Известна концепция “навязанной” радиолокации: для зондирования используются сигналы уже существующих систем, например, телевизионный сигнал или сигнал сети GSM. Интересно следующее развитие темы. Предположим, что у нас есть небольшие (до десяти сантиметров) боты, построенные на передовых достижениях твёрдотельной электроники. Боты замаскированы под “природные объекты”. Например, это могут быть мелкие “камешки”. Они полностью автономны, используют подходящую схему электропитания. Полезная функция: боты принимают сигнал выбранного опорного поля, в том числе, отражения, тщательно измеряют его, оцифровывают и записывают результат. Накопленный результат боты раз в сутки передают в коротком импульсе на пролетающий спутник. Собранные измерения проходят предварительную обработку, потому что нужно извлечь полезную информацию, дабы эффективно использовать короткое окно связи. Все боты поддерживают (при помощи сигнала GPS, например) точное синхронное время, метки времени записываются вместе с собираемыми радиоданными.

А забрасываются данные изделия, например, со стратосферного “метеозонда”, который “случайно” пересёк границу на высоте около 27 тысяч метров. Замаскированные под камешки боты просто сбрасываются над заданным районом (малонаселённым): они не обязательно должны иметь плотность типичного камня, поэтому могут падать без парашюта. Кассета с ботами позволяет засеять несколько квадратных километров с борта одного “метеозонда”.

Зная ключевые параметры сигнала, который служит опорным полем для ботов, имея высокоточное синхронное время, можно организовать измерение отражений сигнала. Таким образом сеть ботов образует пассивную радиолокационную систему, проводящую разведку. Внутри сети у ботов разные роли – одни принимают только опорный сигнал, точно фиксируя его текущие параметры. Другие – сосредоточены на детектировании и усилении принятых отражений. Корректировка ролей, настройка сети, могут производиться позднее, например, по команде со спутника.

На случай обнаружения бота каким-нибудь грибником (хотя, кто будет каждый камень осматривать, не получив соответствующей ориентировки?) – предусмотрена система ликвидации электронной начинки. Нет, вовсе не обязательно подрывать бота, делая его опасным для грибника. Достаточно при вскрытии корпуса тихо и тщательно сжечь всю микроэлектронную начинку, превратив её в “кусочек смолы”, уничтожив ценные следы. Сам по себе искусственный камень не несёт особой информации: мало ли кто баловался – может, это кусок сбежавшего квадрокоптера. (Электроника с эффективной функцией самоуничтожения – это перспективная тема DARPA, между прочим.)

Сама полезная функция наблюдения появляется только после того, как собранные ботами данные сведут и обработают в центре, получив исходную информацию через спутниковый канал. Да, получается задержка – картину нельзя наблюдать в режиме онлайн, а только спустя сутки. Зато динамика сохраняется: записаны метки времени и все сигналы на заданном интервале времени. Может показаться, что сложно сжать длительную запись радиосигнала в один короткий импульс (секунды), который отправляется на спутник. Но для этого каждый бот оснащён достаточно мощным вычислителем. Передаётся не записанный сигнал в подробностях, а лишь краткая форма, описывающая заданные характеристики. Например, для принятого отражённого сигнала, это может быть сдвиг по времени и по частоте – и тот, и другой параметр требуют лишь нескольких байтов для записи с высокой точностью.

Основную проблему составляет источник питания. Конечно, напрашивается радиоизотопный вариант. Но он тут вряд ли подходит. Во-первых, сложно экранировать, чтобы бот не светил. Во-вторых – радиоизотопы представляют собой прочный след: часто по их составу и свойствам можно однозначно определить производителя. В-третьих – опасно для “грибника”. Питание от самого принимаемого ЭМ-поля, конечно, чисто теоретически возможно, но относится к области научной-фантастики, так как что-то вычислять о питающем поле, да ещё результаты передавать на спутник, уже точно не получится на практике. Возможно, годятся какие-то термоэлектрические решения. И главный инженерный конфликт тут в том, что для сложных вычислений нужна большая энергия (да, это достаточно фундаментальный вопрос физики, но пока никто не выяснил, можно ли вообще вычислять, не расходуя энергию, – хотя, классические основы термодинамики как бы прозрачно намекают, что нет, нельзя; но вопрос, тем не менее, остаётся открытым с квантовой стороны).

