JP2014173806A - Simulation executing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、実世界をモデル化した大規模シナリオに係る、計算機を用いたモンテカルロシミュレーションの実行方法に関する。 The present invention relates to a method for executing a Monte Carlo simulation using a computer according to a large-scale scenario modeling a real world.
確率的要素を含む計算機シミュレーションでは、繰り返しシミュレーションを実行することによって統計的な実行結果を得るモンテカルロシミュレーションを用いる。実世界での各種構成システムの挙動を想定した大規模シナリオについて、計算機システムを利用してモンテカルロシミュレーションを行う場合、シナリオの規模や複雑さ(例えば、システムを構成するユニットの数、パラメータ数、統計的要素の数等の演算条件)に応じて、相当数の演算実行回数を要するため、総実行時間が膨大となる。 In a computer simulation including a stochastic element, a Monte Carlo simulation is used in which a statistical execution result is obtained by repeatedly executing a simulation. When performing a Monte Carlo simulation using a computer system for a large-scale scenario that assumes the behavior of various configuration systems in the real world, the scale and complexity of the scenario (for example, the number of units, parameters, and statistics of the system) Depending on the calculation conditions (such as the number of target elements), a considerable number of calculation execution times are required.
従来、1回目のシミュレーション実行で判明した情報を活用して、2回目以降の実行を効率化することで、シミュレーションの総実行時間の短縮を図るシミュレーション実行方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。1回目の実行によって既知となったイベントの発生時刻を取得し、その時刻までに確率的要素がなく不変であれば、2回目以降に実行する際は、既知となったイベントの発生時刻を利用して、シミュレーションの総実行時間を短縮する。例えば、1回目のシミュレーションで発生時刻が既知となり、細かいタイムステップ幅による実行が不要となるイベント間については、タイムステップ幅を大きくし、演算量を減少して総実行時間の短縮を図る。 2. Description of the Related Art Conventionally, a simulation execution method that shortens the total execution time of a simulation by using the information found in the first simulation execution to improve the efficiency of the second and subsequent executions is known (for example, Patent Documents). 1). If the occurrence time of an event that became known by the first execution is acquired and there is no stochastic element up to that time, use the occurrence time of the event that became known when executing the second and subsequent times Thus, the total simulation execution time is shortened. For example, between events where the time of occurrence is known in the first simulation and execution with a fine time step width is not required, the time step width is increased to reduce the amount of computation to shorten the total execution time.
上記の従来のシミュレーション実行方法では、詳細な模擬が不要な期間の演算処理は一部省略できるが、シナリオに登場する各種ユニットのシミュレーション用モデルを全てのユニットについて生成して、シナリオの実行結果を予想するためのシミュレーションを演算処理する必要がある。このため、シミュレーション全体の総実行時間に対する短縮効果の寄与が小さいという問題がある。 In the above conventional simulation execution method, some computation processing during the period when detailed simulation is unnecessary can be omitted, but simulation models of various units appearing in the scenario are generated for all units, and the execution result of the scenario is obtained. It is necessary to process a simulation for prediction. For this reason, there is a problem that the contribution of the shortening effect to the total execution time of the entire simulation is small.
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、シミュレーション実行時に生成するシナリオに登場するユニットを局限し、演算量を減らすことで、シミュレーションの総実行時間の短縮を図ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and aims to reduce the total execution time of the simulation by localizing units appearing in the scenario generated at the time of simulation execution and reducing the amount of calculation. To do.
この発明によるシミュレーション実行方法は、予め設定されたユニットの挙動をモデル化したシナリオに基づくシミュレーションを、計算機を用いたモンテカルロシミュレーションにより、複数のタイムステップで繰り返し実行するシミュレーション実行方法であって、1回目のタイプステップでシミュレーションを実行する1回目のシミュレーション実行処理と、上記1回目のシミュレーション実行結果を用いて、上記シナリオに登場するユニット間の依存関係を特定し、当該特定した依存関係から確率的要素により相互作用するユニットの挙動を事象パターンとして抽出する抽出処理と、上記シミュレーションの実行単位から、上記事象パターンを含まない部分をテンプレートとして分割する分割処理と、上記確率的要素により相互作用するユニットを局限して、当該ユニットの上記事象パターンに対応したシミュレーションの実行単位を再実行し、当該再実行結果に上記テンプレートを結合し、当該結合結果を用いて次回以降のタイプステップの演算処理を繰り返し実行するループ処理と、を備えたものである。 The simulation execution method according to the present invention is a simulation execution method for repeatedly executing a simulation based on a scenario modeling the behavior of a preset unit at a plurality of time steps by Monte Carlo simulation using a computer. Using the first simulation execution process for executing the simulation in the type step and the first simulation execution result, the dependency relationship between the units appearing in the scenario is specified, and the stochastic element is determined from the specified dependency relationship. Extraction processing that extracts the behavior of the unit that interacts as an event pattern, division processing that divides the part that does not include the event pattern from the execution unit of the simulation as a template, and interaction by the stochastic element The unit to be localized, re-execute the simulation execution unit corresponding to the event pattern of the unit, combine the template with the re-execution result, and use the combination result for the next and subsequent type step arithmetic processing Loop processing for repeatedly executing.
