Symulatory w wojsku - artykuł

(Jest to lekko przerobiona wersja artykułu pisanego w roku 2013 do CD-Action. Po pierwsze, może być w paru miejscach już nieaktualny - ale obecnie nie mam możliwości dokonania researchu (w tym wywiadów ze specjalistami) w stopniu takim, jak gdy gdy go tworzyłem). Po drugie, usunąłem nazwiska ekspertów - to, że zgodzili się wypowiedzieć do CD-Action nie oznacza z automatu, że zgadzają się, żebym sobie wycierał nimi gębę na blogu - z drugiej strony, ich wypowiedzi nie zdradzają żadnych tajemnic, więc same cytaty zostawiłem).

Sztuka wojenna się rozwija. Dzisiaj nie wystarczy wepchnąć poborowym broni do ręki, wyjaśnić, którą stroną się ją trzyma, i kazać biec w stronę linii przeciwnika z patriotycznym okrzykiem na ustach. Sprzęt używany przez współczesnych wojaków jest skomplikowany i kosztowny, a dawanie go do ręki nowicjuszowi ryzykowne. 

Nieopłacalne, a także niehumanitarne i szkodzące wizerunkowi armii, jest również posyłanie w bój nieobytego z polem walki rekruta. Dlatego tak ważne są programy szkoleniowe, w tym symulacje komputerowe. Jak to ujął Pan (......) z Centrum Symulacji Wojskowych Polskiego Holdingu Obronnego: "Symulatory wirtualne pozwalają szkolonym na popełnianie błędów i wyciąganie wniosków oraz analizę swoich pomyłek, które w rzeczywistości mogą kosztować ludzkie życie”. Oczywiście, takie systemy odbiegają znacznie od wszelkiego rodzaju popularnych gier wojennych. W symulatorach wykorzystywanych przez wojsko realizm jest wartością absolutną. Szkolenie komandosów na FPS-ach, w których można przyjąć kulę na klatę, a potem poczekać parę sekund za murem i zapomnieć o całej sprawie, wyrabiałoby w nich złe nawyki. Drugą zasadniczą różnicą jest sposób „rozgrywki”. Używanie wojskowego symulatora (albo inaczej – „trenażera”) nie zawsze polega na siedzeniu przed ekranem.

Bujać w przestworzach

Najbardziej znanym rodzajem symulatorów wykorzystywanych przez armię są te, na których szkolą się piloci. Istnieje wiele typów takich trenażerów. Znaczna część nie ma żadnego systemu wizualizacji, jest jedynie makietą stanowiącą dokładne odwzorowanie przyrządów pokładowych znajdujących się w prawdziwym kokpicie i służy do zapoznania się z maszyną oraz podstawowymi procedurami. Niewiele to ma wspólnego z grą komputerową. Dlatego graczy bardziej zainteresują zaawansowane urządzenia określane jako full flight simulator. Mają za zadanie odzwierciedlić jak najdokładniej warunki w czasie rzeczywistego lotu. Za wizualizację odpowiada kilka projektorów rzucających obraz na lustra, które z kolei odbijają go na ekran w kształcie półsfery, co zapewnia odpowiedni kąt widzenia, nawet do 180 stopni. Przy czymś takim faktycznie nietrudno ulec złudzeniu, że otacza nas jedynie błękit nieba.

Symulacja nie ogranicza się jedynie do obrazu, może obejmować także ruch. Często kabina – będąca dokładnym odwzorowaniem prawdziwej – jest umieszczona na ruchomej platformie, dzięki czemu da się symulować wstrząsy czy zmiany toru lotu. Oczywiście nie wszystkie trenażery z wizualizacją są tak rozbudowane. Na przykład system wykorzystywany w Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych w Dęblinie składa się z kilku laptopów, oprogramowania z serii VBS2 firmy Bohemia Interactive, rzutnika, ekranu i joysticka. Czyli i siedząc za biurkiem, można sobie „polatać”.

Jak szeregowy kaprala sfragował

Na szkoleniu pilotów samolotów świat trenażerów się nie kończy. Używane są także na potrzeby wojsk lądowych. Tutaj wyróżnia się dwie podstawowe kategorie – symulacje rzeczywiste i wirtualne. To nazewnictwo jest stosowane przez ekspertów wojskowych, ale można je uznać za pewien skrót myślowy. Tak naprawdę chodzi o trenażery wykorzystujące rzeczywiste lub wirtualne pole walki. Pierwsze stanowią połączenie normalnych ćwiczeń na poligonie z dodatkiem sprzętu komputerowego. Jego użycie może przyjmować różne formy. Najprostsza przypomina zwyczajną strzelnicę – na ścianie wyświetlany jest wycinek pola walki, a żołnierze mierzą do pojawiających się wrogów. Wykorzystuje się do tego specjalne repliki broni, które zamiast razić zwyczajną amunicją emitują wiązki laserowe.

