dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Современные биотехнологии продвинулись очень далеко. Похоже, через несколько лет реализуют давнишние планы по выращиванию в лабораториях “с нуля” “монстров” с нужными характеристиками. Доступность вычислительных мощностей и неплохо уже проработанный математический аппарат для моделирования – всё это позволит вычислить нужные биологические “ключи”, и конструирование организмов заработает на полную катушку. (Сейчас ещё не на полную работает, как видно.)

Биологические системы только на первый взгляд могут показаться непрочными и уязвимыми. На практике есть и очень живучие, и очень прочные организмы. Конструкторы смогут собрать воедино нужные особенности. Биохимия позволяет выращивать самые разные живые ткани, которые могут быть и броней, и какими-нибудь антеннами, и усилителями электромагнитных сигналов, да и всякими другими агрегатами тоже. Правда, процесс выращивания очень сложно выстроить. Но компьютеры помогают.

Сейчас умеют конструировать метаматериалы с заданными свойствами, которые не встречаются в природе. Можно предположить, что опыт проектирования и изготовления метаматериалов соединят с биологией. Таким образом, искусственные организмы получат в свой состав ткани с уникальными свойствами. Скажем, на базе таких тканей можно вырастить сверхчувствительные глаза с широким воспринимаемым диапазоном частот. Отлично подошли бы глаза, которые видят в терагерцевом участке спектра – получилось бы “проникающее” зрение. (Хорошо отработанная фантастами идея со “стелс-кожей”, делающей носителя невидимым, из этой же области.) Очевидно, что биологический организм может сам восстанавливаться, наращивать способности и так далее.

Разработку технологий выращивания таких организмов до сих пор затрудняло то, что всю научную изощрённость процесса чрезвычайно сложно охватить единым взором. В своё время, по этой же причине, например, тормозилось создание сверхзвуковых самолётов. Да и много чего ещё тормозилось. Нынче математика и компьютеры довольно глубоко проникли в передовую биологию. Так что вычислительный инструмент, который позволит сформировать “единый взор”, вот-вот появится.

Если сравнивать с классическими электронно-механическими роботами, то, вроде бы, у искусственных организмов не так уж много преимуществ. В ближайшей перспективе, роботы тоже смогут иметь функцию самовосстановления после повреждений. Смогут менять форму и подпитываться всякой захваченной биомассой (или мусором). А уж оснастить робота сенсорами и разнообразным оружием – даже проще. Всё отлично.

Есть только одна важная особенность.

Для выпуска роботов нужна хорошо отлаженная высокотехнологичная цепочка, базирующаяся на весьма глубокой и многоступенчатой переработке имеющихся на нашей планете исходных полезных ископаемых. Вспомните: там и хитрые полупроводники с присадками, и высоколегированные стали, и редкоземельные металлы, и непростые полимеры, и сложные текучие масла, и ещё всякое разное. Нужны химические заводы, промышленные комбинаты, сборочные цеха. И высококвалифицированный персонал.

Добротно сконструированный биологический механизм – сам себе и химический завод, и промкомбинат, и сборочный цех. Перспективный военный монстр может вылупляться из яйца и прибавлять в росте, поедая отходы из столовой. Требуется лишь некоторый уход, как, например, за коровой. Это что касается персонала.

Проблема в том, что обычные организмы – всем нам привычные животные, – растут крайне медленно. Армия механических роботов успеет отстроится за долгие месяцы. Но ведь именно поэтому в списке перспективных направлений исследовательских агентств (например, DARPA) значатся проекты по ускорению метаболизма в целом и отдельных “синтезирующих” биологических процессов. Биологию искусственных организмов наверняка можно ускорить.

Кстати, в развитие предыдущей ссылки. Лазер, конечно, это новая штука. Но слишком “частная”. Так, можно провести интересные эволюционные параллели (они ниже по тексту, вместе с выявлением реальных “новинок”). Да, лазер доставляет энергию к цели на максимально возможной скорости. Использовав такой литературный приём, как гипербола (не кривая!), можно написать, что лазер, условно, действует мгновенно.

