28 Mart 2011 Pazartesi

Savaş Uzayı Yönetiminde Modelleme Ve Simülasyon Yazılımlarının Eşgüdümlü Kullanımı

GİRİŞ
Bilişim ve muhabere tekonolojilerindeki gelişmelere paralel olarak, savaş uzayını teşkil eden unsurlar arasındaki etkileşim, çok katmanlı bir nitelik kazanmıştır. Bu çok katmanlı yapının merkezinde ağ odaklı iletişim sistemleri bulunmaktadır. Klasik dikey hiyerarşik yapının yerine, tüm unsurların birbiri ile çift yönlü etkileşimde bulunduğu bu yapı, planlama, sevk ve idare hususlarına yönelik olarak yeni yaklaşım ve metodolojilerin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır.

Modelleme ve simülasyon teknolojilerindeki gelişmeler, savaş uzayını teşkil eden tüm unsur ve etkenlerin yüksek hassasiyette modellenmesini mümkün kılmıştır. Bu kabiliyet, harekât planlamasından sistem tedariğine kadar pek çok süreçte kullanılmaya başlanmıştır. Ne var ki, söz konusu unsurların sahip oldukları ana ve alt sistemlerin sayılarının artıp niteliklerinin giderek karmaşıklaşması, anılan sistemlerin benzetiminde de benzer şekilde katmanlı bir yapının oluşturulmasını zorunlu kılmıştır. Başka bir deyişle, bir sistemler sistemi haline gelen savaş uzayının benzetimi, ancak bir simülasyonlar sistemi ile mümkün olmaya başlamıştır.



C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance, Reconnaissance; Komuta, Kontrol, Muhabere, Bilgisayar, İstihbarat, Gözetleme, Keşif) sistemlerindeki kabiliyet artışı, anılan ağ odaklı yapının olgunlaşmasını sağlamıştır. “Ağ Merkezli Muharebe” (AMM; Network Centric Warfare) konsepti ile şekillenen bu felsefeye uygun olarak geliştirilen sistemler, taktik ve stratejilerin geliştirilmesi, sınanması ve değerlendirilmesinde modelleme ve simülasyon teknolojilerinin kullanılması ile simülasyon tabanlı tedarik yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu sayede, gerçek ortam ve şartlarda riskli ve maliyetli olacak sistem ve yöntem denemeleri, sınırsız sayı ve kombinasyon ile gerçekleştirilebilmektedir.

Birbirinden ayrı ancak birbirini destekleyen şekilde gelişen AMM mimarisi ile modelleme ve simülasyon uygulamaları arasındaki etkileşim, bilişim teknolojilerindeki gelişmeler ile daha da artmıştır. Bu sayede savaş uzayındaki karar alıcı ve uygulayıcı personel, C4ISR sistemlerinin sevk, idare ve planlama aşamalarında simülasyon uygulamalarını karar ve icra destek unsuru olarak kullanabilir hale gelmeye başlamıştır.


AĞ MERKEZLİ MUHAREBE KAVRAMI

Savaş uzayındaki komutanların ihtiyaç duydukları bilgilerin nitelikleri yüzyıllardır hep aynı kalmıştır. Savaş uzayının coğrafyası ve özellikleri, hava koşulları, dost ve düşman birliklerin nitelikleri, düşmanın niyeti, planı ve stratejisi gibi bilgilere hızlı, eksiksiz ve net bir şekilde ulaşmak, caydırıcılığın ve zaferin belirleyici etkeni olagelmiştir.

Gelişen teknolojiye paralel olarak, bilgi toplama, değerlendirme, dağıtma ve kaydetme sistemlerinin nitelik, çeşit ve kabiliyetlerinde büyük bir artış kaydedilmiştir. Bu artış, savaş uzayındaki her bir unsurun bağımsız bir bilgi toplama ve dağıtma düğüm noktası haline gelmesini sağlamıştır. Komuta merkezinden cephenin en ön safına kadar yek bir vücut halinde tüm bir ordu, çevresi ile etkileşim halinde olan, çevresinden veri toplayıp bunu bilgiye dönüştüren bir mekanizmaya dönüşmüştür.

