roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


"Fob 23", универсальный солдат-аватар

Модераторы: Dmitry__, 1970DenisT

"Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Вятка PR » 05 ноя 2016, 18:38

"Fob 23" – андроидный боевой робот, а в общем - парень на все руки, которого с небольшими переделками можно посылать хоть на Луну и Марс, хоть в глубины океана, и даже на Чемпионат мира по футболу!.. Его главное отличие от "Фёдора" – в том, что он является настоящим "аватаром", при том снабжённым мощной цифровой гидравликой.

Как полагается на Руси, прежде всего я передал все идеи в "Военно-промышленную комиссию" и "ФПИ" (ещё в 2014 г.), но.. оказалось, что военным эти идеи как бы и не нужны (P.S., не признаны секретными), во всяком случае отстаивать мою точку зрения мне не дали. В осн. разногласия, думаю, в том, что предложенный мной для управления "аватаром" пространственно-силовой интерфейс ("ПСИ"), позволяющий оператору напрямую управлять всеми движениями робота, слишком сложен, а денег не хватает (как всегда) и на тривиальные разработки. Управление роботом через нейроинтерфейс или через команды искусственному интеллекту ("ИИ") робота кажется многим куда более привлекательным. Мои доводы о том, что "ПСИ" явится прорывной разработкой также для гражданского применения (как совершенный аппарат для погружения в "виртуальную реальность"), не были приняты в расчёт, ну а о "цифровой гидравлике" никто даже слышать не хочет!

Мною были предложены, в частности, следующие концептуальные идеи, с их инженерной проработкой:
– – общая концепция управления в системах "аватар" как воспроизведение для оператора окружения "аватара" (с принудительной синхронизацией положения туловища оператора к положению туловища "аватара" – для "не-интеллектуальных" схем управления), а для "аватара" – сил мышц оператора (в отл. от существовавшей концепции "силомоментной связи" между сегментами аватара и членами оператора)
- - идея преимущественного использования вычислений сил по датчикам (обобщённых) координат для "аватара" (как следствие - отпадает необходимость в сотнях дорогостоящих и ненадёжных тактильно-силовых датчиков для аватара) и оператора; силы оператора могут также определяться по электрической активности его мышц, с разделением на мышцы-антагонисты, последнее позволяет точнее определить текущий импеданс мышц оператора
– – 3-ступенчатый "ПСИ" (поворотно-ускорительная платформа, "следящий" привод (подводящий силовые элементы к телу оператора) и "силовой" привод) позволяет создавать ПСИ любой сложности по единому простому алгоритму, а также существенно снизить инерционность конечных (силовых) элементов привода...
– – "цифровая гидравлика" как основа для наиболее мощных элементов привода – для обеспечЕния "динамики" и экономии энергии, и её конкретная реализация, включая концепции "активных гидроцилиндров" и "бесконтактной гидравлики" на силиконе...
– – введение через "ПСИ" для оператора "дополнительных сил", компенсирующих разницу размеров и сил оператора и "аватара", масштабов движений, поз, и условий, в которых они находятся...
– – метод управления в системах "аватар" с "предсказаниями", с моделированием 3D-окружения "аватара" (также – с моделированием для "аватара" реакции оператора на "неожиданные" воздействия); также – метод "интеллектуальной синхронизации", в котором оператор работает в 3D-модели окружения "аватара" (в том числе – "как бы" с виртуальной моделью "аватара"), а "ИИ аватара" компенсирует неточности этой модели для повторения действий (прежде всего "действий", а не "движений" !) оператора (Этот метод позволяет значительно снизить требования к задержкам в цепи управления без потери динамики, а, значит, расширяется зона действия системы "аватар" с нескольких сот километров до космических масштабов, а также существенно снижаются требования к быстродействию процессоров, приводов и датчиков, появляется возможность использования приводов типа "цифровая гидравлика" и иных с относительно большой задержкой управления, а также дешёвых датчиков обобщённых координат на электронных элементах для определения не только координат, но через координаты - и скоростей, и ускорений и, следовательно, и сил. Впрочем, приводы должны быть достаточно быстродействующими для полноценной имитации вязкости, вводимой в приводы для устойчивости системы или имитации импеданса мышц, либо иметь программно-аппаратную реализацию вязкого трения).
– – ряд идей для повышения качества зрения (видео) для оператора до "естественного" и уменьшения стоимости видеосистемы, включая методы вибраций микроэкранов в "очках виртуальной реальности", со световым стробированием, для увеличения числа эффективных пикселей экранов в 3-4 раза, а также для повышения чёткости изображений при движении изображений по экранам в центре поля зрения оператора (эти новшества вкупе с использованием "айтрекинга" для оптимальной градации качества изображения экрана по чёткости в поле зрения оператора позволяют достичь "естественного" качества изображения уже на современном технологическом уровне).

Эти и другие идеи в частности, по технике безопасности ПСИ, периодически размещаемые мною в Интернете, я не запатентовал, нет и "официальных" публикаций, целые сайты с этими идеями были в своё время удалены, – но есть ведь ещё архив Интернета ?!.. Все свои идеи я по-прежнему посвящаю российской молодёжи, поскольку и сам я был ещё школьником, когда начинал над этим думать.. И, конечно, у меня есть ещё много новых идей (и конкретные расчёты), некоторые из которых я могу опубликовать в рамках дискуссий, включая также идеи из теории "ИИ" и "общей теории интеллекта" (ОТИ). [Далее текст структурирован по отдельным направлениям разработки такой системы "аватар"]

***
"Fob 23""реальный" робот-аватар двойного назначения. Люди с недоверием относятся к различным системам с "ИИ", по этой причине многие системы под управлением "ИИ" в будущем могут запретить или ограничить, системам же "аватар" такая перспектива не грозит по той причине, что важнейшие решения в них принимает человек, оператор. Тем не менее "ИИ" и в этих системах со временем будет играть всё бОльшую роль. Наиболее мощная и продвинутая часть "ИИ" по причине громоздкости (на первых порах) и засекреченности будет находиться в безопасном месте вне "Fob 23", – такая возможность также говорит в пользу систем "аватар". Итак, "Fob 23" – это не только "человеческий" аватар, но, потенциально, также и аватар засекреченного "ИИ".