Ciekawej jest, gdy żołnierze zamiast do ekranu celują do siebie nawzajem. Każdy uczestnik zostaje wyposażony w odbiorniki przekazujące systemowi jego pozycję, dzięki którym wiadomo, czy został trafiony. Gdy to nastąpi, natychmiast włącza się odpowiedni sygnał dźwiękowy, a komputer nadzorujący szkolenie wydaje werdykt – np. że strzał w rzeczywistości spowodowałby jedynie lekką ranę ręki. W związku z tym żołnierz nie jest martwy, ale musi czekać, aż podejdzie do niego medyk. Przy ocenie skutków trafienia bierze się także pod uwagę to, z jakiej broni został oddany strzał. Wszystkie te informacje wyświetlają się na ekranie komputera obsługiwanego przez osobę nadzorującą ćwiczenia. Dowódca może też w pewnym momencie zadecydować o ponownym „włączeniu” wcześniej wyeliminowanych osób i znów wprowadzić ich na pole walki jako posiłki. Co ciekawe, na podobnej zasadzie działa tzw. laser tag, zabawa oferowana przez prywatne ośrodki. Oczywiście w tym przypadku sprzęt jest mniej zaawansowany i nie pozwala na tak realistyczne odwzorowanie efektów ostrzału jak w przypadku systemów wojskowych – np. nie ma podziału na strefy trafień, każde z nich traktuje się tak samo.

Symulacje wirtualne to już inna para kamaszy. W tym przypadku oprócz nadajników i replik broni w skład wyposażenia żołnierzy wchodzą zamocowane na hełmie wideogogle wyświetlające obraz pola bitwy. Taki sprzęt waży ok. 200 g i oprócz wizji zapewnia także stereofoniczny dźwięk. Dzięki temu zwyczajna sala treningowa może przerodzić się w las, pustynię czy kompleks budynków. Jedno kliknięcie i wzrok ćwiczących przesłonią mgła albo siąpiący deszcz. Jako że w tym systemie żołnierze nie walczą ze sobą, tylko z botami, nic nie stoi na przeszkodzie, żeby złośliwy dowódca w pewnej chwili podjął decyzję o wygenerowaniu nowego wrogiego oddziału, który wyskoczy na jego podopiecznych zza węgła, żeby sprawdzić ich refleks. Oczywiście możliwa jest nie tylko prosta wymiana ognia, ale też rozbrajanie ładunków wybuchowych, naprowadzanie lotnictwa czy ratowanie zakładników. Na koniec prowadzący otrzymuje dokładne statystyki – ile razy kto wystrzelił, z jaką celnością itd., co pozwala ocenić skuteczność żołnierzy i oddziałów. Takie ćwiczenia odbywają się w zamkniętych pomieszczeniach, z reguły nieodpowiadających rozmiarami symulowanym terenom. Realizm jest psuty nieco przez fakt, że żołnierze na ogół nie mogą poruszać się tak jak w rzeczywistości. Można zastosować rozwiązania połowiczne. Np. wojak maszeruje w miejscu, a komputer przekłada dostarczone dzięki czujnikom dane dotyczące tego, w jakim tempie ćwiczący rusza nogami i w którą stronę jest skierowany, na ruch awatara. W ostatnim czasie pojawiła się nowa generacja symulatorów, reprezentowana przez system Irys, który umożliwia ruch ćwiczących w dużo szerszym zakresie. W tym przypadku elementem całego mechanizmu jest specjalna hala (o rozmiarach ok. 90 na 40 metrów), naszpikowana czujnikami, które przekazując sygnał dotyczący położenia żołnierza w sali, umożliwiają odpowiednie umiejscowienie jego awatara w wirtualnej rzeczywistości. System jest tak czuły, że pozwala na dokładne odwzorowanie nawet najdrobniejszych ruchów żołnierza - nie tylko marszu, czy zmiany położenia broni, ale także gestykulacji (co umożliwia komunikację niewerbalną między ćwiczącymi), czy dajmy na to, wymierzenia kopniaka. "Wystrój" sali jest modyfikowalny na potrzeby konkretnego scenariusza przy pomocy mobilnych ścianek. Dzięki temu Irys zapewnia bodźcie nie tylko wzrokowe i słuchowe, ale także dotykowe - gdy żołnierz wyciągnie rękę, aby dotknąć wirtualnego budynku, to jego prawdziwa dłoń nie zawiśnie w powietrzu, ale napotka opór ścianki. Nie są to jedyne innowacje zaimplementowane w Irysie. Innym ciekawym elementem jest układ elektryczny, będący częścią kombinezonów noszonych przez ćwiczących, który w razie wykrycia trafienia razi żołnierza lekkim impulsem, symulując trafienie. To wszystko sprawia, że Irys zapewnia poziom realizmu niespotykany jak dotąd w symulatorach używanych dla szkolenia piechoty i służb specjalnych. Dodatkowo, system zbiera dane nie tylko o celności poszczególnych żołnierzy. Dzięki pomiarowi takich czynników jak temperatura ciała, ciśnienie, czy potliwość, potrafi ocenić stan emocjonalny ćwiczących w czasie symulowanej akcji. Co najciekawsze - ta nowość, zaprezentowana na tegorocznym Międzynarodowym Salonie Przemysłu Obronnego, to dzieło Polaków (a konkretnie specjalistów ze spółki OBRUM, będącej częścią Polskiego Holdingu Obronnego). Warto zaznaczyć, że oprogramowanie Irysa wykorzystuje programy symulacyjne z serii VBS2 (Virtual Battle Space 2) produkcji firmy Bohemia Interactive.