Ağ Merkezli Muharebe (AMM) temelde, silahlı kuvvetlerin, Bilgi Çağı’na cevabıdır. AMM kavramı genel olarak unsurları bir ağ yapısı ile birbirine bağlanmış bir silahlı gücün strateji, taktik, prosedür ve operasyonlarını etkili ve sonuç alıcı bir biçimde uygulaması olarak tanımlanabilir.
Şekil 1. Muhabere ve komuta – kontrolde hiyerarşik
yapı (solda) ve ağ yapısı (sağda)

AMM kavramının temelinde, iletişim ve komuta kontrol bağlamında klasik hiyerarşik yapının aksine, tüm unsurların birbiri ile iletişimde olduğu bir yapı yer almaktadır. Bu yapısal farklılık Şekil 1’de ifade edilmiştir:

Hiyerarşik yapının aksine yoğun ağ mimarisi, duruma ve ihtiyaca göre en verimli bilgi iletişimine olanak sağlamaktadır. Ancak hiyerarşik yapıda söz gelimi en uç hattaki iki unsurunu birbiri ile iletişimi için zaman, bant genişliği gibi değerlerin israfına neden olabilecek bir veri aktarım trafiği gerekmektedir. Ağ odaklı mimari bu gereksiz trafiği en aza indirgemekte, sadeleştirmektedir.

Esasen AMM, tanımladığı olgu açısından yeni bir kavram değildir. Ancak sunduğu yenilik, bilişim teknolojilerinin uzay sistemleri ile bileşimini kullanarak, muharip unsurların bilgi hakimiyeti ile savaşmasını sağlamasıdır. Söz gelimi basitleştirilmiş bir bakış açısı ile, birbirleriyle bayrak ve flamalar aracılığıyla haberleşen bir kalyon filosu ya da telsiz aracılığıyla topçu ateşini yönlendiren bir ileri gözetleme subayı Ağ Merkezli Muharebe icra etmektedir denebilir. Her iki durumda da savaş uzayı unsurları birbirlerine görsel, işitsel ya da diğer vasıtalarla bağlanmıştır, bilgi alışverişi yapmaktadırlar ve değerlendirdikleri bilgi neticesinde karar verilen eylemleri icra etmektedirler.

Ancak modern anlamda AMM, savaş alanında, hatta günümüz şartlarına uygun bir tanımlama ile “savaş uzayında” geniş bir alanda yayılmış tüm unsurların birbiri ile gerçek ya da gerçeğe yakın zamanlı çift yönlü iletişimini tanımladığı gibi, durumsal farkındalık (Situational Awareness) ve muharebe etkinliğini artırıcı bir niteliğe sahiptir. Bu katma değerler, bilişim teknolojilerinin gelişimine paralel olarak artış trendi göstermektedirler. Dolayısıyla AMM doktrini, bilişim, ekonomi ve üretim proseslerindeki devrimle bağlantılı olarak gelişen üç etkene bağlı olarak gelişmektedir. Bu üç unsur şöyle sıralanabilir:

1.    Platformdan ağa doğru kayan odaklanma,

2.    Sistemin her bir aktörünü bağımsız olarak ele almaktan ziyade devamlı surette kendini ortama adapte edebilen bir ekosistemin parçası olarak algılama,

3.    Devamlı olarak değişim halindeki ekosistemlerde adaptasyon ve varlığını koruma kabiliyetini haiz olma.

Savaş uzayı, dinamik bir ortam olarak ele alınırsa, bu ortamda bulunacak her bir unsurun ve bu unsurların bir ağ ile birbirlerine bağlanarak oluşturacakları yapının da dinamik bir yapıda olması zorunluluğu açıkça ortaya çıkar. Dolayısıyla bu yapı hem kendi içinde, hem de içinde bulunacağı ortam ile sürekli etkileşim halinde bulunmalıdır. Bulundurduğu sensörlerle dış dünyayı algılayacak, algılanan bilgileri uygun unsurlara iletecek, bu bilgileri değerlendirecek ve uygun eylem için uygun unsurlara komut verecektir.
Şekil 2. Örnek bir Ağ Merkezli Muharebe mimarisi.

