Если нас впечатляет уровень самодельных беспилотных машин, то вдумайтесь, на каком уровне находятся разработки армейских грузовиков, которые смогут самостоятельно ездить по бездорожью в зоне военных действий, менее чем через три года.
При всём многообразии высоких технологий в армии, ВС США по-прежнему настаивают на ведущем автомобиле сопровождения с водителем человеком, по крайней мере, на первом этапе. При этом беспилотные грузовики, следующие за ведущей пилотируемой машиной, должны будут придерживаться его движений, не ориентируясь на уличные, дорожные знаки, тротуары или GPS. Они могут потерять из виду впереди идущий автомобиль, например при повороте за угол в городе или в поднятом облаке пыли при движении по пересеченной местности. По пути следования они должны объезжать не только пешеходов, животных и другие транспортные средства, например гражданские автомобили, но также щебень, камни, деревья и выбоины. И также приходится объезжать твердые препятствия, не останавливаясь каждый раз при виде на своем пути высокой травы, низко висящей ветки или пылевого облака – такая градация на уровне здравого смысла, очень проста для людей, но слишком сложна для компьютерного зрения.
Тем не менее, военные США уверены, что это посильная задача. Командующий сухопутными войсками Марк Эспер пришел в восторг от беспилотных технологий после поездки на прототипе, заявив, что так он сможет высвободить военнослужащих для действий на линии фронта и спасти жизни солдат от придорожных бомб и засад, которые являются наибольшим риском для конвоя. Сейчас, большая часть военнослужащих заняты в логистике и обслуживании, и не в боевых частях.
После долгих лет изучения армия придала новый импульс своей программе «Автоматизированного сухопутного снабжения» (AGR [1]), открыв проект «Следования за ведущим» (ExLF [2]). В настоящее время подрядчики устанавливают интеллектуальные компьютерные системы и датчики компании Robotic Research LLC на 10 грузовых автомобилей Oshkosh M1075 PLS [3], для проведения сертификационных испытаний по безопасности в 2019 году. До 2020 года в беспилотные транспортные средства будут модернизированы еще 60 автомобилей, что позволит оснастить две Военные транспортные компании.
Основной задачей этих двух подразделений станет демонстрация работоспособности технологии в полевых условиях. «Если они будут вызваны для развертывания, они пойдут по маршруту вместе с автомобилями», - сказал мне вчера в интервью президент Robot Research Альберто Лаказе. «Это может произойти довольно скоро».
Именно масштабная демонстрация к 2020 году, по-прежнему остается главной целью, полностью зависящей от того, насколько удачно пройдут испытания на безопасность в 2019 году, сказал Пэт Уильямс, вице-президент по программам армии и флота Oshkosh Defense. Это к вопросу о призыве армии сжать сроки, сказал он мне, поскольку «есть интерес потянуть, где это возможно».
Ограничения при следовании за ведущим.
Следование за ведущим по-прежнему является ограниченной формой автономии, но эти ограничения больше касаются применения и организации в армии, чем самой технологии.
Военные готовы к беспилотным летательным аппаратам, но еще не дозрели до полностью беспилотного конвоя, который станет более поздним этапом программы AGR, который, возможно, наступит в 2022 году. Реализация 2020 года проходит по программе Expedient Leader Follower (ExLF [1]), поскольку армия по-прежнему настаивает, чтобы ведущую машину вёл живой солдат, а уже следом за ней шло до девяти беспилотных грузовиков. В беспилотных грузовиках по-прежнему могут находиться солдаты, которые, в случае необходимости, переведут контроль управления на себя, или, в качестве альтернативы, позволят грузовику веси автомобиль, пока солдаты будут контролировать внешнюю обстановку или стрелять в атакующих. Это все часть оперативных тактических планов, которые военные хотят отработать на демонстрациях 2020 года.
Однако, в Oshkos и Robotic Research отметили, что готовы вообще отказаться от использования людей, если вооруженные силы выдвинут такое требование, и грузовик самостоятельно продёт по маршруту, выбранному солдатом, без какой-либо помощи со стороны военнослужащих. (Я не разговаривал с двумя другими подрядчиками проекта ExLF, поскольку они мало связаны с беспилотной системой: Lockheed Martin, которая выполняет работы по интеграции, и ECS, которая разрабатывает интерфейс человек-оператор). Самое сложное – это заставить компьютер выдерживать маршрут на карте - даже ваш смартфон может сделать это, но как заставить его двигаться через физическое пространство, ни на что не наталкиваясь? Вся сложность именно в этом вопросе, и именно поэтому беспилотные машины Tesla и Uber убили трех человек (что по-прежнему значительно лучший результат, чем число аварий с водителем человеком).
«Технология существует, но мы её еще не приняли», - сказал руководитель программ автономных автомобилей Oshkosh Чак Бантон. «Будет поэтапный подход».
