“Завдяки edge-аналітиці кожен безпілотник стає не просто «очима», а повноцінним вузлом розвідки, який формує колективну карту бойового простору. Про те, як працюють…”, — write on: armyinform.com.ua
Завдяки edge-аналітиці кожен безпілотник стає не просто «очима», а повноцінним вузлом розвідки, який формує колективну карту бойового простору.
Про те, як працюють сенсорні мережі поля бою, які можливості вони відкривають для командирів і чому швидкість обробки та злиття даних стає критичним чинником війни, ми говоримо з кандидатом технічних наук, експертом з питань розвитку озброєнь та новітніх технологій Богданом Долінце.
— Пане Богдане, що мається на увазі під сенсорною мережею поля бою і чим вона відрізняється від традиційної системи розвідки?
— Якщо давати загальне визначення цього поняття, то сенсорна мережа сучасного поля бою — це розподілена система взаємопов’язаних датчиків і платформ, які безперервно збирають, обробляють і обмінюються даними в реальному часі, формуючи спільну картину оперативної обстановки для всіх рівнів управління.
Фактично йдеться про повністю зв’язану систему, у якій всі елементи — від дронів і РЛС до наземних сенсорів і ППО — працюють в єдиному інформаційному периметрі та обмінюються релевантними даними в реальному часі. Усі вони одночасно збирають інформацію й одразу діляться нею між собою та з іншими військовими.
Класична розвідка має дві системні проблеми, які критично проявляються в сучасній війні: затримку між виявленням і прийняттям рішення та наявність «сліпих зон». Через обмежені ракурси спостереження, складки рельєфу або маскування значна частина інформації просто не потрапляє в цикл управління. Сенсорні мережі усувають обидві проблеми за рахунок багатоджерельного спостереження і злиття даних у реальному часі.
Говорячи про сенсорну мережу на полі бою, йдеться про принципово інший підхід. Це розподілена система, де кожний елемент: дрон, наземний сенсор, носимний пристрій або транспортний засіб фактично стають джерелом даних, які збираються в реальному часі та передаються між учасниками.
Уся ця інформація об’єднується в єдиний інформаційний периметр, що дозволяє в режимі реального часу збирати, обробляти та візуалізувати оперативну обстановку в онлайн-режимі.
Подібна візуалізація трохи нагадує комп’ютерну гру, де штаб у реальному часі бачить динамічну оперативну картину поля бою з високою деталізацією. Починаючи від даних, отриманих від окремо взятого солдата, і закінчуючи будь-якою одиницею наземної техніки або безпілотника.
— Який сьогодні вигляд має об’єднання потоків даних від дронів, наземних сенсорів, РЛС та супутників у єдину картину бойового простору?
— Йдеться про архітектуру sensor fusion — багаторівневий процес злиття даних із різнорідних сенсорів та платформ спостереження, який дозволяє сформувати узгоджену, просторово й часово синхронізовану картину обстановки.
Стартовий рівень — це збір так званих первинних даних. Інформація з оптичних камер, радарів, сенсорів руху, акустичних датчиків, які можуть уловлювати та спостерігати різні об’єкти або їх параметри.
Другий рівень — це процес обробки і синхронізації даних, який дозволяє відповідну інформацію «прив’язати» до конкретних координат, відміток часу та пов’язати її з іншими джерелами. Тобто, приміром, коли є декілька безпілотників, які можуть один об’єкт спостерігати під різними кутами підльоту, у такий спосіб прибираючи так звані сліпі зони, які можуть виникати у зв’язку зі складками рельєфу місцевості або якимись зовнішніми завадами.
І третій рівень — це фактично злиття даних. За це відповідають спеціальні алгоритми та сукупність обчислювальних потужностей, які можуть виконувати частину роботи безпосередньо в самих пристроях зняття інформації, де ці сенсори розміщені. Це бойові одиниці, безпілотники або пристрої на полі бою. Вони виконують попередню обробку в режимі реального часу.
Наступний пункт обробки — це локальні штабні центри обробки даних або певні серверні потужності, розташовані як безпосередньо недалеко від поля бою, так і в тилу, які дозволяють виконувати цю обробку з необхідною швидкістю. І інтегруючи дані в системи ситуаційної обізнаності. В Україні, приміром, серед таких є більш поширеною система «Дельта», яка і забезпечує взаємодію між окремими сенсорними підсистемами.
