استفاده از تکنولوژی های شبیه سازی در برنامه های آموزش گارد ملی

نقش رو به رشد شبیه سازی در آموزش گارد ملی

گارد ملی یک نیروی منحصر به فرد چند منظوره است، تعادل آمادگی مبارزه فدرال با پاسخ فاجعه در سطح دولت برای پاسخگویی به این خواسته های دوگانه، آموزش باید هر دو دقیق و سازگار باشد. فن آوری های شبیه سازی از ابزارهای تجربی به اجزای اصلی اکوسیستم آموزش گارد منتقل شده اند.با ارائه ایمن، تکرار پذیر و قابل اندازه گیری محیط های عمل، این سیستم ها اجازه می دهد تا سربازان به ساخت حافظه عضلانی، تصمیم گیری تیز و تمرین های نادر - بدون انجام تمرینات لجستیکی بزرگ.

شبیه سازی جایگزین آموزش زمینه نیست؛ آن را تقویت می کند. ابتکار آموزش مصنوعی ارتش (STE) ، به عنوان مثال ، با هدف ادغام آموزش زنده ، مجازی و سازنده (LVC) آموزش به یک محیط یکپارچه شهری ، گارد ملی ، با واحدهای پراکنده و بودجه آموزش محدود ، می تواند به طور گسترده ای از این رویکرد بهره مند شود.

فراتر از صرفه جویی در هزینه، شبیه سازی به شکاف آمادگی بحرانی می پردازد: توانایی تمرین برای سناریوهای کم فرکانس، پرخطر، بلایای طبیعی، حملات سایبری، اختلالات مدنی و نشت شیمیایی نیاز به هماهنگی در سراسر سازمان های مختلف دارد. محیط مجازی می تواند این شرایط آشوب آمیز را بدون به خطر انداختن زندگی یا اموال، اجازه می دهد که نگهبانان در یک فضای امن شکست و یادگیری کنند.این مقاله بررسی فن آوری های خاص در اجرای برنامه های خاص، آموزش های آموزشی دولتی، و اهداف قابل اندازه گیری گارد.

تکنولوژی های شبیه سازی هسته ای که توسط گارد اتخاذ شده اند

گارد ملی از طیفی از فن آوری های شبیه سازی استفاده می کند، هر کدام به دامنه های مختلف و اهداف آموزشی مناسب هستند. برجسته ترین دسته ها واقعیت مجازی (VR)، واقعیت افزوده (AR)، شبیه سازی های سازنده و بازی های جدی ادغام شده اند.

واقعیت مجازی (VR) مربیان محرک

هدست های VR، مانند HTC Vive و Oculus Rift، در آزمایشگاه های ثابت و متحرک استفاده می شوند.سربازها از نمایشگرهای سر-mount استفاده می کنند که به طور کامل جایگزین میدان بصری خود با یک محیط کامپیوتری شده با استفاده از کنترل کننده های دستی یا پروکسی فیزیکی (مانند تفنگ های ساختگی)، آنها می توانند حرکت کنند، ارتباط برقرار کنند و با تهدیدات مجازی (FLT:0Ugle) ترکیب شده است.

VR در ماموریت تمرین برای محیط های پیچیده برتری دارد، به عنوان مثال، گارد ملی کالیفرنیا از یک شبیه ساز جنگ شهری VR استفاده می کند که محله های خاصی را که سربازان ممکن است در آن مستقر شوند، تمرین می کند تا اتاق را تمیز کنند، تخلیه گاه به گاه و قوانین تعامل در محیطی که مطابق با مطالعات عملیاتی از آزمایشگاه تحقیقات ارتش انتظار می رود، نشان دهد که سربازان آموزش دیده اند که قابل مقایسه با مهارت های تاکتیکی آموزش دیده شده در مقایسه با آن ها، به طور قابل توجهی کاهش هزینه های فیزیکی آموزش دیده شده است.

واقعیت افزوده (AR) برای پوشش های تاکتیکی

در حالی که VR جایگزین محیط زیست، مکمل های AR آن را در آموزش، عینک AR یا مناظر نوری می تواند نقاط ناوبری پروژه، آیکون های سرباز دوستانه، یا هشدارهای خطر بر روی دنیای واقعی است، این به ویژه برای تمرینات میدانی ارزشمند است که در آن واحد ها نیاز به تمرین هماهنگی بدون از دست دادن غنای حسی از زمین واقعی دارند. برنامه آزمایشی AR گارد نیویورک استفاده از مایکروسافت Holoenslens برای کاهش مناطق و افزایش آگاهی از طریق بهبود وضعیت های تصمیم گیری های کاغذی و بازیابی اطلاعات.