Как можно обнаружить такую сеть? Полупроводники можно детектировать дистанционно по наведённому излучению (так работают нелинейные локаторы, или детекторы нелинейных переходов). Но для этого потребовалось бы облучать “район залегания” ботов достаточно мощным ВЧ-излучением, пытаясь как-то вычленить из отражённого сигнала слабые вторичные гармоники, связанные с полупроводниками. Вряд ли это удастся сделать с большого расстояния, например, с борта пролетающего самолёта. Кроме того, полупроводниковую часть бота можно хорошо экранировать: если мы имитируем камень, то место для экранов имеется. Неустранимый элемент только один – приёмная антенна бота (передающая – открывается только в момент отправки данных на спутник). Но приёмную антенну можно моментально отключать, как только бот “услышал” подозрительный мощный зондирующий сигнал (решение известно по продвинутым “жучкам”).

Что за информацию можно было бы собирать при помощи таких ботов? Как минимум, подобная пассивная радиолокация позволит фиксировать самолёты и другие летательные аппараты, на достаточно большом расстоянии от крайнего бота – многие километры. Точность определения траектории будет невелика, но о перемещениях, направлении полёта судить можно. Впрочем, полёты самолётов – и так секрет Полишинеля: они вполне обнаруживаются спутниковыми РЛС. Боты могли бы наблюдать поезда, но тут помешает рельеф местности. Впрочем, при наличии сейсмодатчиков фиксировать движение наземной техники можно (такая схема используется на практике), но это уже не радиолокация. И тем не менее, придумать полезную цель наблюдения, которая недоступна другим методам, более традиционным, для такой сети радиоботов весьма сложно. В случае с воздушными целями – преимущество может быть разве что в ракурсе наблюдения, который позволяет “видеть” объекты снизу и принимать сигналы, направленные к земле.

Но такой метод технической разведки выглядит привлекательно для разового сбора информации в течение непродолжительного времени. Электромагнитную картину боты собирают во время спуска, а оказавшись на поверхности земли – фиксируют другие параметры: колебания почвы, звуки. Боты могли бы собирать радиационную картину, определять состав атмосферы и почвы, но это потребует оснащения их дополнительными сложным датчиками, которые не только существенно повышают стоимость, но и потребляют большую энергию (это касается сколь-нибудь универсальных химических анализаторов, прежде всего); такие датчики вряд ли получится спрятать. А главное тут, что данные, собранные на большой территории, оказываются синхронными, а это существенно повышает их ценность.



Комментировать »

В шумно обсуждающемся патенте корпорации Boeing речь вовсе не идёт о “силовом поле”. Если почитать исходную пояснительную записку, представленную к патенту, то становится понятно, что предлагается система, быстро и резко изменяющая свойства среды на пути распространения ударной волны. То есть, это активная система защиты, концептуально сходная с уже существующими, предназначенными, например, для снижения эффективности кумулятивных боеприпасов. Основное отличие – противодействие именно ударной волне. Вот весьма внятный чертёж из патента:

Protector

Физический смысл идеи, кратко: предполагается, что локальное “возмущение” на пути распространения ударной волны приведёт к тому, что к защищаемому объекту будет доставлено меньше энергии этой ударной волны (вплоть до полного блокирования). Вполне себе достижимо, если система успеет сработать. В качестве противодействия, как обычно, будут использоваться многоступенчатые боеприпасы: сперва запускаем срабатывание системы, и тут же подрываем основной заряд, который, к тому же, позиционируется так, что блокирующий “щит” не мешает.



