Против русских пока рано! Искусственный интеллект американских самолетов
Удивительно для нашего времени, но военно-воздушные силы США совершили настоящий прорыв в практике воздушного боя, объявив на прошлой неделе, что их испытательный самолет X-62A, работающий на «мозге» искусственного интеллекта (ИИ), сошелся лицом к лицу с пилотируемым истребителем в имитационном воздушном бою. Бой был имитационный, да, но в реальном воздушном пространстве, а не смоделирован компьютером.
Несмотря на то, что это действительно большое достижение, остается еще много значительных препятствий для полноценной реализации такой штуки, как самолет, управляемый искусственным мозгом. Это все-таки не Сенат или Госдума, это намного сложнее. Главная сложность – это понимание искусственным интеллектом трехмерного пространства и своего расположения в нем. На сегодняшний день это главная проблема, и, если ее решить, то американские ВВС смогут воплотить в реальность воздушный бой с помощью ИИ. Да и другие автономные задачи в воздухе будут выполняться легче.
Автономные системы ИИ для управления самолетом во время воздушного боя – это фантастика, которую хотят сделать реальностью.
Испытаний в реальном времени было много, но если кратко подвести итоги, то в сентябре прошлого года испытательный самолет X-62A, представляющий собой сильно модифицированный двухместный F-16D Viper, также известный как испытательный самолет-симулятор в полете с переменной устойчивостью (VISTA), впервые сошелся в небе с пилотируемым F-16.
X-62A вел воздушный бой в полностью автономном режиме, используя программный комплекс на основе искусственного интеллекта и машинного обучения, хотя пилот все время находился в кабине в качестве меры безопасности. Все-таки самолет – это не дешевая штука.
Летные испытания проводились в рамках программы под названием Air Combat Evolution (ACE), которую возглавляет известное нам Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA), но вместе с ним в АСЕ также участвуют Военно-воздушные силы США, а также несколько частных подрядчиков и научных институтов.
Уникальный испытательный самолет X-62A с переменной стабильностью в полете (VISTA), летал в полностью автономном режиме против пилотируемого истребителя F-16 в знаковом учебном воздушном бою в сентябре 2023 года. ВВС США
В целом, устроители этого шоу остались довольны результатами. Были отработаны оборонительные маневры, наступательные, а вершиной всего стали высокоуровневые бои нос к носу, когда самолеты сближались на коротких дистанциях и больших скоростях и маневрировали, имитируя «собачью свалку».
Несмотря на более чем столетние достижения военной авиации, воздушный бой остается событием, в котором решающее значение имеют непосредственное суждение, интуиция и объемное зрение пилота. Комплекс датчиков самолета, включая радар, оптико-электронные и инфракрасные камеры, а также системы радиоэлектронной борьбы и средств поддержки, может предоставить огромное количество данных о контактах с противником. Тем не менее, их полезность неуклонно уменьшается, если не исчезает, по мере того как самолеты входят во все более плотный контакт.
Радар в носовой части самолета, например, может «видеть» только то, что находится в конусообразной области перед ним. Даже существующие системы камер с углом обзора 360 градусов имеют двухмерные ограничения и могут быть ограничены условиями окружающей среды. Информация, связанная с данными из внешних источников, может быть чрезвычайно ценной для повышения ситуационной осведомленности или даже наведения оружия, но она также имеет ограниченную точность. Внешние следы противника и дружественных истребителей могут сливаться вместе на очень близком расстоянии.
«Потерял из виду - проиграл бой» — это распространенная поговорка из обихода американских летчиков времен Второй Мировой войны, как ни странно, актуальна и сегодня. Но особенно она важна для самолета, управляемого искусственным интеллектом, которому нужна высококачественная телеметрия, чтобы знать, где он находится по отношению к самолету противника. Настоящий противник будет очень неохотно сотрудничать в предоставлении такого рода информации, а искусственный интеллект не в состоянии соперничать с человеческим мозгом в вопросах анализа поступающей информации и принятия на основе нее решений в бою.