AR همچنین با ضبط فعالیت های دیجیتال Overlaid (AAR) را قادر می سازد تا تمرین را از دیدگاه هر سرباز دوباره انجام دهد و دقیقا نشان دهد که چه زمانی و چه زمانی تصمیم گیری گرفته شده است.این بازخورد مبتنی بر داده سرعت یادگیری را افزایش می دهد و به استاندارد سازی تاکتیک ها در سراسر واحدهای جغرافیایی از هم جدا شده گارد کمک می کند.

شبیه سازی های مبتنی بر کامپیوتر و سازنده

شبیه سازی های سازنده شامل نهادهای کامپیوتری است که از رفتار اسکریپت شده یا AI-based پیروی می کنند.برنامه هایی مانند یک نیمه-Automated Forces (OneSAF) و Joint Land Logisticsive Training (JLCC) توسط شبیه سازی عملیات های تاکتیکی مانند هماهنگی های پلیس استفاده می شود.

بازی برای آموزش برنامه استفاده از موتورهای بازی تجاری (به عنوان مثال، غیرواقعی) برای ایجاد بازی های جدی مانند : شبیه سازیArmy: Virtual Battlespace 3 (VBS3) . VBS3] است که اغلب شبیه سازی نظامی در جهان استفاده می شود و استاندارد در سناریوهای تخلیه پزشکی و حتی پیاده سازی آن را پشتیبانی می کند.

ادغام زنده-Virtual-Conified (LVC)

مرز LVC است، جایی که سربازان زنده با سلاح های ابزاردار و سنسورها با نهادهای مجازی و شبیه سازی های سازنده ارتباط برقرار می کنند، به عنوان مثال، یک سرباز زنده در یک ورزش میدانی ممکن است یک هلی کوپتر مجازی را در صفحه نمایش IVAS خود مشاهده کند، در حالی که رایانه ای دشمن را در موقعیت خود بر اساس یک الگوریتم متصل می کند. گارد ملی در آزمایش های LVC مانند عملیات شبیه سازی ارتش ایالات متحده شرکت کرده است.

اجرای برنامه های دولتی: مطالعات موردی

هر گارد ملی دولتی با برخی از استقلال ها کار می کند و منجر به تنوع پذیرش شبیه سازی می شود.در زیر نمونه های نمایندگی هستند که موارد و نتایج مختلف استفاده را برجسته می کنند.

کالیفرنیا: Urban Combat VR Retreat

گارد ملی ارتش کالیفرنیا (FLT:0) محیط آموزش شهری (VUTE) در کمپ سان لوئیس Obispo عمل می کند، این سیستم از تئاتر های پیش بینی ۳۶۰ درجه و هدست های فردی VR استفاده می کند. سربازان برای ماموریت هایی مانند پاکسازی ساختمان و جستجوی سیمون آموزش می دهند. A 2023 گزارش توسط ارتش کالیفرنیا اشاره کرد که یک تمرین قبل از زمان برای تقویت تمرینات قبل از VR تنظیم شده است.

کالیفرنیا همچنین از VR برای آماده سازی برای مدیریت آتش سوزی های وحشی استفاده کرده است.سربازها هدست هایی را می پوشند که شبیه سازی هلیکوپتر، دید دود و تجزیه و تحلیل ارتباطات رادیویی را انجام می دهند.این به آنها اجازه می دهد تا روش های فرماندهی حادثه را در سناریوها بسیار خطرناک برای تمرین در واقعیت انجام دهند.

نیویورک: پاسخ فاجعه بار AR-Enhanced

گارد ملی ارتش نیویورک با دانشگاه ادغام سیستم های مقیاس کوچک آلباny و مرکز بسته بندی برای توسعه AR بیش از حد برای پاسخ اضطراری همکاری کرد، در طول عملیات Vigilant Shield، یک ورزش امنیت میهن سالانه، سربازان از عینک AR برای دیدن مناطق آلودگی، راهروهای تخریب کننده و نقاط جمع آوری گاه استفاده کردند. سیستم زمان را برای شناسایی مسیرهای امن با توجه به هماهنگی سیل در سال 40٪ کاهش داد.

