dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Про насекомых, из которых делают киборгов, я писал больше четырёх лет назад. Сейчас тема набирает популярность. Собственно, преимущества таких киборгов перед роботами, которых делают с нуля, всё те же: инженерам не нужно морочить голову, конструируя эффективные (экономичные) сервоприводы, обеспечивающие перемещение робота. Насекомое – тот же робот, только приводы у него уже есть и вряд ли можно сконструировать что-то эффективнее.

Более того, насекомые уже поставляются с системой питания. А это, до сих пор, основная проблема: компактных и достаточно мощных источников питания, подходящих для микроробота по прочим параметрам, за четыре прошедших года так и не создали (см. старую записку по ссылке выше). В общем, со всех сторон выгоднее приделать свой контроллер к имеющемуся природному насекомому. Идеальное решение, конечно, будет подразумевать интеграцию чипов на уровне личинки, чтобы после превращения жук уже получался с дополнительными системами.

Особых проблем с передачей данных по каналу жук – центр в двух направлениях – нет. Куда как сложнее приделать чип к насекомому, чем обеспечить с ним дальнюю связь. Приём сигналов на стороне центра управления могут осуществлять и специальные спутники (большие антенны на них ставить научились очень давно), и самолёты, и перспективные высотные дирижабли, барражирующие в заданном регионе. Несколько сложнее обеспечить приём команд жуком. То есть, передавать-то мощный сигнал можно, но если действовать в лоб, то сигнал будет демаскировать факт применения киборгов. Кроме того, вмешаются помехи. На стороне киборга ситуацию ухудшает принципиальная невозможность размещения большой антенны.

Можно предложить такую схему: жук достаточно автономен и не нуждается в большом числе команд, поступающих в режиме реального времени; а небольшой набор “медленных” управляющих сигналов может передаваться в защищённом режиме (размазываем по времени и частотам) и восстанавливаться, вычисляться, на борту, при помощи накопления энергии сигнала. Равно та же методика хорошо работает для GPS-приёмников.

Так что затруднений на сигнальной стороне, про которые сейчас пишут, не будет в практическом применении созданных насекомых-киборгов. Если только их запустят в серию, то есть, примутся выращивать в особых инкубаторах сотнями – цель-то именно такая. И прикладные трудности тут касаются именно способов достижения этой цели, а не надуманных “проблем связи”.

Google показывает очки “дополненной реальности”. А между прочим, ценность интерактивных очков, позволяющих просматривать дополнительную информацию в интегрированном с “основной” картинкой реальности виде, теряется, если эти очки служат лишь интерфейсом для смартфона. “Дополненние реальности” уведомлениями об SMS – это не то, что хотелось бы получить. Это лишь избыточный, маркетинговый “функционал”.

Полезный вариант – информация о том, что происходит вокруг, которую нельзя (или очень затруднительно) “пронаблюдать” обычным способом. Скажем, какие-то физические сведения об объектах, находящихся в поле зрения: скорость, направление движения – это интересно и полезно, потому что оказывается развитием зрительной системы. Ещё полезнее вывод информации от дополнительных сенсоров, демонстрация результатов анализа этой информации в режиме онлайн.

Хотя, наверное, как товар от Google – очки с “эсэмэсками” должны пойти хорошо. Тем более, что туда же можно транслировать указания вида “купи вот эту куртку”.

Nokia анонсирует смартфон с камерой в 41 мегапиксел. Видимо, расчёт как раз на то, что такое число все кинутся обсуждать. Вообще, они честно пишут, что, мол, пикселы собираются в группы по семь штук, поэтому реальное разрешение где-то около 5 мегапикселей. Показатель более разумный, потому что 41 мегапиксель для матрицы размером примерно 12х8 мм (если я не ошибаюсь) – это за пределами физического разрешения всякой световой оптики, а особенно далеко за пределами разрешающей способности небольшого объектива, который можно запихнуть в смартфон. С другой стороны, даже в случае с объединением пикселей, не ясно, достаточно ли там света, чтобы было, что “семь раз отмерить”.

Число пикселей – это ж важный инструмент маркетинга смартфонов, наверное, скоро будут гигапиксельные устройства, да?

Микроэлектронные комплектующие, которые производятся и закупаются за рубежом, могут содержать в себе аппаратные закладки (строго говоря, и отечественные микросхемы тоже могут содержать закладки, но это уже другая категория рисков). Понятно, что такие закладки могут вредить оборудованию, в составе которого используются вредоносные микросхемы. Тут нетрудно наметить сразу несколько направлений борьбы.

