Оружие будущего:Тайны новейших военных разработок

Еще одно препятствие на пути к использованию роботов в бою — это несовершенная связь. Имеющиеся в распоряжении военных радиоканалы достаточны для голосовой связи между людьми, но громадные объемы видео- и цифровых данных, требуемых для передачи команд и получения информации от робота, требуют использования таких частотных диапазонов, в которых в боевых условиях очень легко создавать помеху. По этой причине, например, невозможно передать цифровой или видеосигнал, когда на пути находится возвышение. В программе СКИ с целью решения этой проблемы рассматриваются варианты использования кабелей на волоконной оптике для управления роботами, а также связи на поле боя через самолеты с дистанционным управлением.

Вот как описывается поле боя недалекого будущего в одной из футуристических книг: «… радиосигналы от спутников связи предупредили командира о готовящемся наступлении противника. Сеть сейсмических датчиков, установленных на глубине в несколько метров, подтвердила это. Регистрируя колебания почвы, датчики закодированными сигналами направляют информацию в штабную ЭВМ. Последняя теперь довольно точно знает, где находятся вражеские танки и артиллерия. Датчики быстро отфильтровывают акустические сигналы, полученные от военных объектов разной массы, причем по спектру вибрации они отличают артиллерийские орудия от бронетранспортеров. Установив диспозицию противника, штабной компьютер принимает решение о нанесении флангового контрудара… Впереди наступающих поле заминировано, и имеется лишь узкий коридор. Однако компьютер оказался хитрее: он с точностью до тысячных долей секунды определяет, какая из мин должна взорваться. Но и этого мало: миниатюрные выпрыгивающие мины закрыли путь отступления за спиной противника. Выпрыгнув, эти мины начинают двигаться зигзагообразно, взрываясь только тогда, когда узнают — по массе металла, — что они ударились о танк или артиллерийское орудие. Одновременно рой маленьких самолетов-камикадзе обрушивается на цель. Прежде чем нанести удар, они отправляют в штабную ЭВМ новую порцию информации о положении дел на поле боя… Тем, кому удается выжить в этом аду, придется иметь дело с солдатами-роботами. Каждый из них, «чувствуя», например, приближение танка, начинает расти, как гриб, и открывает «глаза», стараясь его найти. Если цель не появляется в радиусе ста метров, робот направляется ей навстречу и атакует одной из крошечных ракет, которыми вооружен…».

Специалисты видят будущее военной робототехники главным образом в создании боевых машин, способных действовать автономно, а также самостоятельно «думать».

В числе первых проектов в рамках этого направления можно привести программу по созданию армейского автономного транспортного средства (ААТС). Новая боевая машина напоминает модели из фантастических кинофильмов: восемь небольших колес, высокий бронированный корпус без всяких прорезей и иллюминаторов, утопленная в металл скрытая телевизионная камера. Эта настоящая компьютерная лаборатория создана, чтобы испытывать способы автономного компьютерного управления наземными боевыми средствами. Последние модели ААТС используют для ориентации уже несколько телевизионных камер, ультразвуковой локатор и разноволновые лазеры, собираемые от которых данные собираются в некоторую четкую «картину» не только того, что находится по курсу следования, но и вокруг робота. Аппарат еще необходимо научить отличать тени от настоящих препятствий, ведь для телевизионной камеры с компьютерным управлением тень дерева очень похожа на упавшее дерево.

Интересно рассмотреть подходы участвующих в проекте фирм к созданию ААТС и трудности, с которыми они столкнулись. Управление движением восьмиколесного ААТС, о котором шла речь выше, осуществляется с помощью бортовых компьютеров, обрабатывающих сигналы от различных средств визуального восприятия и использующих топографическую карту, а также базу знаний с данными о тактике перемещения и алгоритмами вывода заключений, касающихся текущей обстановки. Компьютеры определяют протяженность тормозного пути, скорость на поворотах и прочие необходимые параметры движения.

Во время первых демонстрационных испытаниях ААТС перемещалось по гладкой дороге со скоростью 3 км/ч с использованием одной телевизионной камеры, благодаря которой с помощью разработанных в Мэрилендском университете методов выделения объемной информации распознавались обочины дороги. Из-за низкого быстродействия используемых тогда компьютеров ААТС было вынуждено делать остановки через каждые 6 м. Чтобы обеспечить непрерывное перемещение со скоростью 20 км/ч, производительность ЭВМ должна быть повышена в 100 раз.

По мнению специалистов, компьютеры играют ключевую роль в этих разработках и главные трудности связаны именно с ЭВМ. Поэтому по заказу УППНИР в университете Карнеги-Меллона принялись за разработку высокопроизводительной ЭВМ ВАРП, предназначаемой, в частности, для ААТС. Предполагается установить новую ЭВМ на специально изготовленном автомобиле для автономного управления им на прилегающих к университету улицах для движения со скоростью до 55 км/ч. Разработчики проявляют осторожность при ответах на вопрос, сможет ли компьютер полностью заменить водителя, например, при расчетах скорости пересечения улицы молодыми и пожилыми пешеходами, но уверены, что он будет лучше справляться с такими задачами, как выбор кратчайшего пути по карте.

Фирме «Дженерал электрик» УППНИР заказало комплект программного обеспечения, которое позволит ААТС распознавать во время движения детали местности, автомобили, боевые машины и т. п. В новом комплекте программ предполагается использовать распознавание образов по геометрическим признакам объекта съемки при его сравнении с эталонными изображениями, хранимыми в памяти компьютера. Поскольку для компьютерного конструирования изображения каждого распознаваемого объекта (танка, орудия и т. п.) требуются большие затраты труда, фирма пошла по пути съемки объектов с фотоснимков, рисунков или макетов в различных видах, например спереди и сбоку, причем снимки оцифровываются, трассируются и преобразуются в векторную форму. Затем с помощью специальных алгоритмов и программных пакетов получаемые изображения преобразуются в объемное контурное представление объекта, которое вводится в память компьютера. При движении ААТС его бортовая телекамера производит съемку попадающегося на пути объекта, изображение которого в процессе обработки представляется в виде линий и точек сходимости в местах резких изменений контрастности. Затем при распознавании эти рисунки сопоставляются с проекциями объектов, введенными в память ЭВМ. Процесс распознавания считается успешно проведенным при достаточно точном совпадении трех-четырех геометрических признаков объекта, и компьютер производит дальнейший, более детальный анализ для повышения точности распознавания.