تگزاس: شبیه سازی سازنده برای کارکنان تیپ

گروه های گارد ملی تگزاس از Brigade / Battalion شبیه سازی (BBS) سیستم، جانشین OneSAF، برای آموزش ستاد تاکتیکی خود در طول آموزش سالانه، کارکنان تیپ تگزاس از یک پست فرمان تلفن همراه عمل می کنند، در حالی که نیروهای دشمن سازنده در یک نقشه دیجیتال مانور می کنند. سیستم تزریق حوادث مانند خرابی خودرو، و عملیات تنظیم مواد شیمیایی و کارکنان مقاله سریع در این تصمیم گیری سریع.

مریلند: شبیه سازی پزشکی VR

گروه پزشکی 175th Air Guard از VR برای آموزش مراقبت های تاکتیکی مبارزه با تلفات (TCCC) استفاده می کند. Medics هدست هایی را که شبیه سازی یک آتش بازی در حالی که آنها باید یک تلفات مجازی با یک اسباب بازی مجازی با یک چراغ قوه، مدیریت راه هوایی و مهر قفسه سینه گسترش می یابد، ردیابی حرکات دست و زمان.این نه تنها مهارت های پزشکی بلکه استرس در کاهش واحد گزارش شده است که در حال حاضر شامل موارد حیاتی است.

فلوریدا: شبیه سازی واکنش طوفانی

گارد فلوریدا سابقه واکنش به طوفان ها را دارد، آنها یک شبیه سازی را ایجاد کردند که از عناصر سازنده و VR برای آموزش افسران و واحدهای مهندس یونیسون استفاده می کند.در ماژول سازنده، مسیرهای طوفان مجازی بر روی مدل های واقعی زیرساختی، واحدهای مجبور به تصمیم گیری در مورد اینکه چگونه پیش فرض کنیم، سربازان ماژول VR در داخل یک محله شبیه سازی شده که در آن باید به بازماندگان حرکت کنند، و مهندسان دو نفره هدایت کنند و هدایت کننده های اضطراری را بهبود داده اند.

مزایای قابل اندازه گیری شبیه سازی در آموزش گارد

داده های تجربی به طور مداوم نشان می دهد که شبیه سازی بیش از راحتی ارائه می دهد - به طور مستقیم به بهبود عملکرد در این زمینه ترجمه می شود. مزایای زیر توسط منابع از ارتش، شرکت RAND و مطالعات گارد داخلی پشتیبانی می شود.

کاهش هزینه

گزارش سال 2022 RAND در مورد شبیه سازی به عنوان یک ابزار آموزشی نشان داد که آموزش مبتنی بر VR تقریباً 10٪ از یک ورزش آتش نشانی قابل مقایسه را در هنگام فاکتور در مهمات، سوخت، حمل و نقل و هزینه های محدوده برای گارد ملی هزینه می کند که اغلب باید به مراکز آموزش دور سفر کند، پس انداز حتی بزرگتر است. گارد کالیفرنیا تخمین زد که هر جلسه VUTE در مقابل یک تمرین مشابه در طول یک سال، 8 میلیون دلار صرفه جویی می کند.

بهبود قابلیت Retention and Skill Decay Prevention

تحقیقات موسسه تحقیقات ارتش نشان می دهد که آموزش شبیه سازی باعث ایجاد 30 تا 30 درصد بهتر حفظ طولانی مدت از وظایف رویه ای در مقایسه با سخنرانی های کلاس درس می شود.برای کارهایی مانند عملیات رادیویی یا عدم جمع آوری وسایل نقلیه، جلسات تمرین VR در طول هفته ها مانع از تخریب مهارت به طور موثر تر از یک رویداد آموزشی زنده می شود.

ایمنی و ریسک پذیری

آموزش زنده ذاتاً خطرات را حمل می کند – حوادث بیضه، آتش سوزی های سلاح، آسیب های گرمایی، شبیه سازی این خطرات را به طور کامل برای مراحل خاصی از آموزش حذف می کند. 2023 بخش گزارش ایمنی دفاع، در مقایسه با 4 سال زندگی می کنند.

