ما المقصود بمدير البنية التحتية للمحاكاة؟
مدير البنية التحتية للمحاكاة هو مكون برمجي أو خدمة تدير الحوسبة والذاكرة والموارد الأخرى المطلوبة لتشغيل المحاكاة. تمتلك المؤسسات الحديثة تطبيقات تحاكي أو تعيد إنشاء أماكن وعمليات العالم الفعلي رقميًا. يجب أن تقوم أنظمة المحاكاة هذه بتحليل كمية هائلة من البيانات المرئية والصوتية لإنشاء مشاهد غامرة. قد تتطلب أيضًا قوة حوسبة إضافية لمعالجة تغييرات البيانات في الوقت الفعلي والحفاظ على دقة المحاكاة. يتولى مدير البنية التحتية للمحاكاة مهام تخصيص الموارد بحيث يمكن تشغيل تطبيق المحاكاة بكفاءة أكبر.
ما المقصود بالمحاكاة المكانية؟
مدير البنية التحتية للمحاكاة هو التقنية التي تدعم إنشاء عمليات محاكاة مكانية مفصلة.
المحاكاة المكانية هي تقنية النمذجة الحوسبية التي تعيد إنشاء الأنظمة المعقدة رقميًا بمكونات مكانية أو جغرافية. إنها تتضمن إنشاء بيئة افتراضية تحاكي سلوكيات العالم الواقعي، وتسمح للمستخدم باستكشاف سيناريوهات مختلفة.
تأخذ المحاكاة في الاعتبار عوامل مختلفة، ومنها:
- الظروف البيئية
- الخصائص الديموغرافية
- التغييرات الفيزيائية والكيميائية
يشير المصطلح مكانية إلى أن نموذج المحاكاة يعتمد على سمات الزمان والمكان عندما يتفاعل مع النماذج الأخرى أو العالم الافتراضي. على سبيل المثال، يمكن أن تصدأ العلب المعدنية مع مرور الوقت في بيئة افتراضية، ويمكن أن تتأثر عند الضرب بمطرقة.
ما ميزات مدير البنية التحتية للمحاكاة؟
نقدم فيما يلي بعض ميزات استخدام مدير البنية التحتية للمحاكاة.
محاكاة النماذج المعقدة
مع تزايد تعقيد المحاكاة، يزداد حجم موارد الحوسبة المطلوبة بشكل كبير. على سبيل المثال، تتضمن محاكاة تدفق حركة المرور للمدن الكبرى أو سلاسل التوريد في أنحاء البلد كافة التفاعلات في الوقت الفعلي بين مئات الآلاف من الكيانات.
يتيح مدير البنية التحتية للمحاكاة للمطورين محاكاة الأنظمة المعقدة من خلال إدارة البنية التحتية الأساسية. فهو يوزع أعباء العمل عبر الخوادم بكفاءة حتى يتمكن المطورون من التركيز على المحاكاة الفعلية.
توسيع نطاق عمليات المحاكاة
يحل مدير البنية التحتية للمحاكاة مشكلات التحجيم (أي، توسيع الموارد وتقليصها). لفعل ذلك، فإنه يُقسّم عالمك الافتراضي مكانيًا، ويوزّع الأجزاء عبر مجموعة من مثيلات الحوسبة التي تعمل في السحابة.
تعمل مثيلات الحوسبة بعضها مع بعض لمعالجة عالم المحاكاة بأكمله بالتوازي. يظهر عالم المحاكاة لديك كمساحة متكاملة واحدة لكل شيء فيه ولجميع العملاء المتصلين به.
لم تعد مضطرًا إلى تبسيط المحاكاة بسبب حد أداء الأجهزة، يمكنك بدلاً من ذلك إضافة المزيد من قدرة الحوسبة في السحابة.
تقليل تكاليف المحاكاة
عادةً، كان يتعين أن توفر المؤسسات للمطورين بنية تحتية للأجهزة والبرامج باهظة الثمن لإنشاء عمليات محاكاة وتشغيلها. أدى ذلك إلى تكبد أموال باهظة وتكاليف صيانة متواصلة.
وفي المقابل، يعمل مدير البنية التحتية للمحاكاة في السحابة لإدارة الموارد بكفاءة. إنك لا تدفع سوى مقابل ما تستخدمه فقط، ويمكنك توسيع نطاقه أو تقليصه تلقائيًا حسب الطلب.
تقليل وقت التطوير
عادةً، كان يتعين أن يوفر المطورون محرك النمذجة، ووحدات الذاكرة، وتحليلات البيانات، والإعدادات الأخرى قبل بدء المحاكاة المرئية. وكان يتعين أيضًا أن يحدثوا التكوينات، ويجروا تغييرات في البيئة لمواكبة التكنولوجيا. وقد أدى ذلك إلى زيادة وقت التطوير والجهد المبذول.
