На днях Агентство перспективных исследований МО США DARPA запустило программу по продвижению квантовых вычислений. Военные отдают себе отчёт в том, что настоящих универсальных квантовых компьютеров не будет ещё очень и очень долго. Поэтому программа предполагает запуск квантовых алгоритмов на обычных ПК или создание гибридных платформ с использованием квантовых систем с относительно небольшим набором кубитов ― от сотен до тысяч.

В программе DARPA ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum), будут участвовать семь университетских и отраслевых команд. На русский язык название программы можно перевести как оптимизация с зашумлёнными квантовыми системами среднего масштаба. К слову, название программы вероятно является анаграммой слова «оникс», что соответствует её духу. 

Программа ONISQ предусматривает две фазы или этапа. Первый этап стартовал в марте этого года и продлится полтора года. Участники этой фазы должны представить квантово-классический алгоритм и его исполнение на квантовом устройстве для решения конкретной задачи комбинаторной оптимизации. Этой задачей может быть глобальное управление логистикой, производство электроники, проблематика сворачивания белков или что-то другое. Решение подобных задач представляет интерес как для военных, так и для гражданских (коммерческих) целей.

Первым этапом займутся команды Georgia Tech Applied Research Corporation (дочернее предприятие корпорации Georgia Tech Research Corporation), некоммерческой ассоциации Universities Space Research Association (Ассоциация космических исследований университетов), Совета Гарвардского университета (Presidents & Fellows of Harvard College) и компании ColdQuanta.

Вторая фаза программы ONISQ в два раз длиннее ― она рассчитана на 30 месяцев (на 2,5 года). Участники второй фазы, а в неё могут перейти перспективные команды из первой фазы, будут разрабатывать общие теоретические методы для прокладывания пути к парадигме квантовой оптимизации. Проще говоря, вторая фазы программы предполагает поиск квантовых алгоритмов для решения задач комбинаторной оптимизации с намного большей эффективностью, чем на классических компьютерах. Начнут этим заниматься команды Университета Теннесси, Клемсонского университета и Лихайского университета.

«Что особенно интересно в командах ONISQ, так это то, что ученые, работающие в области квантовой информации, будут работать бок о бок с экспертами в области теории классической оптимизации», ― сказала Татьяна Курчич (Tatjana Curcic), руководитель программы в DARPA. «Вместе они выяснят, где гибридный квантово-классический подход принесет наибольшую отдачу».

Два года назад агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) учредило программу Blackjack. Программа Блэкджек ассоциируется с карточной игрой, но второе значение этого слова ― обозначение пиратского флага с черепом и скрещенными костями ― также намекает на цель проекта. Цель эта заключается в создании постоянного низкоорбитального отказоустойчивого спутникового покрытия на основе различных типов спутников и аппаратуры. Интеграцией зоопарка спутниковых платформ займётся Lockheed Martin.

Как сообщается в пресс-релизе Lockheed Martin, агентство DARPA заключило с компанией договор на сумму $5,8 млн о выполнении первого этапа работ по интеграции спутников в рамках программы Blackjack. Перед военными стояла задача упростить создание спутниковых информационно-командных сетей. В идеальном случае, к чему военные будут стремиться, включение в систему каждой новой космической платформы с аппаратурой должно соответствовать принципу plug-n-play или, в вольном переводе на русский язык, «запустил и забыл».

«Lockheed Martin создала и интегрировала различные типы и размеры полезных нагрузок для каждого типа миссии, и мы привносим весь этот опыт в программу „Блэкджек“», ― сказала Сара Ривз (Sarah Reeves), вице-президент по программам противоракетной обороны в Lockheed Martin. «Это захватывающий новый подход к дизайну plug-n-play для LEO [низкой околоземной орбиты], и мы готовы принять вызов».

Специалисты Lockheed Martin на базе площадки компании в Саннивейле, штат Калифорния, отработают на испытательном стенде принцип, интерфейсы и протоколы взаимодействия между разными типами космических платформ (спутников), аппаратурой (навигационной, связи и наблюдения) и автономным «космическим» процессором команд и данных Pit Boss.

Запуск первых двух спутников ожидается в 2021 году. Ещё 18 спутников будут запущены в 2022 году. Полезную нагрузку (аппаратуру) по контракту с военными будут создавать компании Airbus, Collins Aerospace, Raytheon, Northrop Grumman, Trident, SA Photonics, Systems & Technology Research, Sky Quantum и L3Harris. Спутниковые платформы предоставят компании Airbus, Blue Canyon Technologies и Telesat. Процессор Pit Boss разрабатывают компании Scientific Systems, SEAKR Engineering и BAE Systems. Компания Lockheed Martin, повторим, станет интегратором всего этого многообразия в единую сеть.