مقیاس پذیری و سازگاری

شبیه سازی به ده ها سرباز اجازه می دهد تا به طور همزمان در سناریوهای یکسان آموزش دهند، این استاندارد کیفیت آموزش را در سراسر ایالات، که به ویژه برای واحدهایی که با هم بسیج می شوند، استاندارد می کند. [FLT 1] برای واحدهایی که با هم بسیج می شوند، تجهیزات مشترک بدون سفر در سال 2023، 30 ایالت در پاسخ مجازی با استفاده از این فاجعه شبکه مشارکت کردند.

چالش ها و محدودیت ها

علی رغم مزایای روشن، پذیرش شبیه سازی در گارد با موانع مواجه است و تصدیق این موارد برای برنامه ریزی عملی واقعی ضروری است.

تجهیزات و هزینه های زیرساخت

سیستم های VR بالا و شبکه های LVC نیاز به سرمایه گذاری قابل توجه دارند.یک آزمایشگاه کاملا مجهز VR می تواند هزینه ۲۵۰٫۰۰۰ تا ۵۰۰ هزار دلار باشد، در حالی که ارزان تر از یک محدوده مخزن زنده است، این اغلب خارج از بودجه دولتی معمولی است. قانون مجوز دفاع ملی (NDAA) [FLT ۱] برخی از بودجه شبیه سازی اختصاصی را ارائه داده است، اما با اولویت های مدرن سازی دیگر باقی مانده است.

بیماری های حرکتی و محدودیت های فیزیکی

اقلیتی از کاربران (حداکثر 15 تا 10 درصد) تجربه سایبری - تهوع، سردرد یا انحراف - در VR، این می تواند مدت جلسات آموزشی را محدود کند و نیاز به کالیبراسیون دقیق دارد. هدست های جدید با نرخ های تازه سازی بالاتر و نمایش های کم پایداری این اثرات را کاهش می دهند، اما برنامه IVAS ارتش متوقف شده است که گزارش های ناراحتی کاربر را نشان می دهد.

آموزش مربیان

اپراتورهای شبیه ساز و مربیان نیاز به مهارت های تخصصی برای ایجاد سناریو، مدیریت سیستم ها و ادغام شبیه سازی با آموزش زنده.The 2024 دفتر پاسخگویی دولت (GAO) گزارش در آموزش و شبیه سازی نظامی برجسته کرد که گارد فاقد یک مسیر حرفه ای اختصاصی برای شبیه سازی تکنسین ها، منجر به گردش مالی بالا و تجهیزات کم هزینه، اما اضافه کردن این پیمانکاران.

فیدل در مقابل

شبیه سازی های بافیث (مانند شبیه ساز پرواز کامل) گران و دشوار هستند تا حفظ کنند. ابزارهای کم تعادل (مانند بازی های مبتنی بر تبلت) ممکن است به اندازه کافی واقعی سازی برای انتقال به وظایف واقعی ارائه ندهند. گارد باید با هزینه تعادل برقرار کند و گاهی بهترین ابزار آموزش یک بحث جدول شنی است.

امنیت و مدیریت داده ها

شبیه سازی ها اغلب از داده های عملیاتی حساس یا تصاویر جغرافیایی واقعی جهان استفاده می کنند. [۱] امنیت سایبری برای شبکه های آموزشی یک نگرانی در حال ظهور است، به ویژه هنگامی که گارد به سمت شبیه سازی مبتنی بر ابر حرکت می کند، نقض می تواند روش های تاکتیکی یا مکان های زیرساخت های حساس را افشا کند.

مسیر های آینده و روند نوظهور

گارد ملی آماده است تا قابلیت های شبیه سازی نسل بعدی را به عنوان تکنولوژی بالغ کند. چندین روند در طول دهه آینده آموزش را شکل خواهد داد.

نیروهای ضد هوش مصنوعی (OPFOR)

شبیه سازی های سازنده فعلی از رفتار اسکریپت شده استفاده می کنند.آشکارهای مبتنی بر AI می توانند از اقدامات آموزشی یاد بگیرند، تاکتیک های سازگار با زمان واقعی را تطبیق دهند، این باعث می شود آموزش غیر قابل پیش بینی و با استرس بالا شبیه به مقابله با یک حریف زنده باشد. Artificial Intelligence Center (AI2C) [F:1 در حال توسعه یک سیستم عامل سازگار برای حفاظت از طریق عملیات گارد ملی است که نمی تواند به عنوان یک عملیات گارد ملی استفاده کند.

