duminică, 24 septembrie 2017

APLICAȚII ALE INTELIGENȚEI ARTIFICIALE ÎN DOMENIUL MILITAR (2)

APLICAȚII ALE INTELIGENȚEI ARTIFICIALE ÎN DOMENIUL MILITAR

(Gândirea Militară Românească, nr.2/1992, pag. 85-89)
Coautor Ilie GHEORGHE
3. Aplicații ale inteligenței artificiale în domeniul militar
     Armatele moderne pot fi considerate promotoare ale dezvoltării cercetărilor în domeniul inteligenței artificiale, la ora actuală neexistând direcții de dezvoltare a automatizării conducerii trupelor și a cibernetizării tehnicii militare în care inteligența artificială să nu reprezinte standardul superior al realizărilor.
     De altfel, încă din anul 1971, Direcția Elaborărilor de Perspectivă (DARPA) din Departamentul Apărării al S.U.A. a devenit principalul susținător și beneficiar al programelor de inteligență artificială, a căror paletă de aplicații s-a diversificat continuu: de la limbaje logice de programare (PROLOG, LIPS și ADA) la calculatoare cu arhitectură paralelă, de mare viteză (multiprocesoare) la sisteme expert, roboți adaptivi și până la rețele "neurale" care aproape reproduc procesele ce se petrec în creierul uman.
     Printre realizările acestui domeniu s-au impus câteva, deja utilizate în aplicații și chiar în unele zone de conflict printre care amintim:
- vehiculul autonom pentru forțele terestre, pilolul secund automat pentru aviație și sistemul de conducere al luptei navale, ca rezultat al derulării programului Inițiativa de Prelucrare Strategică – S.C.I, cea mai complexă componentă a programului Inițiativa de Apărare Strategică – S.D.I; atât pilotul secund, cât și sistemul de conducere fac parte din mijloacele destinate să asiste operatorii umani (subiecții decizionali) la luarea hotărârilor pe câmpul de luptă;
- sistemul ALBM (Sistemul de conducere a bătăliei aeroterestre) – destinat să asiste statele majore în planificarea și ducerea acțiunilor de luptă, precum și pentru elaborarea și rezolvarea unor jocuri de război, în scop de antrenament;
- telerobotul spațial pentru cercetările în Cosmos ale N.A.S.A.;
- varianta O.B. 1KB a sistemului ANALYST – destinată reproducerii dinamice a dispozitivelor de luptă;
- sistemul CTEPS – pentru testarea funcționării și executarea întreținerilor tehnice ale avionului strategic de bombardament american B-1B care, pe lângă eficacitatea deosebită, a asigurat și economisirea a circa 160 de milioane de dolari în exploatarea acestui avion;
- "neurocalculatorul" Mark III ANS – acționează ca un multiplicator (și accelerator) pentru calculatoarele compatibile cu cele de tip VACX, realizând o viteză de prelucrare de 50 MIPS (milioane de instrucțiuni pe secundă), gestionând circa 65.000 de elemente periferice și 1,13 milioane de interconexiuni;
- procesorul de virgulă mobilă DELTA II, realizat la începutul anului 1988, având o viteză de prelucrare de 22 MFLOPS (milioane de operații în virgulă mobilă pe secundă) și o capacitate de transfer de 40 MBytes pe secundă; o primă aplicație a acestui procesor este integrarea sa în sistemul de detecție automată a explozivilor, utilizat pentru controlul bagajelor în aeroporturi.
 
4. Caracteristicile unui sistem expert militar
     Utilitatea inteligenței artificiale în domeniul militar rezidă, în special, din condițiile specifice activității cognitive pentru elaborarea deciziilor militare.
     Prima condiție importantă care influențează activitățile de decizie, predicție și raționament este oportunitatea. Oportunitatea este consecința firească a necesității nedepășirii timpului avut la dispoziție pentru fundamentarea și luarea hotărârii, precum și pentru transmiterea și însușirea ei de către executanți. Aceasta poate avea durata de la câteva zile la câteva ore, minute sau secunde, în funcție de eșalon și situație.
     Condițiile a doua și a treia se referă la cantitatea și, respectiv, la calitatea și veridicitatea informațiilor dependente, în principal, de sursele și metodele folosite pentru achiziționarea și prelucrarea acestora.
     În sfârșit, a patra condiție se referă la asigurarea continuității conducerii.
     Sistemele expert pot realiza aceste condiții, aducând un plus de eficacitate și siguranță în funcționare, îmbunătățind radical calitea proceselor de fundamentare și luarea deciziilor.
