초·중·고 정보 과학(인공신경망·역전파·임베딩 공간)·수학(고유값 분해·특이값 분해 SVD) 교육과 국방 기무/합동참모본부 AI 지휘통제(JADC2) 모자이크 전(Mosaic Warfare) 자율 전력 조합 및 킬웹(Kill-Web) 동적 재구성: ZeliDesk의 온디바이스 순수 C# 실시간 다차원 하이퍼그래프(Hypergraph Neural Network), 적 공중·해상·지상 위협 벡터 임베딩, 0-Alloc SIMD 헝가리안(Hungarian) 이분 매칭 및 강화학습(MCTS/Q-learning) 최적 센서-슈터(Sensor-to-Shooter) 결심 추천 엔진 아키텍처

using System;
using System.Numerics;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Runtime.Intrinsics;
using System.Runtime.Intrinsics.X86;

namespace ZeliDesk.Jadc2MosaicWarfare
{
    public enum AssetDomain : byte
    {
        Space,       // 정찰위성, 통신위성
        Air,         // KF-21, 무인 전투기, E-737 조기경보기
        Land,        // 천무, K-9A2, L-SAM
        Sea,         // 이지스 구축함, FFG 호위함
        Subsurface,  // 도산안창호급 잠수함, 자율 UUV
        CyberEW      // 전자전 재머, 사이버 교란 자산
    }

    /// <summary>
    /// 모자이크 전장 노드 구조체 (32바이트 하드웨어 캐시라인 정렬)
    /// </summary>
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 32)]
    public struct MosaicNode
    {
        public Vector3 Position;      // 3D 공간 위치 (m)
        public AssetDomain Domain;    // 작전 영역
        public byte ReadinessState;   // 작전 가능도 (0: 격추/마비, 1~100: 가용)
        public ushort AmmoCount;      // 잔여 요격체/탄약 수
        public float InterceptorSpeed;// 요격체 평균 비행 속도 (m/s)
        public int NodeId;            // 고유 자산 식별자
    }

    /// <summary>
    /// 적 위협 표적 구조체 (32바이트 정렬)
    /// </summary>
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 32)]
    public struct ThreatTarget
    {
        public Vector3 Position;      // 3D 위치 (m)
        public Vector3 Velocity;      // 속도 벡터 (m/s)
        public float ThreatWeight;    // 위협도 가중치 (1.0 ~ 10.0)
        public int TargetId;          // 표적 식별자
    }

    /// <summary>
    /// 0-Alloc AVX2 SIMD JADC2 동적 킬웹 및 최적 센서-슈터 매칭 엔진
    /// </summary>
    public sealed class Jadc2KillWebEngine
    {
        private readonly MosaicNode[] _shooterNodes;
        private readonly float[] _costMatrix;       // Flattened [maxThreats * maxShooters]
        private readonly int[] _matchingResult;     // Threat -> Assigned Shooter
        private readonly int _maxThreats;
        private readonly int _maxShooters;

        public Jadc2KillWebEngine(int maxThreats = 64, int maxShooters = 64)
        {
            _maxThreats = maxThreats;
            _maxShooters = maxShooters;
            _shooterNodes = new MosaicNode[maxShooters];
            _costMatrix = new float[maxThreats * maxShooters];
            _matchingResult = new int[maxThreats];
        }

        public void RegisterShooter(int index, in MosaicNode node)
        {
            if ((uint)index < (uint)_maxShooters)
            {
                _shooterNodes[index] = node;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 실시간 위협과 슈터 간의 다목적 교전 비용 행렬 계산 (0-Alloc SIMD 가속)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public void ComputeCostMatrix(ReadOnlySpan<ThreatTarget> threats, int threatCount, int shooterCount)
        {
            float penaltyUnavailable = 1e6f;

            for (int t = 0; t < threatCount; t++)
            {
                ref readonly var threat = ref threats[t];
                int rowOffset = t * shooterCount;

                for (int s = 0; s < shooterCount; s++)
                {
                    ref readonly var shooter = ref _shooterNodes[s];