يتيح لك استخدام البنية التحتية المُدارة للمحاكاة التركيز على تطوير محتوى المحاكاة وتعليماتها البرمجية عوضًا عن مهام الصيانة.
ما بعض حالات الاستخدام التي تتطلب مدير البنية التحتية للمحاكاة؟
يتيح لك مدير البنية التحتية للمحاكاة محاكاة السيناريوهات المعقدة بسهولة وبتكلفة معقولة. فيما يلي، نقدم بعض الأمثلة على حالات الاستخدام.
تخطيط الأحداث
يعتمد الحدث الناجح على التنسيق المحكم بين العديد من الأطراف وتوقع حالات عدم اليقين. يبدأ التخطيط السليم قبل أشهر أو أسابيع من الحدث.
يحاكي مخططو الأحداث سيناريوهات واقعية مختلفة، مثل حالة المرور، ونسبة حضور الضيوف، وحالات التأخير، للاستعداد لجميع الاحتمالات واستكشاف المشكلات وحلها.
استجابات حالات الطوارئ
إن حالات الطوارئ، مثل الكوارث الطبيعية والحوادث والحرائق، خطرة وتسبب أضرارًا اقتصادية كبيرة.
يتيح مدير البنية التحتية للمحاكاة للمستجيبين الأوائل محاكاة حالات الطوارئ وإعداد الاستجابات المناسبة. ويتيح أيضًا لمديري المدن اختبار أنظمة الاستجابة الحالية، والتأكد من جاهزيتها لسيناريو واقعي محتمل.
التطوير الحضري
يتطلب التخطيط الحضري النظر في العوامل المختلفة، بما في ذلك الخصائص الديموغرافية، والمرافق، والعقارات، وحركة المرور، والتعليم، والبيئة.
يجب على المُطوّرين الحضريين توقع تأثير المتغيرات المختلفة في نمو السكان واستدامتهم في المستقبل. يستخدم المُطوّرون الحضريون مدير البنية التحتية للمحاكاة لمحاكاة بيئة العالم الحقيقي عبر نموذج رياضي على نطاق واسع للحصول على تنبؤات واقعية.
تدريب
يساعد مدير البنية التحتية للمحاكاة في تشغيل برامج محاكاة للتدريب مثل محاكاة الطيران. من خلال قدرة الحوسبة القابلة للتوسع، يمكن أن يتضمن برنامج التدريب المزيد من المُعلمات ليعكس الظروف الواقعية لتشغيل الطائرة في الحياة الواقعية.
كذلك، يحاكي الأطباء تحت التمرين العمليات الجراحية في الظروف نفسها بالضبط من خلال مدير البنية التحتية للمحاكاة.
تطوير الألعاب
يستخدم مطورو الألعاب مدير البنية التحتية للمحاكاة لاختبار أعمالهم من خلال سيناريوهات لعب واقعية. ويمكنهم إدخال أعداد كبيرة من عناصر اللعبة في ألعاب الواقع الافتراضي وربطها بمنطق اللعبة.
ما طريقة عمل مدير البنية التحتية للمحاكاة؟
بدلاً من محاكاة العالم بأكمله، يُشغِّل مدير البنية التحتية للمحاكاة عمليات محاكاة متوازية متعددة على السحابة.
نوضح فيما يلي الخصائص والمكونات الأساسية لمدير البنية التحتية للمحاكاة.
شبكة المحاكاة
تتكون البيئة التي يجرى محاكاتها من كيانات متحركة أو ثابتة، مثل السيارات والأشجار المنتشرة على نطاق منطقة كبيرة. يقسِّم مدير البنية التحتية للمحاكاة العالم الذي يجرى محاكاته إلى أقسام مربعة متعددة. يتحكم كل قسم، يسمى شبكة المحاكاة، في الكيانات داخل حدوده.
التطبيقات المكانية
تتحكم التطبيقات المكانية الفردية في شبكات المحاكاة، وتوفر منطق المحاكاة للكيانات. يتحكم كل تطبيق مكاني بشكل كامل في منطقة داخل الشبكة تُسمى منطقة الملكية.
يزود مدير البنية التحتية للمحاكاة كل تطبيق مكاني بموارد حوسبة كافية لعرض الصور ومعالجة البيانات وتنفيذ مهام محاكاة افتراضية أخرى بشكل فردي. يمكن تشغيل العديد من التطبيقات المكانية من وحدة الحوسبة السحابية الأساسية نفسها، مثل مثيل سحابة الحوسبة المرنة لـ Amazon (Amazon EC2).