"Fob 23" значительно сильнее, выносливее и быстрее обычного солдата, далеко не все его возможности могут быть использованы в режиме "аватара", некоторые режимы, например, сверхбыстрый бег или реагирование на внезапную угрозу, могут быть реализованы только с использованием элементов "ИИ".

Помимо "ИИ", помогать оператору (в осн. в наблюдении) или обучать его может другой оператор. Обучение оператора может производиться не только на реальном "Fob 23", но и виртуальном, в виртуальном же пространстве, и не только в одиночку, но и группами, для имитации различных учений.

***
"Fob 23" внешне будет похож на солдата, иметь массу до 100 кГ. Отличительной его особенностью является высокая удельная мощность, бронирование, устойчивость к перегрузкам (до 20-50 g) и радиации, совершенная мгновенно перестраиваемая программно-совмещённая оптика, включая ИК- и тепловой диапазон (а также оптика кругового обзора), РЛС кругового обзора миллиметрового диапазона и, конечно, – специальная высокоустойчивая к помехам и перегрузкам система радиосвязи. Опционно – мощные вооружения, включая системы автоматического ведения огня, различные системы противодействия, система "свой–чужой" и др. "Fob 23" может работать с любой военной техникой, взаимодействовать с любыми видами войск (адаптация к различным условиям возможна изменением длины конечностей и некоторыми сменными элементами, в том числе "рук" и "ног"). Другой особенностью "Fob 23" является совмещение функций брони и скелета, на броню-скелет уйдёт до половины массы робота. Под композитной бронёй толщиной порядка 10–20 мм у робота – шарниры с подшипниками, рассчитанными на огромные ударные нагрузки, и гидропривод (электропривод слабоват (иначе говоря, тяжеловат и занимает много места), редукторы могут ломаться от перегрузок, усложнено сопряжение электроприводов с сочленениями в случае 2-3 степеней свободы в одном сочленении, электромотор с редуктором создают дополнительную инерционность, которую необходимо компенсировать).. Дополнительная защита в местах сочленений может быть выполнена из гибкой брони. В результате "Fob 23" будет иметь значительно меньшую уязвимость к противопехотным средствам, чем солдат в самой лучшей экипировке. Кроме того, броня и пенопласт под ней должны значительно уменьшить шум гидравлики, а вязкоупругий пенопласт поверх брони необходим для гашения ударов при падениях и т.п., поверх всего – маскировочная форма.

В качестве мышц "Fob 23" и приводов "ПСИ" в настоящее время подойдут "активные" гидроцилиндры (т.е. с встроенными клапанами управления, работающие от общих гидролиний высокого и низкого давления) – цифровые и аналоговые, давлением до 200-600 атм. (и частотой дискретизации до 200 Гц и более при максимальной динамике), запитываемые от пневмо-гидроаккумулятора общей ёмкостью до 2 л. как буферного источника энергии. Высокий КПД цифровой гидравлики (в квазистатике выше, чем у электропривода, не говоря уже о человеческих мышцах) позволит даже динамичному "Fob 23" использовать для зарядки гидроаккумулятора литий-ионные аккумуляторы вместо ДВС, уменьшить тепловую светимость и т.д..

Нижняя часть ног "Fob 23" снабжена гидравлическими амортизаторами для защиты от взрыва мин; гидроцилиндры "мышц" из-за дроссельного эффекта также могут эффективно гасить кинетическую энергию конечностей робота, полученную от взрывов или осколков.

Защита от осколков мин, снарядов и пуль не очень высокой скорости может быть осуществлена небольшим щитом, носимым обычно на "руке", весом в 2-3 кГ. Мощная гидравлика, работая с задержкой управления всего в 1-2 мс, способна в автоматическом режиме за 0,1 сек от времени обнаружения опасного объекта за несколько десятков метров от робота переместить руку со щитом таким образом, чтобы установить щит на пути опасных для "Fob 23" объектов. Затем руки робота и оператора снова синхронизируются. РЛС мм-диапазона кругового обзора (по технологии "Фазированных Антенных Решёток" (ФАР), на "голове" робота, как и оптика) и быстродействующая оптика определяют характеристики угрозы и траекторию опасного объекта с точностью до 1-2 см. Для противодействия кумулятивным снарядам в щите могут быть установлены "шрапнельные" патроны. Интересной особенностью "Fob 23" является возможность в автоматическом режиме увёртывания тела от налетающего снаряда любого калибра с помощью движений конечностей и даже "тела" и его частей (!), – так, весь робот может быть отодвинут в сторону с помощью струй пороховых патронов (либо гидравлических струй высокого давления) с ускорением тела робота до 20-50 g (торможение осуществляется аналогичным патроном/струёй с противоположной стороны).

К этому можно добавить, что живучесть "Fob 23" при его поражении может быть намного выше, чем у обычного солдата, он может функционировать с поражённой или оторванной конечностью (утечку масла перекроют быстродействующие клапаны), даже без "головы" (с запасным "глазком"). Большинство систем "Fob 23", включая центральный процессор, могут быть продублированы.

***
Управление "Fob 23" имеет много режимов в зависимости от выполняемых задач и качества связи "оператор (ткж. "ИИ") – аватар". Например, точное наведение требует режима стабилизации и антидрожания рук, последнее реализуется сейчас в системах дистанционного управления хирургическими роботами. Или – сверхбыстрые реакции реализуются "ИИ" без участия оператора. В зависимости от качества связи (доступного бит-рейта, прерываний..) и задержек связи реализуются различные режимы автономности аватара в отношении оператора, однако на практике "Fob 23" как аватар действует всегда в режиме частичной автономности (режим минимальной автономности может быть реализован только при задержках порядка 1-2 мс и безупречном качестве связи, а режим максимальной автономности превращает "Fob 23" в робота под руководством "ИИ", работающего по заранее определённому заданию).