Впрочем, при поправке на современную скорость электронных вычислителей, для сколь-нибудь практических дистанций лазер действует далеко не мгновенно. Считайте сами: тридцать километров – это около 0.1 миллисекунды для лазерного луча. Где-то один порядок можно “накинуть”, так как требуются “прицеливающие” и “установочные” импульсы и каждый из них должен сбегать туда и обратно (пять импульсов – вот вам и дополнительный порядок). Итак, получаем оценочное “время реакции” в 1 миллисекунду. Процессор, работающий с частотой 100 МГц, успеет отщёлкать 100000 (сто тысяч) тактов за это время. 100 МГц – это не очень быстро, по современным меркам, верно? Но сто тысяч тактов на подходящем оборудовании позволяют вычислить решение не самой простой системы дифференциальных уравнений, например.

Переходим к эволюционным параллелям. Развитое огнестрельное оружие позволило отправлять пули в цель с практически мгновенной, по сравнению с человеческими возможностями восприятия, доставкой. Тем не менее, сейчас артиллерийские снаряды успешно сбивают теми же лазерами или “противоракетами”. Достаточно высокоскоростные ПТУР успешно перехватывают на подлёте к танку перспективные системы “активной защиты” (не давно известные, а новые, с управляемыми противоракетами – очень эффективно, особенно по ПТУР, применяемым в комплексе с “ложными целями”).

Мощный боевой лазер – это, конечно, новое поколение. И да, тут достигается физический предел скорости. Но “принципиально нового” тут нет.

А “принципиально новое” – это “многомерная” информационная структура, которая появляется “на поле боя” и без которой, например, тот же противоракетный лазер бесполезен. Возможности получать, обрабатывать и разделять между “потребителями” самую разнообразную информацию о тактической обстановке в реальном времени, – для военизированного киберпространства найти эволюционных параллелей не получится. Второй аспект “принципиально нового” – это военные роботы, которые, по-сути, реализуют “проекцию” киберпространства в реальность, позволяют этому пространству в реальности присутствовать. Постоянно обменивающиеся между собой потоками информации машины, быстро, достаточно автономно (в “поведенческом” смысле) и полностью согласованно действующие группой – у этого явления тоже нет эволюционных предтеч в истории военного искусства: насколько я помню, управляемые из командного центра полчища крупных насекомых никакими древними армиями не применялись.

Недавно DARPA (это, если кто забыл, штатовское агентство перспективных военных разработок) очередной раз объявило о желании заполучить технические средства для дистанционного обнаружения разных “подземных объектов”, при наблюдении с воздуха. Например, в описании свежего тендера по программе GATE речь идёт о туннелях. А на днях Raytheon достался контракт на создание технологического демонстратора системы, обнаруживающей не только туннели, но и “заглублённые” мины.

Вообще, эти относительно новые направления опытных разработок получают публичное внимание не из-за “туннелей и мин”, а по несколько другим причинам. Чтобы причины выявить, нужно учесть специфику заказчика – DARPA: это агентство предпочитает работать на отдалённую перспективу, что видно по реализованным проектам.

О подземных автономных роботах сейчас слышно не много, особенно, если сравнивать с суперпопулярными беспилотниками или с практически столь же популярными наземными и “мореходными” системами. Но, как известно, действительно перспективные начинания любят тишину, а не мощную шумиху в вечерних теленовостях. Поэтому если беспилотники, в том числе боевые, это уже вошедший в медийную действительность “феномен”, то подземные военные роботы только конструируются в тишине. Очевидно, аналитики DARPA в курсе разработок.

И вот выход в публичное поле заказов на детекторы “подземной обстановки” – это отражение желания получить эффективные технические контрмеры в сроки, сравнимые с ожидаемым “вводом в строй” очень перспективных подземных роботов. Потому что иначе подземные “техночерви”, настойчиво и организованно роющие ходы в заданном направлении, окажутся чрезмерно опасным оружием.