Во-первых, можно производить все комплектующие самостоятельно, на проверенных заводах. Ничего не закупать. Второй путь: можно совершенствовать инструменты выявления закладок, чтобы не использовать опасные микросхемы, а закупать хорошие. Плюс – улучшать архитектуру электроники, строя системы таким образом, что даже сработавшая закладка не приносит заметного вреда. Да, закладку вполне реально спроектировать практически необнаруживаемой. Но такое проектирование потребует дополнительных вложений от разработчика. То есть, опять возникает экономический аспект.

Понятно, что собственное производство обеспечивает некоторую дополнительную независимость для государства. Вопрос в том, является ли этот момент ключевым, дающим какое-то уникальное преимущество. Исследование микросхем – ничуть не менее высокотехнологичное направление, чем их производство, так что всякие дополнительные бонусы, вроде развития прикладной науки, сохраняются. При этом доступ к глобальному рынку позволяет получить более широкий ассортимент комплектующих. Какой подход, в итоге, оказывается эффективным? Постройка собственного производства или развитие инструментов контроля?

В продолжение комментариев к заметке про управляемые пули. Интересно посчитать, примерно прикинуть, на каких интервалах времени должна работать гипотетическая система, обнаруживающая снайперов путём наблюдения полёта пули. Обнаружить стрелка нужно до того, как пуля поразит цель. Это только на первый взгляд кажется фантастикой. Существуют системы, работающие с куда более быстрыми процессами, чем полёт пули.

Итак, предположим, что скорость пули в момент вылета из ствола винтовки составляет 1000 м/с. Это очень и очень высокая оценка. Обычный винтовочный показатель – 700-900 м/с, для мощного патрона, заметьте. Дистанция до цели – 700 метров. Это довольно далеко (хотя рекордные показатели сейчас превышают километр). Понятно, что на всем протяжении полёта пуля теряет скорость. Да, для очень точных результатов нужно ещё учитывать, что траектория не будет прямой линией. Однако в нашем случае и без этих деталей понятно, что оптимистичная оценка времени полёта – около 800 мс (0.8 с). Важная особенность: получается, что полёт пули будет сверхзвуковым на всём протяжении, так что звуковые детекторы отпадают.

Для наблюдения за пулей используется сенсор, работающий с тем или иным электромагнитным полем (излучением). Пусть это будет специальный лидар, или РЛС миллиметрового диапазона (тут есть свои трудности с выбором технического решения, но это другая история). Для преодоления пути 700*2=1400 м (до винтовки и обратно) сигналу РЛС потребуется примерно 5 мкс (5*10^-6 секунды). То есть, за одну десятую часть времени полёта пули (0.08 с), зондирующий сигнал успеет сбегать до места нахождения снайпера и обратно примерно 16000 раз. Понятно, что требуется время на генерацию зондирующего сигнала и обработку принятого отражённого, и всё такое прочее. Но всё равно масштабы времени столь различаются, что сенсоры нашей гипотетической системы, пока пуля летит, будут успевать сканировать большой сектор пространства.

Вернёмся к одной десятой от подлётного времени. 0.08 секунды. Микропроцессор, работающий с тактовой частотой в 10 МГц и выполняющий одну команду за такт, успеет пробежать программу из 800000 команд. (Если, конечно, программисты не “накосячат” в коде и штука не повиснет раньше.) Это много.

Что в итоге? Во-первых, есть куча времени на то, чтобы промерить траекторию полёта пули (тысячи зондирующих импульсов); во-вторых, есть ещё больше команд вычислителя, которые за то же время рассчитают возможные точки попадания пули. И, естественно, местоположение снайпера. И вот остаётся только один занятный вопрос: а не проще ли будет обнаруживать этой сверхбыстрой суперсистемой не пулю, а самого снайпера, до того, как он выстрелит?

Интересно придумать побочные каналы передачи информации, которые могут уже по причине своей “побочности” служить хорошей основой для стеганографии, сокрытия самого факта передачи информации. Речь о сценарии, когда кто-то (пусть это будет персонаж шпионского романа), находящийся, допустим, под наблюдением, скрытно передаёт данные третьей стороне.

Вообще, всякие наводки/излучения, с которыми борются, защищая информацию, годятся для организации подобного скрытого канала. Просто достаточно естественную наводку не блокировать. Скажем, годится сеть электропитания компьютера: в таком случае принимающая сторона ставит “прослушивающее” оборудование на линию, а тот, кто информацию передаёт, просто просматривает определённые файлы на своём компьютере – всё как обычно. Понятно, что есть куча сходных ЭМ-вариантов: сигнал, транслируемый монитором; наводки от принтера и так далее.

Есть в меру литературная идея с “передатчиком”, модулирующим свет лампы освещения в квартире: специальная лампа незаметно мерцает, мерцание представляет собой шумоподобный сигнал, передающий информацию; принимается утечка с помощью небольшого телескопа, который установлен в припаркованном на улице автомобиле. Проблема тут одна: слишком медленный канал получается, так как лампы освещения – это не лазерные стробоскопы.