منطقة الاشتراك
التطبيق المكاني لديه رؤية شاملة للكيانات والبيئة التي تجري محاكاتها داخل منطقة ملكيته. لكن، قد يحتاج إلى التوعية بأحداث الكيانات في أجزاء أخرى من العالم الذي تجري محاكاته. في تلك الحالات، ينشئ التطبيق المكاني منطقة اشتراك.
تتيح منطقة الاشتراك هذه للتطبيق المكاني تلقي الأحداث من منطقة مجاورة تجري محاكاتها تملكها التطبيقات المكانية الأخرى. على سبيل المثال، يمكن لروبوت مستقل استخدام منطقة الاشتراك لتلقي معلومات حول طبيعة الأرض على بعد 100 قدم أمامه مباشرةً.
حركة الكيانات
في عالم تجري محاكاته، قد تنتقل الكيانات من شبكة محاكاة إلى شبكة محاكاة أخرى. عندما يمر كيان بين مناطق ملكية مختلفة، يتحكم تطبيق مكاني جديد في هذا الكيان.
وبالمثل، يمكن للكيانات أيضًا التنقل بين مناطق الملكية التي تتحكم فيها التطبيقات المكانية التي يشغلها مشغلون مختلفون. في تلك الحالات، يعالج مدير البنية التحتية للمحاكاة اتصالات الشبكة لنقل التحكم إلى تطبيق مكاني جديد.
ما الميزات الأساسية التي يجب البحث عنها في مدير البنية التحتية للمحاكاة؟
يسمح مدير البنية التحتية للمحاكاة الرائع للمؤسسات بمحاكاة السيناريوهات المعقدة بدون عناء، ويتضمن بعض الميزات الأساسية التالية.
البنية التحتية المُدارة
اختر مدير البنية التحتية للمحاكاة الذي يوفر تلقائيًا موارد الحوسبة والاتصال بالشبكات والبيانات الضرورية. فهو يتيح لك تقليل وقت الإعداد عندما تعيد إنشاء سيناريوهات العالم المادي في عالم المحاكاة.
التكامل مع التطبيقات المُخصّصة
تتطلب بعض مشروعات المحاكاة تشغيل تطبيقات مخصصة جنبًا إلى جنب مع المنطق المكاني. في مثل هذه الحالات، اختر مدير البنية التحتية للمحاكاة الذي يتيح لك تحميل برنامج المحاكاة الخاص بك وتبادل البيانات باستخدام التعليمات البرمجية للمحاكاة.
التقسيم المكاني المؤتمت
يقسِّم التقسيم المكاني عالم المحاكاة الخاص بك إلى مقاطع موحَّدة متعددة. ينفذ مدير البنية التحتية للمحاكاة القوي عملية التقسيم هذه تلقائيًا استنادًا إلى التكوينات المحددة مسبقًا.
دعم التوعية بالكيان
يضمن مدير البنية التحتية للمحاكاة الذكي أن تحافظ الكيانات على الوعي المكاني على الرغم من وجودها في شبكات محاكاة مختلفة. فهو يخزّن البيانات العالمية في جميع مثيلات التطبيق المكاني. ويسمح هذا للكيانات باجتياز مناطق المحاكاة المختلفة بدون فقدان الوعي السياقي والمكاني.
كيف يمكن لـ AWS دعم متطلبات المحاكاة الخاصة بك؟
AWS SimSpace Weaver هي خدمة مدير البنية التحتية للمحاكاة تتيح لك إنشاء عمليات محاكاة حاسوبية معقدة على نطاق واسع.
تعمل SimSpace Weaver على البنية التحتية السحابية لـ Amazon Web Services (AWS)، وهي حل مُدار بالكامل. يمكن للمؤسسات إنشاء عمليات محاكاة للأنظمة الحقيقية باستخدام SimSpace Weaver بدون الاستثمار في حلول محلية مُكلِّفة.
فيما يلي بعض طرق الاستفادة من AWS SimSpace Weaver:
- استخدام مثيلات Amazon EC2 المتعددة لتوفير موارد الحوسبة والذاكرة والاتصال بالشبكات
- تحقيق التكامل مع Unreal Engine 5 وUnity LTS Release للحصول على نتائج محاكاة غامرة
- تشغيل عمليات محاكاة عالية التردد (منخفضة بما يعادل 10 هرتز أو 15 هرتز) لتلبية احتياجات المحاكاة الخاصة بك
ابدأ استخدام مديري البنية التحتية للمحاكاة من خلال إنشاء حساب AWS اليوم.
