초·중·고 정보 과학(인공지능·탐색 알고리즘)·수학(게임이론) 교육과 국방 항공 가시거리 밖(BVR) 자율 공중전 AI: ZeliDesk의 온디바이스 순수 C# 몬테카를로 트리 탐색(MCTS), 미사일 발사 가능 구역(WEZ) 산출, 0-Alloc SIMD 전술 기동 UCB1 최적화, 120fps 실시간 적기 요격 결심 지원 엔진 아키텍처

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Defense.TacticalAI
{
    /// 

    /// MCTS 노드 구조체 (값 형식으로 힙 할당 0바이트 보장)
    /// 
    public struct MctsNode
    {
        public int ParentIndex;
        public int FirstChildIndex;
        public int NumChildren;
        public int ActionId;
        public int Visits;
        public float TotalValue;
    }

    /// 

    /// ZeliDesk 온디바이스 순수 C# BVR 자율 공중전 MCTS 전술 결심 엔진
    /// 
    public sealed class BvrMctsPlanner
    {
        public const int MaxNodes = 16384;
        private readonly MctsNode[] _nodePool = new MctsNode[MaxNodes];
        private int _nodeCount;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void Reset()
        {
            _nodeCount = 1; // 루트 노드(0번 인덱스) 할당
            _nodePool[0] = new MctsNode
            {
                ParentIndex = -1,
                FirstChildIndex = -1,
                NumChildren = 0,
                ActionId = -1,
                Visits = 0,
                TotalValue = 0f
            };
        }

        /// 

        /// UCB1 상한 신뢰 구간 기반 최적 자식 노드 선택 (0-Alloc)
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public int SelectBestUcbChild(int parentIdx, float cp = 1.4142f)
        {
            ref MctsNode parent = ref _nodePool[parentIdx];
            if (parent.NumChildren == 0) return -1;

            int bestChildIdx = -1;
            float bestUcb = float.NegativeInfinity;
            float logParentVisits = MathF.Log(MathF.Max(1, parent.Visits));

            for (int i = 0; i < parent.NumChildren; i++)
            {
                int childIdx = parent.FirstChildIndex + i;
                ref MctsNode child = ref _nodePool[childIdx];

                float ucb;
                if (child.Visits == 0)
                {
                    ucb = 1e6f; // 미방문 노드 우선 탐색
                }
                else
                {
                    float winRate = child.TotalValue / child.Visits;
                    float exploration = cp * MathF.Sqrt(2f * logParentVisits / child.Visits);
                    ucb = winRate + exploration;
                }

                if (ucb > bestUcb)
                {
                    bestUcb = ucb;
                    bestChildIdx = childIdx;
                }
            }

            return bestChildIdx;
        }

        /// 

        /// 미사일 무기 발사 가능 구역(WEZ) 사거리 산출 (0-Alloc)
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public static (float RMax, float RNez) ComputeWezRange(
            float ownAltitudeM,
            float ownMach,
            float tgtMach,
            float aspectAngleRad)
        {
            // 기저 발사 사거리
            float baseRMax = 80000.0f; // 80km 공대공 미사일 (Meteor 급)
            
            // 고도 및 마하수 보정
            float altFactor = 1.0f + (ownAltitudeM / 10000.0f) * 0.4f;
            float speedBonus = 1.0f + 0.3f * ownMach + 0.2f * tgtMach * MathF.Cos(aspectAngleRad);

            float rMax = baseRMax * altFactor * speedBonus;
            float rNez = rMax * 0.45f; // 탈출 불능 구역 (약 45%)

            return (rMax, rNez);
        }
    }
}