この発明によれば、大規模シナリオのシミュレーション実行時に生成する、シミュレーションに関与するユニットの数を制限することで、演算量を減少することができる。 According to the present invention, the amount of calculation can be reduced by limiting the number of units involved in the simulation that are generated when the large-scale scenario is simulated.
実施の形態1.
この発明に係る実施の形態1によるシミュレーション実行方法について、図1から図5を用いて説明する。図1は、実施の形態1によるシミュレーション実行方法の流れを示す図である。図2は、実施の形態1による事象パターンの作成例を示す図である。図3は、実施の形態1による事象スケジュールの作成例を示す図である。図4は、実施の形態1による実行結果テンプレートの作成例を示す図である。図5は、実施の形態1によるリレーショナルデータベースにおけるデータモデルを示す図である。実施の形態1によるシミュレーション実行方法は、実世界の複数のユニットから構成される実システムに関し、当該実システムの挙動を計算機上でモデル化した大規模なシナリオについて、計算機システムが当該シナリオの実行結果を予想するモンテカルロシミュレーションを行うときに、当該シミュレーションを効率的に実行するものである。実施の形態1によるシミュレーション実行方法は、計算機と、計算機に接続された入出力装置と、計算機に接続された外部記憶装置から構成された計算機システムによって実行される。計算機の内部記憶装置及び外部記憶装置には、タイムステップ法に基づくモンテカルロシミュレーションのシミュレーションプログラムが、実行形式で実装されている。外部記憶装置は、リレーショナルデータベースを構成している。シナリオは、予めリレーショナルデータベースに蓄積され、シミュレーションの実行に伴い、リレーショナルデータベース上で実行結果のデータ更新が行われる。実システムとしては、例えば火器管制システム、複数の火器管制装置を利用して脅威目標に対処する情報システム(以下、目標対処システム)などがある。
A simulation execution method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a flow of a simulation execution method according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of creating an event pattern according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of creating an event schedule according to the first embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of creating an execution result template according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a data model in the relational database according to the first embodiment. The simulation execution method according to the first embodiment relates to a real system composed of a plurality of units in the real world, and the computer system performs the execution result of the scenario for a large-scale scenario in which the behavior of the real system is modeled on the computer. When performing a Monte Carlo simulation for predicting the above, the simulation is executed efficiently. The simulation execution method according to the first embodiment is executed by a computer system including a computer, an input / output device connected to the computer, and an external storage device connected to the computer. A simulation program of Monte Carlo simulation based on the time step method is implemented in an execution format in the internal storage device and the external storage device of the computer. The external storage device constitutes a relational database. The scenario is stored in the relational database in advance, and the execution result data is updated on the relational database as the simulation is executed. Examples of the actual system include a fire control system and an information system (hereinafter referred to as a target response system) that deals with threat targets using a plurality of fire control devices.
実施の形態1のシミュレーション実行方法では、計算機システムがタイムステップ法に基づくモンテカルロシミュレーションによるシミュレーションを実行する。計算機システムが2回目のタイプステップ以降にシミュレーションを実行する場合に、1回目のタイプステップに実行した結果を利用して、不要な模擬を間引くことにより、総演算時間の短縮を図る。このとき、1回目の実行結果を利用して、シナリオに登場するユニット間の相互作用の依存関係を特定し、その依存関係によってシミュレーションの実行単位を分割する。これにより2回目以降の実行時に確率的要素により相互作用を及ぼし合うユニットを局限し、実行単位ごとにシミュレーションを実行することで演算量を減少し、シミュレーションの総実行時間を短縮することを特徴としている。以下、これについて詳述する。 In the simulation execution method of the first embodiment, the computer system executes a simulation by Monte Carlo simulation based on the time step method. When the computer system executes a simulation after the second type step, the total calculation time is shortened by thinning out unnecessary simulations using the result executed in the first type step. At this time, the dependence of the interaction between the units appearing in the scenario is specified using the first execution result, and the simulation execution unit is divided according to the dependence. This makes it possible to localize units that interact with each other by a stochastic element during the second and subsequent executions, reduce the amount of computation by executing simulation for each execution unit, and shorten the total execution time of the simulation. Yes. This will be described in detail below.