Trenażery wirtualne są używane także przy szkoleniu załóg wozów bojowych i czołgów. W takim przypadku ich obsługa przypomina trening na symulatorze lotów. Da się też zintegrować urządzenia wykorzystywane przez ćwiczących piechurów i obsadę pojazdów tak, aby wszyscy pojawili się na tym samym cyfrowym polu walki. I np. jeśli kierowca transportera zacznie „jechać” w stronę żołnierza, zarówno piechur, jak i osoba za kółkiem będą widzieć, jak jeden zbliża się do drugiego (ten jadący zobaczy to na ekranie, a piechociarz w swoich goglach), choć w rzeczywistym świecie kabina udająca pojazd nie ruszy się ani o centymetr. Niekiedy do szkolenia operatorów maszyn używa się komercyjnych gier. Można tu wskazać produkcję Steel Beasts z 2000 roku (do dziś jednak wydawane są patche i update’y), która zyskała uznanie wojskowych z wielu krajów, w tym USA, Austrii, Hiszpanii czy Polski. Wersja Professional jest oferowana wyłącznie armiom. Jedną z głównych zmian stanowi dostosowanie systemu do kabin treningowych. Oczywiście same scenariusze rozgrywki również mogą wyglądać inaczej niż te dostępne w odsłonie komercyjnej. W Steel Beasts Professional misja może polegać np. na kilkugodzinnym patrolowaniu drogi bez nawiązania jakiegokolwiek kontaktu z wrogiem. Bo przecież na prawdziwej wojnie więcej czasu niż starcia i bitwy zajmują rutynowe, nudne czynności. Grę tę wykorzystują w Polsce załogi czołgów Leopard w czasie swego szkolenia. Jeśli chcecie ją sami wypróbować, na stronie www.steelbeasts.com można za 75 dolarów zakupić nieco okrojoną wersję Steel Beasts Pro Personal. Czasem oprogramowanie wojskowe wykorzystuje pewne elementy gier komercyjnych - np. Symulator Kompleksowy SK1, stworzony przez OBRUM i używany do szkolenia załóg Rosomaków, bazuje na silniku gry Arma II.

Na ogół eksperci podchodzą sceptycznie do korzystania z komercyjnych gier w szkoleniu żołnierzy. – Symulacja taktyczna wyszła z gier komputerowych. Obecnie jednak stanowi osobną branżę, która będzie zyskiwała na znaczeniu tak długo, jak będzie istniała wola zwiększania wydajności szkolenia przy jednoczesnym zmniejszeniu jego kosztów. Porównywanie obu branż mija się z celem, ponieważ to tak, jakby porównywać fotografię i kinematografię albo samochód osobowy i ciężarowy. U nas nie ma „graczy”, są „szkoleni”. Nie ma „gry”, jest „scenariusz”. Naszym celem nie jest rozrywka, ale stałe podnoszenie umiejętności żołnierzy, dowódców i sztabów. Słowem: wkład w zapewnienie bezpieczeństwa narodowego – mówi pracownik Bohemia Interactive Simulations Sp. z o.o., oddziału czeskiego studia znanego z serii Arma, który produkuje oprogramowanie szkoleniowe VBS2.

