Pythagoras ABM - Pythagoras ABM

For mer, se Beregningsmodell .

Pythagoras er en multi-sided agentbasert modell (ABM) opprettet for å støtte vekst og videreutvikling av US Marine Corps Warfighting Laboratoriets 's Prosjekt Albert . Alt med en oppførsel kan representeres som en agent. Samspillet mellom agenter og deres oppførsel kan føre til uventet eller fremvoksende gruppeatferd, som er hovedstyrken til denne typen modelleringsmetoder. Ettersom Pythagoras har vokst i evne, har den blitt brukt på en rekke taktiske, operasjonelle og kampanjenivåemner i konvensjonell og uregelmessig krigføring.

Evner

Pythagoras tilbyr et unikt sett med muligheter innen agentbaserte simuleringer:

  • Inneholder myke regler for å skille unike agenter
  • Bruker ønsker for å motivere agenter til å bevege seg og skyte
  • Inkluderer begrepet tilknytning (etablert av sidedness, eller RGB -fargeverdi for å differensiere agenter til medlemmer av en enhet, vennlige agenter, nøytrale eller fiender
  • Tillater atferdsendrende hendelser og handlinger (kalt triggere) som kan påkalles som svar på simuleringsaktiviteter
  • Beholder tradisjonelle våpen , sensorer og terreng

Eksempel på søknad

Irregular Warfare Pythagoras brukes best for å studere situasjoner som ikke er godt representert i tradisjonelle, eldre simuleringer. Et illustrerende eksempel er et improvisert eksplosivt angrep på en kjøretøyskonvoi. Figur 1 viser en konvoi av blå kjøretøyagenter som reiser nedover en vei i urbane omgivelser. Det er tre improviserte sprengstoffagenter plassert langs veikanten, og et utløsende middel ved siden av bygningen. Konvoiagentene blir bedt om å følge hverandre, bortsett fra lederagenten i spalten, hvis oppførsel er å kjøre langs veien.

Figur 2 viser situasjonen etter at to av kjøretøyene har passert hjørnet av bygningen, 13 tidstrinn etter figur 1. Utløsermidlets oppførsel er å se etter blå kjøretøyer. Ved å se to kjøretøyer beordrer den utløsende agenten IED -ene til å endre oppførselen fra helt passiv (ikke gjør noe) til aggressiv (angrep!). IED -ene eksploderer og dreper to konvoi -kjøretøyer som blir gjennomsiktige og skader to andre som endrer farge. IED -ene angrep ikke konvoien før det ble beordret av den utløsende agenten. Dette enkle scenariet ble konstruert av en analytiker på omtrent to timer, og illustrerer både brukervennligheten og anvendeligheten av Pythagoras i mange kamp- og ikke-kampanalysesituasjoner. Dette scenariet ble brukt til å undersøke alternativer for konvoi -beskyttelse, for eksempel IED

Bakgrunn

Agentbaserte simuleringer lager programvareenheter som er i stand til å svare på deres oppfattede eller faktiske situasjoner basert på sett med beslutningsregler. Samspillet mellom forskjellige agenter kan skape autonom og fremvoksende (dvs. uplanlagt og uforutsett) oppførsel. Pythagoras introduserer nye muligheter for modellering og simulering, for eksempel "myke" beslutningsregler, dynamisk tilhørighet, utløsende endringer for atferd og ikke-dødelige våpeneffekter .

Myke beslutningsregler kan skape agentatferd som fremstår som unik i alle klasser av agenter som opprinnelig ble definert som identiske (bortsett fra tilfeldige variabler som agentplassering). De myke beslutningsreglene kan ha et smalt område, noe som indikerer en godt disiplinert, homogen gruppe hvis beslutningsregler er like eller identiske, eller de kan ha et bredt spekter, noe som gir betydelig variasjon mellom individer. Myke beslutningsregler kan brukes med alle agentens attributter, i tillegg til lederstil og effektivitet, skytespill, engasjementslyst, preferanser for gruppetilhørighet og andre egenskaper ved agenten.

Dynamisk tilknytning lar agenter bytte side som en funksjon av hendelser og handlinger som skjer når simuleringen utspiller seg. En agent kan endre en annen agents tilknytning ved hjelp av påvirkningsteknikker, for eksempel propaganda, gjennom engangshandlinger som skjer med agenten, eller tilknytningsendringer kan ganske enkelt utvikle seg på tvers av flere handlinger.

Atferdsendringsutløsere lar agenter endre adferd som en funksjon av hendelser eller handlinger. Agenter kan endre seg fra aggressiv til passiv atferd etter hvert som attributtene endres eller på grunn av handlinger som er utført av en venn eller fiende. Atferdsendringer kan induseres av individuelle hendelser, gruppearrangementer, eller kan bestilles av lederagenter. Det er ingen grense for antall atferd som kan defineres av brukeren. Disse alternative atferdene kan lenkes sammen for å lage komplekse atferdstrær. Ikke-dødelige våpen forårsaker ikke bare undertrykkelse, de kan også endre tilknytning eller attributter til en agent. Undertrykkelse får en agent til å stoppe aktiviteten i en periode. De endrede attributtene eller tilknytningene kan føre til at en atferdsendringsutløser oppstår eller kan føre til at andre agenter interagerer med den endrede agenten på en annen måte. Pythagoras beholder mange eldre simuleringsmuligheter. Det inkluderer direkte og indirekte brannvåpen, sensorer, kommunikasjonsenheter og terreng. Agenter kan representere mennesker, våpensystemer eller andre gjenstander. Både tradisjonelle kamper og nye, ikke-kampscenarier kan representeres.