図1において、実施の形態1によるシミュレーション実行方法は、計算機システムが処理する、ステップ1からステップ11、及びステップ70、80の処理から構成される。ステップ1では、予め設定されたシナリオに基いて、モンテカルロシミュレーションの1回目のシミュレーション実行が行われる。ステップ2,3,4は抽出処理であり、ステップ5,6は分割処理であり、ステップ7,8,80,70はループ処理である。
In FIG. 1, the simulation execution method according to the first embodiment is composed of the processes of
ステップ2では、モンテカルロシミュレーションの1回目のタイプステップのシミュレーション実行の結果から、後述の図2を用いてユニット間の特定の依存関係から構成される事象パターンの作成を行う。
In
ステップ3では、後述の図3を用いて作成された事象パターンの実行スケジュール(以下、事象スケジュール)の作成を行う。 In step 3, an event pattern execution schedule (hereinafter referred to as an event schedule) created using FIG. 3 described later is created.
ステップ4では、後述の図4を用いて、1回目のシミュレーション実行による事象パターンごとの実行結果を作成する。 In step 4, an execution result for each event pattern by the first simulation execution is created using FIG. 4 described later.
ステップ5では、1回目のシミュレーション実行による事象パターンごとの実行結果を基に実行結果テンプレートを作成する。 In step 5, an execution result template is created based on the execution result for each event pattern by the first simulation execution.
ステップ6では、ステップ4,5で作成された事象パターンごとの実行結果及び実行結果テンプレートをリレーショナルデータベースに登録し、当該データベースに登録したデータを2回目以降の実行で再利用可能とする。
In
ここで、図1のステップ2において、計算機システムは、入出力装置を介した操作者からの情報入力または自動プログラムの自動処理入力によって、1回目のシミュレーション実行結果からシナリオの中で、確率的要素により相互に影響または相互作用を及ぼしあうユニット間の依存関係を特定し、特定した依存関係の事象パターンを作成する。事象パターンは、以下に示す内容により構成される。
(1)依存関係があるユニットの種類(例えば、航空機、レーダサイト、指揮管制所、脅威目標等)
(2)依存関係があるユニットの性能諸元及び行動または挙動条件(例えば、各ユニットの最大速度、脅威目標への対処規定等)
(3)依存関係の種類(例えば、脅威目標の探知及び対処、探知結果の報告、脅威判定、指揮管制等)
(4)依存関係が発生する時刻
Here, in
(1) Dependent unit type (for example, aircraft, radar site, command office, threat target, etc.)
(2) Unit performance specifications and behavior or behavior conditions (for example, maximum speed of each unit, rules for dealing with threat targets, etc.)
(3) Types of dependencies (for example, detection and response of threat targets, reporting of detection results, threat judgment, command control, etc.)
(4) Time when dependency relationship occurs
ここで、例えば航空機、レーダサイト、指揮管制所、脅威目標をユニットに含む目標対処システムの場合、レーダサイトまたは航空機は、探知した脅威目標の情報に基づいて、探知結果の報告(以下、探知報告)を生成し、指揮管制所に送信する。指揮管制所はレーダサイトの探知報告を受信し、探知報告に基づいて脅威目標の脅威判定を行い、指揮管制のための情報(以下、指揮管制)を生成して航空機または対処装置に送信する。航空機は、指揮管制所からの指揮管制を受けて脅威目標へ接近し、火器を利用して脅威目標への対処を行う。対処装置は、指揮管制所からの指揮管制を受けて脅威目標に火器を向け脅威目標への対処を行う。このような各ユニットの挙動が、予めシナリオに含まれている。 Here, for example, in the case of a target response system including an aircraft, a radar site, a command control station, and a threat target in a unit, the radar site or aircraft reports a detection result (hereinafter referred to as a detection report) based on the detected threat target information. ) And send it to the command center. The command control station receives the radar site detection report, performs threat determination of the threat target based on the detection report, generates information for command control (hereinafter referred to as command control), and transmits it to the aircraft or the coping device. The aircraft receives a command and control from the command and control station, approaches the threat target, and uses a firearm to deal with the threat target. In response to the command and control from the command and control station, the coping device directs the firearm to the threat target and deals with the threat target. Such behavior of each unit is included in the scenario in advance.
図2は、事象パターンにおけるユニット間の依存関係の作成例を示している。計算機システムは、1回目の実行結果から、下記に示すユニット間の依存関係を抽出し、特定のユニット間に関連して発生する事象を事象パターンとして作成する。
(1)探知:レーダサイトAが脅威目標Aを探知、航空機Aが脅威目標Aを探知
(2)探知報告:レーダサイトAが指揮管制所Aへ探知報告
(3)脅威判定:指揮管制所Aが脅威目標Aを脅威判定
(4)指揮管制:指揮管制所Aが航空機Aを指揮管制
(5)対処:航空機Aが脅威目標Aに対処
FIG. 2 shows an example of creating a dependency relationship between units in an event pattern. The computer system extracts the dependency relationship between the units shown below from the first execution result, and creates an event that occurs in association with a specific unit as an event pattern.
