Спутники, танки и ИИ. Дополненный интеллект
Непонятные спутники, странные танки с электронной начинкой, в заголовке намек на голосового помощника от «Яндекса» или Сбера. Сейчас все части соединю по порядку. Разочарую сразу: ни о каких «Терминаторах» или Скайнете речи не будет. В рассмотрении будет то, что есть в наличии и с чем иногда приходится сталкиваться, ну и немного фантазии на основе реально имеющихся разработках.
Что мы знаем про нейронные сети и ИИ на базе них, где с ним приходится встречаться?
Обычно это бесящие голосовые помощники в службах поддержки банков, страховых компаний и сотовых операторов. Алиса, Маруся, Алекса из той же оперы только получше. Что они еще могут делать и где можно с ними столкнуться? Те, кто ездит на машине и ускоряется выше разрешенного, получают письма счастья с распознаванием марки и номера автомобиля. Систему допилили до уровня, что она неплохо различает заляпанные номера машин в плотном скоростном потоке.
Скоро вступит в действие система, различающая самых занятых на свете среди деловых людей, которым просто срочно необходимо поговорить по телефону за рулем, и система, фиксирующая выбрасывание мусора из автомобилей. С нетерпением жду систему, различающую человекоподобных особей с ошибочной ДНК, которые выкидывают окурки в окно или с балкона. Применение ИИ для борьбы с этой тупиковой ветвью развития человечества более чем оправданно.
Шуточные и не очень ролики с заменой главных героев на других персонажей уже не так удивляют, как раньше. Для таких задач чаше всего применяют решения на базе нейронных сетей. Дипфейки и генерация картинок голых девок на основании текстового описания – из этой же серии. На подходе максимально реалистичные трехмерные модели на основе текстового описания с последующей печатью на 3D-принтере. После этого можно полноправно считать будущее наступившим.
Что еще можно представить в качестве примеров, кроме нейронок, для полного оголения девиц на фотографиях в купальниках? Куча финансовых инструментов для прогнозирования поведения рынка, торговые роботы для высокочастотного трейдинга на биржах. Собственно, откуда все эти вещи пошли в массы. В некоторых банках решение о предоставлении кредита уже принимает не девочка с калькулятором и курсами пользования 1С, а система на базе ИИ.
На основании анализа ваших электронных платежей умеют с определенной точностью прогнозировать уровень кредитного доверия к вам. Системы предсказания ветвлений и предвыборки данных в современных процессорах. Всевозможные системы распознавания речи, образов, шаблонов поведения. С помощью генетических алгоритмов моделируются многие сложные проблемы. И часто на выходе получаются очень странные, но рабочие решения.
Актуальность применения ИИ на базе нейронных сетей многократно возрастает тогда, когда появляется необходимость решения плохо формализованных задач. Вместе с возможностью перерабатывать и делать анализ огромных массивов данных это позволяет выполнять расчет вариантов при большом количестве переменных величин. При этом нет влияния человеческого фактора, то есть это независимость от настроения, личных проблем и эмоций, которые присущи людям. Основные задачи, которые можно дать на откуп искусственному интеллекту, находятся в плоскости ускорения принятия решений и автоматизации рутинных процессов.
Для каких целей оправдано применение нейронных сетей и ИИ на их основе?
Распознавание образов
В социальных сетях многие видели или давно используют возможность распознавания лиц на фотографиях. Заливаешь фотку с гулянки, соцсеть выделяет в прямоугольники довольные лица и предлагает на них указать участников из числа друзей. Потом она автоматически их начинает распознавать на следующих фотографиях, затем полностью потрошит всю фотогалерею и находит там собутыльников на других фотографиях, чем очень сильно напоминает жену или маму. И если раньше были определенные проблемы с распознанием, теперь ИИ соцсети точно определяет, где кошачья, а где хозяйская морда. Даже когда кошачья – куда лучше и приятней, чем хозяйская.
С распознаванием образов, их классификацией на фотографиях и видеороликах социальные сети легко справляются при огромном наплыве пользователей. Трудно сказать, сколько тысяч фоток ежесекундно перелопачивает та или иная соцсеть, потому что народ заливает фотки и видео довольно часто. Некоторые непрерывно.
Теперь вернемся к спутникам оптической разведки.
Вот они в реальном времени заливают фотографии и видео с мест сражения. Их надо как-то обработать, просмотреть, найти нужные объекты, классифицировать их, если потребуется, взять материалы, полученные вчера или позавчера, и сравнить, чтобы понять, чего там наворотил противник.
Вот тут начинается самое интересное. Кто этим рутинным делом будет заниматься?
