На военную службу призовут антропоморфных аватаров
Система вооружения ВС РФ приводится к новому облику. Об этом заявлено на всех уровнях государственного управления, на эти цели выделены огромные финансовые ресурсы. Однако эта система как многотонный корабль – чем больше масса, тем более длительное время требуется для изменения траектории его движения. А ресурсоемкость системы вооружения (которая в данном случае эквивалент массы корабля) является колоссальной. По этой причине многие руководители государства и Министерства обороны неоднократно отмечали необходимость расширения горизонта планирования или по крайней мере прогнозирования нового облика Вооруженных сил на 10 и даже на 20–30 и более лет вперед по сравнению со сроками действия Государственной программы вооружения (ГПВ), разрабатываемой на десятилетний период.
Но если разработка ГПВ опирается на систему формируемых в стране прогнозов – макроэкономических, военно-стратегических, технико-экономических и других, то сверхдолгосрочные прогнозы никак не обеспечены исходной информацией. По крайней мере никакими нормативными документами это не предусмотрено. В этих условиях такое планирование грозит превратиться в лучшем случае в научное фантазирование.
Сакраментальный вопрос развития вооружений
Какой же выход видится из этой ситуации? Сначала надо определить, что делать точно не стоит. Во-первых, безосновательны попытки количественного сверхдолгосрочного планирования – сколько штук и каких образцов должно быть произведено и поставлено в войска к некоему сроку. Во-вторых, также непродуктивно выстраивать некую систему опытно-конструкторских работ по созданию конкретных образцов вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) с конкретными характеристиками. И первое, и второе объясняется тем, что сверхдолгосрочное прогнозирование – процесс вероятностный, протекающий при большом количестве неопределенностей, потому конкретные показатели могут потерять всякий смысл уже в самой короткой перспективе.
А вот определиться с качественным обликом типажа ВВСТ и системы вооружения в целом можно. Но для этого необходимо изучить общемировые тенденции гео- и внутриполитического и технологического развития на рассматриваемый период прогнозирования, выявить тенденции в эволюции угроз национальной безопасности, исследовать внутригосударственные (научные и технологические) возможности на этот же период, включая возможности создания технологического базиса для новой системы вооружения, сформировать представление о сбалансированной системе вооружения на конец периода прогнозирования и определить этапы преобразования существующей системы в систему будущего.
Эта проблема высочайшей сложности, многоаспектная, комплексная, требующая привлечения к решению широкого круга специалистов и ученых. В то же время определенный базис для ее решения уже формируется, поскольку прогнозирование нового технологического будущего в последнее время проводится достаточно активно. Одним из примеров этого является проходивший в Москве в конце февраля этого года конгресс «Глобальное будущее – 2045». Многое из того, что на нем было сказано, могло бы стать отправной точкой в сверхдолгосрочном прогнозировании развития системы вооружения ВС РФ.
На конгрессе присутствовали и выступали ученые и специалисты из разных стран мира и России. Общий смысл выступлений сводился к тому, что человечество находится в преддверии глобальных перемен, характеризующихся сменой не только технических и технологических принципов преобразования окружающей среды, но и сменой самой парадигмы развития цивилизации. В рамках Global Future – 2045 впервые в мире на таком научном уровне и в таком междисциплинарном формате рассматривались не только ключевые направления инновационных изменений ближайшего будущего, но и их этические и философские аспекты. Отмечено возрастание роли нано-, биоинформационных и когнитивных технологий, превращение их в основу магистрального научно-технического развития человечества.
Один из выступающих, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Александр Панов, опираясь на результаты собственных научных исследований, обратил внимание присутствующих на то, что к середине века цивилизация подойдет (если уже не подошла) к так называемой точке сингулярности (точке фазового перехода), которая характеризуется существенными изменениями всех нынешних правил и законов развития человечества.
Всего в истории цивилизации и биосферы известно 18 фазовых переходов, например, возникновение городов или первая промышленная революция в XIV–XV веках. Каждый переход – это ответ на глобальный кризис. В ходе эволюции кризисы происходят все чаще, расстояния между ними сокращаются в геометрический прогрессии, и каждый последующий промежуток времени в среднем в 2,67 раза короче предыдущего. Сингулярность эволюции – это не просто кризис, а точка концентрации кризисов: кризисов энергоресурсов, экологии, информационного, мировоззренческого и других.