Неудивительно, что есть серьезные предостережения к очень важному этапу автономных воздушных боев. Специалисты DARPA неоднократно рассказывали о том, как так называемые «автономные агенты», загруженные в системы миссии X-62A, поддерживали общую ситуационную осведомленность во время воздушного боя. Получалась картина, при которой алгоритмы, управляемые искусственным интеллектом, обладали полной ситуационной осведомленностью во время испытаний DARPA AlphaDogfight, которые завершились в 2020 году и передавались непосредственно в ACE. Правда, эти испытания, AlphaDogfight, проходили в полностью смоделированных условиях.
Но в DARPA понимали, что программа и смоделированное пространство – это одно, а реальность – другое. И первое никогда не заменит второго. Поэтому в итоге в полете встретились и F-16, пилотируемый человеком, и F-16, который VISTA. И основной задачей было создать «пространство наблюдения», то есть, каналы приема-передачи данных между самолетами, чтобы информацию о положении обычного самолета принималась на платформе VISTA, а затем, по мере необходимости, передавалась другим агентам в созданном пространстве наблюдения.
Агенты, или еще их называют «агенты автономии», это в первую очередь, подсистемы управления самолетом и анализа обстановки. Работа с ними идет уже давно, но пока американские инженеры не достигли такого ощутимого прогресса, чтобы можно было делать какие-то заявления. И вопросов все еще больше, чем ответов, но работа идет.
По словам работающих в программе, существует большое количество переменных, которые влияют на работу систем самолета, и для начала необходимо понять, как работает самолет с ИИ в комплексе, с пониманием всех аспектов. Слишком много существует отличий в реальной работе систем от смоделированных условий.
Разрыв между реальностью и среды симулятора порождает много проблем в среде безопасности.
С таким количеством неизвестных в этом первом воздушном бою, главный упор был сделан на обеспечении того, чтобы X-62A был способен автономно выполнять различные задачи. Причем, одной из первых задач было именно получение системами самолета максимально большого количества «съедобных» данных об окружающей обстановке.
DARPA и ВВС неоднократно подчеркивали, что основная цель ACE заключается в том, чтобы укрепить доверие к автономии в исполнении искусственного интеллекта. Разработка необходимых технологий и возможностей для автономного летательного аппарата, способного к выполнению таких маневров и задач, имеет гораздо более широкие последствия.
Есть еще и вопрос практичности. X-62A просто пока не имеет какого-либо органического набора датчиков, который дал бы ему непрерывную, так скажем, круговую ситуационную осведомленность, которая потребовалась бы для по-настоящему автономного воздушного боя.
Круговая, на 360 градусов – это не совсем правильно, самолет в полете находится в шаре трехмерного пространства, так что градусов там немного больше. И датчиков должно быть больше. И смотреть они должны дальше.
Это то, что должно быть решено, когда дело дойдет до разработки будущих автономных платформ. Массивы небольших конформных радаров, электрооптических или инфракрасных камер и других датчиков могут быть использованы для предоставления необходимых ситуационных и пространственных данных, по сути, работая вместе для создания телеметрии для создания твердой цифровой трехмерной «картины» того, что происходит непосредственно вокруг самолета во время быстро развивающегося воздушного боя.
Распределенная сеть датчиков, в том числе на отдельных дронах, работающих в кооперативном рое, а также на других выносных платформах, также может быть использована для создания более полной ситуационной картины.
То есть, уйма умной и современной электроники должна рано или поздно научиться тому, что человек делает одним поворотом головы, осматриваясь вокруг и моментально делая вывод о том, что происходит в пространстве вокруг самолета. И реагируя соответствующим образом.
Авиационная отрасль в лице коммерческой авиации, да и военная часть этой отрасли, за последние пару десятилетий добились значительного прогресса в автоматизированных возможностях «обнаружения и избегания», в том числе, когда речь идет о беспилотных платформах. Некоторые из этих технологий могут быть перенесены для решения проблемы воздушного боя, особенно в сочетании с гораздо более динамичной «думающей» основой агентов ИИ, которая извлекает выгоду из глубокого машинного обучения. Даже датчики и программные модели, используемые для беспилотных автомобилей, могут быть использованы для того, чтобы помочь лучше понять, что происходит вокруг боевого дрона, участвующего в такого рода боях. Перспектива? Да.