     Contribuția acestora se concretizează în:
- reacții rapide, calme, fără bază emoțională, la schimbările bruște ale situației, fapt ce poate contribui substanțial atât la reducerea timpului pentru decizie, cât și la creșterea calității fundamentării și luării acesteia;
- mărirea productivității analizei și prelucrării informațiilor prin ordonare logică, corelare și prezentare sistematizată, temporală și ierarhică, precum și prin realizarea unor conexiuni mai ample, mai rapide și mai sigure decât le poate înfăptui mintea umană, ceea ce face ca surplusul de informații, care în unele situații clasice poate deveni stresant, constituind o serioasă piedică în analiza lucidă a situației, să nu mai fie o piedică, ci, din contră, să contribuie la calitatea fundamentării deciziei;
- creșterea gradului de veridicitate a informațiilor, în cazul în care acestea sunt reduse cantitativ sau au o credibilitate scăzută prin realizarea unor raporturi logice rapide sau a unor comparații semantice;
- evidențierea elementelor necesare pentru prognozarea desfășurării evenimentelor mai importante și pentru elaborarea strategiilor de corecție;
- o mare siguranță în funcționare și o bună capacitate de reconfigurare, de remodelare a posibilităților funcționale, de adaptare flexibilă, dinamică, la schimbările situației și la acțiunea factorilor perturbatori și destabilizatori, interni și mai ales, externi;
- valorificarea creativă a experienței printr-o continuă instruire și perfecționare;
- capacitatea de a reconstrui situațiile în desfășurarea lor dinamică, în vederea analizei hotărârilor luate și a antrenării personalului;
- modelarea și studiul modelării și simulării unor situații de luptă.
     În esență, sistemele expert permit optimizarea implicării umane în elaborarea și luarea deciziilor, în toate fazele de la momentul enunțării problemei până la luarea deciziei și transmiterea comenzilor de execuție, permițând controlul calității datelor de intrare, a formulărilor de situații, a analizelor comparative și a variantelor de decizie, devenind elaboratoare de decizii imperturbabile la situațiile critice sau periculoase.
     Omului îi revine însă, în continuare rolul principal în procesul de selecție și implementare a deciziilor. Acest rol nu se diminuează deoarece sistemul expert, oricât de performant ar fi, nu-i suplinește pe operatori, ci doar îi asistă, îi ajută.
     Concluzia care se desprinde din cele prezentate este că inteligența artificială reprezintă, pentru următorii 10 ani, principala resursă de perfecționare spectaculoasă a sistemelor automatizate de conducere a trupelor și de armament, ca și cea mai însemnată cale de cercetare pentru realizarea sistemelor de elaborare a deciziilor într-o situație vag arbitrară, așa cum, de altfel, sunt situațiile de luptă.
     Dezvoltarea inteligenței artificiale este însă strâns legată de succesele din domeniul programării logice, al calculatoarelor electronice din generația a 5-a, precum și al rețelelor neurale.
     În continuare prezentăm destinația și principalele caracteristici ale unor sisteme expert militare aflate în diferite stadii de realizare, de la experimentare la utilizare curentă.
     SISTEMUL EXPERT CTEPS (Central Test Expert Parameter System) asistă tehnicienii de întreținere pentru testarea parametrilor de zbor ai avionului strategic american B-1B, diagnosticarea eventualelor defecțiuni apărute și executarea corecțiilor și reglajelor.
     În structura acestui sistem expert (fig.5) sunt cuprinse trei componente principale: baza de cunoștințe, sistemul expert propriu-zis; colecția de diagnostice, corecții și reglaje.
Fig. 5 - Structura sistemului expert CTEPS
     Baza de cunoștințe este de tip relațional, cu algoritmi și programe de regăsire de mare eficiență, și cuprinde: istoricul stării tehnice a avionului și al întreținerilor tehnice executate; sintezele statistice ale evoluției parametrilor tehnologici și funcționali; datele privind aparția, manifestarea și tratarea defecțiunilor funcționale; valorile parametrilor de sinteză privind fiabilitatea tuturor avioanelor B-1 catalogate pe perioada de exploatare, întrețineri și reparații.
     Actualizarea se face atât automatizat, prin prelucrarea semnalelor recepționate de la avioanele aflate în zbor sau în alte regimuri de serviciu, cât și conservațional, cunoștințele fiind introduse de către specialiștii în avionică și informatică, ce testează funcționarea avionului asistați de sistemul expert.
     Sistemul expert propriu-zis constituie o aplicație clasică de inteligență artificială, a cărei structură este prezentată în fig.6. Acesta înregistrează evenimentele din timpul zborurilor, întreținerilor și reparațiilor, rapoartele și observațiile personalului tehnic și navigant referitoare la diferite anomalii. Cunoștințele astfel dobîndite sunt comparate, de subsistemul de inferențe, cu cele din baza de cunoștințe, catalogate, prelucrate, transformate și apoi integrate în aceasta.