Парирование этих кризисов и будет составлять суть развития человечества в этот период. Например, исчерпание невозобновляемых энергетических ресурсов (нефти и газа) потребует перехода на возобновляемые источники энергии. Компенсации могут иметь характер глобальных технологических или информационных процессов.
В поиске возобновляемых ресурсов
По словам Александра Панова, назревает и кризис науки. Основная проблема заключается в том, что на расширение познаний материи фундаментальной науке требуется все больше и больше ресурсов. А поскольку эксперименты становятся все более и более дорогими, ограниченных ресурсов через некоторое время станет недостаточно. Более того, каждая решенная научная задача порождает несколько новых: количество задач растет экспоненциально, но количество ученых экспоненциально расти не может. Ограничение ресурсов и рост научных исследований ведет к тому, что количество научных исследований в единицу времени начинает падать. Следует заметить, что методом преодоления названной проблемы является выбор приоритетных (прорывных) направлений исследований, концентрация на них материальных и интеллектуальных ресурсов. Однако риск при выборе таких направлений чрезвычайно высок, и последствия в случае ошибки могут быть катастрофическими.
К выводам, похожим на выводы Александра Панова, пришли и другие ученые: австралийский ученый-эволюционист Грэм Снукс, отечественные Игорь Дьяконов, Сергей Капица и другие. Ряд ученых изложили свои взгляды на технологическое развитие человечества до середины нынешнего века.
Сергей Варфоломеев, член-корреспондент РАН, директор Института биохимической физики РАН, отмечая сокращение невозобновляемых источников энергии, утверждал, что тепловые электростанции на угле и нефти, двигатели внутреннего сгорания исчезнут в ближайшие 20 лет, а также назвал невостребованной ядерную энергетику и абсолютно невостребованной термоядерную. Причина – все ископаемые источники энергии, включая термоядерную энергию, – это энергетические процессы, которые разогревают планету.
Он считает, что будущее энергетики во многом определяет фотоэлектричество, которое имеет экспоненциальный рост. При этом удвоение производственных мощностей происходит каждые полтора-два года. То же самое происходит с другими видами возобновляемых энергоносителей на основе биотоплива: этанолом, биоэтанолом, биодизелем. Пока что ценовые показатели этих видов энергии не на их стороне, но к 2045 году стоимость фотоэлектричества может стать ниже, чем стоимость традиционной энергетики. За этим стоят гигантские структурные изменения экономики, базовых технологических процессов.
Энергетические потребности человечества к 2045 году составят, по расчетам Сергея Варфоломеева, около 5,8х1016 МВт-ч в год. Для выработки этой энергии потребуется 105 кв. км солнечных батарей. Внешне – бесконечно большая величина. Но на самом деле это приблизительно площадь крыш, которые в настоящее время использует человечество.
В качестве альтернативы двигателю внутреннего сгорания Сергей Варфоломеев назвал электродвигатели в сочетании с создаваемыми уже в настоящее время суперконденсаторами, позволяющими иметь на 1 кг веса порядка 100 кВт электрической энергии.
Энергетика станет диверсифицированной, персональной. Исчезнут колоссальные затраты на нефтепроводы, трубопроводы, электропередачи, трансформаторные станции и тому подобное.
«Аватар» становится реальностью
К наиболее конкретным, пожалуй, можно отнести доклады представителей движения «Россия-2045» Тимура Щукина и Дмитрия Ицкова.
Тимур Щукин рассказал о совокупности реализуемых в рамках указанного движения проектов под общим названием «Аватар», которые могут быть завершены уже в ближайшие годы. «Аватар С» представляет собой идею создания цифрового человека. В основе этого проекта лежит работа по созданию модели мозга человека. Конечная задача – воссоздание или даже перенос индивидуальности конкретного человека в полностью искусственный носитель.
Проект «Аватар В» – это система поддержки жизнедеятельности мозга человека, основанная на гипотезе, что если решить проблемы, связанные с геронтологией мозга, то сам по себе он сможет существовать дольше и дальше, чем остальное тело человека.
Самая проработанная часть проекта – это «Аватар»: антропоморфный робот, который обладает расширенными по сравнению с человеческим телом возможностями. «Аватар» управляется через нейроинтерфейс. Три основных направления работ включают создание непосредственно робота, создание интерфейса управления этим роботом и работу непосредственно с самим оператором.