(1) Detection: Radar site A detects threat target A, Aircraft A detects threat target A (2) Detection report: Radar site A detects detection to command control station A (3) Threat determination: Command control station A (4) Command and Control: Command and Control Center A controls Aircraft A and controls (5) Action: Aircraft A deals with Threat Target A
図1のステップ3において、計算機システムは、ステップ2で作成した事象パターンに関連する各ユニットがシナリオに基いて実行するスケジュールを、事象スケジュールとして作成する。
In step 3 of FIG. 1, the computer system creates a schedule that each unit related to the event pattern created in
図3は、1回目のシミュレーションの実行結果から各事象パターンにおける事象スケジュールの作成例を示す。事象スケジュールは以下に示す内容によって構成される。
(1)シナリオに登場する全ユニットの種類(航空機Aまたは航空機B、レーダサイトAまたはレーダサイトB、指揮管制装置Aまたは指揮管制装置B、航空機Aまたは対処装置B等)
(2)事象パターン(事象パターンA、事象パターンB等)
(3)事象パターンの発生スケジュール
FIG. 3 shows an example of creating an event schedule for each event pattern from the execution result of the first simulation. The event schedule is composed of the following contents.
(1) Types of all units appearing in the scenario (aircraft A or aircraft B, radar site A or radar site B, command and control device A or command and control device B, aircraft A or countermeasure device B, etc.)
(2) Event pattern (event pattern A, event pattern B, etc.)
(3) Event pattern occurrence schedule
図1のステップ4において、計算機システムは、1回目の実行結果から事象パターンごとの各ユニットのシミュレーション実行結果を作成する。また、ステップ5において、計算機システムは、1回目の実行結果から事象パターンの実行結果を差し引いたものを実行結果テンプレートとして作成する。 In step 4 of FIG. 1, the computer system creates a simulation execution result for each unit for each event pattern from the first execution result. In step 5, the computer system creates an execution result template by subtracting the event pattern execution result from the first execution result.
図4は、実行結果テンプレートの作成例を示す。実行結果テンプレートは、シナリオに登場する全ユニットと、シミュレーション時間に応じた各ユニットの挙動の1回目の実行結果から構成される。ただし、実行結果テンプレートは、事象パターンごとの実行結果を当てはめる領域が設けられており、当該領域内の各ユニットの実行結果が除かれたものとなっている。 FIG. 4 shows an example of creating an execution result template. The execution result template includes all the units appearing in the scenario and the first execution result of the behavior of each unit according to the simulation time. However, the execution result template is provided with an area to which the execution result for each event pattern is applied, and the execution result of each unit in the area is excluded.
図1のステップ6において、計算機システムは、ステップ1からステップ5で作成した事象パターン、事象スケジュール、実行結果テンプレート及び1回目の事象パターンごとの実行結果を、それぞれリレーショナルデータベースに登録する。このデータベースに登録されたデータは、2回目以降の実行で再利用可能とする。
In
図5は、実施の形態1の計算機システムが扱うリレーショナルデータベースに登録するデータのデータモデルを示す。説明図の1またはnは、データモデルの1対nの依存関係を示している。この1対nの依存関係は、例えば、1つのシナリオに対して、シナリオに登場するユニットの性能諸元や行動条件に応じて複数の事象スケジュールが存在することを示している。 FIG. 5 shows a data model of data registered in the relational database handled by the computer system of the first embodiment. In the explanatory diagram, 1 or n indicates a one-to-n dependency of the data model. This one-to-n dependency indicates that, for example, a plurality of event schedules exist for one scenario according to the performance specifications and action conditions of the units that appear in the scenario.
図1のステップ7において、計算機システムは、ステップ8からステップ11を2回目以降のタイプステップでの実行として行う。2回目以降の実行では、作成した事象パターンのみ(試行回数−1)回だけ繰り返し実行する。つまり、2回目以降の実行では、シミュレーション全体の実行は行わない。 In step 7 of FIG. 1, the computer system performs steps 8 to 11 as executions in the second and subsequent type steps. In the second and subsequent executions, only the created event pattern is repeatedly executed (trial number minus 1) times. That is, the entire simulation is not executed in the second and subsequent executions.