Rundka w Panzer General?

Symulatory uczą nie tylko walczyć, ale i dowodzić. Kiedyś ślęczono nad mapami, a rozkazy i wieści przekazywano za pomocą posłańców i trębaczy. Dziś wszystko to załatwiają komputery. Sceny z „Gry Endera”, gdzie młodociany geniusz wygrywa kosmiczną wojnę, nie wstając sprzed ekranu monitora, nie muszą być wcale fantastyką. Do szkolenia tego typu służą symulatory konstruktywne szczebla operacyjno-taktycznego takie jak amerykańskie systemy JTLS (Joint Theater Level Simulation), JCATS (Joint Conflict and Tactical Simulation) czy też niemiecki KORA/OA (Korpsrahmen Simulationsmodell fur die Offiziersausbildung). Zgodnie z terminologią używaną przez wojskowych specjalistów symulacja konstruktywna różni się od wirtualnej tym, że przy okazji drugiej żywi ludzie ćwiczą w cyfrowym środowisku. W przypadku tej pierwszej większość żołnierzy biorących udział w scenariuszu szkoleniowym jest wygenerowana cyfrowo.

Biorący udział w ćwiczeniach oficerowie zasiadają przy komputerach, tworząc sztab przy zachowaniu łańcucha dowodzenia – czyli np. generał może wydawać polecenia biorącemu udział w „grze” pułkownikowi. Żywymi ludźmi są jedynie oficerowie. Zwykli żołnierze, załogi maszyn itd. to AI, któremu w czasie rzeczywistym ćwiczący wydają rozkazy. Na pierwszy rzut oka przypomina to drużynowe granie w jakiegoś RTS-a... I tylko na pierwszy. Jak już wspomniałem, w wojskowych trenażerach najważniejszy jest realizm, który w przypadku symulatorów operacyjno-taktycznych nie jest równoznaczny z realizmem grafiki.

Z punktu widzenia dowódcy znaczenia nie mają kolor oczu żołnierza czy gołe baby namalowane na pancerzu czołgu. Jemu wystarczą heksowe pionki przesuwane po mapie i statystyki. Poza tym graficzne wodotryski marnowałyby moc obliczeniową, która jest zużywana na symulowanie tego, co ważne, czyli setek parametrów. Zapasy paliwa, amunicji i żywności posiadane przez oddziały, ich zmęczenie, stopień uszkodzenia sprzętu oraz posiadanych części zastępczych do jego naprawy, jakość dróg, wysokość terenu, głębokość akwenów... Wszystko, co może mieć znaczenie dla wyniku operacji. Dlatego choć te programy są zapewne najdoskonalszymi modelami pola walki, większość fanów gier strategicznych, gdyby dostała sposobność zagrania w jeden z nich, szybko by się znudziła. O ile w ogóle byłaby w stanie ogarnąć, o co chodzi.

Niestety pomimo swojej złożoności nawet takie systemy symulacyjne nie oddają w pełni realiów wojny. W programie podkomendni wykonują każdy rozkaz co do joty. Jeśli nie przyniesie on oczekiwanego efektu, to dlatego, że z przyczyn obiektywnych był niemożliwy do realizacji. A prawdziwi żołnierze nie są maszynami. Mogą nie wykonać rozkazu ze strachu albo źle go zrozumieć. Albo się zbuntować. Niektóre systemy próbują w jakimś stopniu oddać reakcje żywych ludzi. – Przykładowo JCATS bierze pod uwagę wyszkolenie i doświadczenie żołnierzy przy określaniu, ile czasu zajmie im wykonywanie zadań – mówi podpułkownik (...). – Są też programy, w których jednym z elementów symulacji są wybuchy paniki wśród ludności cywilnej. Ale z taką sytuacją, żeby wirtualny oddział zbuntował się lub odmówił wykonania rozkazu, jeszcze się nie spotkałem. Oczywiście takie mechanizmy są bardzo uproszczone w stosunku do rzeczywistości. Ale to już problem nie do przeskoczenia.

Wspomniałem wcześniej o tym, że „rozgrywka” toczy się w czasie rzeczywistym. Przećwiczenie co bardziej skomplikowanej operacji może potrwać parę tygodni. Jak widać, choć szkolenie na symulatorze operacyjnym nie potrafi realistycznie oddać psychologicznych reakcji żołnierzy, pozwala dowódcom na sprawdzenie własnej odporności na stres.