Fig. 6 - Structura sistemului expert propriu-zis
     Cunoștințele sunt apoi grupate după niveluri de certitudine (conform unor raționamente nunanțate), sistemul expert stabilind relații între acestea și diferite reguli și norme privind funcționarea avionului, dezvăluind cauzele posibile ale unor deranjamente, prognosticând comportări în diferite situații și determinând strategii de întreținere și reparare.
     Baza de reguli și norme a sistemului expert propriu-zis se constituie într-o colecție de valori și limite de variație ale parametrilor, algoritmi de testare, întreținere, diagnosticare și remediere, reparare, diagrame funcționale, documentație tehnică etc.
     Colecția de diagnostice, corecții și reglaje reprezintă catalogul diagnosticelor actualizat în permanență.
     Sistemul expert asigură:
- testarea continuă, dinamică și în condiții reale de funcționare a avioanelor;
- catalogarea cauzelor anomaliilor anterioare;
- determinarea modalităților de intervenție rapidă și urmărirea dinamicii remedierilor;
- autoperfecționarea și integrarea imediată a cunoștințelor, a experienței și strategiilor de întreținere și reparare.
     SISTEMUL EXPERT EPCS asistă piloții avioanelor F-16 în utilizarea procedurilor pentru rezolvarea situațiilor de urgență în zbor. Sistemul se bazează pe cunoștiințele experților în analiza situațiilor de zbor, pe parametrii tehnici ai avionului, pe caracteristicile tactice ale misiunilor ce trebuie executate, precum și pe datele obținute în timp real de la sistemul de senzori ai avionului. Poate preîntâmpina destabilizările poziției avionului, manevrele bruște peste limitele de rezistență a aparatului, menținându-l la viteza și altitudinea inițiale incidentului.
     În cazul apariției unor situații de urgență care necesită modificarea regimului de zbor stabilit, sistemul avertizează pilotul, determinând și indicând apoi măsurile de corecție necesare și comenzile pentru pilotul automat.
     Cunoștințele sistemului sunt reprezentate sub forma unor reguli, într-o rețea de analiză semantică.
     SISTEMUL EXPERT ADEPT asistă la analiza evaluării situației, realizând reprezentarea dispozitivului de luptă al inamicului după prelucrarea informațiilor din rapoartele de cercetare sau transmise de senzorii de observație.
     Cunoștințele militare și de expertiză sunt structurate sub formă de reguli, grupate pe domenii privind: organizarea inamicului și modului de acțiune, modelele de situații tactice și modalitățile de rezolvare a lor, caracteristicile armamentului din dotarea părții adverse și datele concrete despre unitățile identificate ale acesteia.
     Sistemul prezintă situații de sinteză și evaluări critice, cantitative și calitative (pe baza unui raționament nuanțat).
     Este realizat în limbaj ROSIE, iar pentru reprezentarea grafică se folosește un sistem color Chromatics CGG 7900.
     SISTEMUL EXPERT ANALYST asistă comandanții unităților de infanterie în aprecierea situației de pe câmpul de luptă. Sistemul reprezintă pe display, în timp real, dispunerea unităților inamice și caracteristicile necesare identificării și aprecierii posibilităților de luptă ale acestora pe baza analizei de cercetare și a celor furnizate de senzorii integrați în sistemele de automatizare a conducerii trupelor.
     Pe baza prelucrării informațiilor obținute, sistemul localizează și identifică unitățile inamice pe eșaloane, pe tipuri, categorii și poziții sau raioane ocupate, reprezentând, în timp real, dinamica acestora.
     Expertiza datelor se realizează pe baza stabilirii gradului de veridicitate a informațiilor obținute, prin analize comparatorii și logice succesive, extrăgându-se sinteze, stocându-se datele neutilizate sau perisabile în timp, ierarhizate după importanță și grad de veridicitate și eliminându-se cele nesemnificate. Pentru arhivă și analiza modului cum s-a desfășurat acțiunea se păstrează un număr strict determinat de date.
     SISTEMUL EXPERT AMUID asistă comandanții în analiza situației de pe câmpul de luptă, integrând și prelucrând informațiile obținute de la diferite surse de cercetare, inclusiv de la sistemele de senzori vizuali, în infraroșu și de la radarul MTI (Moring Target Indicator). Sistemul identifică și clasifică obiectivele descoperite, reprezentându-le sugestiv pe eșaloane și categorii. Actualizează instantaneu, conform cerințelor operative, situația reprezentată după sosirea și validarea datelor de cercetare noi.
