dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Кстати, в комментариях к предыдущей записи обсуждается необходимость навигации в будущем, нужна ли она вообще при фантастических захватнических операциях.

В реальности всё довольно просто: планирование эффективной военной операции без точных карт – невозможно. Точные карты требуют наличия точной навигации – это очевидно. Это что касается стратегии. Тактика проведения эффективной операции, опять же, требует точной информации о местоположении частей. Чем точнее и быстрее такая информация распространяется, тем эффективнее операция и больше шансов на успех. То есть, идеальное решение – распространение “навигационной информации” в режиме онлайн.

Моментальный и подробный (с “топографией”) ответ на вопросы типа “где я сейчас нахожусь?”, “где находятся другие части/подразделения?” и тому подобные – это основной предмет разрабатываемых и испытываемых сейчас перспективных военных информационных систем поля боя. Наиболее нашумевшая инициатива (имевшая, впрочем, некоторые проблемы): Future Combat Systems (FCS).

“Гибкая” автоматизированная навигация, использующая различные источники данных и “параметры” окружающей среды для “определения координат” – эта тема уже десяток лет находится среди наиболее актуальных прикладных исследований.

Другими словами, если даже сейчас автоматической навигации уделяется столько внимания, то очень странно полагать, что в фантастическом будущем, где возможны межпланетные перелёты, универсальная и точная общедоступная (“для своих”, конечно) навигационная система не является чем-то само собой разумеющимся. Ну как сейчас компьютеры и радары на корабле, примерно.

(Развиваем тему навигации. Нужно, наверное, отдельную категорию завести.)

Известно, что навигация по GPS основана на определении расстояния приёмника от нескольких “опорных точек”, чьи координаты известны (это, конечно, спутники). “Традиционная” практическая навигация также часто использует привязку к точкам с заранее известными координатами – то есть, методика стандартная и известная. Преимущества GPS: относительно несложно вычислять координаты автоматически. Но при этом навигация с использованием “радиоэлектронных автоматов”, работающих в привязке к радиопередатчикам с известными координатами – она тоже весьма и весьма старая (более 50 лет ей), хоть об этом и не многие задумываются.

Микроэлектронный прогресс нарастает. Результаты заметны в навигации. Сейчас и разнообразных передатчиков работает много и приёмники с компьютерами стали очень чувствительными, избирательными и мощными. Поэтому построить “навигационное поле”, доступное для автоматических навигационных систем, можно на базе самых разных присутствующих в интересующем районе передатчиков. GPS, опять же, не требуется. Интересно, что тут “навигационное поле” оказывается неким “паразитным” элементом.

Чтобы построить это самое “поле” достаточно тщательно исследовать обстановку в эфире, с максимальной точностью определив координаты множества подходящих передатчиков. Годятся: базовые станции систем мобильной связи, радиорелейные передатчики, телевизионные передатчики и тому подобные штуки. Понятно, что эти передатчики обычно зафиксированы на одном месте и у каждого можно выделить набор “сигнатур”, позволяющих отличать его от других (станции GSM, например, штатно “называют себя” при работе в эфире).

Теперь компьютеризированный навигационный инструмент, имеющий в локальной базе данных сведения о координатах и параметрах передатчиков, может вычислять собственное местоположение “триангулируя” на основе принимаемых сигналов. Годится для небольших беспилотников и наземных роботов, действующих в городе, ведь, GPS здесь много где совершенно недоступен: в больших зданиях, в подземных коммуникациях. А вот сигналы GSM, Wi-Fi или телевидения – вполне принимаются.

Особенно важен такой момент, который многие упускают из виду: для построения “навигационного поля” вовсе не нужно запрашивать какие-то сведения о местоположении, скажем, базовых станций GSM (типа, операторы их не выдадут). Вся информация дистанционно собирается из эфира, а координаты вычисляются с использованием других способов “привязки к местности”: хотя бы тот же самолёт-разведчик с GPS на борту.