Режим частичной автономности аватара – управление аватаром без синхронизации движений оператора и "аватара", например – посредством команд (хотя, строго говоря, это НЕ совсем метод "аватара"), либо без жёсткой синхронизации – посредством воспроизведения прежде всего действий (а не движений) оператора в виртуальном пространстве, имитирующем окружение "аватара" (режим "интеллектуальной синхронизации"). "Элемент ИИ" или простой алгоритм может вносить также отдельные коррективы в синхронизацию оператора и "аватара" – при нарушении связи или неточности моделирования окружения "аватара" при использовании всех "методов предсказаний".

В режимах с синхронизацией движений оператора и "аватара" алгоритмы (методы) синхронизации делятся на следующие основные виды:

– – жёсткая синхронизация, используется при задержках (связи, обработки и приводов) до порядка 2 мс (для обычной человеческой динамики), что ограничивает диапазон дальности разнесения оператора с "аватаром" порядка 500 км (а на практике часто приводит к автоколебаниям даже при нулевой задержке связи из-за задержек обработки, (управления)приводов, и люфтовых задержек);

– – синхронизация с использованием "методов предсказаний" (в осн. через построение полной (в том числе динамической) 3D-модели окружения "аватара", желательно с использованием "элементов "ИИ"), в которой коррекция рассинхронизации между оператором и "аватаром" осуществляется в осн. "не интеллектуальными" методами, – используется при задержках до порядка 30 мс (расстояния в пределах Земли) (этот метод синхронизации привлекателен тем, что поддаётся математическим методам исследований).
(P.S. модель, основанную на предсказаниях сил мышц по мышечным "потенциалам действия", будет рассмотрена в другой теме, она также годится для создания "Fob-23", но её "радиус действия" ограничен порядка 2-3 тыс км, кроме того, она годится для синхронизации оператора с "виртуальным аватаром").

(В не-интеллектуальных системах управления с предсказаниями передача "пассивных" сил заменяется передачей импедансов, в их обобщённом понимании, как со стороны окружения "аватара", так и со стороны оператора; со стороны оператора следует моделировать, насколько возможно, не только импедансные и иные свойства человеческих мышц, но и простые психомоторные реакции, рефлекторные дуги и т.д. Передача "активных" составляющих сил мышц оператора может быть предсказана, на порядка 20 мс вперёд, поскольку управление мышцами достаточно инерционно)

– – "интеллектуальная" синхронизация, при которой оператор работает в 3D-модели окружения "аватара", а "аватар" повторяет действия оператора (например, движение в заданном направлении с максимально возможным повторением характеристик движения вплоть до мест постановки стоп, или – захват определённых предметов с определённой силой, и т.д.), – этот метод можно использовать для любых задержек, в том числе для связи с аватарами на Марсе или на спутниках Юпитера.. (Судя по отдельным сообщениям о планах засылки "аватаров" на Марс, этот метод положительно воспринят нашими учёными; следует учесть, что степень "интеллектуальности" при небольших задержках может быть значительно ниже, чем при "космических". "Интеллектуальная" синхронизация может также реализовать такие типы управления "аватаром" как "помощь ангела" - это когда возможности "аватара" в чём-то превосходят человеческие возможности, - например, использование гироскопа или пороховых струй для удержания равновесия на краю бездны - ПСИ и нейроинтерфейс могут определить, что оператор не хочет падать в пропасть и восстановить его равновесие...).

"Методы предсказаний" являются реализацией общего постулата "Теории (оптимального) управления" о том, что более оптимальное по любым критериям управление достигается при более полном учёте всех характеристик системы, всех знаний о ней (т.е., в данном случае - окружения аватара и состояния оператора, включая, особенно для дальней радиосвязи, его физиологию, интеллект и намерения; довольно очевидно, что в общем случае данные об окружении аватара должны передаваться на интерфейсы оператора, а данные о состоянии оператора - в некотором смысле одухотворять "аватара").

3D-модель окружения "аватара" (и элементов "аватара" в ней) непрерывно уточняется, механические импедансы (их комплексные величины в 3-векторном (тензорном) представлении, местоположения и нелинейные свойства) динамической 3D-модели уточняются также в ходе механического взаимодействия робота с окружающей обстановкой (и, конечно, в библиотеке "аватара" должны быть сведения о механических импедансах (конкретные значения или расчёт) огромного числа разнообразных объектов, которые могут быть опознаны элементами "ИИ" зрения "аватара"). Построение 3D-модели окружения "аватара" необходимо не только для реализации "продвинутых" алгоритмов управления "аватаром" (линейных, нелинейных, и разной степени "интеллектуальных"), но и для действий "Fob 23" как автономного робота, а также действий в условиях задымления, ослепления, плохой связи. Визуальное 3D-моделирование окружения аватара позволит оператору также совершать виртуальные "полёты" над окружающей местностью в пределах 3D-модели, при этом различными способами для оператора отображается информация о времени последнего уточнения обстановки для различных участков 3D-модели и иная информация.