Современные модели машинного обучения (ML) ограничены в возможностях распознавать мошенничество. Атакующему всегда легче придумать новую уловку, которую разработчики не смогли предусмотреть. Объять необъятное, как известно, невозможно, даже если очень хочется. Но мошеннические атаки на модели машинного обучения и ИИ можно смягчить, если разработать фундаментальные принципы защиты от такого вида атак. Эти работы возглавит компания Intel.

Как сообщается в пресс-релизе компании, агентство DARPA выбрало компанию Intel как главного исполнителя проектов по программе «Гарантированная устойчивость ИИ к обману» (Guaranteeing AI Robustness against Deception, GARD). Также Intel возглавила этот проект, но не единолично. Вместе с ней программой GARD будет плотно заниматься коллектив Технологического института Джорджии (Georgia Tech). Программа GARD продлится четыре года и обойдётся налогоплательщикам США во много миллионов долларов.

Одним из видов атак на модели машинного обучения являются так называемые состязательные атаки (adversarial attacks). Это вариант обмануть нейросеть, чтобы она выдала некорректный результат. Сделать это, например, можно с помощью тех или иных помех на анализируемом изображении. Ниже на фото сотрудники Intel приводят пример, когда картинка на футболке заставляет нейросеть идентифицировать человека как птицу. Но даже если искажения вносятся на уровне довольно небольшого числа пикселей, этого уже достаточно, чтобы ИИ и ML не смогли правильно определить объект.

Если модели машинного обучения не научить распознавать мошенничества на изображениях и видео, то нет смысла вообще говорить о массовом применении таких технологий на уровне систем национальной безопасности и в военном деле. Поэтому, собственно, проблематикой защиты ML от состязательных атак и других видов обмана ИИ занялось агентство Министерства обороны США по перспективным исследованиям.

Главной целью программы GARD заявлено создание теоретических основ системы ML, которые не только идентифицируют уязвимости системы и дают рекомендации по повышению их надёжности, но также способствуют созданию эффективных средств защиты. Это должно привести к тому, что со временем появятся устойчивые к обману системы ИИ с жесткими критериями оценки их эффективности.

У военных и путешественников две главных беды ― нарушение циклов сна и диарея, связанная с приёмом туземной пищи и воды. И если для туристов это — неприятное неудобство, то для солдата в боевой обстановке недосып и расстройство желудка обычно заканчиваются больничной койкой или чем похуже. Чтобы раз и навсегда решить эти проблемы, DARPA (Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США) запускает программу создания имплантированного в тело биоэлектронного адаптера.

По данным за 2003–2004 годы, порядка 40 % случаев диареи у солдат армии США в Ираке и Афганистане потребовали медицинской помощи. В прошлом понос косил армии куда сильнее, чем прямые боевые действия. Дойти до поля сражения в добром здравии удавалось далеко не всем. Сегодня это не такая острая проблема, но она остаётся, особенно в боевой обстановке, куда обычно нет возможности подвезти качественное продовольствие и воду, и приходится довольствоваться тем, что можно съесть и выпить рядом с расположением бойцов.

Со сном тоже не всё хорошо. Невыспавшийся солдат вял, невнимателен и плохо несёт службу. Нарушение сна могут быть как следствием нагрузок, так и последствием переброски на тысячи километров, когда в действие вступает эффект смены часовых поясов. Сегодня с этим борются с помощью приёма химических препаратов, но это всё равно нарушает циклы сна и вредит организму.

Программа DARPA ADvanced Acclimation and Protection Tool или ADAPTER предполагает разработку биоэлектронных имплантатов для автоматической регулировки циклов сна и для борьбы с болезнетворными бактериями, вызывающими диарею. Имплантаты не должны затрагивать организм на генном уровне и приводить к другим необратимым изменениям в теле человека. Как вариант, биоэлектронные носители могут приниматься вместе с пищей и покидать организм естественным образом.

«Цель программы ADAPTER ― проводить терапию внутри самого тела. ADAPTER будет управлять циркадным ритмом бойца, в два раза сократив время, необходимое на восстановление нормального сна после нарушений, например, смены часовых поясов. Это также обеспечит безопасность пищи и воды, устраняя in vivo [внутри живого организма] пять основных бактериальных источников «диареи путешественников». И то, и другое улучшит здоровье и мобильность бойцов».

А какие головокружительные перспективы могут быть у подобных «адаптеров» гражданского назначения! Особенно в части восстановления циклов сна. Ждём, ждём.

Как и электроника, интерфейсы должны развиваться в согласии с законом Мура. Однако обычные проводные соединения уже почти не успевают за многоядерными и производительными чипами. Решить проблему ограниченной пропускной способности без повышения потребления могут оптические интерфейсы, встроенные прямо в микросхемы. В США по программе DARPA этим будут заниматься Intel, Xilinx и ряд лабораторий и университетов.