Здесь надо четко понимать, что простая установка чего-то вроде массива простых камер (оптических и ИК) вокруг самолета может не обеспечить требуемую трехмерную ситуационную осведомленность для надежной реализации автономных возможностей воздушного боя. Двухмерные данные не дают полной информации о положении самолета, хотя некоторые из них могут быть эмулированы в программном обеспечении с помощью машинного обучения в трехмерную систему координат. Тем не менее, трехмерные данные будут иметь наибольшую ценность для таких боевых приложений.
«Положение в пространстве миссии, в которой вы используете самолет или начально развертываете, является критической проблемой, которую мы должны решить в воздушном пространстве», — сказал подполковник Хефрон, ответственный за разработки в АСЕ. Глава ACE признал, что его программа не единственная, направленная на преодоление этих проблем, и особо остановился на отдельном проекте ВВС VENOM (Viper Experimentation and Next-Gen Operations Mode).
В общей сложности шесть F-16 модифицируются в рамках проекта VENOM для поддержки дальнейших исследований и разработок в области автономных полетов. Эти усилия также позволят проводить больше экспериментов с несколькими автономными платформами, работающими вместе.
Один из первых F-16, который будет переоборудован в автономный испытательный стенд в рамках проекта VENOM
«Самолеты VENOM — это платформы, которые будут иметь возможность чувствовать окружающую среду и делать некоторые вещи, с которыми у нас в настоящее время есть некоторые ограничения на VISTA», — сказал Хефрон. — Не сказать... что мы не будем продолжать работать над VISTA, потому что мы обязательно это сделаем. Есть определенные вещи, которые самолет X-62A способен выполнять хорошо, но которые требования не очень хорошо подходят для самолетов программы VENOM. У каждого из них есть свое уникальное место, в качестве испытательных стендов».
ACE и Project VENOM входят в число широкого спектра программ и мероприятий, которые вносят свой вклад в более широкое видение ВВС будущих автономных возможностей, в частности, программу усовершенствованных беспилотных летательных аппаратов Collaborative Combat Aircraft. Остальная часть вооруженных сил США также проявляет все больший интерес к новым и совершенствующимся автономным возможностям, и не ограничивается только воздушным пространством. Все это может иметь последствия и для сектора коммерческой авиации.
В целом, после прорывного воздушного «боя» в прошлом году явно остаются значительные проблемы, особенно когда речь идет о том, чтобы позволить истребителю, пилотируемому искусственным интеллектом, успешно сражаться с настоящим противником. Будет очень интересно посмотреть, каких этапов ACE и другие автономные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы достигнут в следующий раз, и решение этой проблемы, несомненно, будет на первом месте в их списках первоочередных дел.
Заголовок, возможно, многих уже спровоцировал на то, чтобы подумать: а причем тут мы? А простите, против кого все эти программы будущего? Против Ирана, у которого в ВВС самолеты пятидесятилетней давности? Или против КНДР, где все еще МиГ-17 и МиГ-19 в строю? В настоящее время у США два вменяемых противника, с которыми не так просто справиться: Китай и Россия. И если Китай будет брать количеством, то нам, простите, только качеством.
Однако развитие комплексов ПВО уже привело к тому, что зачастую летчик и самолет в зоне действия ПВО – потенциальные жертвы. И даже если взять статистику СВО, то большая честь летательных аппаратов по обе стороны фронта сбиты именно ПВО.
Воздушный бой сегодня это редкость, но хорошо обученный пилот стал еще более ценным ресурсом. Потому желание «посадить» в кабину мощный компьютер, который сможет проанализировать обстановку вокруг и принять решение – это нормально. Это похвально, потому что такие аппараты можно будет в будущем бросать на противника, как сегодня отправляют крылатые ракеты и «Шахеды» - не особенно считаясь с потерями.
Такая вот немного гнусная нация – воевать и побеждать хотят, но не теряя своих. Желательно – совсем. Впрочем, это уже давно известно, значит, и на перспективу стоит ждать развития этой темы. Как говорится, постоянство – признак мастерства.
Информация