Мини-, микро- и нанобеспилотники - это новое решение для широкого спектра современных военных задач, включая городскую и нетрадиционную войну. Исследования в этой области направлены на использование биомиметических материалов (например, искусственных мидий).
Разработка дешевых роев микробеспилотников будет важным элементом будущих сетей IoT, но использование их в военных целях связано со значительными операционными, политическими и этическими проблемами. Так, их использование в сухопутных операциях будет иметь революционные последствия: это коренным образом изменит способ ведения боевых действий, повысив ситуационную осведомленность, сократив физические и когнитивные нагрузки на солдата, улучшив поддержку, облегчив передвижение и маневр, увеличив дальность действия и защиту войск, что даст командованию новые возможности и, возможно, позволит заменить солдат для решения самых опасных задач в боевом пространстве. Одновременно будет осуществляться разработка новых автономных подземных транспортных средств, незаменимых в городских условиях. Они будут перемещаться по сети туннелей, канализационных коллекторов и других городских подземных пространств. Многочисленны возможности для беспилотников и в морских операциях: противоминные меры, мониторинг запрещенной зоны, противолодочная война, «океан вещей», сбор разведданных и оперативная дезинформация противника. Помимо этого, беспилотники будут использоваться для оперативной поддержки. Например, логистические операции - это область, где складская робототехника широко используется в коммерческих целях и имеет ряд очевидных преимуществ для военных операций.
Ограничения применения беспилотников связаны с взаимодействием людей и машин. Большинство современных военных беспилотных систем управляются дистанционно оператором, который дополняет систему наведения, ситуационной оценки и принятия решений. Эти системы продемонстрировали неоспоримую ценность, играя жизненно важные роли. Но одновременно эти системы требуют увеличения количества рабочей силы и накладывают повышенную когнитивную нагрузку на операторов, поскольку автономным системам не хватает интеллекта, чтобы фактически снизить требования к экипажу или ускорить темп проведения операций.
Совместная автономия - это особенность автономных систем, действующих как социально-техническая команда под управлением военного оператора с сопутствующими социальными проблемами, проблемами сотрудничества и коммуникации. Для усовершенствования подобных систем разрабатываются новые способы человеко-машинного общения, включая неинвазивные неврологические и нейромоторные интерфейсы, виртуальные среды, биосенсоры, новые подходы к визуализации и управлению.
В контексте военных сенсорных систем одна большая мультисенсорная платформа может быть концептуально разбита на сенсорную команду, состоящую из ограниченного числа платформ, где каждая платформа обладает меньшим количеством или более дешевыми датчиками, чем одна большая платформа. Затем эта концепция может быть расширена до роя, в котором каждая платформа еще меньше и обладает ограниченными датчиками производительности. Потеря производительности датчиков на каждой платформе может быть компенсирована большим количеством дешевых платформ в рое. Роевая система дешевле и устойчивее к разрушению отдельных узлов в рое, но сопровождается увеличением организационной сложности. Решение проблемы самосинхронизации для движущихся платформ проложит путь к мультисенсорному и сетевому роению дронов.
Рои могут быть развернуты для различных целей разведки, наблюдения и рекогносцировки. Уже изучается потенциал использования летающих авианосцев C-130 (Hercules) и транспортных средств Арсенала (кораблей или самолетов) для перевозки и развертывания роев беспилотников. Использование крупномасштабных роев автономных транспортных средств в городских районах также рассматривается как значительный потенциальный мультипликатор силы.
По мере расширения использования роев в боевых условиях и в других неопределенных средах, необходимо разрабатывать инновационные проекты систем, а также новые методы анализа, тестирования, верификации и валидации. Повышается и потребность в защите от роев противника. Перехват встречных роев, радиоэлектронное противодействие, лазеры и другие системы направленной энергии могут быть использованы в этих целях. Тем не менее, широкий спектр автономных систем, от больших высотных систем длительного действия до нано-беспилотников представляет собой множество технических проблем для разработки эффективных контрмер, что становится приоритетной задачей для многих стран Альянса и партнеров.