DARPA ещё пару лет назад открыто заказало нечто подобное для военных применений. При этом описанная схема полностью рабочая и даже реализована на практике в гражданских системах (можно поискать в Google “wifi geolocation”, например). В случае с WiFi, сбор исходной информации проводится просто с борта автомобиля с GPS-приёмником (и WiFi, конечно), разъезжающего по городу.

Заметьте, уже система, работающая на WiFi, может быть весьма компактна, точна и пригодна для наведения “быстролетящих изделий”. Такие дела.

“Локхид Мартин” продвигают свой рабочий прототип гидравлического экзоскелета. Это такой прочный механизм с хитрой электроникой и гидравликой, который надевают на бойца, в результате последний обретает “сверхсилу” и дополнительную выносливость. Называется “экзоскелет HULC”. Механизм реагирует на естественные движения человека и ходит вместе с ним, так сказать, в кооперативном режиме. См. фото:

(продолжение ниже)

Как видно на фото, действующий опытный образец пока что работает только “за ноги и спину”, но уже одно это – очень серьёзное подспорье, поскольку существенная нагрузка в реальности создаётся рюкзаком, набитым всяким нужным снаряжением и припасами.

Механизм, похоже, довольно гибкий, не особенно мешает выполнять разные “упражнения”, типа приседаний и передвижения по-пластунски.

Интересно, как такая штука реагирует на электромагнитные помехи? Вдруг, электроника “спятит”? Впрочем, там должен быть доступный аварийный выключатель, а кроме того вышедшую из строя систему можно отстегнуть и сбросить практически так же быстро, как рюкзак.

Следующий этап – навешивание прочной твёрдой брони и расширение механизма модулями “на руки”. В результате вернётся на поле боя тяжёлая пехота, исчезнувшая оттуда несколько сотен лет назад.

Ссылка: YouTube – видео об этом же изделии.

(Фото: Lockheed Martin)

Опять спрашивают: можно ли находить разнообразные электронные устройства, если они хорошо спрятаны и при этом находятся в “пассивном режиме” (питание отключено, ничего не передают)? Можно. Но придётся использовать “зондирующие поля”.

Всякая электроника, оказавшись в электромагнитном поле, начинает на это поле воздействовать. Главное – правильно выбирать поле и уметь детектировать его изменения. Более того, многие электронные устройства при попадании в подходящим образом “модулированное” ЭМ-поле начинают излучать “вторичные” ЭМ-волны с вполне конкретными характеристиками. (Банальный пример: различные бытовые звукоусилители.) Волны можно принимать.

Вооружившись хорошей антенной, чувствительным приёмником и мощным компьютером с правильным программным обеспечением можно обнаруживать интересующие устройства внутри зданий с достаточно большого расстояния. Даже если эти устройства в данный момент выключены. При этом, правда, нужно излучать достаточно мощное “зондирующее поле” и не просто излучать, но быстро изменять его параметры. Анализ “ответных сигналов” позволит и местоположение устройств определить, и устройства классифицировать (например, разные катушки и “ёмкости” звучат по-разному, как и инверторы с микропроцессорами). Можно обследовать внутренность зданий из автомобиля, едущего по улице. Если приобрести очень дорогие современные приёмники, то и с борта самолёта.

Для чего нужны такие детекторы? Практический пример: пехотинцы носят с собой рации, которые есть электронные устройства. Рации бывают разных типов и производителей. При этом, можно настроить детектор на конкретный тип электронной начинки рации – получается своего рода “опознавание” (несколько условное, конечно). Заметьте, в итоге получаем детектор “с опознаванием”, который потенциально работает через стены, без “прямой видимости”.

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.)

А вот есть же такая знаменитая правительственная организация, как ЦРУ США. На вооружении цэреушников обязательно состоят весьма неожиданные результаты работы секретных лабораторий. Интересный пример: самолёт-шпион U-2 Гэри Пауэрса, сбитый советскими ПВО в 1960. Тогда ЦРУ, живо сотрудничая с NASA, подготовило операцию прикрытия, которая как раз описана в записке по ссылке.