Для разработки всеобъемлющего, масштабного и сквозного оптического интерфейса для электроники агентство DARPA объявило в 2018 году о запуске программы «PIPES» (Photonics in the Package for Extreme Scalability) или, по-русски, фотоника в упаковке для исключительного (экстремального) масштабирования. На днях после продолжительного изучения предложений кандидатов были выбраны участники этой программы.

Область исследований по программе «PIPES» разбита на три составные части. Первая часть программы нацелена на разработку технологий и решений для интеграции оптических интерфейсов и их элементов в состав (в корпуса, если речь идёт о многокристальной упаковке) микросхем, в частности, в FPGA и ASIC. Этим будут заниматься компании Intel и Xilinx.

Контролировать и направлять работу Intel и Xilinx будут компании американского ВПК Lockheed Martin, Northrop Grumman, Raytheon и BAE Systems. Все они должны изучить и определить сферы применения новых оптических интерфейсов для получения наибольшей выгоды для обороны США. Целью области исследований Intel и Xilinx ставится задача создать интегрированные оптические интерфейсы со скоростью до 100 Тбит/с с энергетическими затратами менее 1 пДж/бит.

Отметим, что в целом перед программой «PIPES» ставятся более грандиозные цели. В перспективе до 2028 года в самых передовых чипах должны появиться встроенные оптические интерфейсы с пропускной способностью в 100 раз выше, чем должны добиться Intel и Xilinx ― до петабита в секунду. Как заявляют в DARPA, «это примерный эквивалент всего мирового интернет-трафика сегодня, но из одного чипа».

Второй областью исследований по программе «PIPES» стала разработка компонентов и узлов передачи оптических сигналов между чипами, блоками и изделиями. Над этими вопросами будут работать Национальные лаборатории Сандия, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Колумбийский университет и Университет Пенсильвании.

Третья область программы «PIPES» ― это изучение проблем и возможностей системного уровня. Проще говоря, разработка оптических коммутаторов и прочих решений для системных архитекторов. Очевидно, что масштаб задач будет намного больше, чем в случае обычных Ethernet-сетей. Заниматься этой проблемой будет Калифорнийский университет в Беркли. В случае успеха речь может идти о новой парадигме в организации вычислительных платформ, когда локальное хранение данных станет ненужным, настолько быстро информация будет путешествовать по сетям. Но всё это будет нескоро.

Пожалуй, моря и океаны всё ещё остаются полями боевых действий, хотя столкновения между ведущими мировыми державами в горячую фазу не переходят. Военные флоты постоянно находятся в соприкосновении и продолжают быть приоритетом для развития. Немудрено, что все современные технологии попадают сначала на флот. Беспилотные аппараты следуют той же тропой и новая программа DARPA Manta Ray служит тому хорошим примером.

На днях Агентство перспективных исследований МО США (DARPA) объявило о четырёх победителях конкурса по программе Manta Ray (скат манта, если перевести дословно). Согласно программе, разработчики должны продемонстрировать критически важные для проекта технологии для нового класса беспилотных подводных аппаратов (UUV) с длительной автономной работой, расширенной дальностью плавания и способных нести полезную нагрузку. Важно, что UUV «Манта» должны длительное время функционировать без технического обслуживания.

Комплекс поставленных перед разработчиками задач должен привести к появлению боевых морских беспилотных аппаратов, которые позволили бы вести постоянные операции при длительном развёртывании без нагрузки на суда поддержки или порты.

Перед тремя компаниями, победившими в конкурсе (а это Lockheed Martin, Northrop Grumman Systems Corporation и Navatek), поставлена задача разработки интегрированных решений для проекта. Четвёртая компания ― Metron ― будет работать над технологиями получения энергии на глубинах проведения операций.

В ходе реализации программы Manta Ray должны быть созданы технологии, которые будут полезны для будущих конструкций UUV, включая новые методы управления энергией; маломощную и высокоэффективную силовую установку; новые подходы к смягчению биологического обрастания, коррозии и деградации других материалов в ходе длительных миссий.

Также проект позволит усовершенствовать управление миссиями в течение продолжительных периодов времени и с учетом динамических морских условий. Сюда же относится совершенствование навигации и новые подходы к обработке морских данных. Наконец, морские беспилотные аппараты должны получить новые маломощные средства подводного обнаружения и классификации опасностей.

Программа Manta Ray в своём развитии пройдёт три этапа. На последнем третьем этапе беспилотный аппарат по этому проекту пройдёт испытание в открытом океане. Но когда это будет, сегодня никто точно не знает.