Şekil 2’de, Ağ Merkezli Muharebe mimarisine bir örnek gösterilmiştir.

Piyadeden keşif gözlem ve iletişim uydusuna kadar tüm kara, hava, deniz ve uzay unsurlarının birbirleri ve düğüm noktaları ile bağlandığı bu mimari esneklik, kolay onarılabilirlik ve sürat gibi avantajları beraberinde getirmektedir.

Yapı içindeki her bir unsur, sensör ya da durum bilgisi olsun silah kullanımı olsun, diğer unsurlarla etkileşim içinde hareket etmektedir. Söz gelimi bir balistik füzenin tespit ve imhası senaryosunda keşif – gözetleme uydusu, HEİK (Havadan Erken İhbar ve Kontrol) uçağı, İHA ve yer radar / gözlem istasyonları hedef tespit ve teşhis; hava savunma sistemleri ise imha zincirlerinin parçalarıdırlar. Balistik füzenin tespitinden imhasına kadar geçen süreç içerisinde, görevin başarılabilmesi için tüm unsurların etkin, verimli ve süratli bir etkileşim içerisinde bulunmaları şarttır. Diğer bir deyişle anılan unsurların oluşturduğu ağ odaklı yapı, yekpare bir vücut gibi hareket etmek zorundadır. Her bir unsur topladığı verileri diğer unsurlar ve düğüm noktaları ile paylaşarak yapının bir sistem, diğer bir deyişle “sistemler sistemi” olarak başarılı bir şekilde çalışmasına katkıda bulunur.

Doğaldır ki, bu tür bir mimari içerisinde yer alacak unsurların ihtiyaç tanımları, plan ve projelendirilmeleri ile yapıdaki yer ve görevlerinin belirlenmeleri, diğer unsurlarda soyutlanmış bir biçimde gerçekleştirilemez. Yukarıdaki örnek devam ettirilecek olursa, söz gelimi bir HEİK ihtiyacına yönelik olarak HEİK uçağının radar ve sair sensörlerinin özellikleri, uçağın havada kalış süresi, menzil ve irtifa kısıtları, ihtiyaç adedi, hizmet ömrü gibi parametrelerin hesaplanması doğrudan ve dolaylı olarak diğer unsurların planlanan yapıdaki yer ve görevlerine bağlıdır. Nasıl ki operasyon esnasında mutlak başarı, etkinlik ve verimlilik için ağın her bir elemanı bir biri ile etkileşim içerisinde bulunmak zorunda ise, bu elemanların ağa entegre edilmeleri sürecinde de aynı etkileşim ve iletişim anlayışı korunmak durumundadır. Nitekim, “bütün, parçaların toplamından fazlasıdır”.


MODELLEME VE SİMÜLASYON

Simülasyon kavramı genel olarak, gerçek bir sistemin modelinin inşa edilmesi vasıtası ile, söz konusu sistemin çalışma ve davranış prensiplerinin anlaşılması ve bu sistemin kullanılacağı taktik ve stratejilerin belirlenmesi için deneyler yürütülmesi süreci olarak tanımlanabilir. Dolayısıyla simülasyon, söz konusu sistem, süreç ya da durumu temsil edecek bir modeli içerir. Bu model, temsil edilen sistem ile ilgili, gerçek hayatta gerçekleştirilmesi riskli, pahalı ya da zaman gerektiren deneme, inceleme ve çalışmaların gerçekleştirilmesine olanak sağlar. Başka bir deyişle simülasyon, risk, maliyet ve zaman etkenleri açısından tasarruf edici bir kuvvet çarpanı olarak öne çıkmaktadır.
Şekil 3. Simülasyon, model ve sistem ilişkisi.

Şekil 3’te bu sürecin akışı gösterilmiştir.