(Кстати, то образцовое сотрудничество двух “контор” хорошо иметь в виду, обдумывая, например, заявления NASA об удивительной опасности для жизни на Земле топлива, находящегося на борту секретного спутника. Ну, читатели, думаю, помнят прошлогоднюю историю с вышедшим из строя спутником, который сбили противоракетными средствами, когда основной причиной, по которой необходимо спутник уничтожить, специалисты NASA называли то самое токсичное топливо.)

Так вот, ЦРУ наверняка использует на практике хитрые штуки, которые в “открытой печати” только планируются к внедрению в будущем. Эти штуки плавают: миниатюрные глубоководные подводные лодки, совершающие длительное автономное плавание. Эти штуки наверняка уже ползают глубоко под землёй: перспективные роботы-кроты, небольшого размера, скрытные и, что главное, умеющие осуществлять подземную навигацию.

Но самое интересное, что, очень вероятно, есть и небольшие летающие боевые роботы, способные наносить удары, в том числе, и по объектам в городах на “чужой территории”. Скорее всего, это такие беспилотники-бомбы, полностью автономные и способные совершать очень длительные перелёты (видимо, в несколько этапов, подзаряжаясь в пути каким-то способом).

Может показаться, что это совсем фантастика. Но это только на первый взгляд. Вспомните, например, марсианские роверы NASA (дружественное ж агентство, кстати), которые уже не первый год автономно бороздят пески Красной планеты, выполняя довольно непростые задания. Да, роверы очень медленно ползут по поверхности, а секретные беспилотники должны очень быстро летать в городе. Но ведь роверы ползут по Марсу, за миллионы километров от штаб-квартир NASA и ЦРУ, а беспилотники действуют (если действуют) в куда как более изученной земной “среде обитания”, что, согласитесь, упрощает задачу.

Такая субботняя заметка. Да.

А ещё можно использовать голубей-киборгов. Для разведки.

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.

Традиционно считают, что Интернет вырос из военных информационных исследований. В общем, так оно и есть. По крайней мере компьютеры вообще выросли из военных информационных исследований (если быть точным, то компьютеры нам дал криптоанализ). Так вот, хорошо обкатанные в Интернете старые идеи только через десяток лет окажутся реализованы в военных сетях радиосвязи.

Речь о децентрализованных системах, где есть множество автономных узлов, работающих не только привычными приёмниками и передатчиками, но и ретрансляторами. При этом все узлы (устройства связи) сети унифицированы, используют общий протокол, создавая некое единое поле обмена информацией. То есть, получается такая сеть без привычной инфраструктуры, без “центральных вышек”, которые нужно поднимать, без жёсткого распределения частот.

Понятно, что все устройства-участники такой сети – цифровые и обмениваются цифровыми сигналами. В таком случае разделить потоки можно кодированием. А для маршрутизации можно использовать наработанные оптимальные решения (вспоминаем, в том числе, и Интернет). Большинство узлов, будь то портативная рация пехотинца или более мощная радиостанция танка, смогут выступать ретрансляторами, повторяя (при наличии свободных ресурсов, понятно) пакеты от других устройств связи в общий эфир – тем самым, дальность связи, доступная карманной рации, увеличивается, в общем, до любой потребной величины. И, что главное, в совершенно прозрачном для пользователя режиме. (Да, а приоритеты выставляются с помощью персональных кодов – это также известно.)

Главные преимущества: надёжность, так как нет центров связи (остаются, впрочем, центры обработки); быстрота развертывания – сеть растёт сама собой, вместе с продвижением войск; устойчивость к простым помехам – цифровой сигнал, множество передатчиков с известными кодами сигналов, общее “информационное поле”, всё это помогает автоматически отстраиваться от помех.

Но, правда, таких сетей ещё придётся подождать.