增強現實和虛擬現實（AR/VR）等進步正在重新定義在日益多樣化的軍事訓練場景中對質量和性能的期望。這些改進還表明，隨著系統(tǒng)工程師為下一代“培訓即服務”做準備，系統(tǒng)設計策略需要改變哲學。開發(fā)人員必須從離散系統(tǒng)轉向更分布式的培訓環(huán)境，這些環(huán)境能夠通過單個綜合培訓環(huán)境提供需求點培訓。

美國陸軍模擬、訓練和儀器計劃執(zhí)行辦公室 （PEO STRI） 呼吁行業(yè)支持定義“飛躍和顛覆性”技術，以實現合成訓練環(huán)境 （STE）。該辦公室希望為這些技術提供指導方針，以便在現在產生影響，并為未來幾十年的持續(xù)發(fā)展做好準備。STE的目標是提供培訓即服務，使用互聯技術更有效地達到需求點。根據 PEO STRI 的說法，培訓應用程序必須是模塊化、可組合、可擴展和面向服務的，重點是自動化以減少技術支持。為了應對競爭力，設計人員必須為按需定制培訓提供越來越靈活的解決方案，同時減少對單個硬件組件的內在依賴。這不是一個容易的過渡，需要新的思維，在提供性能和價值的同時，采用漸進式系統(tǒng)效率。

為了逐步向分布式環(huán)境遷移，應將存儲、計算處理、圖像渲染、顯示和網絡架構等元素視為構建塊。必須根據移動性、內容交付和安全性的需求對這些構建塊進行嚴格評估，以使設計愿景與分布式培訓的新現實保持一致。增量方法在這項工作中具有重要價值 - 這里通過存儲和圖像渲染的分布式選項及其對移動培訓應用程序的影響來證明。

利用分布式存儲推動變革

從離散存儲轉向分布式存儲需要從根本上改變設計理念，考慮到存儲作為實時、虛擬、建設性 （LVC） 培訓的內容中心，而不是硬件。這種觀點不僅為培訓系統(tǒng)建立了更全球化的前景，而且還確保開發(fā)人員能夠在未來幾年的模擬開發(fā)中更輕松地適應。速度和可擴展性是這一轉變的核心，將集成、互操作性和可組合性作為 LVC 的三大支柱。設計人員的關鍵是創(chuàng)建一個基礎，能夠在培訓范圍內支持這些要求，從桌面或講師指導的培訓一直到身臨其境的全任務模擬。

軟件定義的存儲是實現這一價值的一種方式，因為它消除了對底層硬件的關注，而是允許設計人員專注于適應性強、工作負載優(yōu)化的性能。在軟件定義的模型中，存儲系統(tǒng)被虛擬化、池化、聚合，并作為軟件服務交付給用戶;該型號提供更長的生命周期，并隨著時間的推移降低運營費用和總擁有成本。

使用軟件定義模型的設計人員能夠考慮一系列靈活的按需性能要求，根據各種網絡或連接架構定制分布式解決方案。適應性變得與生俱來，隨著顯示器的數量、模擬器陣列和數據需求類型隨著時間的推移而變化，為軍事訓練計劃增加了關鍵價值。

重新定義計算和渲染

這些不斷變化的需求需要逐案評估 - 管理顯示，考慮要渲染的圖像類型，并識別分布式環(huán)境將來可以使用的位置，無論它們是否適用于今天。解決方案必須從計算和存儲的角度進行定制，具體涉及內容類型及其交付方法。此模型將呈現視為許多內容類型之一，并提供了創(chuàng)建靈活、可縮放且可重用的結構以實現分布式內容交付的機會。

需要一種多層構建塊方法，將分布式網絡培訓基礎結構分解為多個層，包括網絡執(zhí)行建模、決策和更高級別的協(xié)作。例如，最終目標可能是創(chuàng)建一個“渲染場”，即任何給定客戶端可在任何給定時間使用的集中式渲染容量。為了支持這一愿景，子系統(tǒng)中必須發(fā)生重大的體系結構更改：一個子系統(tǒng)可能是渲染農場本身，而另一個子系統(tǒng)是軟件體系結構，使特定數據能夠按客戶端拉取。

對軟件架構進行相對較小的更改可能是一個過渡步驟，使圖像渲染能夠移出大盒子組件并更靠近顯示器運行。這一步擺脫了對系統(tǒng)的“大鐵”關注 - 隨著應用程序及其性能要求的發(fā)展，技術可以更容易地重用，并且與長距離傳輸渲染圖像相關的成本降低。最終，資源被釋放出來，以便在下一個增量步驟中專注于渲染農場，從而演示了一種向更集中的分布式環(huán)境發(fā)展而來的多層方法。

對移動訓練和模擬的分布式影響

乍一看，集中式移動性似乎是一種矛盾，因為集中式系統(tǒng)位于一個地方，因此不是移動的。然而，諸如集中存儲和圖像渲染之類的構建塊實際上有助于為用戶和培訓本身的開發(fā)創(chuàng)造移動性。系統(tǒng)性能不需要來自多個位置的數據，用戶可以從單一來源訪問需求點培訓;培訓講師可以訪問相同的集中式基礎架構，以實時進行應用程序更改和改進。

集中式技術是移動系統(tǒng)更充分地利用AR/VR應用的驅動因素，這些應用目前存在，但受到離散系統(tǒng)的限制。分布式系統(tǒng)可以通過為多個位置的用戶提供更加身臨其境的需求點培訓來增加新的價值，例如能夠將虛擬現實與合成環(huán)境融合的完整任務模擬器。

從移動角度來看，增強現實可能具有更大的潛力，可以實現完全聯網的架構系統(tǒng)，通過實際的真實設備培訓用戶。與其投資培訓士兵處理由程序手冊或其他類型的指導材料支持的飛機檢查，不如使用來自飛行日志、清單或電子飛行包的系統(tǒng)數據重新定義體驗。與頭戴式顯示器 （HMD） 相結合，受訓者執(zhí)行飛機培訓協(xié)議，并得到數據的支持，例如上次維修飛機的時間、原理圖以及如何執(zhí)行特定服務的分步說明。軍事計劃可以利用同一個分布式平臺，讓士兵在場外訓練、在野外工作、參與戰(zhàn)斗或處理設備和系統(tǒng)的日常維護。

分布式訓練和模擬向前發(fā)展

在 PEO STRI 的授權下，培訓和模擬行業(yè)正朝著解決同樣的老問題發(fā)展，即如何實現互操作性和連接性，以有效提高最終用戶在復雜、不斷發(fā)展的培訓場景中的熟練程度。目前的想法迫使設計師“回到”解決方案，繞過限制，而不是期待行業(yè)和軍事訓練需求的發(fā)展方向。

相反，通過使用構建塊方法采取漸進步驟，模擬和培訓行業(yè)可以實現其減少占地面積和運營成本的長期目標。分布式解決方案（以軟件定義的存儲和用于圖像渲染的新架構等理念為例）還可以確保超越基于硬件的生命周期的性能。這種方法可以為軍事采購界帶來實實在在的好處，因為應用程序的生命周期完全取決于需要多長時間。

建立新的信息呈現方式 — 靈活、可擴展且可重復，以實現長期部署和技術演進 — 使培訓師能夠專注于如何在不更改整個基礎架構的情況下管理變更。這是對硬件限制的突破，是向訓練即服務的轉變，也是全球軍隊準備應對日益多樣化的威脅和任務的又一次重大轉變。

審核編輯：郭婷