— А наскільки критичною є роль edge-аналітики (периферійного обчислення) — обробки даних безпосередньо на дронах або поблизу лінії фронту?
— Роль edge-аналітики є критичною, оскільки вона потребує значних обчислювальних ресурсів безпосередньо на борту платформ. Адже передавати зібрані дані доволі проблематично, вони можуть сягати десятків гігабайтів інформації.
І щоб врахувати, з одного боку, обмеження щодо пропускної здатності, а вона на полі бою залежить від багатьох чинників, зокрема, дією ворожих засобів РЕБ, а кожен датчик може згенерувати занадто великий масив інформації, ці сирі дані мають бути перетвореними в певний структурований та оптимально стиснений матеріал, який буде прив’язаний до часу і координат та міститиме дані попередньої обробки.
Така робота здійснюється на борту самих засобів і передається у вигляді попередньо структурованої аналітики із внутрішньою пріоритизацією. У результаті замість сирих гігабайтів відео передаються структуровані, пріоритизовані дані з прив’язкою до координат і часу, які стікаються у визначені штабні структури. Навіть після попередньої обробки загальний обсяг даних може сягати сотень гігабайтів, що створює значне навантаження на штабні центри обробки та аналізу інформації.
Попередній аналіз та стиснення цифрових відомостей дозволяє зменшити затримку під час їхньої передачі і зменшити залежність таких систем від високошвидкісних каналів обміну інформацією. Це підвищує стійкість системи до збоїв із радіозв’язком через використання ворожих РЕБ та інших завад.
Тобто, коли ми говоримо про edge-аналітичне обчислення, то йдеться не просто про технічну оптимізацію. Це — про певну вимогу сучасного поля бою, коли інформація, яка подається, вже структурована, пріоритизована та оптимізована.
— А як ви вважаєте, чи можна вже нині говорити про створення «колективної карти бою», яка оновлюється в реальному часі для різних рівнів управління?
— Так, такі системи вже існують і активно використовуються. Ключовий принцип таких систем — рольова фільтрація даних, де кожен рівень управління отримує лише ту інформацію, яка відповідає його задачам і зоні відповідальності.
Тобто солдат, перебуваючи в окопі, може бачити детальну інформацію відносно свого сектора і що відбувається біля нього. Командир роти може отримувати більш ширшу картинку: всю зону в районі своєї відповідальності.
А командир бригади — керувати оперативним напрямком. І тим самим забезпечуючи сортування доступів для унеможливлення витоку інформації. Зокрема, забезпечуючи достатньою кількістю даних для прийняття тих чи інших управлінських рішень.
По-друге, системи мають цю інформацію отримувати, обробляти та передавати фактично в режимі реального часу. Затримка, як правило, не має перевищувати кількох секунд або, у складніших умовах, декількох хвилин.
І це не просто якісь карти з точками, йдеться фактично про повноцінну екосистему, яка використовує великий обсяг даних для практичного застосування. Зокрема, елементи машинного навчання і штучного інтелекту, для того щоб допомогти людям більш ефективно використовувати наявні засоби і ресурси.
— Частково ви це питання порушили вище, але все ж таки, як вирішується проблема затримок, перевантаження каналів зв’язку та втрат даних у щільному бойовому середовищі?
— На полі бою працюють сотні, а іноді й тисячі датчиків одночасно. Кожен з них генерує мегабайти, а іноді навіть і гігабайти інформації. І одне з ключових завдань — це є не просто ці дані отримати, а вчасно та з необхідною якістю її доставити користувачеві.
Для цього застосовується комбінація підходів: локальна обробка, пріоритизація даних, адаптивне стискання та децентралізована ретрансляція їх між платформами. Тобто система реагує на те, яка інформація і від якого джерела надійшла, і може підвищувати або понижати її пріоритетність.
Менш пріоритетні дані або повідомлення, які дублюються, на одному з етапів обробки інформації зливаються або не передаються далі. Але при цьому ці зведення додаються до основних даних із позначкою, що вони були підтверджені чи верифіковані кількома джерелами.
