离散与分布式：改变军事训练和模拟系统

增强现实和虚拟现实（AR/VR）等进步正在重新定义在日益多样化的军事训练场景中对质量和性能的期望。这些改进还表明，随着系统工程师为下一代“培训即服务”做准备，系统设计策略需要改变哲学。开发人员必须从离散系统转向更分布式的培训环境，这些环境能够通过单个综合培训环境提供需求点培训。

美国陆军模拟、训练和仪器计划执行办公室 （PEO STRI） 呼吁行业支持定义“飞跃和颠覆性”技术，以实现合成训练环境 （STE）。该办公室希望为这些技术提供指导方针，以便在现在产生影响，并为未来几十年的持续发展做好准备。STE的目标是提供培训即服务，使用互联技术更有效地达到需求点。根据 PEO STRI 的说法，培训应用程序必须是模块化、可组合、可扩展和面向服务的，重点是自动化以减少技术支持。为了应对竞争力，设计人员必须为按需定制培训提供越来越灵活的解决方案，同时减少对单个硬件组件的内在依赖。这不是一个容易的过渡，需要新的思维，在提供性能和价值的同时，采用渐进式系统效率。

为了逐步向分布式环境迁移，应将存储、计算处理、图像渲染、显示和网络架构等元素视为构建块。必须根据移动性、内容交付和安全性的需求对这些构建块进行严格评估，以使设计愿景与分布式培训的新现实保持一致。增量方法在这项工作中具有重要价值 - 这里通过存储和图像渲染的分布式选项及其对移动培训应用程序的影响来证明。

利用分布式存储推动变革

从离散存储转向分布式存储需要从根本上改变设计理念，考虑到存储作为实时、虚拟、建设性 （LVC） 培训的内容中心，而不是硬件。这种观点不仅为培训系统建立了更全球化的前景，而且还确保开发人员能够在未来几年的模拟开发中更轻松地适应。速度和可扩展性是这一转变的核心，将集成、互操作性和可组合性作为 LVC 的三大支柱。设计人员的关键是创建一个基础，能够在培训范围内支持这些要求，从桌面或讲师指导的培训一直到身临其境的全任务模拟。

软件定义的存储是实现这一价值的一种方式，因为它消除了对底层硬件的关注，而是允许设计人员专注于适应性强、工作负载优化的性能。在软件定义的模型中，存储系统被虚拟化、池化、聚合，并作为软件服务交付给用户;该型号提供更长的生命周期，并随着时间的推移降低运营费用和总拥有成本。

使用软件定义模型的设计人员能够考虑一系列灵活的按需性能要求，根据各种网络或连接架构定制分布式解决方案。适应性变得与生俱来，随着显示器的数量、模拟器阵列和数据需求类型随着时间的推移而变化，为军事训练计划增加了关键价值。

重新定义计算和渲染

这些不断变化的需求需要逐案评估 - 管理显示，考虑要渲染的图像类型，并识别分布式环境将来可以使用的位置，无论它们是否适用于今天。解决方案必须从计算和存储的角度进行定制，具体涉及内容类型及其交付方法。此模型将呈现视为许多内容类型之一，并提供了创建灵活、可缩放且可重用的结构以实现分布式内容交付的机会。

需要一种多层构建块方法，将分布式网络培训基础结构分解为多个层，包括网络执行建模、决策和更高级别的协作。例如，最终目标可能是创建一个“渲染场”，即任何给定客户端可在任何给定时间使用的集中式渲染容量。为了支持这一愿景，子系统中必须发生重大的体系结构更改：一个子系统可能是渲染农场本身，而另一个子系统是软件体系结构，使特定数据能够按客户端拉取。

对软件架构进行相对较小的更改可能是一个过渡步骤，使图像渲染能够移出大盒子组件并更靠近显示器运行。这一步摆脱了对系统的“大铁”关注 - 随着应用程序及其性能要求的发展，技术可以更容易地重用，并且与长距离传输渲染图像相关的成本降低。最终，资源被释放出来，以便在下一个增量步骤中专注于渲染农场，从而演示了一种向更集中的分布式环境发展而来的多层方法。

对移动训练和模拟的分布式影响

乍一看，集中式移动性似乎是一种矛盾，因为集中式系统位于一个地方，因此不是移动的。然而，诸如集中存储和图像渲染之类的构建块实际上有助于为用户和培训本身的开发创造移动性。系统性能不需要来自多个位置的数据，用户可以从单一来源访问需求点培训;培训讲师可以访问相同的集中式基础架构，以实时进行应用程序更改和改进。

集中式技术是移动系统更充分地利用AR/VR应用的驱动因素，这些应用目前存在，但受到离散系统的限制。分布式系统可以通过为多个位置的用户提供更加身临其境的需求点培训来增加新的价值，例如能够将虚拟现实与合成环境融合的完整任务模拟器。

从移动角度来看，增强现实可能具有更大的潜力，可以实现完全联网的架构系统，通过实际的真实设备培训用户。与其投资培训士兵处理由程序手册或其他类型的指导材料支持的飞机检查，不如使用来自飞行日志、清单或电子飞行包的系统数据重新定义体验。与头戴式显示器 （HMD） 相结合，受训者执行飞机培训协议，并得到数据的支持，例如上次维修飞机的时间、原理图以及如何执行特定服务的分步说明。军事计划可以利用同一个分布式平台，让士兵在场外训练、在野外工作、参与战斗或处理设备和系统的日常维护。

分布式训练和模拟向前发展

在 PEO STRI 的授权下，培训和模拟行业正朝着解决同样的老问题发展，即如何实现互操作性和连接性，以有效提高最终用户在复杂、不断发展的培训场景中的熟练程度。目前的想法迫使设计师“回到”解决方案，绕过限制，而不是期待行业和军事训练需求的发展方向。

相反，通过使用构建块方法采取渐进步骤，模拟和培训行业可以实现其减少占地面积和运营成本的长期目标。分布式解决方案（以软件定义的存储和用于图像渲染的新架构等理念为例）还可以确保超越基于硬件的生命周期的性能。这种方法可以为军事采购界带来实实在在的好处，因为应用程序的生命周期完全取决于需要多长时间。

建立新的信息呈现方式 — 灵活、可扩展且可重复，以实现长期部署和技术演进 — 使培训师能够专注于如何在不更改整个基础架构的情况下管理变更。这是对硬件限制的突破，是向训练即服务的转变，也是全球军队准备应对日益多样化的威胁和任务的又一次重大转变。

审核编辑：郭婷