図1のステップ8において、計算機システムは、ステップ9からステップ11の実行をステップ2で作成した事象パターンの数だけ繰り返し実行する。
In step 8 of FIG. 1, the computer system repeatedly executes steps 9 to 11 by the number of event patterns created in
図1のステップ9において、事象パターンの実行では、依存関係があるユニットについて依存関係が発生する時刻のみのシミュレーション実行を行う。モンテカルロシミュレーションによって、事象パターンの実行結果は試行回数ごとに変動する。 In step 9 of FIG. 1, in the event pattern execution, simulation execution is performed only at the time when the dependency relationship occurs for the unit having the dependency relationship. The execution result of the event pattern varies with the number of trials by the Monte Carlo simulation.
図1のステップ10において、計算機システムは、実行結果テンプレートの実行結果を当てはめる領域に、2回目以降の事象パターンの実行結果を結合し、2回目以降のシミュレーション実行結果を得る。
In
図1のステップ11において、計算機システムは、2回目以降の実行から取得した実行結果を、ステップ6と同様に図5に示すデータモデルに基づきリレーショナルデータベースに登録する。これは、実施の形態2で示すシミュレーション実行方法で再利用可能とするためである。 In step 11 of FIG. 1, the computer system registers the execution result obtained from the second and subsequent executions in the relational database based on the data model shown in FIG. This is to enable reuse by the simulation execution method shown in the second embodiment.
ステップ8とステップ80はループ処理を構成する。また、ステップ7とステップ70はループ処理を構成する。図1のステップ11の処理後、事象パターンの数の繰り返し処理が完了するまで、ステップ80にてステップ8に戻る処理が行われる。また、事象パターンの数の繰り返し処理が完了した場合は、ステップ70にて(試行回数−1)回の繰り返し処理が完了するまで、ステップ7に戻って次回(3回目以降)のシミュレーション実行を繰り返す。
以上説明したとおり、実施の形態1によるシミュレーション実行方法は、予め設定されたユニットの挙動をモデル化したシナリオに基づくシミュレーションを、計算機を用いたモンテカルロシミュレーションにより、複数のタイムステップで繰り返し実行するシミュレーション実行方法であって、1回目のタイプステップでシミュレーションを実行する1回目のシミュレーション実行処理(ステップ1)と、上記1回目のシミュレーション実行結果を用いて、上記シナリオに登場するユニット間の依存関係を特定し、当該特定した依存関係から確率的要素により相互作用するユニットの挙動を事象パターンとして抽出する抽出処理(ステップ2,3,4)と、上記シミュレーションの実行単位から、上記事象パターンを含まない部分をテンプレートとして分割する分割処理(ステップ5,6)と、上記確率的要素により相互作用するユニットを局限して、当該ユニットの上記事象パターンに対応したシミュレーションの実行単位を再実行(ステップ9)し、当該再実行結果に上記テンプレートを結合し(ステップ10,11)、当該結合結果を用いて次回以降のタイプステップの演算処理を繰り返し実行するループ処理(ステップ7,8,80,70)と、を備えたものである。
As described above, the simulation execution method according to the first embodiment repeats simulation based on a scenario that models the behavior of a preset unit at a plurality of time steps by Monte Carlo simulation using a computer. A method for identifying dependencies between units appearing in the scenario by using the first simulation execution process (step 1) for executing the simulation in the first type step and the first simulation execution result. Then, the extraction process (
このシミュレーション実行方法により、大規模シナリオのモンテカルロシミュレーションにおいて、ユニット間の依存関係から実行時に生成するユニットを事象パターンとして局限し、2回目以降の実行時は、特定の事象パターンのみ実行することで演算量を減少し、総実行時間を短縮することができる。 With this simulation execution method, in a Monte Carlo simulation of a large-scale scenario, the unit generated at the time of execution is localized as an event pattern from the dependency relationship between the units, and the second and subsequent executions are performed by executing only a specific event pattern The amount can be reduced and the total execution time can be shortened.
実施の形態2.
この発明に係る実施の形態2によるシミュレーション実行方法について、図6、7を参照しながら説明する。図6は、実施の形態2によるシミュレーション実行方法の流れを示す図である。図7は、実施の形態2による類似事象モデルの判定例を示す図である。
A simulation execution method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram illustrating a flow of a simulation execution method according to the second embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating a determination example of a similar event model according to the second embodiment.
