Внедрение нейросетей в технологии военной промышленности как способ развития средств противовоздушной обороны

Авторы: Полянин Кирилл Сергеевич, Нартов Михаил Валерьевич

.

Рубрика: Технические науки

Страницы: 40-43

Объём: 0,25

Опубликовано в: «Наука без границ» № 1 (18), январь 2018

Скачать электронную версию журнала

Библиографическое описание: Полянин К. С., Нартов М. В. Внедрение нейросетей в технологии военной промышленности как способ развития средств противовоздушной обороны // Наука без границ. 2018. № 1 (18). С. 40-43.

Аннотация: В статье рассматривается вариант создания тренажера, предназначенного для имитации вторжения противника на территорию государства с воздуха. Раскрываются принципиальные преимущества предложенной системы над всеми существующими как в России, так и за рубежом. Производится оценка возможных недостатков предложенного аппарата. Делается вывод о том, что важно внедрять передовые технологии в отрасли военной промышленности.

С развитием войск противовоздушной обороны (далее – ПВО) возникла острая необходимость в создании различного рода тренажеров, предназначенных для тренировки личного состава. Перед войсками стояла задача отработки действий личного состава в случае внезапного нападения противника в любое время суток, при любых погодных условиях и любых иных обстоятельствах. До конца 40-х годов ХХ века это не являлось большой проблемой, так как основу сил ПВО СССР составляла артиллерия. С переходом советской армии на ракетное вооружение указанная выше проблема стала весьма актуальной. С развитием ЭВМ и технологий программирования появилась возможность создания различных тренажеров, имитирующих ракетный удар со стороны предполагаемого противника. Подобные комплексы являлись программируемыми и, безусловно, присутствовала возможность воспроизведения вариантов ракетных ударов в случайном порядке, но количество таких вариантов было ограничено, что представлялось существенным недостатком.

В 1991 году закончилась холодная война между СССР и США, длившаяся несколько десятилетий. За время гонки вооружений США наращивали военные силы как на воде, так и в воздухе. С тех пор, спустя почти тридцать лет, наша страна значительно продвинулась в области создания различного стратегического вооружения, обеспечивающего гарантированный «ответ» в случае удара по России со стороны запада. Несмотря на сдерживающий фактор, на сегодняшний день проблема в виде потенциальной атаки со стороны НАТО существует и стоит весьма остро.

Необходимо заметить, что Российская Федерация по периметру окружена наземными и наводными военными базами Североатлантического Альянса, и с каждым годом количество этих баз увеличивается. В связи со стремительным развитием технологий вооружение противников также совершенствуется. На данный момент самое грозное оружие – ядерные ракеты, которые могут быть запущены фактически из любой точки Земного шара, при этом расстояние до цели не является проблемой. К примеру, авиаудар может быть нанесен со стороны Европейского региона, где США имеет самые массивные внешние силы. Не стоит также забывать про мощный ВМФ США, который базируется на территории Тихого и Индийского океанов, а также в Средиземном море.

Ввиду сложившихся обстоятельств войска ПВО должны постоянно находиться в состоянии повышенной боевой готовности к отражению любого удара. Для повышения качества подготовки личного состава предполагается создать тренажер нового поколения «РАДИУС». Программный модуль данного тренажера предполагает содержание в себе нейросети, которая будет обучена соответствующим образом для имитации различных ситуаций нападения противника на территорию нашего государства.

С помощью данного тренажера предполагается отработка таких вариантов нападения, как запуск ядерных ракет из разных точек Земного шара в количестве более трех с различным временным интервалом. Параллельно с этим противник наносит удар крылатыми ракетами из различных точек или производит запуск баллистических ракет с подводных лодок. Последний вариант нападения может быть заменен на авиаудар с применением различных спутниковых средств, создающих помехи для локаторов системы ПВО. Предполагается, что будет доступен режим, имитирующий атаку с применением некоторого количества ложных целей, но будет установлено ограничение для создания разумной ситуации.

В дальнейшем планируется модернизация комплекса «РАДИУС», которая позволит имитировать ситуации отказа радиолокатора или неисправности ракетного вооружения, предназначенного для отражения нападения противника.