بازخورد های Haptic و شبیه سازی چند سنسوری

برای غلبه بر کمبود احساسات فیزیکی، جلیقه های ظریف، دستکش و لباس های کامل بدن توسعه یافته است.این سیستم ها می توانند از یک سلاح، لرزش یک وسیله نقلیه یا تاثیر انفجار ترکیب شده با ژنراتورهای عطر (به عنوان مثال، دود، سوخت، خون)، این سیستم ها به غوطه وری کامل تبدیل شوند، در حالی که هنوز تجربی، [FLT] آموزش پیشرفته (AFD) با هدف های آژانس های قابل حمل و نقل و توسعه می کند.

Cross-Domain و شبیه سازی مشترک

درگیری های آینده چند دامنه خواهد بود - زمین، هوا، دریا، فضا و فضای سایبری.گارد باید با سایر خدمات و سازمان های غیر نظامی آموزش دهد. ]Joint شبیه سازی زمین (JSE) [FLT 1] یک پلت فرم اداره نیروی دریایی است که اجازه می دهد خلبان های F-35 و نیروی دریایی به طور مجازی آموزش دهند و این را گسترش دهد تا شامل تمام واحدهای شبیه سازی زمینی و خدمات گارد مرکزی شود.

آموزش موبایل و غیر قابل اجرا

آینده آزمایشگاه های شبیه سازی موبایل است که می تواند به زره ها یا خارج از کشور منتقل شود توسعه یافته است. Army Rapid Capability و Critical Technologies Office (RCCTO) در حال ساخت یک کیت VR پرواز گریز است که در دو پرونده پلیکان مناسب است و می تواند در 30 دقیقه تنظیم شود، این اجازه می دهد تا واحدهای حمل و نقل مکان های عملیاتی را در مکان های اولیه یا ایستگاه های عملیاتی پیش بینی شده در سال 2025 راه اندازی کنند.

ادغام با سیستم های عملیاتی

خط بین آموزش و عملیات تار خواهد شد، همان شبیه ساز مورد استفاده برای تمرین ماموریت می تواند به سیستم های فرماندهی و کنترل واقعی متصل شود، به عنوان مثال، شبیه سازی گروه گارد می تواند فید زنده از تصاویر ماهواره ای و تماس های دشمن را بپذیرد، تبدیل یک سناریو آموزش به یک ابزار برنامه ریزی واقعی، که به عنوان "آموزش مداوم" شناخته می شود، به این معنی است که واحدها می توانند قبل از اجرای برنامه های واقعی در پاسخ خلبان شمالی، آموزش داده های واقعی را انجام دهند.

نتیجه گیری: شبیه سازی به عنوان یک نیروی چند برابر برای گارد ملی

فن آوری های شبیه سازی خود را به عنوان جایگزینی برای آموزش زمینه اثبات کرده اند، اما به عنوان یک نیروی چند برابر که افزایش آمادگی، کاهش هزینه، و نجات زندگی است. ساختار منحصر به فرد گارد ملی در زمان و تقاضای مأموریت دوگانه / دولتی / تغذیه انعطاف پذیر، راه حل های آموزش مقیاس پذیر است. VR، AR، شبیه سازی های سازنده، و ادغام LVC در حال حاضر بهبود قابل اندازه گیری در مهارت تاکتیکی، هماهنگی فاجعه و پاسخ کارکنان.

چالش های هزینه تجهیزات، تخصص مربی و ضعف سایبری باقی مانده است، اما سرمایه گذاری های نظامی مداوم و پیشرفت های تکنولوژیکی وعده می دهد تا موانع پایین تر را کاهش دهد، همانطور که AI، هاپتیک و شبیه سازی مشترک، گارد قادر خواهد بود برای هر ماموریت، در هر زمان - حتی از زره خانه.

حفظ این حرکت نیازمند ادامه بودجه، دکترین آموزش به روز شده و تعهد به ارزیابی اثربخشی شبیه سازی با معیارهای دقیق است.برای گارد ملی، شبیه سازی نه تنها یک ابزار است - یک ضرورت استراتژیک برای حفظ یک نیروی چابک و آماده در یک دوره از منابع محدود و تهدیدات پیچیده است.