Зачастую война дает импульс техническому развитию. За последние два года стали возможны сложные операции по управлению группой дронов и поражению объектов на расстоянии до 25 км. «Герани» и более сложные ракеты достигают целей на сотни километров, но используют достаточно простые алгоритмы взаимодействия.
В данной статье мы рассмотрим некоторые базовые алгоритмы поведения стаи высших животных и аппроксимируем их на развитие роя роботов.
▍ Как в природе?
С точки зрения информатики, стая животных – это набор компьютеров, которые обмениваются информацией по определенным правилам.
В группах животных и людей одной из особей отведена роль лидера. Лидер – это обычно самец с очень высоким уровнем тестостерона. Если в группе несколько самцов с лидерскими качествами, происходит ритуальный поединок, в результате которого определяется вожак. После победы в этих поединках уровень тестостерона у вожака дополнительно повышается.
Если все лидеры приматов погибли, то программа лидерства запускается у обычных членов стаи в результате поединков самых сильных из оставшихся.
Вожак приматов собирает обобщенную информацию, которую передают члены стаи. Обобщенная информация о состоянии, планах и окружающем мире – это эмоции. Пакеты информации от обезьян сопровождаются обезьяньими аналогами слов. Вожак, в целом, анализирует эмоции сотни членов стаи и выделяет из них наиболее сильные. Там, где эмоция самая сильная, например, ужас, он тщательно анализирует весь пакет, который поступил от испуганной обезьяны.
На основании анализа эмоций вожак формирует свою эмоцию, заряжает ей стаю и координирует ее деятельность. На стаю павианов напал крупный хищник. Обезьяны, которые увидели хищника, сообщили об этом вожаку. Он приказал прятать и защищать слабых, а сильных самцов-героев отправил на смертный бой с хищником.
▍ Перенесем на роботов
Рассмотрим случай конфликта со страной Западной Европы, военная инфраструктура которой находится на расстоянии 3000 км. Обеспечить устойчивую связь с большими каналами практически не получится. Спутники связи и разведки, скорее всего, будут уничтожены в самом начале конфликта. Небольшие пакеты информации, возможно, получится иногда принимать и получать, взламывая интернет и сотовую связь. В таких условиях практически все решения рой роботов должен принимать автономно, исходя из складывающейся ситуации.
Отправка роя дронов на расстояние 3000 км будет осуществляться заранее. Вероятно, делать это будут либо доставляя его сверхзвуковыми ракетами, либо путем прикрепления к морским судам. По прибытии дроны распределятся по лежкам и будут заниматься сбором информации. Но во время транспортировки, в процессе боевых действий часть роботов будет перехвачена и уничтожена, а у ряда закончится запас энергии.
Логичным решением будет перенять опыт армии и стаи животных. Примерно каждый десятый дрон должен обладать функционалом полноценного лидера, координирующего работу группы. На сто дронов должен быть один дрон с функционалом крутого лидера (уровень штабного управления). Почти каждый дрон должен обладать функционалом минимальной координации группы на случай, если все лидеры будут уничтожены. То есть в каждой группе должен быть алгоритм выбора наиболее подходящего координатора. Подробнее эти алгоритмы мы рассмотрим в другой статье.
В будущем каждый дрон будет оснащен множеством датчиков и камер, работающих в оптическом и ИК диапазонах. Видео с 5 камер каждого дрона, умноженные на 50 дронов – это огромный объем информации. Полная его передача лидеру нецелесообразна, поскольку лидер не сможет принять и обработать такой объем информации. Основное распознавание будет осуществляться на самом дроне. Важные обобщенные данные дрон будет передавать лидеру: «У меня все спокойно, врага не вижу, заряда хватает», «Скоро я отключусь, батарейка разряжена», «Вижу цель…».
Эти обобщённые пакеты во многом будут напоминать эмоции, которые обезьяны передают в стае. На передачу и обработку обобщенного пакета требуется меньше энергии, следовательно, меньше шанс обнаружения.
▍ Эмоции и выживание
Обезьяны испытывают потребность в восприятии множества эмоций от сородичей. Если они не получают сигналов от окружающих, это может привести к депрессии и даже смерти. Точно так же простые люди в одиночной камере впадают в депрессию и могут умереть. Лидеры же могут находиться в одиночке годами.
Практически каждый автолюбитель слушает музыку и радиопередачи в машине. Музыка передает множество эмоций. Мы смотрим клипы с музыкой, но без звука их почти никто не смотрит. По сути, музыка – это поток информации от стаи, без которого приматам становится плохо.
Одинокий дрон, потерявший стаю (особенно если это не ударный дрон), пользу не принесет. Логично заложить в него программу поиска стаи, если он остался один.
▍ Больше про иерархию
Большинство дронов будут предназначены для сбора информации. Они должны быть маленькими, чтобы подбираться близко к целям, прятаться, камуфлироваться. Робот-транспортировщик может распределять интеллектуальные камеры по местам наблюдения. Кроме камер и радаров, часть наблюдательных дронов будет оснащена направленными микрофонами.
Анализ потоков информации потребует значительных затрат энергии. Поэтому логично оснастить каждого дрона солнечными батареями. Часть дронов могут выполнять роль заправщиков: иметь большие солнечные батареи, заряжаться где-то в укромном месте и передавать энергию другим дронам. Массово роботы-заправщики смогут собирать электроэнергию, подключаясь к электросетям разными способами взлома.
У животных есть иерархия. Обычно к еде приступают в соответствии с иерархией. Чем выше уровень тестостерона, тем выше положение в иерархии, и раньше будет доступ к еде.
У роя роботов тоже должна быть иерархия: кого заправщик должен заряжать в первую очередь? Алгоритмы построения иерархии доступа к энергии мы рассмотрим в другой статье.
Советские люди первыми отправили спутник и человека в космос. В предстоящей гонке вооружений дронов мы сможем занять лидирующие места. Время, когда ловкость и отвага определяют исход сражения, сменяется временем, когда технический интеллект и наблюдательность становятся решающим преимуществом.