Преимущества модуля «РАДИУС» заключаются в том, что нейросеть, обучаясь, сможет ставить личному составу задачи, значительно превосходящие по своей трудности те, которые способен придумать человек. В данной ситуации важно заметить, что мы не можем заранее продумать количество ракет, которое может запустить предполагаемый противник, а также временные интервалы между их запуском и направление удара. Подобного рода задачи в некоторой степени сводятся к задачам нечеткой логики, с которыми прекрасно справляется нейросеть.

Несмотря на многие технические особенности и сложности, связанные с использованием нейросетей, подобное техническое решение имеет ряд важных преимуществ по сравнению с технологиями, примененными в классических тренажерах.

К примеру, использование нейросети дает гораздо большее быстродействие системы в целом, поскольку в данном случае информация обрабатывается параллельно по множеству каналов. Использование многопоточности позволяет генерировать, моделировать и обрабатывать различные задачи максимально быстро, тем самым увеличивая сложность тренировки, максимально приближая ее к возможным реальным атакам.

Помимо быстродействия нейросеть обладает другими не менее важными преимуществами. Одним из таких преимуществ является высокая отказоустойчивость при аппаратной реализации сети. Так как комплекс «РАДИУС» является сложным и высокотехнологичным тренажером, на этапах разработки и тестирования прототипа нельзя исключать различные неисправности и сбои аппаратной части модуля. Благодаря распределенному характеру хранения информации значительно повлиять на работоспособность нейросети могут только серьезные повреждения ее структуры.

Как говорилось ранее, нейросеть способна решать задачи нечеткой логики, представляющие собой генерацию различных сложных ракетных атак, предугадать которые человеку не представляется возможным. Однако можно заметить, что нейросеть способна не только генерировать подобные задачи, но и в конечном итоге сама же их решить, демонстрируя близкую к идеальной последовательность действий системы ПВО для устранения атаки потенциального противника. Подобная система дает нам возможность сравнить действия обучаемого состава и решение нейросети, и далее, на основе сравнительного анализа, можно будет оценить эффективность работы человека в системе ПВО. Теоретически, в будущем подобные технологии позволят минимизировать участие человека в системах противовоздушной обороны.

Учитывая все вышеупомянутые преимущества, необходимо также заметить, что нейросеть обладает важнейшим свойством адаптивности к изменениям в рабочей среде. Проще говоря, в нестационарной среде нейросеть может легко переучиваться в режиме реального времени в зависимости от колебаний параметров среды, что дает максимальную устойчивость системы в целом.

Безусловно, мы должны учитывать, что подход к первоначальному обучению нейросети должен быть более серьезным, чем при обучении её таким задачам, как: прогноз курса валют, прогноз прибыли на предприятии или определение нахождения объекта в заданной области. Важно учитывать, что на первоначальном этапе  могут возникнуть определенные трудности, а именно: обучение нейросети придется контролировать и регулировать, что может затруднить процесс массового производства таких тренажеров, и они какое-то время будут существовать только как опытные образцы.

Подводя итоги, следует отметить, что внедрение нейросетей в технологии военной промышленности позволит успешно создавать высококачественные системы, способные прогнозировать и успешно реагировать на поступающие угрозы, а также обучать личный состав для последующего отражения военных угроз. Создание подобного тренажера приведет к увеличению эффективности отечественных средств ПВО, а личный состав получит опыт и квалификацию, необходимые для своевременной реакции на потенциальную угрозу территории Российской Федерации.

Список литературы

  1. Преимущества нейронных сетей [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.aiportal.ru/articles/neural-networks/advantages.html (дата обращения 05.01.2018).
  2. Войска ПВО страны [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vpvo.narod.ru (дата обращения 06.01.2018).
  3. Войска противовоздушной обороны [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://structure.mil.ru/structure/forces/ground/structure/vpvo.html (дата обращения 06.01.2018).

 

Материал поступил в редакцию 10.01.2018
© Полянин К. С., Нартов М. В., 2018