Третя складова — це адаптивне стискання даних, яке дозволяє подавати не все відео, а лише зони інтересу. Лише окремі частини файлів, або певні зони з вищою якістю зображення. За рахунок цього досягається більш оптимальне використання радіоканалів.
Ну і використання так званих mesh-систем. Коли самі платформи є не тільки джерелами для збору даних, а можуть виступати ретрансляторами для підвищення пропускної здатності всієї системи.
— І тепер кілька запитань про можливі проблеми. Перше, це наскільки такі сенсорні мережі є стійкими до впливу засобів РЕБ, апаратури глушіння та кібератак противника?
— Ці продукти дійсно є чутливими до таких систем впливу. Це, в першу чергу, впливає на якість отримуваних даних або взагалі на можливість їх передачі.
Попри це, абсолютної стійкості не існує. Найбільшу загрозу становить не втрата даних, а їх компрометація — підміна, спотворення або проникнення противника в контур управління.
Саме тому питання кіберзахисту і верифікації даних є критичними.
— На вашу думку, які саме технологічно вузькі місця сьогодні стримують масштабування таких систем?
— Ключовим викликом залишається розвиток систем обробки даних на місцях, на борту техніки і на полі бою. По-друге, це широка інтеграція відповідних датчиків та систем. Йдеться про сумісність, тобто можливість, як з умовних «кубиків LEGO» збирати самодостатні екосистеми. Організувати процес обміну інформацією і забезпечувати стандарти передачі даних від різних датчиків та систем, передавати дані у визначених форматах або у власних протоколах.
Ключовим викликом залишається уніфікація, стандартизація та підвищення надійності роботи системи, забезпечення її захисту. І, звісно, питання навчання користувачів, самих операторів, які працюють у цій системі, для того щоб вони правильно виконували відповідні заходи як безпеки, так і передачі інформації.
Ну і, гнучкість масштабування. Ми маємо розуміти, що зі збільшенням кількості датчиків та систем, питанням масштабування та інтеграції все більших обсягів інформації та вищої потужності стає серйозним викликом.
— А як об’єднання сенсорних даних змінює швидкість прийняття рішень командирів як на тактичному, так і на оперативному рівнях?
— Фактично це має колосальний вплив на швидкість реакції. У результаті цикл «виявлення — передача — рішення — дія» скорочується з годин до хвилин, а в окремих сценаріях — до секунд.
Аналіз перебігу подій на полі бою та швидке прийняття рішень на контрудари має порядок величини, недосяжний для класичних циклів управління.
— На вашу думку, чи може сенсорна мережа стати основою для автоматизованого ураження цілей від виявлення тих же дронів до наведення на них?
— Це складне і чутливе питання. Воно перетинається на стику технічних можливостей, етичних норм і військової доцільності.
Будь-які подібні системи автоматизації та алгоритми, зокрема сенсорного злиття даних, виступають лише інструментом для людини. Так, вони можуть готувати певні попередні рішення, але фінальне ухвалення на підтвердження цілей та команда «натиснути кнопку», умовно кажучи, спустити гачок, все ж таки залишаються за людиною. І в такий спосіб забезпечується дотримання етичних норм та неперервність відповідальності.
На сьогоднішній день ми не можемо говорити, що поле бою може бути повністю довірене або замінене машинами.
— І наостанок таке запитання: як ви думаєте, який потенціал розвитку таких систем для Сил оборони, для Збройних Сил України в найближчі роки і що для цього потрібно насамперед зробити?
— Україна вже є одним зі світових лідерів у практичному застосуванні сенсорних мереж на полі бою та інтеграції їхніх даних в системи ситуаційної обізнаності на зразок вищезгаданої «Дельти» та інших платформ.
Тому подальший розвиток — це стандартизація, масштабування, можливість одночасної роботи розрізнених систем та їхня інтеграція. Ну і, на другому місці, звісно, це фізична інфраструктура.
Розвиток інфраструктури збору даних, їхньої обробки, створення потужних центрів обробки та аналізу, надійних каналів зв’язку, резервних систем залишається критичним для еволюції таких рішень в Україні. У перспективі Україна має всі передумови не лише масштабувати ці рішення для власних потреб, а й сформувати конкурентну нішу на глобальному ринку військових технологій у сфері мережево-центричних систем.
