Искусственный интеллект встанет на страже наших морей
Сегодня много говорят об искусственном интеллекте (ИИ), о его ярко выраженном двойном назначении. Какой ИИ мы можем применить на море? Это технология ситуационного анализа, созданная для того, чтобы помочь командиру принимать быстрое и верное решение. Она дает возможность предвидеть развитие ситуации и перехватить инициативу ее развития. А в перспективе – это появление полностью роботизированных кораблей.
Сегодня активно проводится разработка автоматизированных безэкипажных аппаратов, участие в управлении которыми человека минимально и в перспективе сойдет на нет. Весьма недалеко будущее, когда для решения различных задач будут выделяться подводные лодки или надводные корабли – роботы, оснащенные интеллектуальными средствами управления, способными в том числе классифицировать поведение обнаруженных целей.
Путь к военно-морским роботам
Под ситуационным анализом информации (САИ) будем понимать обработку информации от целей на предмет классификации их поведения с целью принятия решения о типе развивающейся в районе их действия ситуации и прогнозирования ее развития.
“ Сегодня создана и апробирована система контроля использования и охраны морских биоресурсов, разработанная в интересах Погрануправления РФ ”
Допустим, гидроакустик русского корабля (пусть это будет мой «Адмирал Чабаненко») за время накопления минимальных исходных данных об обстановке установил контакт с подводной лодкой предполагаемого противника. Классифицировал ее, определил курс и скорость. Модуль САИ вырабатывает массив предположений: лодка атакует определенную цель (или нас), лодка уклоняется и т. д. Вероятность правильного решения пока весьма низка. Но упреждающие воздействия в зависимости от обстановки (военное или мирное время) вырабатываются: оповестить флагманский корабль, оптимизировать свое положение и режим работы станции для поддержания контакта с целью, определить оптимальные параметры ее хода, готовить к применению средства противодействия, противолодочные средства и т. д. Вдруг в районе контакта с лодкой устанавливается радиолокационный контакт с воздушной целью. Цель берется на сопровождение и анализируется характер ее движения. Низколетящая? Это крылатая ракета. Движется по баллистической траектории? Скорее всего ракетоторпеда. Все это делается за время принятия решения о типе складывающейся ситуации. В зависимости от результатов классификации определяется время прогнозирования обстановки, в течение которого необходимо ситуацию «перехватить»: уничтожить ракету или уклониться от торпеды. Критическое время в данном случае – это время достижения ракетой (торпедой) своей цели. Одновременно прогнозируются опасности для наших сил, планируется применение средств в зависимости от вероятности угроз. Необходимо выработать упреждающее воздействие: применение средств радиоэлектронной борьбы, гидроакустического противодействия, средств противовоздушной или противоторпедной обороны, уклонение курсом и скоростью. За время владения ситуацией корабль или соединение кораблей должны уничтожить атакующую цель или уклониться от ракеты или торпеды.
Под временем прогнозирования обстановки (tp) будем понимать промежуток времени, в котором модуль САИ может выдать решение о развитии определенного типа ситуации с заданной вероятностью (Р(tp)). Задача САИ сводится к определению функции P(tp).
Зависимость вероятности правильной классификации ситуации (Ро(t)) от времени ее мониторинга. Здесь: tид – время накопления минимальных исходных данных об обстановке, Рпк – пороговая вероятность правильной (приемлемой) классификации обстановки (складывающейся ситуации), tкс – время принятия правильного (приемлемого) решения о типе складывающейся ситуации, tp – время прогнозирования обстановки, tкрит – критическое время, после которого классификация ситуации неактуальна, tув – время упреждающего воздействия (включает в себя процессы выработки, передачи и исполнения упреждающего воздействия на ситуацию), tвс – время владения ситуацией (включает в себя время, необходимое для того, чтобы ситуация начала развиваться в нужном вам направлении), tрс – общее время развития ситуации.
Другой пример. Доблестные русские пограничники, дежурные Центра системы мониторинга промыслового флота во Владивостоке или Мурманске непрерывно принимают информацию о точках позиционирования морских судов. В непрерывном режиме данные обрабатываются системой САИ, которая принимает решение, озвучиваемое красивым женским голосом:
- промысловое судно номер один вошло в свой подрайон промысла;
- промысловое судно номер два возможно устанавливает/выбирает крабовые ловушки;
- промысловое судно номер шесть вошло в запрещенный район…
Стоп! Это честный промысловик или злостный нарушитель? Технология ситуационного анализа не только определит это, но и поможет изучить повадки браконьера.
Сегодня создана и апробирована система контроля использования и охраны морских биоресурсов, разработанная в интересах Погрануправления РФ. В ней реализованы алгоритмы САИ, решающие как все вышеперечисленные задачи, так и массу дополнительных, в том числе:
- определение районов наиболее интенсивного промысла;
- определение мест обитания основных видов биоресурсов, анализ изменения интенсивности их промысла и прогноз на его изменение.
Система позволяет выявлять 16 видов административных нарушений промысловой деятельности, она оснащена имитатором промысловой обстановки в регионе, с помощью которого возможно производить обучение операторов системы.
Место САИ в САУ
В общем виде система автоматизированного управления (САУ), оснащенная средствами обнаружения и модулем САИ, функционирует следующим образом:
- средства освещения обстановки производят сбор, первичную, вторичную обработку информации о целях и их классификацию;
- формуляры обнаруженных целей поступают в модуль комплексирования информации, где производится их обработка и формируются комплексные формуляры целей (третичная обработка информации);
- формуляры целей поступают в модуль ситуационного анализа, где производится специальная обработка информации о каждой из целей и принимается решение о ее поведении в формальном виде;
- далее формуляры целей с данными ситуационного анализа поступают в модуль анализа обстановки, где производится выработка сигналов управления на средства обнаружения и сигналов воздействия на складывающуюся ситуацию.