Добавлю общие соображения о (простых) алгоритмах синхронизации. Наряду с "линейными" алгоритмами, действующими постоянно (пропорциональные, интегрирующие и др., их параметры могут меняться во времени, а также передача "активных" сил и импедансов), необходимы и нелинейные - при наличии существенной "рассинхронизации", вызванной разными причинами. Нелинейные алгоритмы могут порождать неустойчивость системы, если действуют постоянно, зато они быстро устраняют (позиционную и скоростную) рассинхронизацию в системе (их быстрота ограничивается требованиями к психологической комфортности для оператора и др.). Необходимо помнить, что для оператора необходима синхронизация не только членов и туловища оператора, но и контактирующего с ним виртуального окружения, - анализ показывает, что правильный выбор параметров синхронизации и в этом случае сохраняет устойчивость линейных алгоритмов синхронизации, хотя и замедляет её (альтернативой и здесь является "быстрая", нелинейная синхронизация). Наконец, и для не-интеллектуальных алгоритмов синхронизации необходимы элементы "интеллектуальной синхронизации", учитывающие необходимые изменение реакции "аватара" при небольших изменениях его поз относительно поз оператора - для достижения "аватаром" параметров (движения или статики) оператора. Например, вблизи "особых кинематических точек" силы мышц, компенсирующих гравитацию, сильно зависят от обобщённых координат - в этом случае система определяет, насколько силы мышц оператора задействованы именно для компенсации гравитации, и пересчитывает их для "аватара" с учётом его несколько иной позы.

Для мышц оператора "активные силы" + импедансы лучше заменить одним параметром типа "мышечный потенциал сил (м-ПС)" (появляется в ответ на мышечный "потенциал действия (ПД)", условно равен силам мышц в статике при определённом "суставном угле", реальные силы могут быть как больше "м-ПС" (в "уступающем" режиме их работы), так и намного меньше, а также зависят от "суставного угла"; функции пересчёта реальной силы из "м-ПС" индивидуальны для каждой мышцы, в частности – зависят от соотношение в мышце "быстрых" и "медленных" волокон и их задействованности при определённом "ПД", а также тренированности, усталости и др.) – он определяет силу мышц оператора при различных скоростях сокращения и т.д.. Поскольку предсказание "м-ПС" оператора, обусловленных в том числе высшей нервной деятельностью, ограничены временами порядка 20 мс, то более перспективным представляется режим работы системы, уменьшающий необходимость в таких предсказаниях, в этом режиме "аватару" следует повторять движения (точнее, в первую очередь – силы) оператора с задержкой передачи сил в системе "оператор–аватар" (включает в себя задержку связи, обработки и т.д.). Слабопредсказуемые "активные" силы, действующие на "аватара" (например, силы со стороны живых существ), следует по-возможности исключить, особенно для космических "аватаров", реакция на них со стороны "аватара" в общем случае должна быть достаточно интеллектуальной, в любом случае она может сбить синхронизацию оператора с "аватаром".

Тензорно-импедансное представление окружения "аватара" удобно для теоретических изысканий, на практике же почти все тела, с которыми контактирует "аватар", достаточно представлять в виде твёрдых поверхностей с определёнными массами и моментами вращения, а также определёнными коэффициентами трения и ударных столкновений. Достаточно часто потребуется и моделирование шарнирных сочленений (включая таковые у "аватара"). Поскольку коэффициенты трения трудно предугадать, следует или избегать режимы скольжения, или вводить элементы с изменяемым трением в некоторые поверхности "аватара" (один из способов подгонки реальности к виртуальной модели). Виртуальная модель, для лучшей устойчивости системы или подсистем "аватар", может слегка (по импедансным свойствам) отличаться от реального окружения "аватара". И, наконец, - для "земных" аватаров полное моделирование окружения "аватара" можно заменить предсказаниями методом ([b]линейных и нелинейных) экстраполяций[/b] (в том числе зрения) и слежением только за местами возможных контактов "аватара" с его окружением с помощью местных датчиков (дистанционных и контактных).

Самым проблемным узлом "аватара" являются кисти рук, и не только по "механике" (число степеней свободы здесь можно существенно сократить), но и по управлению, – их малая инерционность приводит к тому, что именно они могут стать узким местом в системе (например, в устойчивости для систем или подсистем, в которых может возникать неустойчивость, или в моделировании вязкости – в системах, где нет неустойчивости). Проблему малой инерционности "кистей" и др. можно решить введением дополнительной реальной инерционности и/или уменьшением времени задержек управления и привода, – например, введением вместо гидравлики электроприводов (для замены гидравлики они должны работать в режимах с большими токовыми перегрузками, с эффективным жидкостным охлаждением, либо совместно с гидравликой), кроме того, эта проблема решается выбором систем, в которых нет проблемы автоколебаний, и др. В норме поверхности "аватара", контактирующие с окружением, особенно пальцы рук, должны иметь вязкоупругие прокладки для нормализации вязкоупругих свойств контактов с окружением.

Идеей предсказания "м-ПС" оператора всё-таки не стоит пренебрегать, привлекательность таких систем "аватар" в том, что предсказать "м-ПС" методом измерений "мышечных ПД", которые опережают "м-ПС" на порядка 20 мс, проще, чем моделировать окружение "аватара". При этом "аватар" повторяет движения оператора с опережением на время суммарных задержек системы (до порядка 10 мс в этом случае). С учётом задержек датчиков и управления, такие системы достаточно комфортны для управления (при высокой динамике) лишь для расстояний между оператором и "аватаром" до порядка 2-3 тыс км (но могут применяться и при бОльших расстояниях).

По поводу точного определения сил, действующих на "аватар", и сил мышц оператора. Прежде всего, точное определение таких сил НУЖНО, даже в схемах с определением "м-ПС" оператора с помощью датчиков электрической активности мышц – ведь без их калибровки метод является очень неточным. Простейшие вычисления показывают, что датчики обобщённых координат (S-датчики, в том числе энкодеры), используемые для определения ускорений (а, следовательно, и сил, с учётом вычисления сил приводов) могут иметь задержку всего 1-5 мс (и менее) с погрешностями определения ускорений значительно меньшими, чем допустимые санитарные нормы на вибрацию (порядка 10 м/с2 для частоты 100 Гц). Для цифровой гидравлики потребуются оптические энкодеры с малыми погрешностями (< 0,01% за поворот) которые могут быть достигнуты измерениями сразу по нескольким тысячам пикселей. S-датчики не вносят вклад в систематическую погрешность измерения сил, а дрожание под действием сил, обусловленных дискретностью измерений, не превышает (при отсутствии резонансов) самОй дискретности измерений S. Для оптимизации задержек S-датчиков вводят переменную задержку измерений, – так, чтобы при любой динамике сохранялась относительная погрешность измерения (при высокой динамике освободившийся "резерв по задержке" в несколько миллисекунд можно использовать для упреждающей отработки ударных сил, а также для увеличения жёсткости синхронизации в системе "аватар"). Основную ошибку в определение сил даст погрешность определения (вычисления) текущих сил сервоприводов, которая зависит от многих факторов.