В ближайшее время (несколько месяцев) планируется создать робота с руками, которые будут способны определять объекты, самостоятельно планировать и осуществлять уникальные движения с учетом окружающей обстановки. Для этого проекта создается искусственная кожа, электроактивные полимеры для мышц, нейроинтерфейс, система подготовки оператора к управлению роботом и обеспечения так называемого TelePresence – чувства присутствия оператора в управляемом им роботе. Проект «Аватар» предполагается реализовывать в рамках виртуальной лаборатории, то есть интернет-пространства, к которому может подключаться любой исследовательский коллектив.
Кстати, в дни проведения международного конгресса «Глобальное будущее – 2045» Министерство обороны США и Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) также заявили о запуске проекта «Аватар». Речь идет о человекоподобном роботе с системой управления мозг–компьютер, который будет использоваться в ходе военных операций. Цель данной разработки в том, чтобы «дать возможность роботам выступать в качестве суррогатного солдата».
То, что создание робота-аватара не является фантастикой, говорят хотя бы следующие несколько фактов.
Исследователи из Университета Монаша (Австралия) заявили о возможности создания ими к 2014 полностью бионического глаза, в котором будет решена проблема непосредственной передачи визуальной информации от камер в мозг. Разрабатываемый бионический глаз будет состоять из миниатюрных камер, вмонтированных в очки и действующих как заменитель сетчатки, карманного процессора, конвертирующего сигналы с камер в импульсы, которые позволят головному мозгу построить визуальную картину окружающего, и мозгового имплантата, поставляющего информацию непосредственно к клеткам зрительной зоны коры головного мозга.
Исследователи из германского Института керамических технологий и систем общества имени Фраунгофера (IKTS) продемонстрировали новый метод беспроводной передачи энергии на небольшие расстояния. Показана возможность беспроводной передачи 100 милливатт энергии на расстояние в 50 см. Технология сможет найти применение для обеспечения энергопитания различных имплантатов.
Группа ученых из Австрии и Японии разработала органическую солнечную батарею на полимерной подложке. От похожих проектов-предшественников ее отличает экстремальная «изящность» всех слоев и, как следствие, необычайная гибкость. Последнюю авторы устройства, в частности, продемонстрировали обертыванием образца батареи вокруг человеческого волоса (радиус сгиба составил 35 мкм). Основным полем для применения новинки разработчики считают «электронную кожу» и «умный текстиль». Толщина опытного образца фотоэлектрического преобразователя всего 1,9 микрона, что примерно в 10 раз меньше, чем у существующих тонкопленочных солнечных батарей. КПД опытного образца составил 4,2%, удельная (по весу) мощность – 10 Вт на грамм. Для сравнения «жесткие» модули батарей на основе мультикристаллического кремния имеют мощность в 10 Вт на килограмм.
Будущее – за интеллектуализированными средствами борьбы
Успех в создании антропоморфного робота-аватара способен принципиальным образом повлиять на облик вооружения и военной техники будущего. Это позволит реализовать концепцию полностью безэкипажных боевых машин – не только летательных аппаратов, но и всех типов наземной техники, подводных лодок и надводных кораблей. Тогда стоит задуматься, а целесообразно ли вкладывать ресурсы в разработку новых авианосцев, многотысячетонных подводных лодок, суперзащищенных танков и других боевых машин?
Анализ публикаций в научно-технической литературе позволяет сделать еще несколько выводов, важных с точки зрения перспектив развития системы вооружения отечественных Вооруженных сил. В последние годы акцент в их развитии делался на обеспечение ведения так называемых сетецентрических войн. Создание интеллектуализированных средств вооруженной борьбы, в том числе на упомянутых выше принципах, еще более усилит роль сетецентрического управления вооруженными силами.
В то же время в области информационных технологий, по мнению ряда ученых, также нарастает кризис, связанный с опережающим ростом трудо- и ресурсоемкости создания сетецентрических систем. Он обусловлен принципиальной непригодностью микропроцессорных компьютерных систем и компьютерных сетей на их основе для решения всего разнообразия задач сетецентрического управления высокой структурной и динамической сложности. Крайняя разнородность данных, программ, процессов и систем в компьютерных средах приводит к комбинаторной сложности их интеграции. С увеличением размеров сетей и размерности задач управления (что является непременным условием на пути расширения масштабов применимости сетецентрических систем) главной проблемой становится преодоление «проклятия комбинаторной сложности». Путь лобового преодоления барьеров комбинаторной сложности – это путь к разорению экономики страны.