Данных очень много, и они разнородные, а зрительный канал у человека довольно слабоват для этих целей. Приходится квадрат за квадратом внимательно просматривать, помнить и сравнивать с тем, что было на прошлых квадратах, вспоминать, что было вчера.
Это совсем не похоже на просмотр дембельского альбома. При этом надо действовать быстро и очень внимательно. Только глаза не железные, им свойственно утомление, мозг тоже может уставать от такой работы, хотя возможности зрительной коры человека фантастические. И это одна из бед. Человеческий мозг с легкостью дорисовывает то, чего нет. Это вам подтвердят разработчики компьютерного зрения.
С другой стороны, натаскай ИИ на определенные образы, научи его обрабатывать данные из разных диапазонов электромагнитного спектра и пусть себе молотит, распознает укрепления, технику, бойцов. Если надо, подтягивает исторические данные за вчера, позавчера, с прошлой недели и сравнивает с уже имеющимися. По нахождению объектов и подозрительных вещей сообщает операторам, а те принимают решения.
Для этих целей не нужны огромные дата-центры, потому что несколько десятков «инстасамок» заливают куда больше данных в видеороликах высокой четкости и фотографиях, обработанных облагораживающими фильтрами, в свои паблики, чем наша спутниковая группировка.
Соответственно назревает вопрос, где взять такие дата-центры? Желательно мобильные. Ну чтобы могли удрать от вражеских беспилотников, созданных еще в Советском Союзе.
Скорее всего, брать их придется там же, где отечественные видеокарты, процессоры и мониторы высокой четкости или твердотельные накопители. В стиралках и микроволновках перечисленной элементной базы нет. Даже что-то старое купить проблема. Тот же нейроморфный чип IBM 2014 года разработки пойди, попробуй найди.
Надо городить цепочку из стран-посредников и стараться угодить им, чтобы они случайно не вспомнили о том, что могут пострадать за посредничество. Придется очень много разрабатывать с ноля. А это довольно долгий и затратный процесс, с учетом того, что у нас нет не то что такого числа специалистов, отсутствуют даже теоретические заделы в науке. Мы с превеликой готовностью более 30 лет только и делали, что закупали высокотехнологичные разработки, а то, что было свое, с распростертой душой в лучшем случае за гроши продавали, а то и отдавали просто так за ненадобностью.
Повторно петь оды арсениду галлия/индия не буду. Судя по последним наблюдениям, технологии на его основе прорабатываются и развиваются в странах ЮВА. Не исключено, что те ушлые до перспективного и прорывного ребята дойдут до исследовательских работ Всеволода Сергеевича Бурцева по дискретным оптическим вычислительным машинам.
Возможно, скоро увидим вычислительные системы на иных физических принципах. За 30 лет фотоника, микроэлектроника и технологии довольно далеко продвинулись, и теперь реально многое, что раньше не могло продвинуться дальше теоретических разработок. Или отсутствия финансирования и всякого интереса, как в нашем случае. А мы, как всегда, будем пытаться копировать на скорую руку и пробовать догнать умчавшийся поезд.
Тем не менее задача распознавания образов посильная при нынешних наших возможностях, несмотря на всякие внешние ограничения. Для работы нейронных сетей обычно используются каскады видеокарт, сравнимые с майнинговыми фермами. После потрясений на криптовалютном рынке имеется избыток видеокарт, на вторичном рынке кое-где наблюдается их завал. Разумеется, напрямую специализированных для таких целей компьютеров от nVidia нам не видать, но вполне по силам собрать кластер из имеющихся в свободной продаже видеокарт для ИИ, распознающего образы.
Прогнозирование мест засад
Законы Мерфи для боевых действий гласят, что профессиональные военные предсказуемы, и самую большую опасность представляют непредсказуемые любители. Обучение профессиональных военных происходит по определенным стандартам с применением конкретных методик. Методики систематично вбивают определенную модель поведения в той или иной ситуации. И так на протяжении длительного времени. Импровизируют только любители.
Кроме этого, любая инициатива в армии жестко наказуема, особенно в нашей, да и вообще любой отечественный гражданский скажет, что в итоге инициатива крепко любит инициатора. Вследствие этих факторов в действиях военных начинает прослеживаться определенная закономерность. В теории машинного обучения это называется паттернами поведения. Если по-простому, то шаблонами. Часто заметными даже в обыденности.
Особенно это касается наших военных. Поскольку фундаментальной основой боевой подготовки отечественных военных является хождение строем в ногу и пение песен хором в движении или на месте. Противнику достаточно включить на полную громкость «Походный марш № 1», как согласно выработанному многолетними тренировками условному рефлексу наши бойцы начнут топтаться на месте и тянуть ногу с отмашкой рук. Рефлексы сработают, и ничего они с собой поделать не смогут.
