Simulações Baseadas em Sistemas
Multiagentes aplicadas a Jogos de Guerra
Pier-Giovanni Taranti
Orientador – Prof. J. C P. de Lucena
Sumário
• Introdução
• Conceito de Jogos de Guerra
• Jogos de Guerra apoiados por simulações computacionais do
Teatro de Operações (limitações e necessidades)
• Estado da Arte
• Por que uma solução por SMA pode ser adequada?
• Próximos passos
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Introdução
• Simulações são modelos dinâmicos de um sistema.
• Em uma simulação pode-se observar o comportamento de
um sistema de forma próxima ao previsto em situação real.
• Os motivos pelos quais se opta por realizar simulações são
os mais diversos:
– economia de recursos
– observação do comportamento de sistemas complexos
– redução da complexidade matemática na resolução de
problemas
– possibilidade de realização de experimentos
impraticáveis de outra forma
– aceleração de resultados através da seleção de experimentoscandidatos através de simulação computacional
– etc...
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Introdução
• Simulações são classificadas de várias formas:
•
quanto ao ambiente onde a simulação se desenrola
– real ou computacional
• quanto ao grau de visibilidade
• quanto ao grau de interação ou controle
• Estas classificações não são rígidas, sendo possíveis
simulações que se encontrem entre duas categorias
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Introdução
• Sistemas de Jogos de Guerra e Treinadores táticos são
exemplos de sistemas militares que, baseados em um
modelo dinâmico de Teatro de Operações (i.e
simulações), visam aperfeiçoar as capacidades dos usuários
ou testar planejamentos perante situações possíveis, porém
não previstas até este momento.
• Estes sistemas utilizam simulações de comportamentos de
meios neutros, inimigos, amigos e do ambiente do teatro de
operações (ambiente).
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Conceito de Jogos de Guerra
• Na fase de planejamento de operações militares, ou criação
de tática de combate, um fator primordial a ser considerado
é a capacidade do inimigo e suas possibilidades.
• Conhecer o inimigo é tão importante para o sucesso quanto
conhecer suas próprias capacidades [Sun-tzu. The Art of
War. 600 BC].
• Um planejamento que respeite os fundamentos da
estratégia [Liddell Hart, B. H. Strategy: the indirect
approach. 1954] deve considerar questões como a
manutenção de posições que não permitam ao inimigo a
certeza de seus objetivos e que permita ao Comandante
alterá-los por conveniência estratégica ou tática.
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Conceito de Jogos de Guerra
• Ocorre que as forças oponentes deslocam-se espacialmente
no tempo, alterando suas propriedades a cada instante (raio
de ação, raio de detecção, etc.), por iniciativa própria ou por
imposição do ambiente.
• A complexidade envolvida é tão grande que é impossível
prever com aceitável grau de exatidão o comportamento
futuro.
• Não existem restrições morais ou de direito quando se
considera potenciais ações inimigas na guerra: falta de
opções, risco elevado ou cálculos matemáticos podem levar
o inimigo a considerar aceitável na guerra o que seria
impensável na paz.
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Conceito de Jogos de Guerra
• O comportamento do inimigo é fruto do conjunto de ações
tomadas a nível micro, pelos elementos (navios, aviões,
tropas, etc.) seguindo um conjunto de ordens iniciais,
emitidas pelos seus comandos superiores, as quais podem
ser alteradas no tempo.
• Quando ocorrem interações entre oponentes nestes
sistemas, os resultados são sempre estocásticos, portando,
também imprevisíveis a priori. Sistemas desta natureza são
classificados como complexos [Moffat, J. Complexity Theory
and Network Centric Warfare. 2006].
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Conceito de Jogos de Guerra
• Ocorre que, estes cenários imprevisíveis, que emergem das
interações e comportamentos dos atores da simulação a
nível micro, são um dado precioso fornecidos por estes
sistemas, pois auxiliam na validação de planejamento de
operações militares, por permitir visualizar uma situação
imprevista com antecedência e adaptar o planejamento a
esta hipótese, criando os necessários planos contingentes.
• Assim como na informática a interpretação dos requisitos
muda durante o planejamento e análise, no meio militar o
conhecimento do inimigo e de nossas capacidades é
refinado ao longo do planejamento. Os Jogos constituem um
laboratório de cenários possíveis para a execução deste
refinamento.