Günümüzde modelleme ve simülasyon uygulamaları başlıca üç ana grup altında toplanmaktadır. Bunlar:

1.    Canlı (Live): Gerçek kullanıcılar (insanlar) ve gerçek sistemlerin kullanıldığı simülasyon uygulamaları (örnek: atış tatbikatları, MILES vb sistemler)

2.    Sanal (Virtual): Simüle edilmiş sistemleri gerçek kullanıcıların kullandığı uygulamalar (örnek: uçuş simülatörleri, komuta kontrol merkezi simülatörleri)

3.    Yapısal (Constructive): Simüle edilmiş sistemlerin bilgisayar tarafından kullanıldığı uygulamalar (örnek: JSAF, ModSAF vb taktik ortam simülasyonları)

Başlangıçta birbirinden ayrı olarak gelişip olgunlaşan bu üç ayrı simülasyon tipi, günümüzde birbiri ile tümleşik bir yapıda bir araya gelmektedir. Çoğunlukla LVC Simülasyon olarak adlandırılan bu mimari yaklaşım, her bir simülasyon uygulamasının bir diğeri ile etkileşim içinde ve eşgüdümlü olarak çalışmasını amaçlamaktadır. Böylelikle söz gelimi bir taktik savaş uçağı simülatörünü kullanan öğrenci pilot, yapay zeka tarafından idare edilen bir hava savunma bataryasının tehdidi altında, gerçek bir Havadan Erken İhbar ve Kontrol uçağındaki operatörden hedef ve istikamet kerterizi alarak görev eğitimi icra edebilmektedir.

Bu üçlü sacayağının merkezinde ise, Taktik Ortam Simülasyonu bulunmaktadır.


Taktik Ortam Simülasyonu

Modelleme ve simülasyon teknolojilerinin askeri alandaki kullanımı özellikle eğitim ve karar destek simülasyonu uygulamaları üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bilgisayar tabanlı simülasyon sistemleri uzun süredir askeri sistemlerin kullanıcılarının (uçak, nişancı, araç simülatörleri) ve lider personelin eğitiminde kullanılmaktadır. Lider personelin, muharip birliklerin harekâtının plan, sevk ve idaresine yönelik eğitimlerin gerçekleştirildiği sana harp oyunları, bilgisayarca oluşturulan kuvvetler (Computer Generated Forces; CGF) uygulamaları aracılığı ile ve Taktik Ortam Simülasyonu sistemleri ile icra edilmektedir.

Taktik Ortam Simülasyonu (TOS) uygulamaları, CGF tarafından oluşturulan bir savaş uzayı ve bu ortamda yer alan unsurlar ile çevresel etkenler ile davranış ve karar alma modellerinden müteşekkildir. Farklı sensör, silah, araç simülasyonları; yapay zeka modelleri; arazi, atmosfer ve benzeri çevresel şartların simülasyonu ile muhabere uzayının simülasyonlarından oluşan bir katman, TOS’un ana bileşenleridir. Bu bileşenlerin alt kümelerinde ise stokastik ve/veya deterministik davranış modelleri bulunur. Söz konusu modellerin parametrik yapıları, simülasyonun ölçeklenebilir ve ölçülebilir niteliğine doğrudan etki eder.

Şekil 4. Taktik Ortam Simülasyonu mimarisi

Savaş Uzayının Modellenmesi ve Simülasyonu

TOS, savaş uzayındaki her bir ana ve alt sistemin simülasyonunu koordine eden çerçeve yapı olarak da adlandırılabilir. Bu yapının genel mimarisi Şekil 4’te verilmiştir.

Bu yapıdaki bileşenler ve işlevleri şöyle sıralanabilir:

1.    Sensör simülasyonu: Savaş uzayındaki elektrooptik, elektromanyetik ve benzeri sensör ve algılayıcı sistemlerin benzetiminin gerçekleştirildiği uygulamalar.