Ожидается, что мировой рынок автономных транспортных средств достигнет $172,3 млрд. к 2024 году. Военные инвестиции в такие технологии также растут, так, в оборонный бюджет США на 2020 год включает 3,7 млрд. долларов на финансирование разработок технологий беспилотных/автономных систем и 927 млн. долларов на разработки ИИ.
Тем не менее, успешное развитие полностью автономных систем будет происходить медленнее, чем ожидалось, поскольку их создание зависит от достижений в области маломощных датчиков, двигателей и искусственного интеллекта. Это может привести к растущему чувству разочарования в технологии. Тем не менее, успешная интеграция автономных систем на более низких уровнях автономии станет главным фактором развития потенциала Альянса и будущего оперативного успеха.
3.1 Возможности использования автономных систем для вооруженных сил Альянса
Беспилотники различного размера и степени автономности уже применяются в военных целях, используя преимущества длительного времени ожидания и гибкого позиционирования вблизи потенциальных целей. Беспилотники, способные длительное время находиться в воздухе, особенно важны для наблюдения, когда операции проводятся в течение нескольких дней. Однако более широкое использование небольших групп беспилотников дает значительные преимущества для сбора данных, а также для наступательных и оборонительных операций.
Беспилотники и автономные программные агенты заменят людей при решении рутинных, грязных, опасных и дорогих задач. Поэтому более широкое использование автономных систем будет препятствовать развитию соответствующих военных навыков, организационных/силовых структур и профессиональной подготовки.
Использование автономных систем в боевой технике повысит ее эффективность и позволит каждому солдату действовать как отряд, каждому кораблю - как оперативная группа и каждому самолету - как эскадрилья. Гибкое производство (например, 3D/4D печать смешанных материалов) позволит обеспечивать армию беспилотниками прямо на поле боя по требованию.
Более широкое использование беспилотников и их роение на поле боя потребует дополнительных силовых средств защиты и противодействия, которые будут включать жесткие и мягкие варианты уничтожения (электроволны, кибер-, кинетические убийства, направленное энергетическое оружие, рои перехватчиков и т.д.). Необходимо решать задачу защиты критически важных объектов от роев, учитывая, что каждый узел в рое является очень маневренным, адаптируемым и трудно обнаруживаемым. Методы борьбы с роем должны будут воздействовать на каждый узел очень быстро и экономически эффективно, чтобы победить рой.
Рои беспилотников позволят использовать новые парадигмы зондирования и атаки для сил Альянса. Один из подходов заключается в использовании роя в качестве расходуемого актива, например, для проникновения в защищаемые районы или для защиты критически важных активов с помощью большого числа беспилотников, что заставит противника тратить больше времени, энергии и денег, чтобы защититься от роя или преодолеть его.
Беспилотники будут перевозить пассажиров и грузы на поле боя. Дистанционно пилотируемые или автономные беспилотники способны доставлять боеприпасы войскам в полевых условиях при четко определенных обстоятельствах. Более широкое применение в логистической и транспортной системах позволит сократить количество отходов, повысить оперативную доступность и поддержать складские операции.
Повысится оперативная информированность за счет широко рассеянных, малозаметных беспилотников, использующих широкий спектр маломощных датчиков. Более широкое использование ожидается в развивающихся оперативных областях, таких как космос, кибернетика и городская среда. Будут доступны и широко использоваться ручные микро-аппараты, развертываемые солдатами в городских условиях. Длительность функционирования беспилотников особенно важна для наблюдения, когда операции проводятся в течение нескольких дней или лет. Киберагенты также будут все чаще использоваться для поддержания ситуационной осведомленности в виртуальных пространствах (социальных или иных) и для помощи в выявлении угроз или уязвимостей.