Комментарии (3) »

Wind DongЗанятный, с точки зрения, так сказать, искусства, проект: Phantom Terrains. С помощью специального наушника превращаются в слышимый звук сигналы сетей WiFi, находящихся неподалёку от носителя наушника. Точнее, звук, формируемый наушником, отражает характеристики сетей WiFi – имя, тип протокола, параметры шифрования, скорость. На страничке проекта есть звукозапись, иллюстрирующая работу устройства.

В СМИ пишут, что данная технология позволяет “слышать Интернет”, но понятно, что это не так. Чтобы человек “услышал” Интернет, в акустические колебания нужно было бы преобразовывать поток IP-пакетов: сами пакеты могли бы “щёлкать”, адреса узлов гудеть чистыми нотами, а, например, какой-нибудь SYN-флуд – стрекотать, подобно кузнечику. Почему именно IP? Потому что это главная особенность, которая делает некий набор сетей Интернетом – так исторически сложилось.

Особого смысла в акустическом прослушивании параметров сетей WiFi нет. Разве что эти сигналы могут послужить дополнительным ориентиром, если человек плохо видит и заплутал. Тем более, что ничего фундаментально нового в таком инструменте нет – преобразовать электромагнитные колебания в звук может всякий радиоприёмник, которые используются людьми многие десятки лет. Что было бы интересно получить – так это трансляцию невидимого в видимое, прямо в глаза, как минимум, через ретинальный монитор, а то и напрямую в зрительный канал мозга. Те же точки доступа WiFi отображались бы уже в виде ландшафта, построить который можно при помощи чувствительного приёмника и данных о положении человека, последний должен идти, чтобы обеспечить базис для измерений. Отличная картинка получится, если показывать отражения волн от зданий и прочих конструкций, раскрашивая сигналы согласно их кодированию. Пользы, впрочем, не сильно больше, чем от звука. А главная проблема в том, что для решения такой задачи потребуется огромная вычислительная мощность. Она, пока что, не помещается в карман.

Ну и самое полезное: визуализация запахов (человек видит хорошо, а вот с обонянием у него не очень). Я писал про полезный “визуализатор запахов“, с интерфейсом, дополняющим реальность, больше трёх лет назад, но пока что подобного инструмента не видно даже в области публичных проектов. Похоже, придётся ещё подождать.



Comments Off on Прослушивание “сигнального” эфира и Интернета

LorryВ дополнение к “перемотке” действительности назад, добротные очки дополненной реальности могли бы иметь и функцию “перемотки” вперёд, то есть, функцию предсказания событий. Конечно, предсказание тут весьма условное. Скорее – это прогноз. Скажем, мимо пользователя очков проезжает грузовик, который должен пересечь лужу, находящуюся у края проезжей части – поток воды из лужи может обрызгать пользователя, в том числе, залить и испортить очки. Центральный процессор очков дополненной реальности (или носимого компьютера, взаимодействующего с очками) вычисляет водяную угрозу заранее и выводит предупреждение, дополняя информирующими знаками и грузовик, и, собственно, лужу.

Использование даже простых математических моделей поможет предсказывать траектории движения объектов, присутствующих в окружающей действительности, и строить прогноз относительно конфигурации этих объектов в следующий момент времени. Надо заметить, что возможные траектории движущихся объектов, особенно, если это летящий мяч или нечто подобное, отлично умеет вычислять человеческий мозг (до сих пор не совсем ясно, как он это делает). Но, во-первых, мозгу для повышения точности нужна практика, и, во-вторых, очки могли бы обсчитывать объекты, оказавшиеся вне поля чёткого зрения, вне области внимания, что добавило бы пользователю информации о динамических свойствах окружающей среды (не факт, что сильно полезной информации).



Комментарии (2) »

Известно, что схемы камуфляжной раскраски, применяемые в военных целях, испытывают. Ну или, по крайней мере, в таких испытаниях есть очевидный смысл. Одна из схем предусматривает демонстрацию некоторой приближенной к реальности сцены (например, боец стоит на фоне характерного для региона применения камуфляжа пейзажа) группе наблюдателей – измеряется время и расстояние, с которого они смогли уверенно визуально обнаружить бойца, одетого в камуфляж. Наверняка есть и более сложные методики, включающие сбор разной статистики и прочих параметров.