Обобщенная схема САУ системами обнаружения с модулем САИ
Исследования, проведенные с целью оценки времени и вероятности правильного прогнозирования развития ситуаций системами различного иерархического уровня, оснащенными модулями САИ, позволяют сделать вывод о неуклонном увеличении времени и снижении вероятности правильного прогнозирования обстановки в зависимости от повышения уровня следующей иерархии систем:
- 1-й уровень: отдельные режимы работы средств освещения обстановки (гидроакустические, радиолокационные станции, системы геопозиционирования и т. д.);
- 2-й уровень: тракты комплексной обработки информации вышеназванных систем;
- 3-й уровень: САУ тактического уровня, обобщающие информацию от систем 1 и 2-го уровней;
- 4-й уровень: САУ оперативного и оперативно-тактического уровня, обобщающие информацию от САУ 3-го уровня;
- 5-й уровень: САУ стратегического уровня, обобщающие информацию от САУ 4-го уровня.
О применимости САИ
Так куда сегодня можно установить этот пресловутый черный ящик – модуль ситуационного анализа информации? Вот далеко не исчерпывающий перечень.
Центры сбора и обработки информации различного вида и уровня:
- региональные и глобальный информационные центры Погрануправления РФ (в модулях САИ здесь следует реализовать в первую очередь алгоритмы оценки поведения судов на предмет нарушения границ, неадекватного поведения и контроля промысла биоресурсов);
- диспетчерские службы аэропортов (тут важны алгоритмы оценки правильности действий пилотов, анализа поведения воздушных судов);
- боевые информационные центры Министерства обороны (здесь требуются алгоритмы анализа информации оперативного и стратегического уровней – поведения объектов вероятного противника, анализа складывающихся ситуаций и выработки воздействий на них).
Результаты анализа массивов промысловой обстановки системой контроля использования и охраны морских биоресурсов: выделение подрайонов лова биоресурсов, определение предполагаемых районов применения орудий лова и перегрузки биоресурсов
Системы автоматического управления различного вида и уровня.
1. Необитаемые надводные и подводные аппараты различного назначения:
- 1. в противоминном исполнении – алгоритмы локализации минных постановок;
- 2. в противолодочном варианте – алгоритмы маневра с целью занятия оптимальной позиции слежения, уклонения от слежения;
- 3. в ракетно-ударном варианте – алгоритмы скрытного выхода в заданный район оптимальными способами и т. д.;
2. Системы самонаведения:
- для торпеды – алгоритмы определения имитатора вторичного или первичного полей или постановщика помех системы гидроакустического противодействия;
- для ракеты – алгоритмы оценки параметров противодействующей ракеты противовоздушной обороны и рекомендации по уклонению от нее и наоборот.
Примеры траекторного анализа системой контроля использования и охраны морских биоресурсов: 1 – трасса промыслового судна (ПС) в процессе применения сети-трала, 2 – трасса ПС в процессе постановки и выборки донных (крабовых) ловушек, 3 – трассы ПС в процессе перегрузки биоресурсов, 4 – трассы ПС в процессе прохождения морских контрольных пунктов, 5 – трассы ПС в процессе выгрузки биоресурсов в порту
3. Автоматизированные системы управления. Например:
- системы контроля перемещения объектов различного уровня (морского, автомобильного, железнодорожного и авиационного видов транспорта, системы слежения за различными объектами, оснащенными системами геопозиционирования и т. д.);
- боевые информационно управляющие системы или интегрированные системы освещения обстановки различных уровней (алгоритмы анализа информации тактического и оперативно-тактического уровней – поведения морских объектов различного класса, анализа складывающихся ситуаций и выработки воздействий на них).
Недостатки САИ
Технология САИ обладает, что, естественно, и ярко выраженными недостатками. Их два:
- высокая требовательность к точности формализации процессов (необходимо подробно описывать каждый этап события и их совокупность);
- в зависимости от повышения уровня иерархии систем модули САИ обеспечивают все более низкую вероятностную и пространственно-временную определенность развития прогнозируемых событий.
Нивелировать первый недостаток позволит только кропотливая научно-исследовательская работа по изучению формализуемых процессов.
Сгладить второй недостаток в какой-то степени поможет оперативная передача информации системами различного иерархического уровня друг другу.
Итог
Сегодня создан и апробируется прообраз полноценной системы САИ в виде модуля классификации поведения объектов, пока только морских. Модуль решает большее количество вышеперечисленных задач. По итогам его применения можно сделать ряд выводов.
1. Ситуационный анализ информации – перспективная технология будущего, позволяющая делать выводы о характере поведения объектов, а также сделать прогноз дальнейшего развития событий с целью выработки упреждающих решений для развития ситуации в собственных интересах.
2. Модули ситуационного анализа информации необходимо устанавливать в системы автоматического и автоматизированного управления системами обнаружения и воздействия различного уровня, что повысит эффективность их применения. При этом решение задач САИ возможно в интересах следующих направлений:
- коммерческое (обеспечение экономической безопасности государства);
- правовое (обеспечение безопасности границ государства);
- оборонное (обеспечение обороноспособности государства).
3. Необходимо продолжать исследования в области обобщения методологии ситуационного анализа информации, технологии создания систем его реализации и окончательное определение места указанных систем в САУ различного уровня, в том числе с применением технологии искусственного интеллекта.
Виталий Шпикерман, акустик, капитан 2-го ранга в отставке
Газета "Военно-промышленный курьер", опубликовано в выпуске № 23 (836) за 23 июня 2020 года
