thống cũng phụ thuộc nhiều vào quan điểm nhìn nhận của từng cá nhân hệ thống. Hơn nữa, khi ta nhìn nhận theo quan hệ vào-ra thì có nghĩa là đầu vào không bị ảnh hưởng bởi đầu ra, nhưng trong các quan hệ mệnh lênh – phục tùng khó có một quan hệ lý tưởng như vậy. Ví dụ, trong một xe tăng, mệnh lệnh của trưởng xe sẽ rất đến những kết quả có thể rất khác so với mong muốn của người chỉ huy.

 Mô phỏng phi nhân-quả

Vào những năm 90 của thế kỷ trước, do sự phát triển mạnh mẽ của các loại vũ khí, trang thiết bị, tính độc lập và tương tác của hệ thống càng ngày càng tăng lên. Một đơn vị chiến đấu xe tăng T-55 có những mô hình hoạt động phức tạp để đưa đến việc thực hiện một nhiệm vụ chiến đấu. Do đó, nhu cầu cần xây dựng những mô hình ngày càng phức tạp, kết hợp nhiều lĩnh vực khác nhau và đòi hỏi về tính linh hoạt, trực quan đã dẫn đến một sự thay đổi cơ bản về phương pháp mô hình hóa và mô phỏng. Phương pháp mô phỏng phi nhân-quả dựa trên việc mô hình hóa hệ thống theo các hệ con và xác định hành vi của hệ thống tại những điểm nối giữa chúng. Thông thường, mỗi hệ con sẽ đại diện cho một thiết bị hay một thành phần cơ bản của hệ thống, ví dụ như thiết bị, các bộ phận, động cơ, pháo, đạn, nhiên liệu,…

Mỗi hệ con được mô tả bởi các phương trình cân bằng khối lượng, năng lượng, công năng và vật chất. Tại điểm nối giữa hai hệ con cũng tồn tại một quan hệ xác định, ví dụ như cơ số đạn trong xe hay lượng dầu dự trữ, hay tổng của các thông số kỹ thuật tại thời điểm . Mô hình của cả hệ thống là sự kết hợp của mô hình của từng hệ con và quan hệ tại các điểm nối; nói cách khác, là sự ràng buộc lẫn nhau giữa các đại lượng theo những quy luật vật lý xác định. Như vậy, một cách tổng quát thì hệ thống sẽ được mô tả bởi các phương trình đại số vi phân (DAE – Differential Algebraic Equation) thay vì ODE. Điểm khác biệt rất cơ bản so với mô phỏng nhân quả là ở đây các hệ thống con được kết nối với nhau một cách tự nhiên giống như quan hệ giữa các đối tượng trong thực tế, chứ không chỉ đơn thuần chỉ là quan hệ tín hiệu vào/ra.

Mô phỏng quá trình  trên máy tính

Khác với mô phỏng thuần túy toán học, việc mô phỏng các quá trình công nghệ phục vụ cho đào tạo và nghiên cứu thường phức tạp hơn và có những yêu cầu riêng. Mô phỏng các đối tượng trong lĩnh vực quân sự phải có tính tương tác và trực quan cao, dễ sử dụng, dễ hình dung, và thể hiện được rõ ràng quy trình hoạt động huấn luyện hay chiến đấu đó.

- Các tiêu chí đánh giá phương pháp thực hiện mô phỏng trên máy tính:

− Tính chính xác: đối tượng cần được mô phỏng với độ chính xác mong muốn. Để đạt được điều này, cần sử dụng các thuật toán đặc biệt trong tính toán, giải phương trình vi phân,… (tự động thay đổi bước tính, xác định điểm zero-crossing,…)

− Khả năng mô phỏng: mô phỏng được nhiều loại hệ thống khác nhau, do đó có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau với những đặc thù riêng.

− Tính linh hoạt: dễ dàng thay đổi, thêm bớt các thành phần mà không làm ảnh hưởng đến các thành phần khác.

− Khả năng sử dụng lại: do các đối tượng trong quốc phòng rất phong phú và phức tạp nên khả năng sử dụng lại các mô hình đã xây dựng sẵn rất cần thiết.

 − Tính đơn giản, trực quan: việc xây dựng mô hình có thể được thực hiện hoàn toàn trên giao diện đồ họa, sử dụng chủ yếu các thao tác kéo-thả và đặt tham số. Đối với mô phỏng các quá trình công nghệ, khả năng biểu diễn hoạt động của hệ thống dưới dạng hình ảnh đồ họa chuyển động là cần thiết.

