Modellera och simulera är lika mycket konst som vetenskap

Det är inte tekniken som sätter gränsen utan vår förmåga att omsätta tankar till modeller

Modellering och simulering (MoS) kan höja effekten i de flesta av försvarets verksamheter. Modellering och simulering som används på ett felaktigt sätt kan å andra sidan orsaka stora problem Den snabba IT-utvecklingen har ökat möjligheterna att modellera och simulera ur ett tekniskt perspektiv. För att kunna utnyttja de tekniska möjligheterna krävs en förståelse för hur modellering och simulering kan användas inom försvaret, vilket i sin tur kräver en grundläggande förståelse för vad modeller är.

Att visa vägen är en modell
Det finns inte en enad syn på vad MoS är. Detta är naturligt eftersom området är mycket brett. MoS används inom de flesta av försvarets verksamheter, och olikheterna mellan de olika områdena är stora. För många är begreppen i sig oklara.

En modell är ett sätt att avbilda en del av verkligheten för ett speciellt syfte. I vid bemärkelse använder vi modeller dagligen. Om vi ska beskriva vägen är detta en typ av modell. Ett modellflygplan är en typ av modell -en fysisk modell som tas fram för nöjes skull. Simulering är en metod för att använda modellen över tiden. Det är också en teknik för testning, analys och träning i vilken olika system, reella såväl som modellerade används separat eller i samverkan.

När vi talar om modellering och simulering inom försvaret handlar det om att försöka avbilda delar av försvaret. Det kan röra sig om att simulera ett flygplan för att träna piloter, att simulera olika krigsförlopp som underlag för att utforma operativa planer, eller att simulera en framtida målsökare. Den gemensamma nämnaren är att det handlar om komplexa problem och att modellerna är någon form av beräkningsmodeller.

Att modellera och simulera komplexa problem är lika mycket en konst som en vetenskap. Att avbilda ett existerande tekniskt system, tex ett flygplan, låter sig - om så krävs -göras i detalj. I en flygsimulator eftersträvas likhet med verkligheten. Piloten ska lära sig hur man flyger.

Vid simuleringar som underlag för utarbetandet av operativa planer är syftet framförallt att öka kunskapen om orsakssammanhang - om varför utfallet blir på ett visst sätt. Den förväntade tillgången till indata påverkar också modellutformningen.

Idag finns en god kunskap om hur tekniska system kan modelleras, men det är svårt och ibland omöjligt att modellera mänskligt beteende.

Nedanstående tabell beskriver vilka verksamheter som behöver göras för att ta fram en formaliserad beräkningsmodell, och vilka typer av modeller man har vid olika steg.

Ju mer komplexa system man vill avbilda desto viktigare är det att den konceptuella modellen är välgjord. Den tekniska utvecklingen har inte ökat vår förmåga att utveckla konceptuella modeller. Idag är det oftast de konceptuella modellerna som sätter gränserna - inte tekniken.

Farligt att överutnyttja modellen
Verksamheterna har olika syften. Frågeställningarna rör olika nivåer - från teknisk till strategisk - vilket också är en avgörande faktor vid utvecklingen av MoS. Verksamheterna bedrivs av olika aktörer, med olika stora resurser och under olika tidspress. Detta påverkar givetvis också MoS.

Modellering och simulering ska alltid användas för ett bestämt syfte. Att utnyttja modeller för ett syfte de inte tagits fram för är oftast olämpligt. Om man ändå försöker krävs ingående kunskaper om modellens uppbyggnad och en noggrann analys av förutsättningarna.

Kostnader för MoS
Konceptuella modeller är helt enkelt en nödvändighet vid analys av komplexa system. I många fall kan datorisering vara mycket värdefullt. Kostnaderna för detta måste dock alltid vägas mot den förväntade vinsten. Kostnaden för utveckling av datormodellen är inte det enda. Kostnaden för vidmakthållande och modifieringar är nog så väsentliga. Datorutvecklingen går snabbt och datorsystem byts ut på några år. Modellerna måste kunna följa med vid datorbyten. Detta kan kräva omprogrammering och ny mjukvara. För detta krävs i sin tur att någon har aktuell kunskap om modellen. Modifieringar krävs då helt nya materielsystem införs. Programmens regelverk måste då ses över i sin helhet.