...Определение "недостающих" сил (и импедансов) по параметрам движения является классической обратной задачей моделирования, также "обратной задачей" является построение визуальной 3D-модели. Эти задачи широко известны (для их решения имеются готовые программные комплексы), поэтому здесь не рассматриваются, замечу только, что для облегчения расчётов обратной задачи динамики очень желательно знать конкретные места контактов, так что "датчики контактов" (для систем с моделированием окружения "аватара") всё-таки желательны, хотя и в очень упрощённом виде (кроме того, система будет достаточно работоспособной и при выходе из строя части таких датчиков).

(В сообщении от 13 мая 2017 в этой же теме расскажу подробно о "цифровой гидравлике").

***
Радиосвязь "Fob 23" с командными пунктами может осуществляться частично по скрытым линиям (волоконно-оптическим, оптическим, и также радиорелейным, включая низкоорбитальные спутники или "дроны") и частично по открытым для противника линиям связи в диапазоне длин волн 1 м – 1 см. Предполагается перестройка бит-рейта в зависимости от помеховой обстановки.

Для наибольшей скрытности связи используется технология сверхширокополосной ("UWB") связи без несущей, с псевдослучайной модуляцией, позволяющая эффективно маскировать спектр сигнала связи под шумы (естественный либо искусственный фон). Сигналы для излучения (и в некоторых случаях для приёма методом "свёртки") проще всего получить сверхкороткими импульсами, псевдослучайно кодированными во времени, спектр мощности достаточно коротких импульсов распределён в широкой полосе частот. Однако для СВЧ-сигналов импульсы будут искажаться на местности, кроме того, желательно учитывать условия приёма сигнала связи и помеховую обстановку, поэтому более продвинутым следует считать сигнал связи, содержащий тысячи узкополосных каналов связи. С такими сигналами работает новейший российский радиокомплекс "Изумруд", однако выглядит он как настоящая лаборатория на колёсах.

"Средним" по сложности и скрытности является способ связи, в котором сигнал связи формируется десятками импульсных схем. Интересен также синхронный режим работы этих схем, с псевдослучайной перестройкой частоты (и др.), - этот режим имеет как недостатки (сужение мгновенного спектра сигнала ухудшает скрытность), так и преимущества: а) возможность сформировать из десятков схем ФАР (для наиболее высоких частот); б) возможность временнОй и частотной отстройки от "своих" аналогичных сигналов, что позволяет в рамках "радиоэлектронного противодействия" с помощью мощных направленных радиолучей подавлять радиосвязь противника на театре боевых действий, не влияя на "свою" радиосвязь.

Открытая связь "Fob-23" должна иметь два режима (режим максимальной скрытности и режим максимальной устойчивости к помеховой обстановке, зачастую включаемый лишь когда "Fob 23" уже обнаружен противником), в зависимости от оперативной и помеховой обстановки. Для увеличения надёжности и скрытности открытых линий связи предполагается их многократное дублирование, в том числе через передвижные ретрансляторы; "рассеиватели сигналов" могут быть подняты с помощью дронов и др.

Важнейшей проблемой боевых аватаров является их уязвимость для активных и пассивных радиопомех и для систем радиопеленгации противника, включая ракеты и мины с наведением по радиосигналу.

Сигнал "UWB" (мгновенного спектра) с трудом обнаруживается даже громоздкими узконаправленными пеленгаторами (на достаточно близком расстоянии от источника сигнала), при этом точность одного пеленгатора - порядка 1 град. - явно недостаточна для прицельного огня. Увеличение этой точности с помощью корреляционной обработки сигналов с разнесением антенн требует достаточно точной оцифровки сигнала (для СВЧ-сигнала с шумами достаточно всего двух логических уровней) либо "мгновенного" спектра пеленгируемого сигнала (здесь необходимое качество оцифровки зависит от сложности спектра), однако и этот метод вряд ли поможет из-за большого числа ложных целей, образуемых искажениями сигнала и намеренно созданных (в том числе виртуальных, созданных узконаправленными радиолучами на местности)..

Активные радиопомехи вряд ли выведут из строя даже открытые линии радиосвязи, т.к. диапазон частот линии радиосвязи в тысячи раз больше бит-рейта радиосвязи (см. Теорему Шеннона-Хартли и др., разумеется, мощность передатчиков "Fob 23" и ретрансляторов тоже должна быть не хилой). В целом радиопомехи могут создавать проблемы, в осн. для качества видеосигнала, - это ещё один аргумент за присутствие элементов "ИИ" в самом роботе.

Сверхмощные помехи и "электромагнитные бомбы" могут вывести из строя линии открытой связи, но их опасность преувеличена – с такими средствами противодействия научились бороться с помощью специальных защитных элементов (иначе самолёты, например, были бы вообще бессмысленны). Для повышения защищённости от сверхмощных импульсов можно использовать урежение импульсов радиосвязи.

Пассивные радиопомехи от взвешенных в воздухе нитей (и иные преграды радиосигналу, от рельефа местности до дождя) могут существенно нарушить радиосвязь. В этом случае радиосвязь возможна в иных диапазонах радиоволн либо по волоконно-оптическим линиям. Антенну либо передатчик можно поднять на большую высоту с помощью дронов и др..