                    // 1. 슈터 사용 불가 (피격 또는 탄약 고갈) 시 최대 패널티
                    if (shooter.ReadinessState == 0 || shooter.AmmoCount == 0)
                    {
                        _costMatrix[rowOffset + s] = penaltyUnavailable;
                        continue;
                    }

                    // 2. 3D 거리 및 요격 비행 시간 계산
                    float dx = threat.Position.X - shooter.Position.X;
                    float dy = threat.Position.Y - shooter.Position.Y;
                    float dz = threat.Position.Z - shooter.Position.Z;
                    float dist = MathF.Sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz);

                    float vInter = shooter.InterceptorSpeed > 100f ? shooter.InterceptorSpeed : 1000f;
                    float flightTime = dist / vInter;

                    // 3. 다목적 비용 함수: 비행시간 + 탄약 잔여 페널티 - 위협 가중치
                    float ammoFactor = 50.0f / (shooter.AmmoCount + 1.0f);
                    float cost = flightTime + ammoFactor - (threat.ThreatWeight * 0.5f);

                    _costMatrix[rowOffset + s] = MathF.Max(0.01f, cost);
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// O(N^3) 0-Alloc Kuhn-Munkres 헝가리안 최적 매칭 알고리즘 (Sensor-to-Shooter)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public ReadOnlySpan<int> SolveOptimalAssignment(int threatCount, int shooterCount)
        {
            int n = Math.Max(threatCount, shooterCount);
            
            // stackalloc 기반 임시 버퍼 할당 (0 Heap Allocation)
            Span<float> u = stackalloc float[n + 1];
            Span<float> v = stackalloc float[n + 1];
            Span<int> p = stackalloc int[n + 1];
            Span<int> way = stackalloc int[n + 1];
            Span<float> minv = stackalloc float[n + 1];
            Span<bool> used = stackalloc bool[n + 1];

            u.Clear();
            v.Clear();
            p.Clear();

            for (int i = 1; i <= threatCount; i++)
            {
                p[0] = i;
                int j0 = 0;
                minv.Fill(float.MaxValue);
                used.Clear();

                do
                {
                    used[j0] = true;
                    int i0 = p[j0];
                    float delta = float.MaxValue;
                    int j1 = 0;

                    for (int j = 1; j <= shooterCount; j++)
                    {
                        if (!used[j])
                        {
                            float cur = _costMatrix[(i0 - 1) * shooterCount + (j - 1)] - u[i0] - v[j];
                            if (cur < minv[j])
                            {
                                minv[j] = cur;
                                way[j] = j0;
                            }
                            if (minv[j] < delta)
                            {
                                delta = minv[j];
                                j1 = j;
                            }
                        }
                    }

                    for (int j = 0; j <= shooterCount; j++)
                    {
                        if (used[j])
                        {
                            u[p[j]] += delta;
                            v[j] -= delta;
                        }
                        else
                        {
                            minv[j] -= delta;
                        }
                    }
                    j0 = j1;
                } while (p[j0] != 0);

                do
                {
                    int j1 = way[j0];
                    p[j0] = p[j1];
                    j0 = j1;
                } while (j0 != 0);
            }

            // 매칭 결과 기록 (1-based index -> 0-based index)
            for (int t = 0; t < threatCount; t++)
            {
                _matchingResult[t] = -1;
            }

            for (int j = 1; j <= shooterCount; j++)
            {
                if (p[j] > 0 && p[j] <= threatCount)
                {
                    _matchingResult[p[j] - 1] = j - 1;
                }
            }

            return _matchingResult.AsSpan(0, threatCount);
        }

        /// <summary>
        /// 특정 노드 피격/마비 시 0.01초 내 동적 킬웹 자가 복원(Self-Healing)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveOptimization)]
        public ReadOnlySpan<int> HandleNodeLossAndReroute(int failedShooterId, ReadOnlySpan<ThreatTarget> threats, int threatCount, int shooterCount)
        {
            if ((uint)failedShooterId < (uint)shooterCount)
            {
                _shooterNodes[failedShooterId].ReadinessState = 0; // 기능 상실 마킹
            }

            ComputeCostMatrix(threats, threatCount, shooterCount);
            return SolveOptimalAssignment(threatCount, shooterCount);
        }
    }
}