2.    Ağ simülasyonu: Telli ve telsiz iletişim sistemleri, taktik veri linkleri ve benzeri muhabere altyapısının benzetimi (Link 11, Link 16, VHF, UHF, GSM protokolleri vb)

3.    Dinamik simülasyonlar: Savaş uzayındaki unsurların hareketlerinin ve davranışlarının benzetimi (hava, kara, deniz ve uzay araçlarının yörüngeleri, TLE [Two Line Element] verilerinin işlenmesi vb)

4.    Silah simülasyonları: Unsurların kullandığı namlulu, namlusuz, elektromanyetik vb silah sistemlerinin işleyişlerinin, isabet ve etkinliklerinin benzetimi (füze, roket, yönlendirilebilir enerji vb)

5.    Davranış modelleri: Savaş uzayındaki unsurların yapay zeka, karar alma ve uygulama süreçlerinin modellendiği simülasyonlar (ustalık dereceleri, panik, karar alma ve uygulama sürati, isabet yeteneği vb)

Dağıtık mimaride DIS (Distributed Interactive Simulation; Dağıtık Etkileşimli Simülasyon) ya da HLA (High Level Architecture; Yüksek Seviye Mimari) altyapısı üzerinden adı geçen simülasyonlar ile etkileşimde olan TOS, savaş uzayını çevresel koşulların benzetimi ile inşa eder. Çevresel koşullar arasında atmosfer durumu, su / batimetri verileri, arazi altyapısı, yere yakın uzay ortamı vb etkenler sıralanabilir.

Tüm bu bileşenler, editör ile hazırlanan ya da veritabanından çekilen senaryoda koşulur. Koşulan senaryo, LVC arayüzü ile diğer canlı ve/veya sanal ve/veya yapısal simülasyonlara bağlanabilir.

TOS’un AMM odaklı savaş uzayını benzetim gücü, etkin ve güçlü ağ ve sensör simülasyon uygulamaları ile desteklendiği takdirde artacaktır.

Söz gelimi, TOS’daki bir unsur, bir diğer unsura bir telsiz mesajı göndereceği zaman, TOS içindeki ilgili telsiz unsuru tarafından ağ simülasyon bileşenine bir mesaj gönderilir. Ağ simülasyonu içindeki uygun alt-simülasyon tarafından işlenen bu mesaj, telsiz haberleşmesini ve muhabere modelini oluşturur ve TOS’a bir geribesleme yayınlar. TOS, bu geribesleme mesajını, ilgili unsurlara dağıtarak, telsiz muhaberesinin simülasyonunu tamamlamış olur.


C4ISR ALTYAPISINA ENTEGRASYON

TOS’un diğer simülasyon uygulamalarına eklemlenebilmesini sağlayan LVC arayüzü özünde, gerçek savaş uzayındaki C4ISR sistemlerine de çıkış kapısı vasifesi görebilme kapasitesine sahiptir.

AMM, C4ISR sistemlerinin eşgüdümlü kullanıldığı bir süreçler bütünüdür. Savaş uzayındaki tüm unsurların topladığı bilgiler ile beslenen komuta kontrol sistemleri (Command and Control; C2), bu açıdan ele alındığında süreç yönetim ortamı olarak çalışmaktadır. Dolayısıyla bir C2 sistemi, çevre birimleri ile çift yönlü iletişime sahip bir senaryo editörü niteliğindedir. Bu çift yönlü iletişimin altyapısı TCP/IP, telli ve telsiz ağ sistemleri vb protokoller olabilir.

AMM ortamında modern C2 sistemlerinin yaygın kullanımlarına örnek olarak,

1.    Müşterek harekât resmi (Common Operating Picture) oluşturulması

2.    Taktik karar destek sistemleri

3.    İHA vb ISR unsurlarının görev destek sistemleri gösterilebilir.

Bu uygulamalar, muhabere-yoğun bir savaş uzayında dost ve düşman unsurların eylem ve kararlarının gerçek ya da gerçeğe yakın zamanlı takibini gerektirmektedir. AMM’nin özünde durumsal farkındalık kavramı yatmakta olduğu için ağ hiyerarşisindeki tüm unsurların çevrelerine dair tam ve eksiksiz bir algıya sahip olmaları şarttır. Bunun için de dost ve düşman unsurların eylemlerinin, çevre ve arazi şartlarının harekâta mevcut ve muhtemel etkilerinin yüksek sadakatte hesaplanması gerekmektedir. Ancak bu sayede plan, sevk ve idare kademesine, karar ve icra aşamalarında kullanabilecekleri kalitede veri sağlanmış olur.