Кстати, на dxdt.ru некоторое время назад появлялась небольшая заметка о перспективах автономных роботов, а точнее о подземных автономных роботах, про которых как-то забывают в прогнозах и анализах. А между тем, оперативно обнаруживать подземное передвижение кибернетических механизмов очень сложно, даже сложнее, чем реализовать навигационную систему, которая позволит таким механизмам в заданное время прибыть в заданную “точку на карте”.

Нужно ли напоминать об огромных сложностях, на которые наталкивается всякая попытка сколь-нибудь надёжно закрыть периметр некоторого объекта от подземного проникновения? С воздухом и поверхностью земли – тут всё давно понятно. А вот борьба “под землёй” – это совершенно иной уровень техники.

Так что DARPA собирается охотиться именно на подземных роботов. Самих роботов и навигационные системы для них тоже в своё время закажут вполне публично.

(Иллюстрация к тексту прямого отношения не имеет.)

А почему строят и проектируют сравнимых с человеком по размерам шагающих военных роботов, перенимающих биомеханику живых четвероногих организмов? Не только потому, что фантасты о таких роботах писали.

Дело в том, что нужны роботы, способные действовать вместе с человеком, в составе небольших боевых подразделений (ну вот как сейчас собаки состоят на службе). При этом человек весьма и весьма “универсален” в плане преодоления различных преград рельефа. А вот, например, чисто колёсные платформы – они сильно ограничены в возможностях передвижения по сложным “рельефам” (лестницы, стенки, окна, трубы – это всё сложно для колёсных платформ). Но так как тип роботов, о котором речь, должен действовать вместе с человеком, непосредственно “работая” на том же “рельефе”, то становится очень важной соответствие “универсальности человека”: чтобы не быть обузой, робототехнические системы должны обладать сравнимыми возможностями в плане преодоления рельефа, иначе, как в случае с колёсными, робота придётся то и дело перетаскивать вручную. Вот поэтому системы и будут шагающими. И тут ещё нужно учитывать, что востребованы подобные боевые роботы, прежде всего, при операциях в городах. (Собственно, об этом же писал, например, Азимов, тем не менее, часто забывают о “специфике вопроса”.)

Сейчас есть собаки. Иногда используются другие животные (гораздо реже). Зачем же их заменять? Причин для замены животных – не так много, зато они веские. Самая главная – это способность к “электронной коммуникации”, к подключению в вычислительные сети. Информационные системы робота изначально проектируются так, чтобы легко сопрягаться с сетевой средой, там понятно с алгоритмами и сигналами. А можно ли незатратно подключить к сети “информационные системы” собаки? Вряд ли. По крайней мере, тут гораздо больше неясностей. Поэтому более вероятно появление чисто механических систем. (Ну или собаки-киборги – тоже вариант.)

По ссылке ниже (под картинкой) видео, рассказывающее немного больше о самоходном четвероногом роботе, предназначенном для использования в качестве “вьючного животного” (ну или платформы для вооружений).

Ссылка: http://www.youtube.com/watch?v=uZj9qKXetwg

Про эту штуку много писали в прошлом году.

На картинках ниже (это компьютерная графика, конечно) – ожидания МО Великобритании на тему боевых систем не столь уж и отдалённого будущего. Верхняя картинка – наземный бронированный робот (возможно, телеуправляемый на первом этапе). Вернее, это трио роботов, даже квартет. Потому что внутри большого колёсного изделия размещается небольшой беспилотник, который при необходимости вылетает и проводит разведку/целеуказание. И там же, внутри крупного носителя, размещается ещё один миниатюрный самоходный наземный робот, вооружённый. При этом сам больший собрат может делиться на две части, наверное, достаточно автономные. Как там будет на самом деле – не ясно, представлена не более чем картинка.

Нижняя картинка: некий синтез вертолёта и самолёта, тоже беспилотный. Предполагается, что данный “мутант” будет взлетать вертикально, используя винт. В отличие от только что описанного колёсного “авианосца”, летающий трансформер выглядит совсем уж фантазией: практической пользы от такой сложной реализации не много.

(Credit: UK MoD)

Как-то я уже писал о троянских микросхемах, которые сразу производятся с хитрыми “жучками” внутри. Пока что не все понимают, как с такими микросхемами бороться, ну кроме как производить всё своими силами под строгим контролем.

Но вот оказывается, что строгий контроль может не помочь, потому что “жучки” будут приползать в критически важную технику сами. Ведь не зря же конструируют микророботов – это сейчас суперпопулярное направление в робототехнике, и главные научно-прикладные интересы сосредоточены именно здесь, а не в проектировании каких-нибудь там робогрузовиков поля боя огромных.

Жучки научатся пролезать в самые миниатюрные отверстия и щели, а потом встраиваться в электронную технику. Собственно, в теории понятно, как научить мелкого жучка находить нужную микросхему и разбираться с тем, “какой провод куда идёт” в незнакомом устройстве. Да, трудно снабдить одного мелкого робота мощным бортовым компьютером. Но такие роботы будут действовать группой, образующей “локальную сеть”, поэтому мощности компьютеров каждого – суммируются. (Микроскопические средства связи уже есть, кстати.)

Главная проблема всё та же: нет компактных источников питания нужной ёмкости. Микророботов придётся научить находить питание самостоятельно. Да, если речь идёт о городе, то можно подзаряжаться в поле разных электроприборов. Или просто к розетке подключаться. В случае с броском к комплексу ПВО, развёрнутому где-то в лесу, с розетками будут проблемы. Поэтому робожуки будут действовать на подножном корму. Буквально. Изучение механизмов “искусственного пищеварения” – другая важнейшая тема исследований, которую охотно финансируют, и именно по причине возможных околовоенных применений, а не из каких-то там ещё интересов.

Понятно, что мелкие роботы могут прибывать в район применения на борту носителя. Тут хорошим решением являются природные птицы. Впрочем, скорее всего используют небольшие дирижабли.

Добравшись до объекта назначения, механический жук превращается в “жучок” и ждёт указаний для того, чтобы вмешаться в работу электронных систем нужным образом. В принципе, это уже всё придумали фантасты. Остаётся придумать способы борьбы с такими жуками-диверсантами времён кибервойны.

Вчера объявили результаты британского “соревнования военных роботов” – Grand Challenge – в котором участвовали, в том числе, и модернизированные радиоуправляемые машинки-багги.

Напомню, что соревнования касались разведовательных роботов. Победителем (на всех фото) признали не просто робота, а систему из трёх изделий: двух летающих на разных высотах беспилотников и одного гусеничного наземного самоходного робота.

Так как задачи, которые ставили в рамках соревнований, включали в себя, условно говоря, поиск “агрессивных повстанцев в незнакомой деревне”, то нет ничего удивительного в том, что победило “комбинированное трио”, закрывавшее одним решением все ключевые участки (воздух и поверхность).

В Великобритании тоже проводят свои свои “соревнования” военных роботов Grand Challenge, устроителем выступает минобороны. В испытаниях участвуют роботы, предназначенные для разведки и наблюдения, особенно выделяют тех, которые ориентированы на работу в городских условиях. Призы обещают вручить в ближайший вторник, 19 августа. (Интересно, что, как пишут, главный приз сделан из металла истребителя Второй мировой – Spitfire.)

Те, кто увлекается конструированием радиоуправляемых моделей автомобилей, для участия во “внедорожных” соревнованиях, увидят много знакомого на постере одного из роботов-участников английского мероприятия:

Это изделие такой организации, как Mindsheet Management and Technology Services. (Фото: UK MoD)