Проблема уязвимости "Fob 23" и ретрансляторов для систем радиопеленгации и самонаведения имеет также "тактические" решения, включая быстрое передвижение тактических единиц с передатчиками, изменение мощности радиосигнала, в т. числе его временное отключение по данным об атаках и манёврах противника, размещение антенны или передатчика (с помощью гибкой мачты или дрона) на удалении от "Fob 23" или основной части ретранслятора. Ценность для противника точной пеленгации "Fob 23" и др. не стоит преувеличивать, ведь арена боевых действий будет нашпигована также системами видеонаблюдения и др.

Оптоволокно в сверхпрочном пластике может прокладываться по земле, в почве или глубоко под землёй (в т. числе с помощью сверхбыстрого лазерного бурения и т.п.) и водой и по воздуху. Прокладку оптического кабеля длиной до 10 км, удельный вес которого будет порядка 1 кГ/км (D = 1 мм), может осуществить дрон за несколько минут. Такой кабель могут удерживать в воздухе специальные дроны (желательно с использованием технологии "Стелс"), на расстоянии до 1 км друг от друга.. Для надёжности волоконный кабель дублируется или прокладывается в виде сети. Появилась информация о том, что штабы США переходят с кабелей на радиосвязь – так быстрее и дешевле, однако штабам не приходится работать в столь разнообразных экстремальных условиях как "Fob 23".

***
"Fob 23", сея страх и панику, сами не подвержены страху, поскольку управляющие ими операторы находятся на расстоянии в тысячи километров от театра военных действий. Электронная система управления (в рамках единой автоматизированной системы управления ВС РФ) позволит в режиме реального времени объединить базы данных от всех боевых и разведывательных единиц (включая дроны) на определённом участке операции в одну сверх-3D-модель тактического подразделения, оперативно вносить коррективы в тактический план и в работу систем "ИИ". Каждая "боевая единица" получает картину боевой обстановки и целеуказания как в форме электронной карты, так и в форме дополненной реальности. Все сигналы могут быть записаны, действия каждого "бойца" (и "ИИ") могут быть проанализированы и учтены, и даже оперативное выявление причин "смерти" может пригодиться.

Для того, чтобы стать оператором "Fob 23" – прежде всего ни в коем случае нельзя быть большим, толстым и даже сильным – ведь это резко усложнит пространственно-силовой интерфейс ("ПСИ") и взаимодействие с ним. Храбрость оператору также не понадобится, зато резко возрастут требования к его интеллекту, – ведь ему придётся взаимодействовать с разнообразными интерфейсами и даже с "ИИ" !! И хорошее здоровье не помешает для длительного напряжённого обучения в виртуальном и реальном пространствах..

ЧТО почувствует новичок, управляя "Fob 23"? Прежде всего – совершенство аудио-визуального интерфейса при достаточном бит-рейте! – высокая чёткость, почти естественный обзор, глубина, огромный диапазон яркостей - (уже в технологии OLED).. Правда, использование 3D-модели может слегка снижать качество некоторых деталей – например, листвы, травы. Возможности мгновенно переключаться на различные виды оптики и "РЛС", менять "точку зрения" вплоть до виртуальных полётов над окружением – наверно, это "круто"? И, конечно, чувство огромных возможностей и личной неуязвимости, которую подчеркнёт "мягкость" ПСИ, – невозможность оператору получить травму ни при каких его действиях (ПСИ учитывает и индивидуальную переносимость оператором различных нагрузок, и следит за его самочувствием; разумеется, будет защищён не один десяток кандидатских по технике безопасности ПСИ, который при поломках теоретически может сильно травмировать оператора, но есть и большое число технических решений, которые позволят свести эту проблему к минимуму). Управление аватаром через "ПСИ" начинается с адаптации к новым масштабам движений и сил (а также к ограничениям мест приложения сил и др.), лучше всего – через комплекс упражнений с виртуальным двойником аватара в виртуальной реальности (при выходе из режима управления "Fob 23" необходима обратная адаптация, первоначально – также в виртуальном пространстве), хотя для "Fob 23" эти масштабы могут не сильно отличаться от обычных при управлении своим телом. Впрочем, для "асов" могут быть предусмотрены и более "крутые" режимы. Любителей техники поразит огромное количество различных режимов управления роботом, разнообразие интерфейсных возможностей (например, выбор цели для атаки удобно производить с помощью простой фиксации взгляда (глазной интерфейс, давно применяемый на зарубежных военных самолётах для выбора цели и др.); не исключаю даже и нейроинтерфейс, если у кого-то будут к этому способности)..

Правда, кое-что может и не понравиться. Так, необходимость взаимодействия с "ИИ" может и "напрягать" – отвлекать от непосредственного восприятия, так сказать (в частности, необходимо постоянно держать "ИИ" в курсе своих намерений на случай пропадания связи, а также в некоторых режимах совместного управления, при больших задержках связи – обращать внимание "ИИ" на точность исполнения некоторых операций; кроме того, необходимо следить за тем, чтобы "Fob 23" мог бы без лишнего риска повторять ваши движения – например, не стоит лезть в чащу или лазить по отвесным скалам, даже если вы "эксперт" по этой части.. Правда, это не относится к системам "аватар", работающим только с предсказаниями "мышечных ПС"). Заморочки с "восстановлением синхронизации" после её нарушения (при больших задержках, пропаданиях связи, неточной имитации окружения аватара или "неожиданностях") никого не порадуют (хотя поскользнуться может и обычный солдат)..

***
Вот как, предположительно, будет выглядеть наступление роты "Fob 23": до наступления роботы ничем не выдают себя, затем их располагают на катапультно-реактивные ускорители, которые быстро перебрасывают их в необходимую зону по воздуху за несколько километров, торможение осуществляется с помощью парапланов. Внезапность и неудержимость наступления "Fob 23" должны ошеломлять врага. Зато в режиме ожидания или как охранник "Fob 23" может не шевелиться сколь угодно долго, при этом на одного оператора может приходиться несколько роботов, в каждого из которых он готов мгновенно "виртуально переместиться".