Примерно два года назад агентство DARPA инициировало программу «Launch Challenge». Эта программа предусматривает быструю организацию запуска на орбиту неизвестного груза с фактически неподготовленной площадки. Классические пуски расписаны на месяцы и года. Программа «Launch Challenge» призвана организовать серию запусков груза через 30 дней после заявки и с того места, которое укажет заказчик.

Предварительный отбор для участия в программе «Быстрый старт» прошли 18 команд. К финальному отбору подошли три компании: Virgin Orbit, Vector Space и Astra. Но подготовку к пробному запуску в рамках правил программы начала только одна компания ― Astra. Компания Virgin Orbit решила выйти из конкурса и сосредоточиться на других проектах, а компания Vector понесла убытки и закрылась.

Первый полёт ракеты Astra должен был состояться с 17 февраля по 2 марта. Согласно условиям конкурса, разработчики получили информацию о целевой орбите всего за 30 дней до даты пуска и данные о грузе за 4 дня до даты старта. Пуск планировался с простой бетонной площадки, но на территории Тихоокеанского космодромного комплекса Аляска (PSC-A) на острове Кадьяк. К площадке было подведено питание и оптоволоконные линии связи. Всё необходимое для установки ракеты снаряжение и оборудование конкурсант должен был собрать на месте в сжатые сроки.

Запуску долго мешала погода. Когда на исходе 2 марта погода позволила совершить запуск, в ходе проверок при обратном отсчёте произошёл сбой. Примерно за минуту до старта по системе проверки прошла ошибка при тестировании навигационного оборудования. Пуск был отменён. Сейчас команда конкурсанта разбирает ракету и выясняет причину сбоя. Следующая попытка может пройти месяц спустя после выявления источника проблемы.

Быстрые старты с заранее неподготовленных площадок вне расписания пусков с космодромов могут понадобиться как военным, так и для гражданского космоса. Этого, например, могут потребовать нештатные ситуации с космическими аппаратами на орбите и, особенно, с пилотируемыми аппаратами. Подобная ситуация, к примеру, подробно описана в научно-фантастической книге Нила Стивенсона «Семиевие». Если вас не пугает масса инженерных подробностей, книга превосходно раскрывает орбитальную механику.

Для навигации ночью или под землёй автономные и полуавтономные системы нуждаются в активном освещении пространства и дороги. Любой активный источник излучения, будь то обычные фары, лазер или радар, выдадут противнику активность на местности. Для устранения этой опасности агентство DARPA запускает программу «Невидимые фары». Программа должна привести к технологиям пассивного сканирования в абсолютной темноте.

Программа «Invisible Headlights» предусматривает значительные фундаментальные исследования вопроса. Научный подход к проблеме должен помочь обнаружить и выявить количественные характеристики объёмов информации в тепловых выбросах в окружающей среде в самых разных условиях, включая движение в условиях тумана безлунной ночью и без звёзд на небе. На выходе исследований военные надеются получить новые пассивные 3D-датчики изображений и необходимые для их работы алгоритмы.

Исследователи рассчитывают, что какое-то количество тепловой энергии будет выделяться одушевлёнными и неодушевлёнными предметами практически в любых условиях. Цель программы заключается в том, чтобы понять, какую информацию можно получить даже от очень небольшого количества теплового излучения, а затем разработать новые алгоритмы и пассивные датчики для преобразования этой информации в трехмерную сцену для навигации.

Программа «Невидимые фары» включает три этапа. На первом этапе необходимо будет понять, содержат ли тепловые выбросы достаточную информацию для автономного вождения ночью или под землей. На втором этапе предусмотрено создание экспериментальных проектов для уточнения разработанных моделей. Ночное пассивное видение будет изучаться как на движении со скоростью до 25 миль в час (40 км/ч), так и в диапазоне скоростей свыше этой отметки.

На последнем третьем этапе военные ожидают создания пассивных демонстрационных систем, которые конкурируют с активными датчиками. Интересно, что учредители программы рассчитывают также на работу технологии в Арктике, где с пассивным тепловым излучение неодушевлённых предметов очень и очень непросто.

«Фундаментальное понимание того, какая информация доступна в тепловом излучении окружающей среды, может привести к достижениям в других областях, таких как химическое зондирование, мультиспектральные системы видения и другие приложения, использующие инфракрасный свет».

Во всём разнообразии атмосферы Земли хорошо изучен и пристально отслеживается только сравнительно небольшой слой тропосферы до высоты 17–20 км над уровнем моря. Всё что выше изучено слабо и не входит в перечень задач для постоянного наблюдения. Это упущение намерены устранить военные в США. Слежение за всей атмосферой может раскрыть данные о локальных событиях на Земле.