Yüksek sadakatte alt-simülasyonlar ile beslenen TOS, LVC arayüz çıkışı ile C2 sistemlerine bağlanarak, karar alıcının ihtiyaç duyduğu taktik resmi sunabilir.
Modelleme ve simülasyon teknolojilerinin etkin kullanımı, C2 sisteminin kabiliyetlerini, şu girdilerle güçlendirebilmektedir:

1.  2 ve 3 boyutlu, etkileşimli ekranlar,

2. Dinamik değişen koşulların gösterimi, raporlanması

3. Tehdit bölgeleri (threat dome), uçuşa yasak bölgeler, kapsama alanı vb alansal hesaplamalar

4. Uzamsal istihbarat (geospatial intelligence) uygulamaları,

5. Tasarlanan ve/veya karşılaştırılan planların etkilerinin görselleştirilmesi, raporlanması,

6. Farklı sensör, silah vb altsistemlerin görev etkinliğine etkilerinin değerlendirilmesi,

7. Giriş / çıkış (Input / Output; I/O) altyapısı üzerinden ilgili unsurlara görev emri (tasking order) hazırlanıp iletilmesi

8. Planlanan, gerçekleşmekte olan ve gerçekleşmiş (kaydedilmiş) görevlerin karşılaştırılması, etkinlik analizi


SONUÇ

İletişim odaklı bir felsefe olan Ağ Merkezli Muharebe (AMM) yaklaşımı, savaş uzayındaki tüm katmanlardaki tüm unsurların birbiri ile kesintisiz ve yüksek kalitede iletişime sahip olmalarını gerektirir. Bu kesintisiz ve çok boyutlu iletişime ilaveten her bir unsurun, kendisi ve çevresine dair tam ve eksiksiz bir algıya sahip olması zaruriyeti bulunmaktadır. Geometrik bi hızda gelişen bilişim teknolojileri, ihtiyaç duyulan bu durumsal algının oluşturulması, korunması ve geliştirilmesi için çok çeşitli ve karmaşık çözümler sunmaktadır.

Bilişim teknolojilerinin gelişiminden en yoğun etkilenen alanlardan olan modelleme ve simülasyon uygulamaları, bu kapsamda, sadece test ve eğitim ihtiyaçlarına yönelik olarak değil, gerçek zamanlı harekât plan ve icrasına yönelik olarak da kullanım imkânı bulmaya başlamıştır. LVC simülasyon sistemleri ile gerçek dünya ile eklemlenen simülasyon teknolojileri, benzer bir altyapı ile muharebe komuta kontrol altyapısına entegre olarak, karar alıcı ve icra edici unsurların durumsal algısını geliştirme olanağı sunmaktadır.

Gelecekte tasarlanacak modelleme ve simülasyon uygulamalarının, C4ISR sistemlerine entegre ve uyumlu bir mimariye sahip olmalarının hayati önemi haiz olduğu değerlendirilmektedir.



Ayrıca bkz:

[1]    US. Department of Defense, Office of Force Transformation, “The Implementation of Network Centric Warfare”, 2005 s. 3 – 20
[2]    Griffith J., Sielski K., Frye H., (1998), “C4ISR Handbook”, the Integrated C4I Architecture Division, Architectures Directorate, Office of the Assisstant Secretary of Defense, Washington D.C.
[3]    Wihl, L., Varshney, M., (2010), “Introducing a Cyber Warfare Communications Effect Model to Synthetic Environments”, Interservice/Industry Training, Simulation and Education Conference 2010
[4]    Roberts J.D., Dobbs V.S., (2001), “Simulation to C4I Interoperability for Planning and Decision Support”, Fall Simulation Interoperability Workshop, SISO,Orlando, FL


Hiç yorum yok: