dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Кстати, есть целый класс занятных мини-роботов, предназначенных для бросания. Ну, не то чтобы ими кидались, но подразумевается, что данного робота можно рукой забросить в помещение через окно, или на крышу небольшого здания, или в какой-нибудь колодец. Робот управляется дистанционно, передаёт на пульт изображения с камер и сигналы с сенсоров: можно использовать для осмотра помещения, получения тактической информации.

На картинке один из таких роботов, который должен использоваться вооружёнными силами США – Armadillo. Производитель пишет, что устройство можно бросать “на бетон с высоты 2,5 метра” или “горизонтально на 8 метров”. Наверное, подразумевается, что горизонтальный бросок на такое расстояние подразумевает перегрузки, сравнимые с падением с 2.5 метров.

Вот. Вес – 2,5 килограмма. Понятно, что тяжёлый, если рассматривать как элемент постоянного снаряжения, но перенести можно без затруднений. (Сколько весит пульт? И, как говорится, запасные батарейки?) Размеры – примерно 26х28 сантиметров. В общем, небольшая штука. Заявленная дальность связи – 300 метров в открытом пространстве. Видимо, штука использует какой-то вариант WiFi для связи с консолью оператора. Но, обратите внимание: диапазон рабочих температур только -5..+55 градусов Цельсия. Это ж безобразие, особенно нижний предел.

Одно из весьма занятных и новых технологических направлений – создание систем, обеспечивающих невидимость (“настоящую”, в широком диапазоне частот ЭМ-излучений). Наверное, более или менее практические решения тут появятся сильно раньше, чем даже летающие автомобили. Интересно, при помощи каких устройств будут обнаруживать невидимок?

Например, подойдут специальные лазерные “стробоскопы”, выдающие сверхкороткие импульсы (пикосекунды?) и не менее быстрые сенсоры, фиксирующие отражения этих импульсов. Кстати, в конце прошлого года много обсуждали сверхбыструю “видеосъёмку” (как оказалось, вовсе она не “видео-”, но это не так важно), позволившую сгенерировать ролик, который показывал, как распространяется лазерный луч, освещающий “лабораторную” пластиковую бутылку. (Подробнее об этих экспериментах написано в блоге Игоря Иванова.) Есть довольно старая идея: если учитывать, что прикрытые плащами-невидимками объекты сами по себе никуда из пространства не исчезают, то зондирующий импульс будет проходить дополнительный путь, огибая скрытый объект. Требующееся для этого время, пусть и очень небольшое, можно измерить. Если таким образом быстро сканировать пространство вокруг короткими импульсами (что сильно повысит точность измерений), то появляется инструмент, не только определяющий наличие искажений, выдающих невидимку, но и позволяющий определить размеры скрытого объекта.

Интересный элемент снаряжения будущего – индивидуальный (персональный) помехопостановщик. Ведь самые разные системы наблюдения, и активные, и пассивные, уже сейчас используются для наблюдения за отдельными бойцами. Логичным будет не просто прятаться “на местности” от таких систем (малая заметность очень полезна), но и создать им трудности в случае, если спрятаться не удалось. Тут едва ли не идеальным решением являются разнообразные “дымы”, давно, кстати, известные. Хитрость в том, что активное электронное устройство, – например, РЛ-помехопостановщик, – потребляет энергию, требует правильной установки и сохранения чистоты излучающих элементов. При этом источник помехи является хорошим маркером для обнаружения цели, так как позволяет её локализовать. А вот “дымы”, очевидно, лучше – они размывают точку присутствия.

Хорошо сконструированный “дым” может блокировать ИК-диапазон и “размывать” сигналы РЛС. Проблема одна – дым одинаково работает против всех сторон: никто ничего не видит. Это неудобно. Поэтому в будущем, на следующем шаге, должны появиться “умные” дымы. Например, среды, сохраняющие электромагнитную прозрачность в некотором заданном (и достаточно узком) диапазоне частот. Или, скажем, такая прозрачность может наводиться при помощи облучения среды каким-то “модулирующим” сигналом – в таком случае можно в дымовой завесе открывать что-то вроде окон.

Другой интересный момент: можно ли заставить дым перемещаться в нужном направлении? Напрашиваются аналогии с затихшей темой “умной пыли”. Понятно, что двигатель на каждую частичку не установить. Но есть ведь разнообразные силы, возникающие внутри “облака” и вокруг него: электростатика, какие-то перепады давления. Возможно, некоторую комбинацию удастся приспособить для передвижения всего “облака” в целом, как большой системы частиц.

Занятный вариант, между прочим.

Если использовать технологии “дополнения реальности” с помощью специальных очков не просто так, а объединяя сведения, собираемые сетью сенсоров, компоненты которой заранее расставлены в разных точках местности, то возможности резко возрастают. Скажем, можно принимать не электромагнитные поля, а использовать вибродатчики, связав их с почвой или с конструктивными элементами строений, с трубопроводами (вариантов много). Вибрации позволяют получать информацию о перемещении техники (в некоторых случаях, о движении людей). Если у нас несколько датчиков, то сравнивая полученные данные, можно примерно определить где эта техника движется, что за техника и так далее. Метод известный, очень давно применяется разведками мира.

Очки тут вот при чём: информация от сенсоров передаётся в картинку окружающей действительности, дополняя её сообщениями типа “вот этот грузовик – везёт в кузове три тонны, другие грузовики в колонне – идут пустыми”. Всё в реальном времени. Соответствующие сенсоры можно заранее разбросать по территории. Или раздать по группе специалистов.

(На иллюстрации – датчик иного рода.)

Ещё не так давно был распространён “инфракрасный порт” в качестве инструмента для обмена данными между мобильными телефонами (и не только). Но радиоинтерфейс Bluetooth быстро вытеснил оптического собрата с рынка. При этом каналы Bluetooth – отличный проводник для утечек информации: при использовании недорогого дополнительного оборудования взаимодействовать по радио с атакуемым устройством можно с достаточно большого расстояния, и с любого направления.

А вот ИК-порт тут обладал преимуществом: для уверенной связи нужно было не только разместить два устройства рядом, но ещё и направить “вещательные окошки” друг на друга. (Да, в теории, можно принимать всякие отражения инфракрасного сигнала – но сложность реализации не сравнима с атакой через “всенаправленный” Bluetooth.)

Сейчас на борту боевых самолётов уже есть разные лазерные системы. И эти лазеры планируют использовать для создания каналов обмена информацией. При достаточной мощности и добротном приёмнике не обязательно использовать стекловолокно, луч уверенно распространяется в атмосфере. Наверное, вы уже догадались, что по сравнению с радиосвязью у лазерной системы есть то же самое преимущество, что и у ИК-порта перед Bluetooth: лазерный луч очень узкий, переносит информацию только в направлении приёмника. Чтобы подслушать сигнал нужно очень постараться: если оставить фантастику с фиксированием всяких вторичных процессов в атмосфере, то для перехвата потребуется разместить приёмник непосредственно внутри луча. Что непросто, в случае с находящимся в воздухе самолётом, который, к тому же, маневрирует. А вот радиосвязь, даже при использовании направленных антенн, всё равно работает во все стороны, просто, для разведки потребуется более чувствительный приёмник. И при этом лазерная система ещё и позволяет построить гораздо более широкий канал, в смысле объёма передаваемой информации.

В новостях DARPA пишут об экспериментальных разработках сверхминиатюрных навигационных устройств, автономных, для инерциальной навигации. В основе – “атомные гироскопы” (или ядерные – как хотите называйте). Это, если в двух словах, особым образом “настроенное” вещество: газ, где роль гироскопов выполняют отдельные атомы, с поляризованными спинами (то есть, с упорядоченными в одном направлении). Такую поляризацию проводят специальной “накачкой” среды, теория там не самая простая, судя по всему, а вообще придумали такую экзотическую схему гироскопа давно – ещё в 60-х годах прошлого века.

Интерес же тут вот в чём: сейчас подобная “спинотроника” очень популярна в прикладной физике, поэтому наработанные достижения позволяют изготовить добротные атомные гироскопы небольшого размера, в масштабах миллиметров. В принципе, схема должна быть устойчивой к ускорениям, вопрос в том, хватит ли этой устойчивости, чтобы подобную гировертикаль использовать в пуле. Размеры и энергопотребление – вполне подходящие. Датчики ускорений – отдельным элементом. Но, в случае с пулей, уже и подобная гировертикаль даёт кучу информации для системы управления.

Ну и понятно, что у миниатюрных гироскопов-на-чипе есть множество других применений, потому что автономная навигация, – скажем, для микробеспилотника, – гораздо важнее GPS-а. Автономная бортовая система эффективнее, проще и работает под землей или внутри зданий. В общем, миниатюрная навигация – это второй ключевой элемент для миниатюрных беспилотных систем. Первый- источники энергии, конечно.

Из многих футурологических новшеств среди самых вероятных кандидатов на появление в обозримом будущем – очки, позволяющие просматривать “дополненную реальность”. (Идеальные очки такого типа должны иметь хороший встроенный проектор изображения, вероятнее всего, на основе лазера, ещё потребуется фиксировать перемещение глаза.) Вполне вероятно, что подобные очки сперва, по традиции, появятся в перечне военного снаряжения, став основным индикатором. Не так давно обсуждали, что такие очки годятся для отображения самой разной информации (можно, к примеру, выводить данные от персонального сенсора запахов).

Другой вариант напрашивается: использовать мощь “дополненной реальности” и для вывода визуальной информации обо всех доступных для измерения электромагнитных полях, окружающих пехотинца. Многие “техногенные” поля не так сложно измерить с достаточной точностью. Но вот с полезным применением полученной информации возникают трудности: поле, понятно, измеряется возле самого пехотинца; при этом вычислить, какая именно конфигурация полей в окружающем пространстве (пусть в ближайшем), привела к возникновению результата измерения в данной точке – обычно невозможно. Для того, чтобы можно было что-то сказать о распределении полей и их источников требуется проделать измерения в нескольких точках, и синхронизировать результаты по времени. Да, наверное, можно было бы сделать довольно большую антенну, распределив её по обмундированию. Но это чрезвычайно сильно увеличивает заметность пехотинца для радаров, что плохо.

Можно записывать показания пассивных приёмников при перемещении бойца, а потом получать некую двумерную (для трёхмерной данных не хватит) картину полей, сводя вместе данные измерений за некоторый промежуток времени. Но тогда любые непредсказуемые изменения в характеристиках этих полей, произошедшие на протяжении временного шага измерения, круто изменят картину – сведение вообще потеряет смысл. Кроме того, возникают трудности с фильтрацией множества принимаемых сигналов.

Выходит, что “накладывание картинки” на изображение реальности, в случае с анализом электромагнитных полей, имеет очень ограниченное применение: требуется, чтобы была подробная информация о характеристиках источника поля – вот тогда можно что-то полезное вычислить в режиме онлайн. Другими словами, если сцену подсвечивает самолёт ДРЛО или, например, спутник GPS, то можно “увидеть” скрытые за стенами и кустами объекты. А если никто не подсвечивает, то и толку от электромагнитного слоя в интерфейсе “дополненной реальности” не много.

Занятно, что сильно поутихла тема “умной пыли”, очень популярная ранее. Речь о микроскопических электронных устройствах, каждое из которых автономно реализует некоторые сложные полезные функции под управлением микрокомпьютера и умеет поддерживать связь с внешним миром. Устройства действительно миниатюрные: по традиции, не более кубического миллиметра объёмом. Отсюда и название – и пыль, и умная.

Впрочем, чтобы стать настоящей пылью элементы должны быть ещё меньше, чем кубический миллиметр. Например, раз в двадцать меньше по объёму. Пыль можно использовать по всякому, это описано и у фантастов. Интересно отправить такую пыль по воздуху, вместе с облаками, исследовать вражескую территорию. Можно предположить, что кто-то наступил в “умную пыль”, она осталась на ботинках, и теперь легко отслеживать перемещение этого наступившего в пыль человека.

Понятно, что с созданием самой электроники микрокомпьютера, умещающегося в пылинку, особенных проблем сейчас быть не должно: транзисторы для “логики” давно научились делать маленькими, правильное проектирование позволит использовать разумный минимум транзисторов. Сложнее с модулем памяти, но, используя самые современные достижения, можно и достаточный объём памяти для кода и данных (мегабайты?) уместить в пылинку. Самая большая проблема – с электропитанием и источниками этого самого питания. Для пылинки нужен суперкомпактный источник. (С другой стороны, например, бактерии имеют размер много меньше подобной пылинки, но энергию накапливают.)

Вообще, подобную “умную пыль” можно реализовать в формате “пассивного автоответчика”. Такой проект даже вроде был. Идея в следующем: пылинки срабатывают при облучении их электромагнитным полем с заданной модуляцией, используя энергию этого поля измеряют заданные параметры окружающей среды, проводят свои внутренние вычисления и каким-то образом передают результат обратно (скорее всего, по оптическому каналу). То есть, подсвечивают такую пыль с борта самолёта локатором (как вариант), а специальные приёмники где-то на земле получают собранные данные. Если развить идею, то, скажем, пылинки мог ли бы работать при условии наличия любого подходящего электромагнитного поля достаточной напряжённости.

Другая трудность подобной пылинки – это оснащение её сенсорами. Можно представить, что где-то внутри пылинки разместился нанотехнологический акселерометр. Но он будет устроен очень непросто: потому что возникнет проблема с датчиками (а от гироскопа вообще придётся отказаться). Приёмник GPS, очевидно, не уместится, ни по антеннам, ни по накопительным цепям для сигнала – потому что требуется дополнительное питание. Довольно компактными могут быть световые оптические сенсоры, сенсоры температуры. И, пожалуй, всё. Не густо.

Особенно продуктивно выглядит вариант с летающим микроботом, который возит пыль с собой и рассаживает её. Микробот похож на насекомое, размеры имеет существенно большие, чем пыль, а поэтому может подзаряжаться от сетей электропитания (усы в розетку сунул). Этот же микробот служит ретранслятором данных, поступающих от пыли.

В общем, тема интересная. Но в публичности потеряла. Наверное, что-то уже сделали. Для ЦРУ, как вариант.

Снаряжение пехотинцев активно развивается. Какие технологические новинки, принципиально отличающиеся от всего, что было доступно ранее, появятся в обозримом будущем? Я как-то уже писал про динамический камуфляж – ткань, меняющую рисунок в зависимости от условий окружающей “сцены”. Но есть и другие интересные направления.

Например, высокочувствительные сенсоры запаха, оснащённые визуальным интерфейсом, показывающем и тип веществ, и примерное направление на источник запаха. Подобные сенсоры, с достаточно широким спектром обоняния, есть уже сейчас в качестве опытных образцов. Нужно учитывать, что расширить способности человеческого носа – не так уж и сложно: обоняние у людей плоховатое. Приёмники запахов размещаются в нескольких местах, например, на каске, плечах, поясе. Так как сенсоры должны быть динамическими, то есть, смогут менять интенсивность прокачивания воздуха и собственную чувствительность, появляется возможность вычислить примерное местоположение источника запаха. Компьютерная обработка вообще тут может только порадовать (как обычно): представьте, что есть память на запахи, очень точно отличающая одни записи от других и большая база данных с классификатором и автоматическим поиском – появляются новые возможности для определения опасностей.

Итак, результаты анализа “нюхателя” визуализируются. Визуальный интерфейс – это другая новинка, правда, более очевидная. У пехотинца в будущем есть специальные очки, позволяющие просматривать сгенерированные компьютером изображения в форме трёхмерного наложения на наблюдаемую реальность – это продвинутая технология “дополненной реальности”. Такие очки станут доступны уже лет через пять, может, раньше. (Очки с интеграцией виртуальной реальности с реальностью натуральной – вообще единственный кандидат на компьютерные интерфейсы ближайшего будущего, в том числе, и в гражданском варианте.) С интерфейсом, транслируемым в глаза с учётом трёхмерности пространства, более или менее понятно: карты, сведения об опасностях, направления движения, направления на угрозы – это всё показывается в удобном для восприятия формате. Понятно, что для формирования общей картины используются данные, поступающие с компьютеров других бойцов подразделения.

Кстати, особенное значение получают электронные системы опознавания “свой-чужой”. Это, в общем-то, не совсем новинка, но рост уровня компьютеризации несколько меняет ситуацию. Системы опознавания нужны автоматические, то есть, носимый компьютер должен уметь сам обозначать на тактической карте в реальном времени, где находятся дружественные части, включая отдельных пехотинцев. При этом система опознавания должна быть хорошо защищённой от подделки и перехвата, иначе всё то доверие, которое вызывает компьютерная тактическая карта поля боя, обратится во вред. А это проблема, потому что пехотинец – не самолёт, и электронный ответчик у него могут отобрать. Так что придётся этот ответчик глубоко интегрировать с биометрическими факторами “человека-носителя”. Тоже проблема.