Для раскрытия механизмов распространения целого спектра возмущений во всех слоях атмосферы вплоть до верхних границ экзосферы, а это 10 000 км над уровнем моря, агентство DARPA запускает программу «Атмосфера как сенсор» или AtmoSense. Цель программы — понять фундаментальные основы распространения энергии разного рода от земли до ионосферы, чтобы определить, можно ли использовать атмосферу в качестве сенсора.

Современные датчики не могут отслеживать события на глобальном уровне. К таким событиям, к примеру, относятся цунами, торнадо, землетрясения, вулканы, грозы, падение метеоритов или прохождение астероидов вблизи Земли или нечто, вызванное антропогенным фактором, например, запуск ракет. Военным было бы любопытно узнать, что из этого   и как ос тавляет след в атмосфере, чтобы однозначно идентифицировать событие и привязать его к карте планеты.

Все перечисленные выше события и другие подобные вызывают те или иные изменения во всех слоя атмосферы. Это выражается в перепадах давления, плотности, температуры, объёма и в производных от них. Фактически сильные возмущения на поверхности земли и над ней создают некий «трёхмерный след», который было бы хорошо научиться распознавать. Также необходимо научиться отделять и подавлять помехи, вызванные массой факторов. Точнее, программа предусматривает измерение фонового шума, который ослабляет или уничтожает сигналы, представляющие интерес.

По большому счёту атмосферные слои выше тропосферы практически не изучены. Это заставило разбить программу AtmoSense на два этапа. Первый этап длительностью 27 месяцев предусматривает разработку концепции изучения атмосферных следов событий на земле. Только после этого последует год полевых испытаний для подтверждения представленных теорий. В случае успеха военные и гражданские получат в свои руки новые инструменты для слежения за событиями на планете. Тот же прогноз погоды может стать намного точнее, чем сегодня.

Электромагнитный спектр стал дефицитным ресурсом. Чтобы защитить широкополосные радиочастотные системы в перегруженных электромагнитных средах или во враждебном эфире, агентство DARPA запускает программу «Червоточина». Подбор кандидатов начнётся в феврале.

Логотип программы WARP (DARPA)

На сайте Агентства перспективных исследований МО США (DARPA) опубликован пресс-релиз, который сообщает о запуске программы WARP (Wideband Adaptive RF Protection, широкополосная адаптивная радиочастотная защита). В DARPA любят говорящие аббревиатуры. Название новой программы можно перевести как «червоточина» ― фантастическая область пространства, сквозь которую без помех можно преодолеть немыслимые расстояния. Программа WARP не претендует на фантастику, но обещает помочь военным и гражданским перестать толкаться локтями в перегруженном радиоэфире.

Работа радиочастотных систем в виде радаров или сетей связи испытывает всё больше помех как от собственных, так и от внешних сигналов. В условиях вражеского противодействия проблемы многократно возрастут, что несёт угрозу выполнению миссий. Действующие подходы к уменьшению помех широкополосного приемника являются неоптимальными и приводят к вынужденным компромиссам в отношении чувствительности сигнала, использования полосы пропускания и производительности системы. Но многими из этих параметров жертвовать категорически нельзя.

Для решения проблем защиты широкополосных цифровых радиостанций от максимально возможного спектра помех предложено разработать технологию «когнитивного радио». Радиочастотные системы должны будут самостоятельно «познавать» электромагнитную обстановку в радиоэфире и, например, в виде широкополосных перестраиваемых фильтров автоматически адаптироваться для поддержания динамического диапазона приемника без снижения чувствительности или ширины полосы сигнала.

Для борьбы с генерацией помех собственным источником программа WARP рекомендует создать адаптивные аналоговые подавители сигналов. Иногда собственный передатчик системы является самым большим источником помех для приемника. Для этого обычно приём и передача ведутся на разных частотах. В условиях дефицита спектра разумно вести трансляцию в обе стороны на одной частоте, но важно исключить влияние передатчика на приёмник. До сих пор данная концепция использовалась ограниченно, с чем WARP предстоит разобраться с помощью аналоговых компенсаторов и последующей цифровой обработки.

Приёмопередатчик SDR компании Leonardo

Наконец, разработки в рамках программы WARP помогут шире использовать новую концепцию программно-определяемых радиостанций (SDR) в перегруженных и динамических спектральных средах, что сегодня ограничено. Военные США используют технологию SDR для передачи и обработки сигналов с использованием разных частот и стандартов. Армия США опирается на SDR для установления связи между подразделениями и силами союзников. Но в условиях ограниченного спектра технология SDR работает плохо.

Сегодня уже есть коммерчески реализованные технологии, которые позволяют добывать питьевую воду из воздуха. Тем не менее, они далеки от идеальных и не устраивают, например, американских военных. Задача снабжения питьевой водой подразделений в боевой обстановке сложна и опасна, отмечают представители Министерства обороны США. Отвечающие за логистику подразделения часто несут потери, которых можно было бы избежать, если бы питьевая вода добывалась в зоне дислоцирования военных.