Едва ли не идеальное решение – Wi-Fi. Источник достаточно мощный, частота высокая. Можно намеренно поставить жучок в точку доступа. Жучок подмешивает в сигнал “дополнительную нагрузку” – то есть, организует спланированную утечку, работающую без всякого вмешательства пользователя, который, как обычно, просто работает с документами на своём компьютере.

Наверняка, есть ещё немало занятных идей.

Есть большой комплекс технологических проблем, связанных с прослушиванием спецслужбами чужих подводных кабелей. Чрезвычайно сложно уже только установить оборудование для прослушивания: водолазам нужно работать на большой глубине, да ещё, возможно, в чужих территориальных водах, куда требуется скрытно прибыть и так далее. Для решения подобных задач используют специальные подводные аппараты, в том числе, большие подводные лодки. Интересно, что после того, как оборудование на кабель установили, возникает ещё одна большая проблема: как получать копируемую системой прослушивания информацию? То есть, а как, собственно, организовать утечку? (Кстати, по определению, утечка информации имеет место только в том случае, если информация попала к атакующей кабель стороне; само наличие постороннего оборудования утечку не создаёт.)

Транслировать под водой сигналы чрезвычайно сложно. Можно, конечно, вести запись, и периодически приходить, менять кассеты силами тех же пловцов. Но время реакции выходит слишком большим: многие перехваченные сведения успеют полностью потерять свою ценность. Секретные сведения, имеющие, так сказать, стратегическое значение на длительном отрезке времени, вообще не обязательно передаются по подобным кабелям: есть же и другие средства связи. Так что отсутствие оперативной доставки информации сильно снижает привлекательность рискованной операции по установке подводного оборудования. Идеальным решением был бы ещё один кабель, протянутый прямо в центр сбора и обработки. Но кто ж подпишется под такой тривиальной схемой, выдающей установщика оборудования с головой?

Поэтому используются решения с промежуточным звеном, которое соединяет, – пусть и при помощи длинного оптоволоконного кабеля, – аппаратуру съёма информации с аппаратурой ретранслятора. Ретранслятор размещается где-то в международных водах и может представлять собой небольшой буй, передающий в эфир “ненаправленный” сигнал, не выдающий явно сторону, прослушивающую кабель. А может, есть какие-то другие варианты, более изящные?

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.)

Активно анонсируют Ту-214ОН – это самолёт для наблюдательных полётов над территорией стран – участниц программы “Открытое небо”. С этой программой, кстати, связан занятный аспект. По условиям договора самолёты должны использовать для наблюдений оборудование строго определённых типов. Там разрешают классические оптические камеры (фото-, видео-), ИК-системы и РЛС бокового обзора. Ограничения накладываются, в том числе, на доступную максимальную разрешающую способность.

Понятно, для чего это делается. Например, наблюдая позиции войск с борта такого самолёта, можно обнаружить, что вот здесь в поле стоят танки Abrams в таком-то количестве, но точно определить, что за оборудование на этих конкретных танках имеется – не выйдет. То же самое со всей техникой: грубо говоря, отличить грузовик от легкового авто можно, но подсчитать сколько среди грузовиков ремонтных баз, а сколько тягачей – не выйдет, потому что разрешение недостаточное. Естественно, это же самое низкое разрешение делает систему уязвимой в плане наблюдения всяких надувных макетов.

Так вот, для того, чтобы лучше использовать предоставившуюся возможность наблюдения, самолёты могут быть (в нарушение договора, понятно) оборудованы дополнительными сенсорами, которые позволяют собирать информацию, позволяющую отличить одну модификацию танка от другой. То есть, велик соблазн собрать более полную информацию по размещению вооружений. Такие сенсоры могут быть достаточно хитрыми, например, фиксирующими какие-нибудь побочные излучения, расширяя таким образом диапазон для наблюдения.

Конечно, договор этот соблазн учитывает – в нём предусмотрены тщательные инспекции самолётов перед выдачей разрешения на полёт. Более того, оборудование должно быть так устроено, чтобы “окна и заглушки” (в общем-то, условные, да), позволяющие что-то наблюдать с самолёта, открывались бы снаружи. Это несколько облегчает инспекцию. Но не отменяет того факта, что “дополнительная начинка” может оказаться хорошо спрятанной внутри агрегатов самолёта и тщательно замаскированной.

Впрочем, если инспекцию проводят хорошо знающие устройство самолётов специалисты, то, наверное, спрятать что-то существенное довольно сложно. Именно профильных специалистов-самолётостроителей и привлекают для инспекции и обучения других инспекторов. Ну а кроме того, политический риск, связанный с обнаружением нарушения договора, скорее всего превышает выгоды от получения дополнительной информации. Хотя, кто знает.