Вячеслав Абросимов - Групповое движение интеллектуальных летательных аппаратов в антaгонистической среде

Итак, в общем случае г рупповое движение самолетов имеет характер специально спланированной и корректируемой в ходе действий боевой операции. Она выполняется группой самолетов в автономном полете или при информационной поддержке внешних систем наведения, а также с бортов взаимодействующих самолетов. За счет формирования траектории наведения и учета летно-технических характеристик самолетов во внешней АСУ при командном наведении полностью реализуются рубежно-временные характеристики самолета.

Выше описывались групповые действия пилотируемых самолетов. Но уже более десяти лет назад в США отрабатывались методы совместного движения и беспилотных летательных аппаратов со свойствами изменения маршрутов полета к цели при получении признаков радарного обнаружения, скоординированного группового пилотажа нескольких самолетов, обменивающихся в полете информацией через специальное средство связи, управление группой летательных аппаратов с последующей передачей оператором контроля над двумя самолетами своему другому удаленному объекту и др. [66]. Актуальность таких задач только возрастает.

Роботы используются во многих областях науки, техники и промышленности, в первую очередь там, где жизнедеятельность человека либо затруднена, либо вообще невозможна, например в зонах радиоактивного или химического загрязнения, в условиях боевых действий, при проведении подводных или космических исследований и т. п. В работе [5] подчеркивается, что «одиночный робот, каким бы интеллектуальным он ни был, может использоваться только для решения некоторых частных задач либо для выполнения довольно простых операций, поскольку он, как правило, обладает сравнительно малыми возможностями для выполнения поставленной задачи (небольшой радиус действия, ограниченный бортовым энергоресурсом; небольшое число выполняемых функций, невысокая вероятность выполнения задачи в экстремальных ситуациях и т. п.».

К числу основных преимуществ коллективного применения роботов относят больший радиус действия, расширенный набор выполняемых функций, и, что возможно самое главное, более высокую вероятность выполнения задания, достигаемую за счет возможности перераспределения целей между роботами группы в случае выхода из строя некоторых из них.

В работе [5] разработана общая теория группового управления роботами в условиях динамических, недетерминированных сред. В ней дана классификация по уровню алгоритмической сложности задач группового управления роботами для различных условий их применения. При этом показано, что для организации систем управления группами роботов целесообразно использовать некоторые общие стратегии, применяемые для управления во всех технических, социальных и природных группах. Выделены стратегии централизованного, децентрализованного и комбинированного управления.

В наиболее общем случае в систему группового управления роботами рекомендовано включать подсистему планирования групповых действий, локальные бортовые системы управления отдельных роботов группы, отвечающих за реализацию групповых действий и бортовые исполнительные устройства отдельных роботов.

В основу предлагаемого подхода положены принципы коллективного управления и следующие положения:

• каждый член коллектива самостоятельно формирует управление и определяет свои действия в текущей ситуации;

• выбор действий членами коллектива осуществляется только на основе информации о цели, стоящей перед коллективом, ситуации в среде в текущий момент времени, текущих состояниях и действиях других членов коллектива;

• в качестве оптимального действия члена коллектива понимается такое действие, которое вносит максимально возможный вклад в достижение общей цели;

• допускается принятие компромиссных решений.

Задача сводится к выбору и выполнению в текущий момент времени роботами группы таких групповых действий, которые обеспечивают экстремум (максимум, если оцениваются выгоды от действий роботов группы, или минимум, если оцениваются затраты) целевого функционала с учетом вектора противодействующих сил на промежутке дискретного времени t.

Предложен подход к решению дискретной задачи коллективного управления группой роботов, основанный на использовании итерационной процедуры, в рамках которой роботы последовательно выбирают свои очередные действия.

В последние годы в мире активно разрабатывается новое научное направление «Природные вычисления» (Natural Computing). Иногда под ними понимаются некоторые алгоритмические действия, которые можно наблюдать с реальными объектами в живой природе. Эти алгоритмы реализуют принципы природных механизмов принятия решений, которые обеспечивают эффективную адаптацию флоры и фауны к окружающей среде на протяжении нескольких миллионов лет. Безусловно, брать такие алгоритмы для решения конкретных научно-технических задач проблематично, тем более, что исследователи лишь схематично могут отразить в процессе предположений и моделирования истинные явления. Вместе с тем такие алгоритмы строятся по установленным в процессе специально организованных экспериментов природным закономерностям, в основу которых закладываются достаточно простые принципы, полезные для осмысления группового движения и объектов неживой природы. Ярким примером является широко распространенный метод «погони» для наведения зенитной ракеты на цель, в основу которого положен алгоритм «погони лисы за зайцем» (вектор скорости ракеты всегда направлен на цель [38]).

В работе [60] вводится предположение, что будущей организационной единицей в конфликтах станет «стая». При этом предполагается, что стая будет использовать централизованную стратегию, но децентрализованную тактику действий. При этом различные силы будут действовать одновременно против Противника со всех направлений.

На протяжении длительного времени исследуется коллективное поведение стай рыбных косяков [4] Данный пункт написан по материалам работ [19, 20, 21]. . Стая – это группировка близких по возрасту и физиологическому состоянию особей одного вида, объединяющихся в группы на достаточно продолжительный отрезок времени. Считается, что главная биологическая задача стаи – самосохранение. Стая проявляет высокую настороженность и активно избегает раздражителей, к которым вне стаи особи относятся терпимо. К стае хищнику подобраться сложнее, чем к одиночной рыбе.