Конечно, "Fob 23" и подобные системы могут далеко не всё в тактическом бою, – от них можно спрятаться, замаскироваться, они уязвимы даже для лёгкого бронебойного оружия и для специальных мин, они беспомощны перед системами автоматической наводки, вдобавок они уязвимы в каналах связи. Вооружённый кумулятивным оружием замаскировавшийся боевик поразит "Fob 23" первым же выстрелом, если у "Fob 23" не будет спецсистем противодействия. Победа не бывает лёгкой, "аватарам" тоже нужны стратегии выживания, их неизбежно (и скоро) вытеснят автономные роботы с "ИИ".

Но пока возможности "Fob 23" выглядят неплохо против сил, не имеющих спецсредств борьбы против них. Например, всего тысяча "Fob 23" могла бы за считанные дни захватить все объекты "ИГИЛ" и утихомирить всех бандитов (и не последнюю роль сыграл бы фактор "фобии" ?). В отл. от самолётов и "дронов" – аватары исследуют и всю скрытую инфраструктуру противника, обезвредят всё его оружие..

Стоимость "Fob 23" при крупносерийном производстве вряд ли превысит 3 млн рублей в сегодняшних ценах, без учёта оружия и средств противодействия (приблизительно по одной трети этой суммы придётся на оптику + электронику, на "броню-скелет" и на силовой привод), это в десятки раз меньше "цены" натовского солдата, наш солдат должен будет стоить не меньше. Система управления роботом через "ПСИ" сложнее и дороже робота, поэтому на одну систему управления, возможно, будет приходиться несколько "аватаров", которых никто не будет особо жалеть, – так, например, для "Fob 23" вполне рутинным делом явится вызывание огня на "себя" (хотя наличие точной модели окружения "Fob 23", связь в режиме реального времени, система "свой–чужой" и бронирование позволит минимизировать потери "аватаров" от своего оружия).

***
Я пишу о "Fob 23" не потому, что он совершит революцию в военном деле (я вообще пацифист, а "аватары" и иные роботизированные комплексы позволят могущественным странам безнаказанно развязывать военные конфликты против слаборазвитых стран), но потому, что у "Fob 23" может быть своя особая миссия. Как ракеты, задуманные лишь для военных целей, стали, хотя и очень ограниченно, использоваться для мирных нужд, так и аватары должны послужить самым широким массам.
Последний раз редактировалось Вятка PR 13 июн 2017, 14:24, всего редактировалось 22 раз(а).
Аватара пользователя
Вятка PR
 
Сообщения: 10
Зарегистрирован: 22 апр 2012, 11:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Medtech » 05 ноя 2016, 19:05

и весь этот текст для рекламы бинбанка?
Аватара пользователя
Medtech
 
Сообщения: 348
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 22:02
Откуда: Москва
Skype: sergelola
ФИО: Сергей

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Angel71 » 05 ноя 2016, 19:14

всё намного проще - боевой аватар это очень дорого и жутко глупо. внедрять аватаров это очень при очень далёкая перспектива. меньше фильмов про суперменов и андроидов с ии покруче человеческого смотрите. характеристики и возможности это просто сплошная фантазия.
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9727
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение esisl » 05 ноя 2016, 20:22

"Ой..." (с)
esisl
 
Сообщения: 912
Зарегистрирован: 23 июл 2012, 15:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Myp » 05 ноя 2016, 23:45

кто осилил, расскажите о чём речь в трёх словах?
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17140
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение esisl » 06 ноя 2016, 00:14

Автор написал письмо товарищу Сталину Путину в "Военно-промышленную комиссию", с проектом сурпер-танка робота
Изображение

С очевидным результатом
оказалось, что военным эти идеи как бы и не нужны
esisl
 
Сообщения: 912
Зарегистрирован: 23 июл 2012, 15:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Вятка PR » 06 ноя 2016, 13:49

Angel71 писал(а):всё намного проще - боевой аватар это очень дорого и жутко глупо. внедрять аватаров это очень при очень далёкая перспектива. меньше фильмов про суперменов и андроидов с ии покруче человеческого смотрите. характеристики и возможности это просто сплошная фантазия.

...Хотелось бы видеть побольше амбиций у наших "молодых учёных". "Подсказки", которые я им даю, могли бы в этом помочь. Я показал как решить кажущиеся уже десятилетиями неразрешимыми проблемы в этой области, не прибегая к "нейроинтерфейсам" и другой жуткой экзотике типа "приводов, сходных с человеческими мышцами", а также к дорогостоящим тактильно-силовым датчикам.
...ВСЕ элементы для создания систем "аватар", за исключением "цифровой гидравлики", уже есть (и в самОй "цифровой гидравлике" нет ничего сложного), все элементы - типовые, и при массовом производстве будут стоить "копейки" (гидравлика вообще стоит "копейки", ну а "цифровая" будет просто в несколько раз дороже).
...И, наконец, усилия математиков, программистов, инженеров по разработке "софта" для "космических" систем "аватар" в любом случае могут быть перенесены на иные системы "аватар", включая военные и гражданские (они будут иметь намного бОльшую динамику и меньшую "предсказуемость", чем "космические системы", но зато есть и плюс - как правило, небольшие задержки, если только не использовать связь через геостационарные спутники). Сам робот "аватар" (Fob-23 или иной) - это готовая платформа для создания умных роботов (электронные мозги уже не за горами!), которые будут делать за человека всю работу..
...Ещё раз подчеркну - "Fob 23" - это не "супермен", это прежде всего "велосипед" наших дней, т.е. дёшево и очень полезно.

