Говорим о роевых технологиях и роевой механике в целом.
Стартуем с первых систем принятия решений в общеармейском понимании, которые берут начало от систем ПВО и РВСН. Сразу разберемся, откуда вообще такая идея – отобрать у человека возможность последнего ключа.
В мир несколько раз приходило понятие пертинентность, смысл которого – передача цели. Первое РВСН, первое ПВО появилось более 15 000 лет назад. Впрочем, как и первый искусственный интеллект. Это случилось, когда человек приручил собаку. Другими словами, появилось автономное устройство, которому передается цель, а не алгоритм.
На примере собаки: она понимает, что ей нужно охранять жилище, а как это делать – зарычать, броситься, укусить и т.д. – животное решает само. Человек не может в это вклиниться или оптимизировать.
Так вот на протяжении 15 000 лет не происходило ничего. Даже когда появились компьютеры. Они все равно решали заранее написанные и продуманные алгоритмы, включая их ответвления и вариации.
Второе пришествие искусственного интеллекта с позиции самостоятельного принятия решений случилось в 70-е годы, когда появились сверхзвуковые истребители. Так называемые, совершенные машины, в том числе статически нестабильные, способные на супер маневры.
Однако выяснилось, что ничего вышеописанное летчикам не помогало, а воздушные бои превратились в собачью свадьбу. Человек, как мог, старался выжать из техники максимум, исходя из собственных возможностей, а не потенциала машины, которая, будем объективны, смогла бы куда больше.
Если бы на тот момент в кабине не было человека, машина стала бы неуязвимой. Не было бы никаких ограничений по ускорениям.
Одновременно всплыл факт: дорогую ракету трудно догнать
Я уже писал, что межконтинентальные ракеты летят быстрее того, что мы называем гиперзвуком. Чтобы ее сбить нужно что-то такое же большое и недешевое. Такой вариант сразу проигрывал. Пустят три болванки, какая настоящая – вопрос, а потратить придется три реальных дорогих ракеты. Вот и решили придумать что-то недорогое, но адаптивное, чтобы могло подруливать и искать цель.
К слову, выражения «искусственный интеллект» или «поражение цели» не использовали. Говорили просто – самонаведение.
Примерно в этот период начала развиваться нечеткая логика, базирующаяся на правилах подруливания: чуть влево, чуть вправо, быстрее, медленнее и т.д. Примерно, как ты заезжаешь в гараж. Появились системы целеуказания, ведения, захвата одной или нескольких целей, что привело к необходимости решения ряда задач:
⬛ Экономия ресурсов. В свое время интернетные специалисты сокрушались: на начальном этапе СВО калибрами стреляли как из рогатки. Не буду это комментировать, но ситуацию представить можно – когда боеприпасов действительно выпускают больше, чем надо. Следовательно, если стоит задача экономии боеприпасов, появляются сопутствующие миссии ⤵
⬛ Разведка.
⬛ Доразведка.
⬛ Объективный контроль поражения цели.
Идем дальше – если просыпается система ПВО, обязательно появляется желание запустить учебные ракеты, чтобы они эту систему подсветили, ну, а потом направить настоящие. Т.е. выяснилось, что использование устройств, которым передается цель, а не алгоритм, гораздо эффективнее.
Простейшие ракеты оснащались системой теплонаведения, но их до сих пор успешно обманывают тепловыми ловушками. Другие ракеты узнавали и держали цель, или притягивались на металл, радиоизлучение, подсветку и т.д.
Я к чему? К тому, что базовых алгоритмов уже хватало. И светлые умы выразили мысль: насколько было бы круто, если бы из этих устройств убрать человека (в первую очередь, из истребителей). Так появились дроны беспилотники.
Придумали беспилотники не сегодня
Первый дрон «родился» в конце 18 века. Даже не в 19-м! Это случилось в Венеции. Одно из воевавших друг с другом княжеств догадалось взять воздушный шар, приладить пару мешков с порохом, устройство с таймером и запустить по ветру.
Понятное дело, никуда такое изобретение не попадало, да и попасть не могло, но психологический эффект производило мега масштабный. И вот тогда-то и стали задумываться, насколько было бы хорошо, если бы такие изобретения попадали туда, куда надо.
Второй приход беспилотников. Вторая мировая
Англичане делали беспилотные версии самолетов. Брали старенькую технику, которая могла некоторое время лететь сама или управляться по радио, и использовали как воздушную мишень для воздушных боев и работы ПВО.
Ходит легенда
После войны кто-то из россиян предложил делать беспилотные истребители, на что пришел ответ:
У нас что, не хватает пилотов? Пилоты у нас самые лучше и у нас их достаточно.
Хотя, если копнуть глубже, история беспилотных самолетов начинается с СССР. Американцы послали на Луну людей, мы – луноход, причем гораздо раньше. Американцы сделали Челленджер (сожгли 7 человек), мы сделали Буран – сам взлетел, сам сел.
Новейшее время
Беспилотники – это не просто реальность. Они уже есть дешевые и, кроме того, их можно применять много и сразу. Жизнь получили несколько новых старых явлений. Вспомним роман Лема начала 80-х годов «Непобедимый».
Если коротко: на далекую планету прилетел крейсер, посмотреть, что случилось с его предшественником. По прибытию увидели, что происходит что-то странное, атакуют какие-то существа, которых назвали «мушками».
Эти мушки оказались мутировавшими роботами. Лем ввел понятие некроэволюции – когда люди бросили планету, на ней остались роботы с адаптивными способностями и возможностью к саморазмножению. Самые умные, разумеется, не выжили. А незамысловатые и одинаковые – оказались наиболее живучими. Куча запчастей под рукой, миллион возможностей для самосовершенствования и т.д. В итоге, роботы образовали рой.