Интересно, что тщательно разработанный камуфляжный рисунок может быть легко скопирован кем-то ещё. При этом не придётся тратиться на разработку собственных рисунков. Возникает только одна проблема: собственная форма окажется слишком похожей на форму противника. С другой стороны, камуфляж – он на то и камуфляж, чтобы бойцы были незаметны. Соответственно, не имеет значения, на что похож рисунок ткани, в которую одет невидимый боец.

Можно, конечно, сохранить общую концепцию рисунка, поменяв некоторые цвета или сочетания цветов. Но весьма вероятно, что даже минимальные изменения полностью поменяют характеристики заметности, а определить, что так и случилось, можно только при помощи собственных испытаний, а это лишает заимствование смысла.



Комментарии (4) »

Cloak, credit: wikimedia.org“Плащ-невидимка” – это такое теоретическое снаряжение, позволяющее человеку или предмету стать практически невидимым, хотя бы в некотором диапазоне электромагнитных волн. Лучше всего, конечно, подходит видимый диапазон. Возможность создания подобного снаряжения показана в теоретических работах физиков уже несколько лет назад. Сейчас достижения в области невидимости демонстрируют в лабораторных условиях, для весьма ограниченных ситуаций. Но кто знает – возможно, некоторым сильным спецслужбам уже доступно практическое решение, представляющее собой готовый элемент снаряжения, изготовленный в секретных высокотехнологичных мастерских. Интересно представить, какая от такого плаща может быть реальная польза.

Очевидно, подобное секретное снаряжение разрешат использовать лишь для каких-то суперважных операций – в противном случае, риск утечки секретных технологий перевесит выгоды от успешного завершения операции. Предположим, что при помощи плаща (или костюма – не так важно) невидимым становится агент-человек. Теперь его изображение не фиксируют камеры видеонаблюдения. Также, он может пройти незамеченным мимо часовых. Но какой в этом толк?

Если невидимые агенты проникают в какой-то хорошо охраняемый бункер, то такие бункеры ограждены разнообразными заборами. Пройти сквозь забор – плащ не помогает. Даже в случае с часовыми и сотрудниками охраны всё не так просто: хорошо защищённые периметры содержат в составе пропускных пунктов “шлюзы”; войти в такой шлюз невидимке не удастся уже потому, что шлюз активируется оператором, который должен видеть входящего (или выходящего). Если же невидимка забежал внутрь шлюза вместе с кем-то из сотрудников охраняемого объекта, то он будет тут же обнаружен дополнительными сенсорами, которыми оборудован шлюз: а там, как минимум, имеется какой-нибудь рентгеновский или терагерцевый сканер. Запертый внутри кабинки невидимый агент, естественно, произведёт фурор. Но не более того.

Невидимость удобна для предварительной разведки местности, проводимой с некоторого расстояния. Но и тут есть проблема: объективы средств наблюдения придётся выставлять наружу, а тогда их сможет обнаружить автоматический детектор оптики, которым оборудован защищённый сверхсекретный объект. Очевидно, что всякий объект, заслуживающий внимания агента, оснащённого секретным плащём-невидимкой, оборудован детектором оптических приборов. Или даже несколькими такими детекторами. Что уж говорить о радарах, в том числе, длинноволновых, от которых плащ не защищает (по условиям задачи).

Можно было бы сказать, что служба безопасности нашего защищённого объекта даже не догадывается о существовании плаща-невидимки. Но в реальности это вряд ли так – ведь всякая теоретическая возможность должна учитываться при разработке модели угроз для сверхзащищённого суперсекретного объекта. Тем более, что обнаружение невидимок реализуется уже имеющимися средствами.

Конечно, невидимость окажется полезной для роботов-разведчиков: такой робот может иметь небольшой размер и проникать в помещения сквозь системы вентиляции или проползая под двери. Беда в том, что от подобных роботов охраняемые помещения уже защищают, и системы защиты далеко не всегда подразумевают визуальный контакт (хотя разные “лазерные заборы” никто не отменял).