Förväntningarna på vad modeller ska åstadkomma är stora. Det finns en förhoppning att MoS ska förbilliga och förbättra systemutveckling, produktion, prov, utbildning och träning. Utvecklingen i USA inom MoS anges ofta som förebild.

• Under 1995 investerades där cirka 20 miljarder kr för simuleringar i utbildningen.
• Inom DTAP (Defense technology area plan) är en konceptdemonstration för Synthetic theater of war inplanerad för två miljarder kr under sex år.

Vid jämförelser med USA är det viktigt att analysera våra förutsättningar vad gäller kostnader, behov, realism i genomförandet och alternativa möjligheter .

Några råd till försvaret
För att åstadkomma bra konceptuella modeller av strid och konflikter på stridsteknisk nivå och nivåer däröver krävs att officerare, analytiker och dataexperter arbetar tillsammans kring frågeställningen. Tillgång till personal med olika kompetenser och arbetsformer är viktigt för utvecklingen av MoS. Ambitionen vad gäller modellutveckling måste ses i detta sammanhang.

Några råd för modellering och simulering inom försvaret:

• Satsa inte på att försöka ta fram en modell som ska täcker flera nivåer och som ska användas i flera verksamheter.
• Följ utvecklingen utomlands vad gäller sammanlänkade modeller. För att göra detta krävs att vi har egen verksamhet inom landet, men resurserna för detta måste vägas mot andra insatser.
• Stärk inhämtandet av indata och vidmakthållande av modeller.
• Bedöm vad som krävs för att vidmakthålla och modifiera modellerna innan beslut om implementering på dator tas.
• Bedöm tillgången på indata, denna kan starkt påverkar modellutformningen.
• Utveckla modeller stegvis. Skapa så snart som möjligt en tillfällig lösning som prövas av användarna och vidareutvecklas.

Detta gör FOA inom MoS
Inom FOA används modellering och simulering inom snart sagt alla områden, några exempel:

• datoriserade krigsspelsmodeller används vid försvarsmaktens studier.
• simuleringsmodeller för ledningssystem, för telekrigsdueller mellan flygplan eller för värdering av vapenverkan i stridsvagnar används för att effektivisera eller överhuvudtaget genomföra forskningen.
• spridningsmodeller för giftiga utsläpp i atmosfären används vid studier av skydd mot C-krigföring.
• projektilers genomträngning i pansar studeras

I forskningen modelleras fenomen från en hög (operativ) nivå ned till en detaljerad teknisk nivå.

En annan del av verksamheten är forskning och utredning om MoS. FOA har tagit upp detta forskningsområde relativt nyligen och rekryterar en forskningschef inom området modellering och simulering. De forskningsuppgifter som nu har startats gäller:

• metoder för hur man ska koppla ihop simuleringsmodeller på olika datorer, så att modellerna kan köras samtidigt och interagera med varandra. Se sid 23.
• metoder för att säkerställa att en viss simuleringsmodell verkligen gör vad vi tror att den ska göra. Detta innebär forskning kring verifiering - att visa att en modell verkligen avbildar den konceptuella modellen. Forskning kring validering - att visa att modellen faktiskt på ett rättvisande sätt avbildar verkligheten. Forskning kring ackreditering - hur ska man godkänna att en viss modell ska kunna användas för att modellera en viss företeelse för ett visst syfte inom vissa ramar. Se sid 8.

FOA medverkar också i försvarets gemensamma satsningar på MoS, exempelvis utformningen av försvarsmaktens strategi för modellering och simulering samt de ökade ansträngningar som görs i samordningssyfte inom området.

Några definitioner

En definition av begreppet modell är:
” A model is an external and explicit representation of part of reality as seen by the people who wish to use that model to understand, to change, to manage and control that part of reality.”

Följande citat är en bra beskrivning av vad modeller av strid ger.
”...combat models should be viewed less as answer machines then as frameworks for summarizing and communicating objective and subjective knowledge (including knowledge of uncertainties), and as mechanisms for exploration.”

The base of sand problem,
Paul K Davis, Donald Blumenthal, RAND

Av Susanne Odar som tillhör FOAs ledning och ansvarar för forskningsområdet ledning, infossystemteknik och obemannade farkoster.

Från FOA-tidningen nr 1-1998 - www.foi.se/framsyn