Siste forbedringer

Pythagoras forbedres kontinuerlig med nye funksjoner og muligheter. Den har nylig lagt til generiske ressurser, generiske attributter, kommunikasjonsenheter og utvidet registrering av forskjellige effektivitetstiltak for analyse etter kjøring.

  • Flere generiske ressurser: Ressursene kan brukes, opprettes, transporteres og etterfylles, slik at Pythagoras kan brukes til å studere logistikk- og distribusjonsproblemer. Flere forsyningsnivåer kan representeres. Drivstoffressursen kan være nødvendig for at en enhet skal kunne bevege seg. Ressursnivåer kan forårsake endringer i atferd.
  • Flere generiske attributter: Attributter kan endres på tvers av handlinger/hendelser, og kan brukes til å representere både fysiske aspekter ved en agent, for eksempel tretthet og følelsesmessige aspekter, som frykt eller moral. Disse attributtene kan endres på mange forskjellige måter. For eksempel kan attributter endres som en funksjon av hendelser som skjer med en individuell agent, for eksempel å miste sin leder eller en hendelse som skjer med agentens gruppe, for eksempel å ta store skader. Våpen som formidler innflytelse, for eksempel et oksehorn, kan endre agentens egenskaper. Når attributtene overskrider en forhåndsinnstilt terskel, kan agenten tilpasse en ny atferd for å gjenspeile denne endringen. En redd agent, for eksempel, kan løpe fra fienden hvis attributtet som representerer frykt når et visst nivå. Attributter kan også brukes som tellere for å utløse lavfrekvente hendelser og for å lette våpen/målparing.
  • Flerkanals kommunikasjonsenheter: Pythagoras 'agenter kan sende informasjon gjennom et brukeropprettet nettverk. Informasjonen inkluderer ikke bare informasjon om andre agenter, men kan også inneholde attributtendringer som vil bli brukt på mottakeren (e). Brukeropprettede MOE -er : Brukere kan nå skrive sine egne målinger for å fange programvare for effektivitet og legge dem til i biblioteket. Pythagoras vil automatisk oppdage tillegg av tiltaket og lage grensesnitt mellom agenter og innspillingsprogramvare, slik at brukeren kan fange informasjonen så ofte som nødvendig.
  • Spill fremover visualiseringsverktøy: De seks egenskapene som vises (xy -plassering, røde, grønne, blå farger og gjennomsiktighet) kan tilordnes hvilken som helst av disse seks opprinnelige egenskapene, de ti nye generiske attributtene, helse, de tre generiske ressursene eller drivstoffet. Denne muligheten lar brukeren se scenariet utfolde seg i mange forskjellige dimensjoner. Disse nylige forbedringene av Pythagoras har gjort det mulig å konstruere mer abstrakte scenarier som inkluderer psykologiske operasjoner, befolkningsdynamikk og uregelmessig krigføring. I disse scenariene påvirker befolkningssegmentene hverandre gjennom endringer i deres attributter forårsaket av påvirkning av kommunikasjon. Militære styrker legger til sin egen innflytelse gjennom handlinger som humanitær bistand og katastrofehjelp, hvis innflytelse deretter kruser gjennom befolkningen.

applikasjoner

Det mangfoldige settet med applikasjoner modellert med Pythagoras vitner om allsidigheten og nytten. Pythagoras har blitt brukt til å studere forbedringer av ekvipsjonsutstyr for nattsyn i et fredsbevarende scenario. Det har blitt brukt til å studere taktikk, teknikker og prosedyrer som svar på et masseødeleggelsesvåpen angrep på en militær installasjon. Studenter ved Naval Academy har brukt den til å studere historiske kamper så forskjellige som The Battle of Ia Drang (en av de første amerikanske hærslagene i Vietnam), The Battle of Midway og Chancellorsville. Den ble brukt til å studere taktikk for bruk av luftleverte ammunisjon for å rydde grunne vannhinder og gruver. Den brukes for tiden til å støtte to forskjellige studier (en av Northrop Grumman og den andre av studenter ved Naval Postgraduate School) om befolkningsdynamikk i områder i verden der det er mulig et opprør og marinene blir sendt inn for å gi katastrofehjelp etter Et jordskjelv.

Krav

Pythagoras kjører på en PC eller annen plattform som støtter Java 1.5 og JAXB 2.0. Den er spesielt egnet for datalandbruk - utførelse av et stort antall repetisjoner av parametriske løp for å identifisere områder med uventet atferd og ikke -lineære resultater i et koevolverende landskap.

Historie

Arven går tilbake til Project Albert, et internasjonalt prosjekt dedikert til forskning på de menneskelige aspektene ved krigføring, for eksempel immaterielle eiendeler, samutviklende mål og ikke-lineære forhold.

Pythagoras begynte opprinnelig som en metode der den eksisterende amerikanske Marine Corps -gitte Archimedes -modellen kan forbedres, modifiseres eller kontrolleres for å gjøre det mulig å kjøre store problemsett på flere plattformer og analyseres via data -oppdrettsteknikker på Gilgamesh -plattformen ved Maui High Performance Computing Center (MHPCC).

Eksterne linker