Так что выгод от использования секретного плаща-невидимки не так много. Но область применения у них, тем не менее, есть: плащ нужно использовать не для проникновения куда-то, а для выхода с территории тех или иных объектов, или для того, чтобы скрытно вынести что-то. Защита охраняемого лица от взгляда снайпера – вот другое эффективное применение.



Комментарии (1) »

NetСовременный смартфон – технически продвинутое устройство, которое не только обладает большой вычислительной мощностью, но и может обмениваться с внешним миром информацией по нескольким каналам. Да, каналы, завязанные на сети операторов связи (GSM и др.), являются централизованными, а поэтому могут быть в нужный момент отключены. Однако смартфон может быть узлом так называемой mesh-сети, которая является децентрализованной. В такой mesh-сети каждый узел-участник выполняет функции ретранслятора, передавая данные тем узлам, которые, в данный момент, оказались в пределах досягаемости. А пределы досягаемости задаются возможностями модуля WiFi и (как специальный вариант) Bluetooth.

То есть, если где-то имеется достаточная плотность участников сети, вооружённых смартфонами, там можно организовать “неотключаемый” обмен сообщениями. Не обязательно текстовыми, можно записывать и транслировать голос. Интерфейс, реализация протокола – всё это делается специальным приложением. Такие приложения уже есть (один пример, попавшийся сходу).

Технология даёт людям в руки инструмент для организации связи внутри группы даже в случае, когда базовая сеть оператора недоступна по той или иной причине (перегрузка или преднамеренное блокирование). Очень полезное применение смартфонов. Впрочем, в теории, можно заблокировать само приложение, если какой-то центр контролирует программное обеспечение смартфонов. Но делать это придётся заранее.

У mesh-сетей есть много проблем, связанных, например, с наличием недобросовестных ретрансляторов, пытающихся мешать работе сети. Впрочем, соответствующие протоколы разрабатывают уже более двадцати лет, поэтому хорошо защищённое рабочее решение уже должно бы появиться.



Комментарии (3) »

В DARPA испытывают прототип экзоскелета, усиливающего возможности человека по переносу различного снаряжения. В принципе, эта штука – прямая основа для костюма с дополнительной бронёй: в ней тяжёлый пехотинец будущего может, сохранив мобильность, приобрести невиданную ранее защиту от стрелкового оружия. Естественно, такие бронекостюмы обязательно построят.

С подобной электромеханической техникой есть известная проблема: в случае повреждения аппаратуры костюма/экзоскелета, которое привело к тому, что он потерял подвижность, боец, привязанный к костюму, оказывается автоматически заблокирован. Поэтому главной функцией является функция быстрого сброса силового костюма. Естественно, в DARPA об этом знают. Правда, на картинке, сопутствующей проекту экзоскелета, среди его достоинств указана возможность размещения под униформой.

Image: DARPA



Комментарии (5) »

Сейчас доступно огромное количество навигационной техники, работающей на основе глобальной спутниковой системы. Точно узнать своё местоположение может каждый, специальных навыков не требуется. Между тем, интересно представить, как может быть устроен подобный по простоте применения навигатор, работающий без спутников GPS. И без использования наземных радиопередатчиков с известными координатами. (Мало ли – вдруг инфраструктура сломалась?)

Итак, речь о достаточно компактном электронном устройстве, которое выполняет функции типичного современного GPS-навигатора (карты, экран, показывает местоположение в реальном времени), но при этом не зависит от рукотворных внешних источников навигационной информации. Понятно, что электронная начинка, операционные системы подходят от современных навигаторов. С исходными картами тоже более или менее понятно: загрузили файлы в память, используем. Конечно, карты будут устаревать. Это особенно вероятно в ситуации, приведшей к разрушению важных для Цивилизации элементов инфраструктуры – GPS, сотовой связи. Они явно отключились неспроста. Но леса, реки, холмы, поля и озёра – заведомо остаются на своих местах. Как и многие здания, кстати. Да и прочие изменения происходят не столь быстро, чтобы картографические файлы оказались совсем бесполезны.