Апологеты данного педагогического метода слепо уверены, что таким образом между сослуживцами будет установлена невидимая телепатическая связь на квантовом уровне, которую не заглушишь ни одной РЭБ на радиолампах с радиоактивным катодом. Иначе не объяснить допотопное состояние средств связи в войсках, которые безвозвратно отстали от гражданских образцов. Кто-то имеет возразить?
Отвечу на примере телефона двадцатилетней давности Sony Ericsson T100. Уже в те годы радиомодуль этого простого и компактного телефона автоматически отслеживал и выбирал по уровню сигнала подходящую сотовую вышку, без ручного вмешательства скакал по частотам и каналам при переключении между базовыми станциями. Звуковые кодеки обеспечивали достаточное качество звука, при этом сжимая сигнал, обеспечивая помехозащищенность и маскировку речи.
Он имел графический дисплей и очень удобное меню. За годы работы пережил не одно падение, полеты тела с велосипеда и с велосипедом, многодневную сорокаградусную жару и двадцатиградусные морозы. Единственными расходными материалами были аккумуляторы и сим-карты. До сих пор находится в рабочем состоянии. Теперь приведите пример подобного из современного в отечественной военной мобильной связи. Такая вот засада со связью у нас.
Вернемся к вооруженным засадам.
Всякая засада, сделанная по канонам (читай – паттернам) военного искусства, обычно делается по определенным правилам и имеет конкретные ограничения. Ограничения сужают возможные варианты применяемого оружия, размер боекомплекта и численность бойцов. Ну не будет в здравом уме и внятном сознании профессионал устраивать засаду в чистом поле из гаубицы с пятью снарядами и взводом безоружных солдат. Хотя непредсказуемая отечественная история хранит массу таких примеров, причем современная тоже, а случаи с безоружной колонной в чистом поле без прикрытия и хоть какой-то поддержки вообще стали хрестоматийными.
Эту нелепость при современных средствах наблюдения обнаружат довольно быстро с воздуха или космоса, а потом оперативно с земли разделают под орех. Профессиональный снайпер не будет скрываться на детской качели или карусели, в отличие от безбашенного любителя. Вследствии этих факторов и на основании опыта можно натаскивать ИИ на прогнозирование возможных мест засад.
Всякая засада связана с определенными приготовлениями. На данном этапе развития науки пока не могут материализоваться из ниоткуда вооруженные бойцы в определенной точке пространства, в отличие от дальних и очень дальних родственников при дележе наследства умершего или забавных тыловых персонажей, проверяющих боеготовность.
Тяжелое вооружение и боекомплекты подвозятся на технике, при приготовлении засады могут выполняться определенные земляные работы, и эти действия оставляют после себя следы. Техника оставляет колею и тепловой след на поверхности земли, земляные работы видны с воздуха. И если объединить данные паттернов расположения засад и косвенных признаков в виде следов, то можно с определенной уверенностью прогнозировать возможные засады. Для натаскивания ИИ в поиске таких мест можно взять имеющиеся данные по засадам, которые использовал противник. И на их основе обучать ИИ.
Когда мы знаем вооружение и его возможности, применяемые для организации засад, паттерны, по которым организуются засады, можно с определенной уверенностью ожидать их появления в конкретном месте и действовать на опережение. Обработать заранее возможное место, чтобы не испытывать судьбу, и приглядывать за ним на всякий случай.
Кому-то может показаться вся эта затея с паттернами поведения и прогнозированием наивной фантастикой и неосуществимой затеей. Только ежесекундно во всем мире сайты и поисковые боты собирают статистику поведения пользователей на сайтах и в мобильных приложениях. Казалось бы, какой толк с того, что там, сколько раз кликнул пользователь и куда перешел по ссылке?
Правда, на основании этих данных аналитические компании строят цифровой профиль пользователя для последующей продажи рекламным или маркетинговым компаниям. А те на основании этих моделей строят свои акции и реализуют стратегии. Гиганты ИТ – это практически государственные организации, они могут поделиться цифровым профилем с социальным графом пользователя со своим бенефициаром.
Как раз до начала Сочинской олимпиады в благопристойной Англии случился небольшой скандал. Один сетевой супермаркет по следам покупок одной молодой девушки прислал на дом каталог товаров для беременных и предложения со скидками по товарам для будущих мам. Родители этой старшеклассницы не на шутку возбудились и рассерженные пошли разбираться за поруганную честь их скромной девочки. Поднялся общественный скандал, и начались разборки залета.