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Conceito de Jogos de Guerra
• Este teste do planejamento perante possíveis movimentos
do inimigo é realizado nos chamados Jogos de Guerra.
Nestes Jogos, o estado maior que realizou o planejamento
de uma operação a executa, utilizando meios simulados,
contra a oposição do inimigo, também simulado.
• Estes jogos podem ser estratégicos, quando realizados em
altos níveis de abstração, ou táticos, quando representam
enfrentamentos diretos de forças considerando menor nível
de granularidade.
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Conceito de Jogos de Guerra
• Um fator importante sobre os Jogos é que eles não têm por
objetivo avaliar um vencedor: o objetivo é avaliar o
planejamento, verificar se ele é abrangente e realístico, se
considerou as possibilidades do inimigo, se oferece risco
inaceitável a nosso poder militar. Nenhum jogo poderá
determinar com precisão o vencedor; se isto fosse possível
não haveria necessidade de confronto.
• A história é plena de eventos a nível micro que mudaram o
rumo dos acontecimentos, mesmo poderios militares
superiores, que respeitando o princípio da massa deveria
atingir a vitória, foram diversas vezes levados a falência
devido à impossibilidade de prever os movimentos de seus
inimigos.
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Jogos de Guerra apoiados por simulações
computacionais do Teatro de Operações
• Porque as simulações não podem prever os movimentos
inimigos com aceitável grau de exatidão? Dois motivos se
destacam:
1.
O desconhecido, que pode gerar a surpresa estratégica e
tática, inserindo variáveis novas em nível micro cujos efeitos
se propagam de forma inexorável sobre o sistema
2.
O fator estocástico ou não-determinístico do sistema,
destacado por Pidd em [Michael Pidd, Systems Modelling:
Theory and Practice.2004], e freqüentemente esquecido pelos
usuários de simulação (i.e sistemas não-lineares).
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Jogos de Guerra apoiados por simulações
computacionais do Teatro de Operações
• Em Jogos de Guerra a questão estocástica é contornada
utilizando-se juízes humanos, especialistas que
acompanham a execução dos Jogos (duas semanas a dois
meses), interferindo no comportamento dos meios inimigo
para criar situações não previstas no planejamento, ou
evitar situações que possam levar a um desfecho favorável
a algum dos lados, a fim de manter o planejamento em
testes.
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Jogos de Guerra apoiados por simulações
computacionais do Teatro de Operações
• Como se trata de uma simulação de Teatro de Operações,
que apóia o jogo, questões ligadas a posicionamento
geográfico, visibilidade, comunicação entre atores,
cumprimento de regras, representações de dinâmicas
espaciais (de ordem de grandeza diferentes) e
interatividade com Juízes ou partidos planejadores que
exercem o controle da ação, devem ser considerados e
satisfatoriamente suportadas.
• Outras questões, como reuso de atores da simulação,
mudança de características de atores, persistência de dados
e controle de estado dos atores devem ser consideradas
nestes sistemas.
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Jogos de Guerra apoiados por simulações
computacionais do Teatro de Operações
• Questões importantes para modelagem dos sistemas sóciotécnicos formados em situação de guerra, como
subordinação, respeito às ordens, níveis de decisão, cadeia de
comando, entre outros, precisam ser tratadas nestas
simulações, ou delegadas aos Juízes.
• As poucas informações que se possui a respeito dos atuais
sistemas de Jogos de Guerra, indicam a realização de
simulações passivas, nas quais apenas aspectos logísticos,
cinemático e de alcance de detecção são tratados.
• Sempre que uma decisão é necessária ou que meios entram
em alcance de detecção, cabe aos Juízes determinarem qual
será o curso das ações.
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Estado da Arte
• A construção destas simulações para Jogos de Guerra é um
desafio, pois este tipo de sistema não é comercial: não se
vendem sistemas de jogos de guerra.
• A pouca bibliografia que existe sobre o assunto é conceitual,
normalmente de abordagem puramente teórica ou
matemática, sendo que a última possui o inconveniente de
não fornecer uma representação espacial do cenário, sendo
mais adequada a cálculos sobre enfrentamento, realizados
em regiões limitadas do espaço virtual, desconsiderando seu
efeito sobre os outros atores.