Большое количество недорогих систем и систем человек-машина позволит значительно снизить боевые потери. Вооруженный беспилотник обеспечит возможность воздушного боя, не подвергая пилота риску. Беспилотники могут сами превращаться в крылатые ракеты и использоваться для нападения на важные цели противника в военных операциях (вместо пилотов-камикадзе). Кроме того, беспилотники будут проводить в будущем боевые поисково-спасательные операции.
Повышенная тактическая и оперативная маневренность за счет численности (роев) и сокращения потребностей в логистике. Автоматизированные системы смогут быстро использовать тактические возможности в соответствии с оперативными задачами.
Микро-беспилотники повысят оперативную информированность в сложных городских районах. Эти транспортные средства также применимы для регулярных или специальных операций в нетрадиционных и/или асимметричных условиях угрозы, обеспечивая возможности сбора информации и обнаружения целей.
Автономные киберагенты будут все чаще проводить кибероперации (наступательные и оборонительные).
3.2 Риски для вооруженных сил Альянса
Равные или близкие по силе противники будут использовать те же преимущества, потенциально сводя на нет организационную и оперативную ценность автономных сил Альянса.
Использование автономных систем в тайных операциях гибридной войны может обеспечить достижении тактических, оперативных или стратегических целей при недоказанности участия в этом сил противника. По мере снижения затрат на создание автономных систем их использование негосударственными субъектами будет возрастать как по количеству, так и по эффективности. Технологии создания роя становятся широко доступными для негосударственных субъектов (ср. нападение йеменского движения хуситов на саудовские нефтяные объекты в 2019 году). Современные контрмеры не масштабируются и плохо адаптируются к широкому оперативному использованию больших количеств (роев), небольших или дешевых широко рассредоточенных автономных систем.
У государств-противников существуют различные подходы к противодействию автономным системам Альянса, такие как кибератаки, радиоэлектронная война, контррои или направленное энергетическое оружие. Они могут также использовать небольшие беспилотники для целенаправленных атак против отдельных лиц или в качестве средства повышения эффективности расходования материалов.
3.3 Проблемы функциональной совместимости автономных систем
Расширение использования автономных систем в рамках Альянса и стран-партнеров будет постепенным, но к 2025 году и далее подобные системы будут применяться повсеместно и во всех операциях Альянса. Необходимо будет решить вопросы связи, контроля и оперативной интеграции. Они включают в себя совместное использование больших объемов данных и стандартизацию операционных протоколов в широком диапазоне физических и виртуальных операционных сред. Хотя такие вопросы (особенно эффективное управление большим роем) представляют значительные технические проблемы даже для развитых стран, решения становятся все более доступными для регулярных и иррегулярных сил. По мере развития технологии и достижения все более высокогоуровня автономности систем, необходимо будет учитывать этические и правовые препятствия. Международное сотрудничество будет иметь решающее значение для предотвращения создания сложной, неэффективной и хаотичной операционной среды.
3.4 Перспективы развития автономных систем
Области исследований, заслуживающие внимания, охватывают широкий спектр проблем в области проектирования систем, зондирования, интерфейсов, контрмер, контроля со стороны человека. К ним относятся:
1. Автономные системы: малозаметные транспортные средства и системы следующего поколения, новые двигатели, космические и гиперзвуковые системы, маломощные, менее дорогие и высокочувствительные датчики, оптимизированная сеть распределенного сбора данных, ложные цели (decoys), повышенная миниатюризация, новые киберфизические иммунные системы, наступательные и оборонительные кибер-системы, социальные боты, а также применение в сложных динамических средах - в физической (воздух, море, суша, космос), человеческой (социальной) и информационной (кибер) областях.
2. Симбиоз человека и машины: улучшенное взаимодействие, оптимизированная социально-техническая интеграция, а также новые интерфейсные и управляющие конструкции (включая микроэлектронику).
3. Контрмеры: направленное энергетическое оружие, электромагнитное воздействие, ложные цели (decoys), перехват роев, кинетическое оружие.