Zwykłe pecety? Kto by pomyślał

Innowacje technologiczne w trenażerach dotyczą przede wszystkim oprogramowania i akcesoriów takich jak ćwiczebna broń laserowa. Komputery zajmujące się obsługą systemu wcale nie muszą być niezwykłe. Dzięki rezygnacji z graficznych wodotrysków wystarczą zwykłe, szybkie pecety. Z reguły wykorzystuje się kilka-kilkanaście połączonych w sieć, w zależności od stopnia skomplikowania systemu i liczby ćwiczących. Przykładowo zgodnie z parametrami technicznymi dla Rosiczki TK-1 (patrz: ramka Rosiczka w Beskidzie) jako jednostka centralna sprawdzą się „dwa standardowe komputery klasy PC”. Podobnie jest w przypadku symulatorów taktyczno-operacyjnych. Ich zalecane wymagania sprzętowe dla komputerów używanych przez ćwiczących oraz dla serwera głównego na ogół zamykają się w wartościach takich jak 8 GB RAM czy CPU 3 GHz.

Inwestycja, która się opłaca

Wojskowe systemy symulacyjne kosztują na tyle dużo, że mało kto mógłby pozwolić sobie na ich zakup. Ale z punktu widzenia budżetu armii nie są to wydatki astronomiczne. Przykładowo wartość JCATS szacuje się na 1,5 miliona dolarów. Ceny symulatorów lotu też wahają się w granicach kilku milionów. Akademicki Ośrodek Szkolenia Lotniczego Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych w Dęblinie kupił dwa – samolotu i śmigłowca – za ok. 5 mln zł. Egzemplarz Śnieżnika kosztuje ok. 7 mln (dla porównania typowe cywilne trenażery laserowe, jakich używają niektóre kluby strzeleckie, są warte ok. 1600 zł.). Wydatki te po jakimś czasie się zwracają, bo dzięki nim oddziały zużywają w czasie ćwiczeń mniej paliwa i amunicji. Polscy eksperci wojskowi wyliczyli, że trzy miesiące korzystania ze Śnieżnika zamiast z tradycyjnej strzelnicy pozwalają zaoszczędzić ok. 450 tys. zł.

Polacy nie gęsi

Jeśli chodzi o symulatory lotu, w Polsce – jak zresztą w każdym rozwiniętym kraju – używa się ich do szkolenia pilotów wojskowych i cywilnych. Dysponujemy m.in. sprzętem do ćwiczeń sztabowych. Przykładowo Centrum Symulacji i Komputerowych Gier Wojennych w Rembertowie posiada system symulacyjny działań połączonych JTLS. Nie ograniczamy się do importowania zagranicznych rozwiązań, opracowujemy też własne. Często są one owocem współpracy wojskowych placówek badawczo-rozwojowych lub państwowych fabryk uzbrojenia oraz prywatnych przedsiębiorców. W ramach Akademii Obrony Narodowej w latach 2003-2005 opracowano symulator operacyjno-taktyczny działań sił powietrznych Gambler. Polscy żołnierze ćwiczą celność na elektronicznej strzelnicy Śnieżnik – tworze Wojskowego Instytutu Technicznego Uzbrojenia i firmy Autocomp Electronic ze Szczecina.

Jest całkiem nieźle, także jeśli chodzi o symulatory wirtualnego pola walki. Nasza armia posiada m.in. sprzęt do szkolenia załóg pojazdów, np. Beskid-3, symulator czołgu stworzony przez ETC-PZL Aerospace Industries (wbrew pozorom to polska firma i nie zajmuje się wyłącznie symulatorami lotu). Z kolei kierowcy Rosomaków szkolą się przy wykorzystaniu takich systemów jak Rosiczka TK-1 opracowana przez Wojskowe Zakłady Mechaniczne we współpracy z Trinity Interactive, czy wspominany już Symulator Kompleksowy SK-1. Mamy na stanie także trenażery dla obrony przeciwlotniczej TR-PPZR Grom. Natomiast, do tej pory naszej armii brakowało sprzętu, który pozwoliłby na symulowanie mobilnej walki całych oddziałów piechoty czy służb specjalnych w wirtualnej rzeczywistości. Ale istnieje duża szansa, że wkrótce to się zmieni, dzięki wspomnianemu już systemowi Irys, stworzonemu przez naszych rodaków. Według zapewnień pracowników firmy OBRUM, Irys ma wejść na wyposażenie Wojska Polskiego już w przyszłym roku, istnieje też duże prawdopodobieństwo, że będzie eksportowany do innych krajów.