«Это большой этап для армии», - сказали в Lacaze Robotic Research, как для боевых подразделений, так и для всего общества. О сертификационных испытания на безопасность в следующем году он сказал мне: «Насколько нам известно, впервые ATEC [4] будет оценивать транспортное средство, имеющее уровень SAE 5 (по шкале 0-5), являясь полностью автономным автомобилем, вообще без людей в кабине».
 |
| Уровни автоматизации. Ассоциация инженеров автомобилестроения. |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
Тем не менее, продолжил Лаказе: еще в 2008 году Robotic Research и General Dynamics совместно взялись за разработку автономных транспортных средств, способных стать конвоем без управления человеком. (Это была специальная срочная программа, сформированная в условиях военных действий, позволяющая обойтись без стандартной программы испытаний). Пока ему не разрешили рассказывать подробности, но Лаказе сказал мне, «мы использовали эти, полностью автономные, транспортные средства в Афганистане для расчистки дорог... Насколько нам известно, это первый раз, когда полностью автономные транспортные средства были применены в реальных боевых условиях».
Задачи по разминированию - обнаружение и удаление дорожных мин и других самодельных взрывных устройств (IEDs [5]), для расчистки прохода другим транспортным средствам, сильно отличается от конвоя снабжения. В некотором смысле это на самом деле проще: вы на дороге, начинаете движение, и вы обычно двигаетесь очень медленно, когда ищете закладку. С другой стороны, это намного сложнее, поскольку любой сдвиг приводит к взрыву.
 |
| Беспилотные машины разминирования в Ираке. |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
Несмотря на различия, сказал Лаказе, задача расчистки дорог, стала первой ключевой технологией и подарила много полезных уроков, которые учтены в проекте автоматизированного сухопутного снабжения. Безусловным плюсом является то, что компьютеры в целом, и робототехника, в частности, за последние 10 лет значительно ушли вперед. Robotic Research «однозначно» может построить полностью беспилотный ведущий автомобиль, пока только в качестве резервной копии, на случай, если ведущий автомобиль управляемый человеком будет уничтожен, сказал он. Но армия не просит этого сейчас, до более позднего этапа программы AGR: Есть много технологий, которые нам необходимо освоить, но это не та программа, в рамках которой это необходимо делать».
Однако, когда я дожал Лаказе, выяснилось, что после инсталляции технологии транспортных средствах «ведущий-ведомый», есть способ выключения человека из конвоя. Вам все равно будет нужен человек, чтобы управлять ведущим автомобилем при первом прохождении маршрута, чтобы компьютер и датчики смогли зафиксировать ориентиры на этом пути, сказал он. Но как только маршрут был оцифрован и записан в память, беспилотные ведомые машины смогут ездить по ней всегда. Они могут начать через несколько минут после того, как человек покажет путь, или часы, или дни, или «мы могли бы, пустить один из этих автомобилей, следовать за лидером с прошлого месяца», - сказал он. «И мы это показали на предыдущих программах».
Как это возможно? Из-за изобретенного Robotic Research метода объедения данных из большого числа источников, для ориентации на маршруте.
 |
| Модернизированный в беспилотнык по программе «ведущий-ведомый» грузовик HEMTT в TARDEC (Tank-Automotive Research, Development and Engineering Command) в Уоррен-Мич. |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
Проторённая дорожка
В настоящее время гражданская навигация опирается на GPS. Военные не могут себе этого позволить, поскольку труднопроходимые места, наподобие узкого каньона в Афганистане, и вражеские солдаты, использующие российские станции постановки помех, могут блокировать сигнал GPS. Существует иной подход, называемый инерциальная навигационная система (INS [6]), использующая гироскопы, акселерометры и сложную математику, для определения направления движения, опираясь исключительно на показатели движения и скорости, но этот метод исчисления пути накапливает ошибки на пройденное расстояние. Таким образом, военные роботы должны сверять свое местоположение опираясь на ориентиры, как это делают люди, только пропустив сотни миллионов лет эволюции.
Вместо того, чтобы опереться на какую-либо технику, Robotic Research использует метод избыточности (ремней и подтяжек) - хотя это действительно больше похоже на носку нескольких ремней, нескольких наборов подтяжек и нескольких клейких лент поверх белых брюк, которые, к тому же и без этого не должны бы спадать. (Большую часть своих предварительных работ по данной теме, компания сделала, в помощь военнослужащим при перемещении под землей). Если враг глушит сигнал, перехватывает его или физически уничтожает датчик, есть еще несколько работающих.
Конечно, если есть сигнал GPS - это великолепно, поэтому система принимает его как один из доступных источников данных, когда он доступен. INS используется для перехода от одного ориентира к следующему. Но основу системы для выбора ориентиров составляет комбинация камер, радаров и лазеров (LADAR [7]).
 |
| Российская система РЭБ Красуха-2 с развернутой антенной. Сообщается, что система использовалась в Сирии. |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
Ведущие-автомобили не могут ориентироваться так, как это делают люди, - «поверните налево к 7-11, а затем идите, например, пару кварталов, вдоль большого красного дома ...» - потому что роботы видят мир гораздо точнее, с гораздо меньшей долей неоднозначности. Ориентиром для этой системы может быть почти любой твердый, неподвижный и отличительный объект: дерево, телефонный столб, скала, участок обочины, даже выбоина. Поскольку ведущим автомобилем по маршруту управляет человек, автономная система его автомобиля на всем пути фиксирует потенциальные ориентиры, проверяет их местоположение с несколькими датчиками, а затем передает данные ведомым машинам.