実施の形態2に係るモンテカルロシミュレーションの実行方法は、リレーショナルデータベースに蓄積したシナリオの一部の性能諸元や行動条件を変更した場合、計算機システムがシナリオに登場するユニット間の依存関係から蓄積したシナリオとの類似関係を判定する。そして、計算機システムは、シナリオが一致する部分は蓄積した実行結果を再利用し、シナリオが異なる部分は実行時に確率的要素により影響を及ぼし合うユニットを局限して実行することで、演算量を減少し総実行時間を短縮することを特徴とする。 The execution method of the Monte Carlo simulation according to the second embodiment is a scenario in which the computer system accumulates from the dependency relationship between the units appearing in the scenario when the performance specifications and behavior conditions of the scenario accumulated in the relational database are changed. The similarity relationship is determined. The computer system reduces the amount of computation by reusing the accumulated execution results for the parts where the scenarios match, and for the parts where the scenarios differ, by locally executing the units that influence the stochastic factors at the time of execution. The total execution time is shortened.
図6において、実施の形態2によるシミュレーション実行方法は、計算機システムが処理する、ステップ12からステップ26、及びステップ200、210の処理から構成される。図6のステップ12,13,14,15,16,17,20,21,25,26,210,200は、それぞれ図1のステップ1,2,3,4,5,6,7,8,10,11,80,70に相当する。図6では、図1とは異なり新たにステップ18,19が設けられ、また図1のステップ9がステップ22,23,24に置き換わっている。
In FIG. 6, the simulation execution method according to the second embodiment is composed of processes from step 12 to step 26 and
ステップ12では、予め設定されたシナリオに基いて、モンテカルロシミュレーションの1回目のタイプステップでのシミュレーション実行が行われる。この1回目のシミュレーション実行(ステップ12)から、事象パターンの作成(ステップ13)、事象スケジュールの作成(ステップ14)、1回目の事象パターンごとの実行結果の作成(ステップ15)及び実行結果テンプレートの作成(ステップ16)と、それらの生成物のリレーショナルデータベースへの登録(ステップ17)までの各処理は、実施の形態1の図1と同様に計算機システムが処理動作を実行する。 In step 12, simulation execution is performed in the first type step of the Monte Carlo simulation based on a preset scenario. From this first simulation execution (step 12), creation of an event pattern (step 13), creation of an event schedule (step 14), creation of an execution result for each first event pattern (step 15), and execution result template In each process from creation (step 16) to registration of those products in the relational database (step 17), the computer system executes processing operations as in FIG. 1 of the first embodiment.
また、図6のステップ18において、計算機システムは、実施の形態1もしくは実施の形態2の何れを実行するのかを示す分岐点となる、類似事象パターンの判定を行う。この類似事象パターンの判定では、ステップ13において新たに作成された事象パターンの依存関係と、リレーショナルデータベースから取得した過去の事象パターンの依存関係を基に、類似事象パターンであるか否かを判定する。図7に事象パターンと類似事象パターンの判定例を示す。例えば、航空機Aと航空機AAの性能諸元や行動条件が異なっていたとしても、ユニット間の依存関係の種類が一致していれば、類似と判定する。このようにユニット間の依存関係を比較することで、類似事象パターンであることを判定する。 In step 18 in FIG. 6, the computer system determines a similar event pattern that is a branching point indicating which of the first and second embodiments is to be executed. In the determination of the similar event pattern, it is determined whether or not the event pattern is a similar event pattern based on the dependency relationship of the event pattern newly created in step 13 and the dependency relationship of the past event pattern acquired from the relational database. . FIG. 7 shows an example of determining event patterns and similar event patterns. For example, even if the performance specifications and action conditions of the aircraft A and the aircraft AA are different, it is determined that they are similar if the types of dependency between the units match. Thus, by comparing the dependency relationship between units, it is determined that the event pattern is similar.
類似事象パターンが存在する場合は、2回目以降のタイプステップでのシミュレーション実行(ステップ20)に移行する。また、類似事象パターンが存在しない場合は、実施の形態1の流れに従い、2回目以降のシミュレーション実行(ステップ19)をする。このステップ19では、図1で説明したステップ7からステップ11の処理を行う。 If a similar event pattern exists, the process proceeds to simulation execution (step 20) in the second and subsequent type steps. If no similar event pattern exists, the second and subsequent simulations are executed (step 19) according to the flow of the first embodiment. In step 19, the processing from step 7 to step 11 described in FIG. 1 is performed.