P.S. Сообщения были слегка исправлены по сравнению с начальным вариантом.
Последний раз редактировалось Вятка PR 08 ноя 2016, 14:24, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Вятка PR
 
Сообщения: 10
Зарегистрирован: 22 апр 2012, 11:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Medtech » 07 ноя 2016, 10:30

Афтор, чего хотел то? переходи к следующему этапу.
Аватара пользователя
Medtech
 
Сообщения: 348
Зарегистрирован: 20 апр 2015, 22:02
Откуда: Москва
Skype: sergelola
ФИО: Сергей

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Angel71 » 07 ноя 2016, 13:45

Вятка PR, т.е. государство это источник нескончаемых ништяков, на халяву сваливающихся по первой прихоти? круто. хотите поиграться в аватаров, играйтесь, только не на бюджетные деньги. и без вас всяких уродов в сколково и тому подобных проектах хватает. уверен, что сможешь сделать эффективный и нужный для силовиков или армии комплекс, бери и делай, опять же за свои. будет такое нужно, при адекватном ценнике и наличии средств в соответствующих бюджетах, это купят. не тянешь для силовиков создать, делай для развлекательного проекта, допустим на телевидении - там бюджеты на развлекуху громадные. тчк
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9727
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Вятка PR » 07 ноя 2016, 18:06

Medtech писал(а):Афтор, чего хотел то? переходи к следующему этапу.

...В научном смысле "следующий этап" - обучение "чайников" математическим методам разработок. Уже написал, но доделать никак не могу - "прикован" к постели. Всё-таки до Нового Года планирую опубликовать. После этого выложу все соображения по "ИИ". Вот это то, что я делаю за свой счёт и пока бесплатно, пока. Надеюсь, что идей для патентования ещё хватит, когда я трудоустроюсь.

...ЧТО бы я хотел от читателей - так это осознания перспективности этих новых пока направлений и необходимости вовремя создать такие коллективы разработчиков, которые работали бы с опережением мирового уровня - потому что именно им достанутся все сливки НТР, именно они станут кузницами новых миллиардеров - гораздо более уважаемых в обществе, чем нынешние. А групп, которые работают на "вчерашний день" или просто делают "игрушки" - хоть отбавляй, хотя, возможно, я не совсем прав?

...ЧТО можно предпринять? - для начала попытаться пролоббировать новые идеи во властных структурах, потому что наш "капитал" ещё дальше от инноваций, чем наши власти. Моя мечта здесь - увидеть в России корпорацию, которая возглавила бы национальные технические проекты на принципах частно-государственного партнёрства, - и тогда можно было бы обращаться прямо в эту корпорацию. А пока её нет, обещайте "властям" или кому угодно создать полноценного "Fob 23" за ДВА года ценой по 2 млн руб за штуку (если без брони), с ценой разработки порядка 100 млн руб (P.S. Более простые модели обойдутся всего в пределах 10-20 млн руб), составьте бизнес-план и т.д. А если поверят - неужели откажутся дать деньги на разработку устройства, по возможной капитализации превосходящего целые отрасли промышленности? ..Если вы - новичок - нам по пути.

...А у меня уже появилась другая миссия - участие в разработке полноценного "ИИ". Для начала неплохо бы собрать конференцию разработчиков "аватаров" и "ИИ", вот на ней всё и решили бы?
Последний раз редактировалось Вятка PR 13 июн 2017, 14:33, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
Вятка PR
 
Сообщения: 10
Зарегистрирован: 22 апр 2012, 11:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение ilalexey » 07 ноя 2016, 18:21

"Fob 23"?
не, так не пойдёт!
Хочу "Ы"(типа операция "ы").
Вас тут человек заждался уже.
--
пс: последний месяц какая-то нездоровая тяга к экзоскелетам/аватарам в воздухе витает.
Аватара пользователя
ilalexey
 
Сообщения: 2335
Зарегистрирован: 13 май 2011, 21:37
Откуда: Bb

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение esisl » 07 ноя 2016, 18:30

Ну... Помечтать - это мы завсегда. А потом возвращаешься к пластику выгорающему в сопле и понимаешь, что есть "реальность суровая" :(
esisl
 
Сообщения: 912
Зарегистрирован: 23 июл 2012, 15:24

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение ilalexey » 07 ноя 2016, 19:13

esisl писал(а):Ну...

ИнИгАвАри.
В принципе, так всегда было - чем сложнее идея, тем её реализация ближе(проще) кажется.
Люди за столько веков только-только подошли к вменяемому экзоскелету на четырёх колёсах и местами немало лет потратили на попытку переделать его в аватар.
А тут тебе с бухты барахты шагающего подавай.
На форуме срочно нужна тема для писателей :)
В чём новшество литературного очерка т.с? Не понимаю. Столько лет в анимэ мусолится тема доспехов. Фильмов очень много. Такую гору ньюансов обсмоктали уже.
Если приводить параллель с 3д принтером: через несколько лет жизни проекта вдруг появляется человек(за тридевять земель) с "крутым ноу хау - 3д принтер".

Добавлено спустя 9 минут 3 секунды:
Самый дешёвый путь от экзоскелета до аватара - переделайте трактор
Последний раз редактировалось ilalexey 07 ноя 2016, 19:28, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
ilalexey
 
Сообщения: 2335
Зарегистрирован: 13 май 2011, 21:37
Откуда: Bb

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение Dmitry__ » 07 ноя 2016, 19:13

Блин, аватары в теме "КиберЗона - клуб боевых роботов", ну я прям не знаю что сказать :)
Кто-то над кем-то издевается...
Аватара пользователя
Dmitry__
 
Сообщения: 7071
Зарегистрирован: 13 янв 2011, 15:25
Откуда: Санкт-Петербург

Re: "Fob 23", универсальный солдат-аватар

Сообщение ilalexey » 07 ноя 2016, 19:27

Dmitry__ писал(а):Кто-то над кем-то издевается...

ты, наверно, тему ад не глянул ещё :)
Последний раз редактировалось ilalexey 07 ноя 2016, 20:10, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
ilalexey
 
Сообщения: 2335
Зарегистрирован: 13 май 2011, 21:37
Откуда: Bb

След.

Вернуться в КиберЗона - клуб боевых роботов

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

Mail.ru counter