Для решения поставленной задачи Агентство DARPA объявило об открытии новой программы под кодовым именем AWE: Atmospheric Water Extraction или, по-русски, извлечение атмосферной воды. Программа AWE будет решаться двумя путями. Во-первых, требуется создать экспедиционную портативную перемещаемую установку для бесперебойного обеспечения питьевой водой боевых мобильных подразделений. Во-вторых, необходимо создать позиционную установку для добычи воды минимум для 150 человек в сутки с транспортировкой оборудования на обычных грузовиках.

Добыча воды из атмосферного воздуха компактными и большими установками в заданных объёмах должна быть возможна даже в самых сухих уголках мира. Кроме военного назначения разработок в DARPA не исключают, что подобные устройства помогут избежать конфликтов в борьбе наций за ресурсы, в частности ― в войнах грядущего за питьевую воду.

Учредители программы AWE готовы рассмотреть предложенные абсорбирующие воду из воздуха материалы с точки зрения максимальной устойчивости к износу на уровне тысяч циклов. Добыча воды из воздуха должна сопровождаться минимальным расходом энергии и проходить максимально быстро. Мобильные установки должны быть лёгкие, компактные, а также нетребовательные в обслуживании и эксплуатации.

Параллельно военные США рассматривают вопросы транспортировки бутилированной воды подразделениям в боевой обстановке с помощью беспилотников, что также снизит потери среди интендантских команд. А немцы предлагают добывать из воздуха даже топливо для двигателей внутреннего сгорания. Но это уже другая история.

Стартап Echodyne из Киркланда (штат Вашингтон), в число инвесторов которого входит Билл Гейтс, и Вашингтонский университет оказали помощь Управлению перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) в тестировании созданной в рамках проекта Aerial Dragnet системы системы обнаружения и отслеживания над городами дронов, летящих на высоте менее 300 м.

Echodyne предоставил DARPA компактные радарные системы, а Лаборатория прикладной физики Вашингтонского университета (APL) приняла участие в тестировании системы, проходившем в течение недели октября в районе Сан-Диего.

Радиолокационные системы EchoGuard и EchoFlight компании Echodyne были установлены на двух привязных аэростатах, находившихся над городом на высоте до 400 футов (122 м), а также на крышах домов вокруг Сан-Диего и Нешнел Сити. По словам технического директора Echodyne Тома Дрисколла (Tom Driscoll), в эксперименте было задействовано более десятка радаров компании.

В ходе тестирования учёные отправляли в небо над городом различные типы беспилотников для выявления их системой обнаружения и отслеживания. Основная проблема системы Aerial Dragnet заключается в сложности отличить дроны от других объектов на заднем плане, в том числе, от птиц и наземных транспортных средств.

Объявленная в январе этого года программа DARPA «Измерение биологической способности» (MBA, Measuring Biological Aptitude) обзавелась тремя главными исследовательскими группами. Решением поставленной задачи занялись научно-исследовательское подразделение компании General Electric (GE Research), Флоридский институт человеческого и машинного познания (Institute for Human Machine Cognition) и Ливерморская лаборатория им. Лоуренса. Программа MBA призвана обеспечить военнослужащим доступ к данным о потенциальных возможностях их организма, чтобы достичь пиковых показателей как в процессе выполнения боевой задачи, так и в ходе восстановления (реабилитации).

Исследовательское подразделение GE Research будет создавать биологические датчики для отслеживания биологических параметров бойцов в виде игл. Институт IHMC работает над созданием биологических датчиков в виде зубных накладок (пломб). Группа из Ливерморской лаборатории будет сводить результаты исследований в один рабочий проект. При этом все они будут работать с тестовыми группами военнослужащих для проверки результатов экспериментов на практике.

Идея MBA заключается в том, чтобы раскрыть генетический потенциал каждого бойца и дать ему возможность понимать, что происходит в его организме в каждый момент времени на молекулярном уровне. Не секрет, что генотип далеко не всегда проявляется в фенотипе. На уровне генов программа может быть лучше, чем человек умственно и физически развился к определённому возрасту. Поэтому программа MBA предусматривает не только выявление биологических маркеров и создание соответствующих носимых датчиков, но также расшифровку индивидуальных геномов бойцов и изучение процесса экспрессии генов у каждого из них в реальном масштабе времени.

Каждому подопытному бойцу будет предоставлен личный консультант-генетик, тренер и психотерапевт. В ходе всеобъемлющих физических и когнитивных тренировок планируется собрать и обработать достаточно данных, чтобы в будущем можно было создать простую для бойцов и операторов платформу для самоанализа и анализа со стороны обслуживающего персонала без углублённой квалификации.