Выяснилось, что в системе анализа покупательской активности сработал паттерн, характерный для женщин, оказавшихся в положении. Все прекрасно знаем, что в такие моменты вкусовые, пищевые и поведенческие шаблоны у женщин меняются. Вот на них была натаскана система, и, как оказалось, система куда точнее, чем родительский контроль. Кому интересно – школьница окончила школу в статусе молодой мамы.
Теперь пора вспомнить про танки.
Хоть где-то это сделать. Наверное, нет точных цифр для понимания, сколько было уничтожено танков в танковых боях, а сколько расчетами ПТРК. Возможно, процент подбитых из ПТРК не маленький, только от этих расчетов достается не только танкам. Уж очень грозное это оружие, несмотря на свои небольшие габариты.
Как писал выше, места многих засад можно с той или иной степенью достоверности прогнозировать и проверять точность с помощью артиллерии или самих орудий танка. Может и авиация помочь. А может, просто экипаж не будет туда лезть, зная потенциальную опасность.
Паттерны работы устройств связи
Спутники давно умеют слушать переговоры на земле.
До появления Горбачева на посту президента СССР импортные спутники-шпионы обладали возможностью прослушивать наземные телефонные переговоры. Ну те самые с дисковым номеронабирателем, для тех, кто помнит. Сейчас мало кто пользуется проводными телефонами с кнопочным набором, большинство перешло на сотовые телефоны, работающие по радиосвязи. Наша армия по мере возможности старается идти в ногу со временем, и постепенно, благодаря дешевым радиостанциям с «Али», переходит с проводной связи на радио. Противник же вовсю пользуется современными импортными средствами связи с фантастическими по нашим меркам возможностями.
Повлиять на поставки современных средств связи не можем. По большому счету сильно не надо. Можно извлекать пользу от такого глубокого проникновения иноземных средств связи. Ну во-первых, отличать – где свой, где чужой. Там где сиренько и убогенько, значит наш мается, а где стабильно скачет по частотам и всеми силами поддерживает доступность канала связи, следовательно – не наш.
По паттернам работы средств связи можно определять, где свои, где чужие, и тем самым дополнять имеющуюся картину с тех же спутников наблюдения.
Кроме паттернов работы средств связи, есть паттерны применения этих средств. Во время наступления можно выявить одни шаблоны применения средств связи, при обороне другие, для засад третьи. Подготовительные ситуации к этому всему тоже укладываются в определенные паттерны. Совсем не обязательно расшифровывать содержимое переговоров. С применением даже простого шифрования это длительная операция. Достаточно наблюдать за средствами связи и паттернами их применения.
Небезызвестная штатовская система слежения за интернет-трафиком «Призма» не расшифровывала данные. Там просто соотносились данные о том, кто, кому, когда послал сообщение, и размер этого сообщения. Когда таких сообщений несколько десятков, толку от них как от козла молока. Зато когда таких сообщений тысячи, уже можно строить довольно четкие предположения. Тут, как в квантовой механике, имеем множество случайных событий и, когда их набирается достаточное количество, можем делать те или иные утверждения. Именно поэтому в правительственных каналах связи при прекращении сеанса связи в канал подают розовый шум или записанные ничего не значащие обрывки фраз.
Многие вещи и явления можно оцифровать, выявить паттерны поведения и на основании их работать на опережение. Это же касается противника и его действий. Там тоже люди из крови, плоти, личных проблем, определенных культурных обычаев и особенностей мышления, как следствие – особенностей поведения. Эти особенности можно и нужно использовать.
Системы наведения
Ранее писал о применении кинетического оружия, запускаемого с КА, для борьбы с крупными летательными и плавательными аппаратами. У многих должно было возникнуть закономерное желание приставить курбельную рукоятку или кривой ключ к вискам и хорошенько покрутить. Это довольно естественно, если управление такими аппаратами будет осуществляться по старинке с высокими задержками, издержками и обязательными ошибками в исполнении человеческого фактора. Если приказание может иметь двоякое толкование, оно обязательно будет понято неверно. Законы Мерфи прекрасно работают и в боевых условиях.
Любой самый современный и навороченный транспортный самолет не может совершить квантовый скачек и покинуть в неизвестном направлении пространственно-временной континуум. Такие финты обычно подвластны бюджетам и женам, дорвавшимся до зарплатной карточки мужа. Так вот, все возможные состояния авиалайнера ограничены определенными границами в фазовом пространстве состояний. Он в состоянии как угодно кружить и делать доступные ему фигуры высшего пилотажа, только они укладываются в модели возможного поведения, которые ограничены фазовым портретом данного самолета, и поэтому предсказуемы. Если только ему не помогут высшие силы из космоса.