Прежде всего, навигатор должен иметь автономные высокоточные часы. Это основа. Вполне достижимая. Кроме того, для работы в реальном времени (запись траектории движения, информирование о тех или иных “точках интереса”) однозначно потребуется не менее автономная, чем часы, встроенная система инерциальной навигации. Гироскопы, акселерометры. Датчики такие есть, встроить их в корпус компактного прибора тоже возможно. Естественно, нужен и компас. А точнее – хорошие датчики магнитного поля Земли.

Главная проблема такая: как инициализировать инерциальную систему в начале работы, и корректировать её ошибки во время движения навигатора?

Первое, что приходит на ум – древняя и нерушимая схема: навигация по звёздам. Для работы потребуется чувствительная встроенная камера, лучше – три. Что, опять же, не является технологической проблемой. Используя атласы звёздного неба, данные о собственной ориентации в пространстве (гироскопы, акселерометры, компас) и точные часы, программное обеспечение навигатора сможет автоматически вычислить текущие координаты, если пользователь просто направит устройство камерами в сторону чистого ночного неба, ну и разрешит понаблюдать это небо несколько раз, через определённые промежутки времени. Фиксирование движения изображений звёзд позволит компенсировать неточности, присущие встроенным камерам – всё ж это не телескопы.

Впрочем, особенной точности тут добиться сложно. Но больших отклонений в работе инерциальной системы удастся избежать, а главное, появляется инструмент для её инициализации после сбоя или отключения для экономии батарей. Днём навигатору, для осуществления коррекции, остаётся наблюдать за Солнцем. Кроме того, заметные трудности возникнут, если небо затянуто облаками. Несколько дней подряд.

Есть второй метод: привязка к местности. На первый взгляд, тут тоже помогут камеры. Можно даже придумать разные алгоритмы взаимодействия пользователь – навигатор: “справа от вас находится крупный одиночный валун серого цвета, направьте камеру номер два в сторону этого валуна”, и так далее. Углы и расстояния навигатор может измерять, сравнивая полученные камерами изображения с данными карт: оптические параметры объектива камеры известны, поэтому измерение “расстояния” между двумя элементами карты на полученном изображении даёт расстояние до этих элементов от навигатора. Выбрать объекты можно попросить пользователя. Проблема не только в том, что карты обычно неточные, но и в том, что весьма непросто точно определить реальные границы опорных объектов (это могут быть, например, холмы, здания) на изображении.

Помочь может всё та же инерциальная система, ошибки в которой мы хотим корректировать. Предположим, пользователь плавно перемещает навигатор на некоторое расстояние, направив его камеры в заданную сторону. Инерциальная система позволит довольно точно определить пройденный “базис” и, в результате, получаем дальномер, который, при помощи измерения параллакса, вычисляет и расстояние, и угловые координаты опорных точек. Но точность всё равно оставляет желать лучшего. Данный метод корректировки зависит от степени детализации карты: может просто не найтись подходящих точек привязки.

Между прочим, для продвинутых пользователей, может быть доступен такой вариант калибровки: нужно отметить на карте точку, в которой в данный момент пользователь находится. Определить эту точку пользователю предстоит самому. На то он и продвинутый. Подошёл, скажем, к верстовому столбу, отметил “я стою здесь” на карте, всё – навигатор откалиброван.

Получается, что моментально получить координаты на карте в произвольном месте поверхности Земли, с точностью до нескольких метров, при помощи гипотетического портативного навигатора, не использующего GPS (и аналоги) – не выйдет. Что ж, поэтому и придумали спутниковую навигацию. Тем не менее, можно сконструировать автономный компактный навигатор, работающий без спутников, и выдающий пусть не сверхточную, но очень полезную информацию в режиме онлайн. Пока батарейки не сядут.



Комментарии (15) »
Навигация по запискам: Раньше »