作者：冯珊, 李彤, 唐超, 闵君(华中理工大学自动控制工程系)

    摘要: 首先阐明面向武器装备系列研制的灵境仿真研究的重要性及其学科归属. 根据实施约束条件, 将本项研究定位于应用基础研究.基于90 年代的计算技术基础设施, 将VR 仿真开发系统的技术目标设定为自学习、自优化、目标驱动的自产生式建模与仿真环境. 在1995 年已实现的人工智能嵌入面向对象编程A I+ OOP 形式化体系中, 通过知识封装赋予对象以知识禀赋和似人的精神属性. 把ADOM 开发平台提升到面向智能体层次. 文章给出Agent 设计及实现的形式化描述, 并通过二个实例说明该系统的可行性和优势. 最后, 展望系统发展方向并指出待努力解决和问题.

    1　研究目的与意义

    随着现代战争对高技术兵器依赖程度的提高和高技术兵器研制和使用代价的增长, 实战需求和可能装备间的矛盾日益尖锐. 世界各国无不对国防科技决策科学化投以巨资, 寻求高技术兵器的最佳研制策略. 在探讨武器装备研制策略时, 首先应明确标定其作战效果的环境条件. 现代战争是交战双方各种力量体系间的对抗. 作战有效性取决于各种高技术兵器及其使用者在指挥官命令下的综合行动. 虽然优良性能的武器装备是打赢战争的必要条件, 但其性能的发挥尚需依赖体系的优劣. 同时由于现代战争环境的复杂多变, 作战任务的完成绝不能依靠某一种兵器. 其次, 从军事需求牵引和技术推动这一规律着眼, 战争性态决定作战体系. 作战体系牵引武器装备系列, 装备系列牵引型号, 型号又牵引各分系统和技术. 这就说明武器装备系列的研制决策首先应服从体系对抗策略研究的结论. 在此前提下, 武器装备系列研制的备选技术方案必须从属于一定的作战体系条件.

    从系统仿真的观点. 表现作战双方体系间对抗的战争场景的虚拟环境(作战模拟环境) , 也应是通过先期(超前) 技术演示验证评估武器装备系列、技术方案及其战术技术指标, 选择相关技术参数和论证新技术概念可行性的虚拟环境. 这种大规模综合性的作战模拟环境称为集成国防仿真环境( Integral DefenseSimulat ion Environment). 如已经在美国防部服役的国防仿真网S IMN ET、综合战争剧场STOW , 及组合武器战术训练器CA TT 等. 这些系统都属分布交互式超媒体仿真系统D IS. 系统将计算机处理的文本、声音、图形、动画、静态或动态图象等多类型信息任意组合, 参试者可按时间表选择各种不同媒体表现的信息. 通过视听装置感受其存在和变化, 进行形式逼真的人与环境交互. 体现出沉浸( Immersion) , 交互( Interact ion) , 构想( Imaginat ion) 的I3 性, 如图1 所示. 这就是灵境仿真的技术特色[5, 6 ].

图1 VR技术的I3性

    上述可见, 建立可实际服役的面向武器装备系列研制的灵境仿真环境, 是涉及多种资源投入的复杂巨系统工程.鉴于军用仿真系统研究管理上的特殊要求, 我们把研究的重点放在相关的基本理论与方法上. 因此, 基于面向智能体结构体系的灵境仿真环境旨在为建造一种低成本高性能灵境仿真开发系统, 该系统可向各类专业或非专业用户提供软件需求分析, 系统设计, 及其计算机实现的操作运行平台. 期望这种在微机网络平台上可进行的灵境(VR ) 开发,有利于推动VR 技术的应用与发展. 从而对集成国防仿真环境的建立作出贡献.

    2　ADOM 仿真建模集成环境

    迄今成功运用的VR 系统, 多出自基于面向对象方法、采用面向对象程序设计语言和工具集的各种VR 开发系统. VR 开发系统是构成或建造各种VR 应用系统的系统, 其主要任务为创建各种VR 应用系统所需的VR 对象集及表现和控制VR 对象间时空关系及其演变的系统管理器. 由于“对象”是面向对象系统的唯一组元. 关于“对象”的处理一律通过“消息”传递(Message Passing) 实现. 所以这一创建任务的实质在于灵活运用和充分发挥面向对象的方法体系.

    从仿真实验的组织实施来看, 无论是“对象”的建立或其应用, 对系统管理器来说都属待完成或待求解问题. 从人工智能的观点, 问题求解过程等价于推理过程, 而推理即对知识有目的的加工. 虚拟环境或其成分既是现实世界中环境实体及其成分在计算机世界中的对应物——模型, 又是面向对象形式化体系中的“对象”及其组合. 鉴于90 年代可资用计算技术基础设施(Comput ing Infrasructure) 己经向我们提供了自主活动系统的参照依据, 并已展现出各种社会型组织的系统(Socially O rganized System ) , 例如自主机器人和在Inter?Int ranets 上可实现的各类客户与服务器系统的组合等. 因此, 可以预见,VR 仿真开发系统应是在基于知识的仿真建模基础上, 争取实现一种自学习、自优化、目标驱动的自产生式建模与仿真系统. 我们曾经在国防预研基金项目(92—94) J 4. 25 和国家高技术计划项目(94～ 95) 86323062404 等项目研究过程中研制的人工智能嵌入面向对象方法, 实现问题自动求解的应用系统开发平台ADOM , 在一定程度上实现了这个技术追求. 现将其技术特征概述如下:

    2. 1　ADOM 定义

    ADOM 是大型复杂智能仿真系统的支撑软件. 它采用人工智能嵌入面向对象方法建立独有的形式化体系和工具集, 专为应用软件(仿真应用系统) 的开发和仿真实现提供良好环境, 实现软件设计与开发自动化.

    2. 2　AI+ OOP