− Tính thời gian thực: khả năng thực hiện mô phỏng theo thời gian thực, có thể đòi hỏi phần cứng đặc biệt hay có thể thực hiện ngay trên máy tính thông thường.

−Khả năng tích hợp: khả năng giao tiếp, kết hợp với các công cụ khác (công cụ thiết kế hệ thống, công cụ lập trình cho bộ điều khiển thực,…). 

Công nghệ mô phỏng không gian 2D & 3D thời gian thực trong quân sự ảnh 13

Simulation xe BMP sử dụng tên lửa chống tăng Maluska

Lập trình đồ họa 3D:
_ Một trong những công cụ lập trình vạn năng được các nhà chuyên nghiệp sử dụng là Visual C++ kết hợp với OpenGL.
_ Ngoài ra cũng có thể dùng: Visual C++ với DirectX, Visual Basic với DirectX, Visual C# với DirectX, Jbuilder với Java3D,...

C++ chuẩn, OpenSceneGraph, ODE

Đối với các ứng dụng mô phỏng 3D trong điều khiển tự động hay nói chung là trong kỹ thuật thì thư viện OpenGL được sử dụng nhiều hơn. OpenGL nó độc lập với phần cứng máy tính, không đòi hỏi cao. 
OpenGL
_ OpenGL là một "thư viện" hỗ trợ các hàm cần thiết cho lập trình đồ họa 3D.
_ Trong bất cứ lĩnh vực nào cũng cần phải có sự kế thừa. Trong khoa học kỹ thuật nói chung và trong lập trình đồ họa cũng cần phải có sự kế thừa từ kết quả của những mô hình đồ họa đã được thiết kế từ trước.

Sử dụng một ngôn ngữ mô hình hóa và mô phỏng chuyên dụng

Trong quá trình phát triển của lĩnh vực mô hình hóa và mô phỏng, nhiều ngôn ngữ đã được sáng tạo ra dành riêng cho mục đích này, bao gồm những loại đa năng (sử dụng cho nhiều lĩnh vực, nhiều loại hệ thống khác nhau) và những loại chuyên dụng cho một lĩnh vực nhất định. Mục này chỉ xem xét những ngôn ngữ đa năng và dựa trên quan điểm phi nhân-quả. Để thuận tiện, ngôn ngữ Modelica được lấy làm ví dụ phân tích.

Ngôn ngữ Modelica được phát triển bởi một nhóm các nhà khoa học ở châu Âu trong nỗ lực tạo ra một ngôn ngữ mô hình hóa và mô phỏng thống nhất và hiện đại, hướng đối tượng và phi nhân-quả. Là một ngôn ngữ hướng đối tượng, Modelica quy định mỗi loại hệ thống con, ví dụ như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, động cơ,… và các thành phần khác như mối nối, hàm,… đều được định nghĩa là một lớp (class). Hành vi có thể được mô tả bằng các phương trình (đại số, vi phân,…) hoặc các thuật toán. Modelica hỗ trợ mô tả các hành vi dựa trên sự kiện, do đó cho phép dễ dàng mô tả các hệ thống sự kiện rời rạc và các hệ thống lai. Một lớp có thể thừa kế từ một lớp khác, qua đó cũng thừa kế tất cả các đặc điểm của lớp đó, kể cả các hành vi.

OpenSceneGraph Open Scene Graph còn được biết với tên viết tắt OSG là thư viện đồ họa 3D cho phép phát triển sản phẩm đồ họa trên ngôn ngữ C++ chuẩn. Biểu diễn đối tượng trong cảnh theo cấu trúc dữ liệu Scene Graph qua đó cho phép bạn nhóm các đối tượng để thuận lợi cho việc chia sẻ thuộc tính đối tượng giúp tối ưu trạng thái hiển thị cảnh. Việc này rất thuận lợi phát triển các sản phẩm mô phỏng bay, trò chơi, các sản phẩm thực tại ảo. Nó còn tối ưu dữ liệu và tăng tốc hiển thị đồ hoạ ba chiều và nhiều tiện ích bổ xung giúp pháp triển nhanh ứng dụng đồ hoạ cao cấp.

TTB