図6のステップ20において、ステップ21からステップ26を2回目以降の実行として行う。実施の形態1と同様に2回目以降の実行では、(試行回数−1)回だけ繰り返し実行する。また、ステップ21において、ステップ22からステップ26の実行をステップ13で作成した事象パターンの数だけ繰り返し実行する。
In step 20 of FIG. 6, steps 21 to 26 are performed as the second and subsequent executions. As in the first embodiment, the second and subsequent executions are repeatedly executed (number of trials−1) times. In
図6のステップ22において、2回目以降のシミュレーション実行では、1回目の実行から作成した事象パターンと、リレーショナルデータベースから取得した過去の事象パターンを比較する。ここで、ユニット間の依存関係の種類が一致し、かつ依存関係があるユニットの性能諸元や行動条件の何れかが不一致となるものは類似事象パターンとして判定し、ステップ23に移行する。また、依存関係の種類だけでなく、依存関係があるユニットの性能諸元や行動条件が全て一致するものは同一事象パターンとして判定し、ステップ24に移行する。 In step 22 of FIG. 6, in the second and subsequent simulation executions, the event pattern created from the first execution is compared with the past event pattern acquired from the relational database. Here, if the types of dependency relationships between the units match and any of the performance specifications or action conditions of the units having the dependency relationship do not match, it is determined as a similar event pattern, and the process proceeds to step 23. Further, not only the types of dependency relationships but also those in which the performance specifications and action conditions of the units having the dependency relationships all match are determined as the same event pattern, and the process proceeds to step 24.
図6のステップ23において、類似事象パターンの実行では、確率的要素によりユニット間の依存関係がある各ユニットについて、依存関係が発生する時刻のみのシミュレーション実行を行う。モンテカルロシミュレーションによって、類似事象パターンの実行結果は試行ごとに変動する。
In
図2のステップ24において、同一事象パターンの場合は、リレーショナルデータベースから同一事象パターンの実行結果を取得する。これにより、同一事象パターンの実行は行わずに実行結果を得ることになる。
In
図2のステップ25において、実行結果テンプレートの実行結果を当てはめる領域に、2回目以降の事象パターンの実行結果を結合し、2回目以降のシミュレーション実行結果を得る。
In
図2のステップ26において、2回目以降の実行から取得した実行結果をステップ17と同様に図5に示すデータモデルに基づきリレーショナルデータベースに登録する。これは、実施の形態2による2回目以降のシミュレーション実行方法でデータを再利用可能とするためである。
In
なお、ユニット間の依存関係や実行結果等はリレーショナルデータベースに蓄積して、同一または類似シナリオによるシミュレーション実行時に再利用可能となっている。これは、同一または類似シナリオの繰り返し実行による実行時間を削減するためのものである。 Note that dependency relationships between units and execution results are accumulated in a relational database and can be reused when executing simulations based on the same or similar scenarios. This is to reduce the execution time due to repeated execution of the same or similar scenario.
以上説明したとおり、実施の形態2によるシミュレーション実行方法は、実施の形態1によるループ処理において、予めデータベースに蓄積された事象パターンと、上記抽出処理で抽出した事象パターンとの類似性を比較し(ステップ22)、一致する場合は上記データベースに蓄積された事象パターンと上記テンプレートを結合し(ステップ24,25,26)、一致しない場合は上記確率的要素により相互作用するユニットを局限して、当該ユニットの上記抽出処理で抽出した事象パターンに対応したシミュレーションの実行単位を再実行し(ステップ23)、当該再実行結果に上記テンプレートを結合して(ステップ25,26)、上記結合結果を用いて次回以降のタイプステップの演算処理を繰り返し実行する(ステップ20,21,210,200)ものである。
As described above, the simulation execution method according to the second embodiment compares the similarity between the event pattern previously stored in the database and the event pattern extracted by the extraction process in the loop processing according to the first embodiment ( Step 22) If there is a match, the event pattern stored in the database is combined with the template (
以上に示すシミュレーション実行方法により、大規模シナリオのモンテカルロシミュレーションにおいて、シナリオの一部の性能諸元や行動条件を変更した場合においても、シナリオに登場するユニット間の依存関係によって過去に蓄積したリレーショナルデータベースから類似関係を判定し、シナリオが一致する部分は実行結果を再利用し、シナリオが異なる部分は実行時に確率的要素により影響を及ぼし合う相互作用のあるユニットを局限して、シミュレーションを実行することで、演算量を減少し総実行時間を短縮する。 In the Monte Carlo simulation of a large-scale scenario using the simulation execution method described above, even if some performance specifications and behavioral conditions of the scenario are changed, the relational database accumulated in the past due to the dependency between units appearing in the scenario Similarity is determined from the above, and the simulation result is executed by reusing the execution result for the part where the scenario matches, and for the part where the scenario is different, localizing the units that interact with each other due to the stochastic factor at the time of execution. This reduces the amount of computation and shortens the total execution time.
実施の形態3.
この発明に係る実施の形態3による計算機システムについて説明する。図8は、実施の形態3による計算機システムの構成を示す図である。図8において、計算機システムは、分散シミュレーション環境下で動作するシステム構成となっている。この分散シミュレーション環境下で動作する計算機システムは、分散シミュレーション基盤310と、分散シミュレーション基盤に接続された1つもしくは複数の計算機301と、分散シミュレーション基盤に接続されたシミュレーション管理装置302から構成される。シミュレーション管理装置302は、シナリオを基にシミュレーションの実行動作を制御し、またその実行結果の結合を制御する。各計算機301は、シナリオに基に、シミュレーション管理装置302によって設定された事象パターンを実行する。分散シミュレーション基盤は、シミュレーション管理装置302及び各計算機301を接続し、それらのデータ伝送を司るネットワーク基盤となる。
Embodiment 3 FIG.