     SISTEMUL EXPERT ASTA ajută analiștii să identifice, pe baza unui semnal recepționat, tipul radarului care l-a generat. Analiza semnalului se face pe baza unor cunoștințe generale, la care se adaugă cele despre sistemele radar concrete ce pot acționa în zona cercetată, structurate și sintetizate în „amprente radar”.
     Cunoștințele sistemului sunt reprezentate, în tehnica regulilor, într-o rețea ierarhizată după importanța semnificației.
     SISTEMUL EXPERT ATR clasifică și identifică țintele vizuale pe baza analizei imaginilor obținute de la senzori. Sistemul îmbină tehnica de procesare a imaginii cu regulile specifice detecției și identificării vizuale.
     Lucrul sistemului este structurat pe trei etape:
 - în prima etapă prelucrează, în timp real, informațiile contextuale, obținute de la senzori și stabilește ipoteze privind existența unor obiective, clasa și identificarea acestora;
 - în a doua etapă stabilește caracteristicile care justifică clasificarea și identificarea obiectelor descoperite;
 - în a treia etapă elaborează noi ipoteze cu ajutorul cărora, pe baza reorganizării algoritmilor de procesare a imaginilor, detaliază argumentele necesare identificării obiectivelor.
     Sistemul utilizează structuri de cunoștințe și coeficienți de probabilitate, împreună cu o structură (un catalog) de obiective posibile a fi descoperite, dinamică, actualizată. Este implementat în limbajul ZETALIPS.
     SISTEMUL EXPERT BATTLE realizează sugestii privind utilizarea eficace a armamentului propriu, în funcție de situația de luptă analizată, pe baza unor strategii speciale de luare în considerație a condițiilor și aspectelor luptei, a costurilor și eficacității.
     Sistemul a intrat în dotarea F.M.M. ale S.U.A., fiind utilizat pentru apărarea apropiată a navelor. Cunoștințele sunt reprezentate sub formă de reguli, iar modalitățile de acțiune sub formă de strategii algoritmizate.
     SISTEMUL EXPERT NAVIGATOR stabilește strategia de funcționare a unui sistem de senzori de navigație agregat unui aparat de zbor evoluat. Sistemul reconfigurează funcțional senzorii de navigație, mixează și sintetizează imaginile, monitorizând „abilitatea” acestora în a obține o imagine a țintei supravegheate cât mai bine definită, completând-o după identificare, în caz de nevoie, sugestiv cu date catalogate. Cunoștințele sunt reprezentate sub forma de rețea ierarhică de raționamente. Implementarea este în limbajul LIPS.
     SISTEMUL EXPERT SWIRL asistă strategii militari în elaborarea unor scenarii de aplicații, precum și în antrenarea trupelor prin simularea unor situații aeriene de luptă dinamice, în timp operativ, urmărindu-se eficiența strategiilor de răspuns.
     Sistemul simulează atacuri ale inamicului aerian asupra unor obiective proprii în conformitate cu caracteristicile tehnicii utilizate și urmărește, apreciază și sugerează acțiunile proprii de apărare.
     Reprezentarea situației este sub formă de animație, sugestivă, apropiată de realitate, pe un display color. Expertiza realizată de sistem constă în abilitatea analizei și în precizia și operativitatea strategiei optimale de răspuns.
     Schema de reprezentare a cunoștințelor este orientată pe obiective (aeronave, radare, rachete, proiectile etc.) care își coordonează acțiunile în funcție de regulile tactice și de caracteristicile de luptă stabilite. Implementarea este în limbaj ROSS.
     SISTEMUL EXPERT TATR ajută forțele aeriene tactice în elaborarea planurilor de atac ale aerodromurilor inamice.
     Sistemul analizează caracteristicile obiectivelor, determină posibilitățile dinamice, de apărare, evaluează eficacitatea globală și pe sectoare a mijloacelor de apărare și stabilește strategia cea mai eficace de atac. El poate simula sau urmări, în timp real, desfășurarea operației, sugerând modalități adecvate de acțiune. Este realizat în limbaj ROSIE.
     SISTEMUL EXPERT TWIRL asistă experții militari în simularea interactivă (elaborarea jocurilor de război) a unor scenarii de luptă terestră la forțarea cursurilor de apă. Urmărește dinamica desfășurării acțiunilor, determină pierderile în funcție de contraacțiunea inamicului și gradează corespunzător forța și dinamica angajării trupelor proprii. Sistemul folosește o schemă de cunoștințe bazate pe reguli care definesc comportarea specifică a „obiectivelor angajate” (tehnică și personal) în situația concretă de luptă. Este implementat în limbaj ROSS.

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Adaugati comentariul dvs.

Vizitatori unici