Далее, по мере приближение к ориентиру ведомого автомобиля, он, в свою очередь, использует собственные датчики для обнаружения и сверки своего положения, при необходимости подстраивая свою инерциальную навигационную систему. Если ведущий автомобиль проехал на 1,9 м левее конкретного телефонного столба, но ведомый обнаружил, что он идет в 1,8 метрах от него, он узнает, что он сместился на 10 сантиметров вправо и соответственно подкорректирует свой ход.
Что, если этой вехи вообще не окажется на месте? Возможно, кто-то сбил её после того, как проехал ведущий или ведущий автомобиль ошибочно обозначил ориентиром что-то, что может двигаться. В этом случае, программное обеспечение ведомой машины, будучи достаточно умным, по сути, создаст программное пожимание плеч и двинется дальше, ориентируясь на свою INS, пока он не сможет подтвердить своё местоположение на каком-нибудь следующем ориентире.
Поскольку, в реальности, INS дает не очень сильное отклонение - его средняя ошибка 10 сантиметров на 100 метров - система может обойтись относительно небольшим числом ориентиров. «Если бы у нас был один ориентир на каждую милю, нам пришлось бы много поправляться, чтобы двигаться в большинстве районов», - сказал он. (Он не уточнил, но видимо, те места, где вам нужно будет самому чаще всего поправлять своё движение, чтобы избежать попадания куда-либо, например, в городах или лесах, - будут являться ключевыми ориентирами). Это немного похоже на прогулку по дому ночью с выключенным светом, он сказал: «Полагаю Вы будете часто вспоминать о смерти, постоянно трогая стену, чтобы проверить свою позицию».
 |
| Грузовики Oshkosh PLS (Palletized Loader System), оснащенные беспилотной системой "ведущий-ведомый". |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
Место для людей?
Комбинация ориентиров и метода исчисления - это то, что позволяет ведомым беспилотникам двигаться по маршруту и через месяц после того, как автомобиль, управляемый человеком, его обозначил. В отличие от некоторых предыдущих экспериментов, ведомому беспилотнику фактически не нужно смотреть за движением по маршруту пилотируемого ведущего автомобиля. Он просто должен отслеживать те же самые ориентиры, которые ведущий пометил во время своего движения. Ему необязательно видеть всех ориентиров, достаточно определенного количества, необходимого для продолжения корректировки своей инерциальной навигационной системы.
 |
| Вооруженная роботизированная боевая машина BAE Systems (ARCV), первоначально разработанная под программу Future Combat Systems (FCS). |
| Источник: https://breakingdefense.com/ |
В тоже время, то, что система может функционировать без людей, но не означает, что люди в ней бесполезны, - пояснил Лаказе. В обозримом будущем люди по-прежнему будут лучше разбираться в тонкостях, например, насколько безопасна для прохождения ветка дерева, или ее лучше обойти, потому что она достаточно крепкая, чтобы разбить лобовое стекло. Они также лучше сопоставляют тонкие признаки наличия дорожной мины или скрытых угроз, наподобие рыхлого мусора вдоль дороги, травы, прибитой вражескими ногами, или свеже копаной земли.
Стоит отметить, что пережив динозавров, гигантских птиц-убийц и саблезубых тигров, мозг млекопитающих все еще лучше компьютера реагирует на опасность во время схватки или в полете. И хотя военные желают вооружить автономные транспортные средства, они будут дистанционно контролироваться людьми-операторами, особенно на открытие огня, без автономности, как безоружные грузовики «ведущий-ведомый».
Даже если роботы будут так же хороши, как люди, они все равно будут оценивать всё иначе, просто потому, что клетки мозга и микрочипы работают не одинаково. На полях сражений 21-го века роботы будут дополнять солдат-людей, а не заменять их вообще - но выведение людей из уязвимых грузовиков может сэкономить много жизней.
Автор: Сидней Дж. Фридберг младший
Перевод: ВПК.Name
Примечание ВПК.Name
- AGR (Automated Ground Resupply) – автоматизированное сухопутное снабжение
- ExLF (Expedient Leader Follower) – следовать за ведущим
- PLS (Palletized Loader System) - погрузочно-разгрузочное устройство типа мультилифт
- ATEC (Army Test & Evaluation Command) - управление оценочных испытаний военной техники
- IED (Improvised Explosive Device) - самодельное взрывное устройство
- INS (Inertial Navigation System) – инерциальная навигационная система
- LADAR (Laser Detection and Ranging, Laser Radar) или LIDAR (Light Detection and Ranging) - системам радиолокации, работающая в оптическом диапазоне и использующая в качестве источника излучения лазер.