A computer system according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a computer system according to the third embodiment. In FIG. 8, the computer system has a system configuration that operates in a distributed simulation environment. A computer system that operates in this distributed simulation environment includes a distributed
分散シミュレーション環境では、計算機301ごとに並列に事象パターンの実行を行い、その実行結果を出力することで、実行時間の短縮が可能となる。
In the distributed simulation environment, the execution time can be shortened by executing the event pattern in parallel for each
1 1回目のシミュレーション実行、2 事象パターンの作成、3 事象スケジュールの作成、4 1回目の事象パターンの実行結果の作成、5 実行結果テンプレートの作成、6 データベースへの登録、7 2回目以降のシミュレーション実行(試行回数−1)回だけ繰り返し、8 事象パターンの実行事象パターンの数だけ繰り返し、9 事象パターンの実行、10 実行テンプレートに事象パターンの実行結果を結合、11 データベースへの登録、12 1回目のシミュレーション実行、13 事象パターンの作成、14 事象スケジュールの作成、15 1回目の事象パターンの実行結果の作成、16 実行結果テンプレートの作成、17 データベースへの登録、18 事象パターンの判定、19 実施の形態1の2回目以降のシミュレーション実行、20 2回目以降のシミュレーション実行(試行回数−1)回だけ繰り返し、21 事象パターンの実行、22 事象パターンの類似・同一判定、23 類似事象パターンの実行、24 データべースから同一事象パターンの実行結果を取得、25 実行結果テンプレートに類似事象パターンまたは事象パターンの実行結果を結合、26 データベースへの登録、70,80,200,210 ループ処理、301 計算機、302 シミュレーション管理装置、310 分散シミュレーション基盤。
1 First simulation execution, 2 Event pattern creation, 3 Event schedule creation, 4 First event pattern execution result creation, 5 Execution result template creation, 6 Database registration, 7 Second simulation onwards Repeated for execution (number of trials-1), repeated for 8 event patterns, repeated for the number of event patterns, 9 executed event patterns, 10 combined event pattern execution results with execution templates, 11 registered in database, 12 1st time Simulation execution, 13 event pattern creation, 14 event schedule creation, 15 first event pattern execution result creation, 16 execution result template creation, 17 database registration, 18 event pattern determination, 19 implementation Second and subsequent simulations of
Claims (2)
1回目のタイプステップでシミュレーションを実行する1回目のシミュレーション実行処理と、
上記1回目のシミュレーション実行結果を用いて、上記シナリオに登場するユニット間の依存関係を特定し、当該特定した依存関係から確率的要素により相互作用するユニットの挙動を事象パターンとして抽出する抽出処理と、
上記シミュレーションの実行単位から、上記事象パターンを含まない部分をテンプレートとして分割する分割処理と、
上記確率的要素により相互作用するユニットを局限して、当該ユニットの上記事象パターンに対応したシミュレーションの実行単位を再実行し、当該再実行結果に上記テンプレートを結合し、当該結合結果を用いて次回以降のタイプステップの演算処理を繰り返し実行するループ処理と、
を備えたシミュレーション実行方法。 A simulation execution method for repeatedly executing a simulation based on a scenario modeling a behavior of a preset unit at a plurality of time steps by a Monte Carlo simulation using a computer,
A first simulation execution process for executing a simulation in the first type step;
An extraction process for identifying a dependency relationship between units appearing in the scenario using the first simulation execution result, and extracting a behavior of a unit that interacts with a stochastic element from the identified dependency relationship as an event pattern; ,
A division process for dividing a part not including the event pattern from the execution unit of the simulation as a template,
The unit that interacts with the stochastic element is localized, the execution unit of the simulation corresponding to the event pattern of the unit is re-executed, the template is combined with the re-execution result, and the next time using the combination result. Loop processing that repeatedly executes the calculation processing of the subsequent type steps,
A simulation execution method comprising:
Priority Applications (1)
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KR20220111348A (en) * | 2021-02-02 | 2022-08-09 | 대한민국(육군참모총장) | Monte Carlo simulation-based optimal aiming point calculation method, system and computer readable recording medium |
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KR20220111348A (en) * | 2021-02-02 | 2022-08-09 | 대한민국(육군참모총장) | Monte Carlo simulation-based optimal aiming point calculation method, system and computer readable recording medium |
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