С довольно высокой вероятностью можно предсказать, где окажется борт через пять, шесть, десять, пятнадцать минут, полчаса. У транспортника намного меньше начальных условий, описывающих его возможное поведение, по сравнению с погодными условиями. Синоптики вроде осилили делать более-менее точные прогнозы погоды на день вперед и почти приблизились на этом поприще к шаманам.
Возвращаясь к транспортникам в небе, исходя из начальных данных, можно рассчитать оптимальный момент запуска камешка с приветом и наилучшими пожеланиями на первой космической. Или на второй.
Вот пошел на взлет крупный транспортник, набрал высоту, занял свой эшелон. Куда он может деться, что такого внезапного исполнит экипаж? Махнуть на Сейшелы, как в свое время позабавили наши? Это вряд ли. Либо провалиться сквозь землю или повернуть обратно. Расчет вероятностной траектории транспортника без всяких ИИ – задача не такая сложная, чтобы вызвать комбинаторный взрыв. Возможные состояния лайнера на основании его фазового портрета в пространстве известны с определенной точностью, и на основании этих данных можно выбрать подходящий КА, с которого будет ниспослан респект и уважение на той или иной космической скорости.
В случае обнаружения космического гостинца, а рано или поздно к этому все придет, транспортнику или крупному дальнему бомбардировщику особенно деваться некуда. Скакать с одного эшелона на другой бессмысленно. Болванке на скорости 10 км/с особенной роли не сыграет, что борт резко сбросит высоту с условных 5 000 м до 100 м.
Ну на две секунды дольше будет лететь. Пытаться резко маневрировать и крутить петли тоже не вариант. Надо подумать, что для него более опасно будет: когда в него прилетит сверху болванка или экипаж попытается сотворить кобру Пугачева. Кроме этого, такие самолеты летают в зоне, ограниченной своей системой ПВО, и иногда следуют друг за другом, и по этим причинам у них нет такого пространства для маневров. Если сбежит за пределы своей системы ПВО, его легко и тепло может встретить совсем не своя система ПВО.
Разумеется, такое возможно при достаточно большом количестве КА на орбите. Если их число сравнимо с числом БПЛА в нашей армии, рассчитывать на оперативное обнаружение и тем более на перехват цели на Земле не приходится. Кроме этого, надо учитывать возможные ЧП, которые просто обожают происходить с нашими КА, и держать спутниковую группировку в избытке. И очень желательно, чтобы начинка КА была на современной элементной базе, а не из того, что на складе завалялось.
Серьезные научные работы
Прекрасно понимаю, что моя писанина носит фантастический, временами контринтуитивный и по большей части наивный характер. Только более образованные и грамотные люди не сидели сложа руки и защитили докторские диссертации на тему. Если еще остались силы после прочитанного, можете поискать имеющуюся в открытом доступе работу под названием «An Unsupervised Machine Learning Tactical Inference Generator». Там более серьезные вещи описаны, чем здесь. Вообще D. Ezra Sidran довольно плодовитый автор по этой теме.
Послесловие
Здесь, наверное, такая традиция. В случае чего делать исторические отсылки к временам мировых войн и приводить примеры героизма, мужества и неприхотливости солдат тех времен. Всем желающим заняться этим снова в комментариях прошу вспомнить школьную программу русского языка и литературы с замечательным стихотворением «Бородино» М. Ю. Лермонтова. Если в те времена он писал для современников «богатыри не вы», что говорить про нынешнее поколение? Как только потянет писать про то, как было раньше, прочитайте начало стихотворения «Бородино» и задумайтесь над этими строками.
Для примера могу рассказать историю про деда Ваню (ветеран Великой Отечественной войны Иван Дмитриевич). Он на спор брал лерку на М12 в руку и нарезал резьбу на стальном прутке без воротка и всяких приспособ. Такая у человека в руках была сила. Нынешнее поколение молодежи с большим трудом представляет, что такое лерка и зачем нужен метчик.
В комиссариате сейчас военком в присутствии мамы вручает новобранцу две sim-карты и банковскую карточку, чтобы родительские чаты в мессенжерах и группы по несчастью в соцсетях спали спокойно. Поэтому излагаю мысли, исходя из современных реалий. А они таковы, что некоторые герои киберпространства с трудом могут выстраивать общение в реальной жизни. Эдакие ярко выраженные интроверты с повадками социопата в одном флаконе. Есть ли среди читающих командиры, которые могут сравнить призыв начала 2000-х и современный призыв? Скажите, которые больше отморожены?
Автор:Андрей Севастьянов
Источник: privat-mnenie.ru