Для устранения комбинаторных барьеров сложности потребуется формирование в компьютерных средах единого алгоритмического пространства распределенных и параллельных вычислений. Необходима реализация новой компьютерно-сетевой элементной базы, способной обеспечить бесшовную программируемость и свободную масштабируемость сетевых ресурсов любого размера как в части вычислительной производительности, так и сетевой конфигурируемости и функциональности. Основное требование к этой базе – полномасштабная реализация в едином алгоритмическом пространстве всего разнообразия сетецентрических систем управления при кардинальном снижении себестоимости (на порядки) и сроков (в разы) создания многоразмерных и высокоинтеллектуальных систем сетецентрического управления.
Интернет вещей
Отмеченная проблема станет и на пути формирования Интернета вещей (Internet of Things, сокращенно – IoT). Это направление глобальной интеллектуализации и обеспечения коммуникации живого и неживого мира. IoT призван отслеживать местоположение и состояние практически любого материального объекта или параметра окружающей среды, обеспечивать управление (самоуправление, взаимное управление) этими объектами (их состоянием) и параметрами.
Идея Интернета вещей зародилась в Массачусетском технологическом институте более 15 лет назад. В 1999 году там был создан Центр автоматической идентификации (Auto-ID Center), занимавшийся радиочастотной идентификацией (RFID) и новыми сенсорными технологиями. Центр координировал работу семи университетов, расположенных на четырех континентах. Именно здесь была разработана архитектура Интернета вещей. Ведущие позиции в разработке Интернета вещей занимают Массачусетский технологический институт (США), Политехнический институт (Цюрих, Швейцария), японский университет Кейо, Аделаидский университет (Австралия), корейский университет ICU и китайский университет Фудань.
Предполагается, что вещи получат возможность без участия человека обмениваться информацией друг с другом и с управляющими серверами. Концепция IoT строится на технологиях RFID и беспроводной связи через Интернет. С помощью Глобальной сети с множеством беспроводных точек доступа предметы смогут взаимодействовать друг с другом на любом расстоянии.
Интернет вещей базируется на следующих технологических достижениях:
– радиометки и датчики, собирающие информацию о состоянии предмета или явления (окружающей среде) по десяткам и сотням параметров и осуществляющие связь с окружающим миром;
– встроенный искусственный интеллект, позволяющий организовывать процессы взаимного общения вещей;
– нанотехнологии, обеспечивающие размещение такого вычислительного комплекса в микрочипах.
Успех внедрения Интернета вещей зависит от двух ключевых моментов:
– обеспечения точной пространственной локализации предмета в любой точке пространства и съема многопараметрической информации о его состоянии (массово доступные технологии ожидаются через пять лет);
– дальнейшей миниатюризации чипов и организации их устойчивого энергоснабжения (из упомянутого выше следует, что эта проблема будет решена не более чем через 10 лет).
С появлением Интернета вещей будет решено множество самых разных проблем: индивидуальный комфорт и безопасность, когда «умный дом» будет самостоятельно реагировать на многообразные потребности человека; революция в логистике, когда «умный склад» сам будет реагировать на потребности пользователей, заказывая на заводах-изготовителях предметы потребления, на которые есть спрос; оптимальная организация транспортных (включая воздушные и морские) потоков, лишенных опасных сближений, столкновений, пробок, ожиданий на погрузку и разгрузку и тому подобное. Фактически речь идет о создании глобальной, суперсетецентрической системы управления. Как представляется, нет необходимости тратить время на описание военного применения подобной технологии.
В рамках статьи невозможно описать все те направления технологического развития нашей цивилизации, которые либо уже приобрели характер тенденций, либо только наметились. Об этом написано достаточно много, в том числе и на страницах «НВО». Но и приведенных фактов, думается, достаточно, чтобы показать, что определение будущего облика системы вооружения Вооруженных сил России – проблема крайне непростая, чтобы ее решать «кавалерийским наскоком», в течение короткого времени, силами ограниченного круга лиц. Она требует привлечения больших коллективов ученых различной специализации – политологов, философов, экономистов, физиков, энергетиков и других, скрупулезной работы по оценке перспектив развития различных областей знаний, коллективного и всестороннего анализа полученных результатов и выработки выверенного прогноза, взаимоувязанного по всем направлениям жизнедеятельности государства. Без этого строить далекоидущие локальные планы (применительно к одной отдельно взятой области) – бессмысленно.
Василий Михайлович Буренок - доктор технических наук, профессор