В 1958 году в ответ на запуск советского спутника США создали Агентство передовых исследовательских проектов ARPA, которое теперь известно как Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США или DARPA. Именно в комнате 3420 Калифорнийского университета ровно 50 лет назад суждено было родиться ARPANET — прародителю Интернета.

Первое испытание технологии произошло 29 октября 1969 года в 21:00. Сеть состояла из двух терминалов, которые были максимально удалены друг от друга. Первый терминал находился в Калифорнийском университете, а второй на расстоянии 600 км от него — в Стэнфордском университете.

Аспирант по имени Чарли Клайн (Charley Kline) сидел за терминалом в Калифорнийском университете и отправил первую цифровую передачу данных Биллу Дюваллу (Bill Duvall), учёному, который сидел за компьютером в Стэнфордском университете на другом краю Калифорнии. С этого началось восхождение ARPANET — небольшой сети академических компьютеров, которая стала предшественником Интернета.

В то время успешная передача пяти букв «login» не казалась мировым прорывом. Даже сами исследователи не оценили всю значимость того, чего достигли. «Я не помню ничего запоминающегося в ту ночь, и я, конечно, не осознавал, что сделанное нами было чем-то особенным в то время», — отметил господин Клайн. Но их связь стала доказательством осуществимости концепций, которые в конечном итоге позволили связать все вычислительные системы в единую мировую сеть. Сегодня всё что угодно — от смартфонов до открывателей гаражных ворот — могут выступать узлами связи в глобальной Сети, которые произошли от тех, что исследователи протестировали 29 октября 1969 года.

Комната 3420, восстановленная в своём величии 1969 года (Mark Sullivan)

Многие помогли подготовить почву для прорыва Клайна и Дювалла, включая профессора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Леонарда Кляйнрока (Leonard Kleinrock). Последний до сих пор преподаёт в Калифорнийском университете и считает, что ARPANET был, в некотором смысле, ребёнком холодной войны. Когда в октябре 1957 года спутник Советского Союза моргнул в небе над США, он вызвал настоящую панику как в научном сообществе, так и в политических кругах Штатов.

«Запуск спутника застал США со спущенным штанами, и Эйзенхауэр сказал: „Хорошо бы, чтобы это никогда не повторилось“, — вспоминал господин Кляйнрок. — Поэтому в январе 1958 года он создал ARPA при Министерстве обороны для поддержки STEM (науки, технологии, инженерии и математики) в университетах США и исследовательских лабораториях».

К середине 1960-х годов ARPA начала финансирование создания больших компьютеров, используемых исследователями в университетах и ​​аналитических центрах по всей стране. Сотрудником ARPA, ответственным за финансирование, был Боб Тейлор (Bob Taylor), ключевая фигура в компьютерной истории, который позже управлял лабораторией Xerox PARC. В ARPA ему не нравилось, что все эти компьютеры не связаны толком между собой.

Господин Тейлор ненавидел тот факт, что приходилось иметь отдельные терминалы — каждый со своей арендованной линией для связи с различными удалёнными исследовательскими компьютерами. Его офис был полон телетайпов. «Я тогда сказал: „О, Боже!“, Очевидно, что́ нужно делать: вместо трёх терминалов у нас должен быть один терминал, который может передавать информацию куда угодно, — сказал он в 1999 году журналистам. — Эта идея лежала в основе ARPANET».

В 1969 году телетайпы вроде этого были важными компьютерными устройствами. (Mark Sullivan)

Была и другая практичная причина создать сеть. Боб Тейлор регулярно получал запросы от исследователей по всей стране на выделение средств для покупки всё более мощных и крупных мэйнфреймов. Он знал, что большая часть вычислительной мощности, которую финансировало правительство, тратится впустую. Например, когда исследователь загружал максимально систему в одной части страны, другой мэйнфрейм мог бездействовать.

Или просто какой-то мэйнфрейм мог задействовать ПО, которое было бы полезным в других лабораториях: например, новаторское графическое программное обеспечение, финансируемое ARPA и разработанное в Университете Юты. Без сети приходилось бы создавать такую же систему для других университетов. К 1966 году ARPA устала от таких запросов. Проблема была и в том, что все компьютеры говорили по сути на разных языках. Вернувшись в Пентагон, компьютерные специалисты Тейлора объяснили, что на всех исследовательских компьютерах использовались разные наборы кодов. Не было общего сетевого языка или протокола, по которому компьютеры, расположенные далеко друг от друга, могли бы соединяться для обмена контентом или ресурсами.