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Estado da Arte
• A solução adotada por cada projeto de desenvolvimento de
jogos de guerra é ad hoc, normalmente tratada com sigilo
devido não somente a proteção do capital intelectual, mas
principalmente devido à sensibilidade dos dados arquivados
no sistema. Um dos poucos documentos acadêmicos
produzidos no Brasil sobre o assunto é [SANTOS, F.M.A.,
CASANOVA, M.A. e SEIXAS, R.B. Jogos de Guerra em
Plataformas Móveis. Relatório Técnico 01, 2002].
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Por que uma solução por SMA pode ser
adequada?
• Filtros sobre visualização de dados no nível micro:
• atores somente devem perceber a sua própria situação.
• Os sistemas de GIS não representam adequadamente
objetos móveis, porém diversas pesquisas sugerem o uso de
agentes de software para imprimir dinâmicas na
representação espacial.
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Por que uma solução por SMA pode ser
adequada?
• Uma característica notável nestas simulações aplicadas a
Jogos de Guerra é a complexidade das mesmas, aqui
considerando o sentido de complexidade de sistemas
consonante as obras de Michael Pidd e James Moffat, que
destacam o fato que o comportamento autônomo dos
elementos a nível micro se propagar a nível macro, gerando
uma imprevisibilidade do comportamento global dos
sistemas.
• Ambos os trabalhos sugerem o uso de Simulações Baseadas
em Sistemas Multiagentes para tratar a complexidade dos
sistemas, porém não se referem a sistemas
georeferenciados.
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Por que uma solução por SMA pode ser
adequada?
• A inserção de autonomia no comportamento dos atores
(Navios, tropas, aeronaves, etc.) é desejável para fornecer
não somente maior fluidez ao processo, mas também evitar
vícios de avaliação pelos Juízes, fornecendo novas
possibilidades de cenários.
• Esta autonomia permitiria a observação do Jogo em nível
mais alto, no qual os atores da simulação cumpririam seu
planejamento, que poderia incluir ataques a alvos de
oportunidade, regras de engajamento, planos contingentes,
planos de comunicação, entre outros.
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Por que uma solução por SMA pode ser
adequada?
• O uso de agentes de software ou Sistemas Multiagentes
para sistemas de jogos de guerra é considerado em:
• Ivar Oswalt and Stephen Kasputis.Characterizing Models,
Simulations, and Games. Interservice/Industry Training,
Simulation, and Education Conference (I/ITSEC) 2006.
• Ören, T.I. (2001 – Invited Paper). Impact of Data on
Simulation: From Early Practices to Federated and AgentDirected Simulations. In: A. Heemink et al. (eds.) Proc. of
EUROSIM 2001, June 26-29, 2001, Delft, the Netherlands.
• R.C. Rubel (2001) .War-gaming network-centric warfare., Nav.
War Coll. Rev. 54(2) 61.74.
• Levent Yilmaz. Toward Next-Generation, Simulation-Based
Computational Tools for Conflict and Peace Studies. Social
Science Computer Review, Volume 25 Number 1. Spring 2007,
p 48-60.
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Por que uma solução por SMA pode ser
adequada?
• A única abordagem a declarar possuir uma implementação
operacional, que utiliza Jack, foi:
• Ralph Rönnquist, Andrew Lucas and Nick Howden. The
simulation agent infrastructure (SAI) – Incorporating intelligent
agents into the CAEn close action simulator. SimTecT 2000
Conference Proceedings, Sydney Conventional and Exhibition
Centre, Darling Harbour, Sydney, Australia, p83-87
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Próximos passos
• A presente proposta sugere que seja iniciada pesquisa sobre
o tema, que envolve áreas de estudo como: Jogos sérios
(medicina, militar, treinamento,…), Teoria da Complexidade,
GIS, Simulações Estocásticas e Simulações Interativas e
Engenharia de Software.
• Este trabalho deverá ampliar o referencial teórico, a fim de
validar a adequabilidade de uso de SMA para este problema.
• Como abordagem inicial, serão pesquisadas técnicas de
modelagem e reuso de simulações, necessárias a condução
de futuros experimentos.
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Simulações Baseadas em Sistemas
Multiagentes aplicadas a Jogos de Guerra
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