Если посмотреть на роман Лема не как на фантастику, а как на философию, вырисовываются две концепции
✅ Непобедимость – рой с нехитрым, но эффективным управлением практически непобедим. Мушки в итоге уничтожили всё и вся. К слову, у китайцев есть интересная книга «Задача трёх тел», в которой человечество представлено саранчой. Советую почитать, кому интересна тема роевого интеллекта и управления.
✅ Происходящее становится частью природы. Обижаться не на кого. Само по себе атакующее изделие неразумно и работает в рамках общего алгоритма. Настолько общего, что это все равно, что обижаться на водопад или дождь за капли.
Сама идея того, что рой существ, каждое из которых не имеет интеллекта в нашем понимании, но вместе они образуют согласованное поведение, обсуждается с 80-х годов. Собственно, тогда же два математика и предложили термин «роевой интеллект» в качестве решения задачи оптимизации.
Образовалось несколько направлений работы
1. Теория роя частиц
Выяснилось, что есть алгоритм, который работает лучше, чем градиентный спуск. Коротко о градиентном спуске: представим сложный ландшафт на обычном столе. Стоит задача – найти самые глубокие впадины. Условно говоря, выливаем ведро воды, жидкость сама проникнет по градиентам куда надо. Так работают квантовые алгоритмы, просчитывая и прорабатывая все состояния.
Теперь представим рой решений, который летает в виде ветерка. Оказалось, что алгоритм роя с несколькими частичными близко расположенными решениями прощупывает дно гораздо быстрее градиентного.
Я отвлекся. Еще раз, рой – это возможность принимать согласованные решения без центрального управления. Также напомню, на поле боя стоят задачи: разведка, доразведка, целеуказание, уничтожение, контроль поражения и снова принятие решения – что делать дальше.
Автоматизация всего перечисленного в разы ускорит процесс + появляется возможность оптимизации ресурсов.
Пример: поставлена задача уничтожение объекта. Вылетают три дрона-камикадзе. Рядом «наблюдает» 4-й дрон. Если этот 4-й видит, что первый справился, он перенаправляет оставшиеся дроны на другие цели. Но для этого дроны должны «поговорить». Пресловутый 5G придумывали не для человека, а для общения устройств между собой.
Американцы пытались сделать альтернативный интернет для военных GIG. Безрезультатно
Зато сейчас они заняты разработкой GIG 2. Грубо говоря, делят мир на блоки, над которыми висят телепорты (связующие станции), порты связывают регионы, а на уровне региона каждое устройство может получить задачу, поделиться информацией и принять решение, если оно не поступает извне. Остается последняя задача: заставить эти устройства договориться между собой.
Возвращаясь к роевому интеллекту. Подтвердилось, что нет нужды делать все устройства очень умными (читай, дорогими).
2. Алгоритм пчелиного роя
Выделили три роли:
◾ Рабочая пчела – делает, что скажут.
◾ Надсмотрщик – следит за рабочими пчелами, что у них получается.
◾ Разведчик – принимает решение, если у рабочих пчел что-то не получается.
Именно по такому алгоритму научились распахивать сложные задачи.
3. Муравьиный рой
Один из самых простых алгоритмов. Принято считать, что муравьи ходят по тропинкам, на которых оставили свой запах предыдущие муравьи. По факту же все гораздо красивее. Каждый муравей, куда бы он ни полз, метит свой след. То есть тропинка остается за каждым муравьем. Просто там, где путь правильный, запах сильнее!
Один из реальных вариантов роевого применения дронов
Оператор ведет дрона разведчика. Человек тратит массу времени, ибо мышление у нас одномерное. Дрон мог бы летать зигзагами и непредсказуемыми траекториями, но человека это бесит.
А если делать дроны двух-трех видов: один летает, находит что-то любопытное, «подзывает» разведчика, просит его доразведать, тот собирает информацию и только потом отправляет человеку: на, мол, погляди, тут в окопе кто-то шевелится. И оператор видит уже только то, что ему нужно. Колоссальная экономия времени, и качество охвата покрытия в разы выше. Операторов дронов тоже требуется меньше.
Вернусь к математике
Теоретически задачи роевого интеллекта изучались еще с 80-х годов. Сначала исключительно с позиции алгоритмов оптимизации бестолковых, но имеющих возможность вырабатывать коллективное решение, участников.
Потом выяснили, что похожим образом работает иммунная система. Вернее сказать, как точно она работает никто не знает. Есть три математически описанных теории и каждая из них (вся иммунная система) укладывается в роевое управление – когда одна клетка справиться не может, но согласованные действия нескольких клеток уже могут выгнать из организма хворь (или купировать).
Сегодня победит тот, кто сумеет внедрить роевой интеллект в управление боем
Мы в прямом смысле на пороге очень «веселых» событий. Важный момент: роевое управление существенно упрощает исполнительный механизм. Там уже не нужны сверхдорогие процессоры, дорогое сложное поведение и т.д. Поведение узлов может быть ОЧЕНЬ простым. В этом плане задача роевого интеллекта примыкает к биткоину. Алгоритмы подтверждения сделки практически 1 в 1 проецируются на пространство решений роя.
Теперь по перспективам беспилотной авиации России
- Во-первых, российская армия существует и развивается.
- Во-вторых, беспилотная авиация у нас есть и очень разная.
- В-третьих, то, что делают россияне, вызывает колоссальный интерес международной общественности.
- В-четвертых, мы, наконец, перестали пиарить каждое свое стоящее тактико-техническое решение.
- В-пятых, российская наука по-настоящему подняла голову и начала работать в интересах военно-промышленного комплекс.
Еще материал по дронам и роевому управлению:
Если интересуют дроны, РЭБы, глушилки и подавители – заходи, выбирай, спрашивай.