Леонард Кляйнрок в своём университете (Mark Sullivan)

Это нужно было изменить, и господин Тейлор попросил директора ARPA Чарльза Херцфельда (Charles Herzfeld) выделить миллион долларов на исследования и разработку новой сети для связи компьютеров различных университетов и лабораторий. Деньги были получены: их перенаправили из программы исследований баллистических ракет в бюджет ARPA. Стоимость была оправдана перед чиновниками министерства обороны тем, что ARPA представило проект как «живучую» сеть, которая продолжала бы функционировать, если бы какая-то конкретная часть была уничтожена, например, в результате ядерного удара.

Для управления проектом ARPANET был приглашён Ларри Робертс (Larry Roberts) из Массачусетского технологического института (МТИ). Последний обратился к наработкам британского учёного-компьютерщика Дональда Дэвиса (Donald Davies) и американца Пола Барана (Paul Baran) в области технологий передачи данных. Вскоре к проработке теоретических аспектов проекта был привлечён Леонард Кляйнрок, который работал над проблемами организации сетей передачи данных с 1962 года. «В МТИ, будучи аспирантом, я хотел решить следующую проблему: я был окружён компьютерами, и они не могли разговаривать друг с другом, и я знал, что рано или поздно им придётся, — вспоминал Кляйнрок. — Никто не занимался этой проблемой: все были заняты изучением теории информации и теории кодирования».

Диссертация Леонарда Кляйнрока, описывающая концепты, лёгшие в основу ARPANET (Mark Sullivan)

Основным вкладом господина Кляйнрока в ARPANET стала теория очередей. Тогда коммуникационные линии были аналоговыми, арендуемыми у AT&T. Это были линии с коммутацией каналов, то есть центральный коммутатор устанавливал выделенное соединение между отправителем и получателем. При таком подходе было много простоев, когда данные не передавались. Теория очередей описывала метод динамической передачи пакетов данных из разных сеансов связи. Пока один поток пакетов приостанавливается, другой, не связанный, может использовать ту же линию. Пакеты, составляющие один сеанс связи (скажем, отправка по электронной почте), могут попадать получателю по четырём различным маршрутам. Если один маршрут занят или отключён, сеть будет направлять пакеты через другой.

В этом новом типе сети перемещение данных осуществлялось не центральным коммутатором, а устройствами на конечных узлах. В 1969 году эти сетевые устройства были названы IMP или «процессорами интернет-сообщений (internet message processors)». Каждая машина была модифицированной версией компьютера Honeywell DDP-516, который содержал специализированное оборудование для управления сетью. Первый IMP, участвовавший в памятной передаче данных, теперь стоит в углу комнаты 3420 Калифорнийского университета как выставочный экземпляр.

Чарли Клайн и Билл Дювалл

В течение нескольких недель после первой успешной передачи данных, произошедшей 29 октября 1969 года между Чарли Клайном и Биллом Дюваллом сеть ARPA распространилась на компьютеры в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и Университете Юты. А затем начался дальнейший рост ARPANET: в 1970-е и большую часть 1980-х годов всё больше правительственных и академических компьютеров входили в Сеть. А позже концепции, разработанные в ARPANET, были применены для создания Интернета.

Ещё в 1969 году пресс-релизе Калифорнийского университета новая ARPANET описывалось так: «На данный момент компьютерные сети все ещё находятся в зачаточном состоянии. Но когда они подрастут и станут более совершенными мы, вероятно, увидим распространение „компьютерных служб“, которые, как и нынешние электрические и телефонные услуги, будут обслуживать отдельные дома и офисы по всей стране».

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), занимающееся целым рядом проектов, связанных с обороной, опубликовало новое видео, в котором демонстрируется рой беспилотников, окружающих цель.

Демонстрация этого видео прошла в рамках программы DARPA «Тактика наступательных действий с задействованием роя» (OFFSET, OFFensive Swarm-Enabled Tactics). Цель программы заключается в разработке технологии, с помощью которой в конечном итоге небольшие пехотные подразделения смогут использовать в боевых действиях рои беспилотников, состоящие из 250 единиц. Каждый из аппаратов может находиться в воздухе до 30 минут.

Согласно DARPA, программа OFFSET предназначена для «сложных городских условий», когда здания расположены в непосредственной близости друг от друга и затруднено ведение наблюдение за объектом. Агентство разрабатывает технологию OFFSET с учётом того, чтобы её можно было применять как к беспилотным летательным аппаратам, так и к беспилотным наземным системам.

Данное тестирование прошло на военной базе Форт Беннинг (штат Джорджия), где команда операторов использовала рой дронов, чтобы «изолировать городские цели». В ходе миссии была проведена симуляция операции по изоляции двух городских кварталов. DARPA описывает эту операцию, как «аналогичную той, когда пожарная команда устанавливает границы вокруг горящего здания».

Демонстрация в Джорджии была вторым из намеченных шести тестов в рамках программы OFFSET. Если всё пойдёт по плану, такие эксперименты в полевых условиях будут проводиться DARPA каждые шесть месяцев.