Перспективные зарубежные информационные технологии (2004)
Полковник С. Ольгин
В настоящее время за рубежом целенаправленно проводятся работы по созданию информационных технологий на основе искусственного интеллекта в интересах повышения эффективности подготовки и применения вооруженных сил в мирное и военное время. Искусственный интеллект в данном случае можно определить как научное направление, занимающееся вопросами автоматизации разумного поведения систем.
К исследованиям в этой области привлекаются ведущие научные организации, учебные заведения и фирмы США, Канады, Австралии и Западной Европы, которые сосредоточили свои усилия на следующих основных направлениях: технологии обнаружения знаний в базах данных и интеллектуального анализа данных; системы поддержки принятия решений в процессе закупки вооружения и военной техники (ВВТ), планирования применения вооруженных сил, управления войсками, а также технологии оптимизации принимаемых решений при ведении боевых действий; технологии ведения разведки в информационных сетях; способы защиты информационных сетей с помощью многоагентных систем; экспертные системы прогнозирования состояния ВВТ в процессе испытаний и эксплуатации; роботизированные системы.
Впервые проблема обнаружения и извлечения знаний из базы данных (Data Mining) возникла в начале 90-х годов, что было обусловлено быстрым развитием компьютерных сетей, технологий и средств, позволяющих автоматизировать процессы получения, регистрации и хранения колоссальных объемов разнородной информации о деятельности вооруженных сил (своих и противника), условиях боевого применения войск, состоянии ВВТ и т. д. Стало очевидным, что без предварительной обработки потоки полезной информации превращаются в хаотичный набор сведений, которыми очень сложно воспользоваться при наличии ограничений по времени.
Специфика требований к такой обработке заключается в следующем: данные имеют практически неограниченный объем и являются разнородными по содержанию, качеству, а также по форме представления (текстовые, графические и другие); результаты должны быть конкретными и понятными для пользователя, а технологии обработки поступивших данных просты в использовании.
В основу современной технологии обнаружения знаний в базах данных и их интеллектуального анализа положена концепция шаблонов, отражающих фрагменты многоаспектных взаимосвязей данных и представляющих собой закономерности, которые могут быть компактно выражены в понятной человеку форме. Одна из важных задач состоит в осуществлении взаимодействия между пользователями в интересах обмена знаниями.
Для обеспечения такого взаимодействия разрабатываются методики размещения программных агентов на определенных серверах, где они будут работать в круглосуточном режиме. При этом такой агент должен быть активным, то есть кроме способности выделять знания из информации на основе предположений пользователя и общения с другими агентами иметь возможность адаптироваться к требованиям пользователя. Рассмотренный методический подход в перспективе, по мнению западных экспертов, может стать основой информационной технологии применения многоагентной интеллектуальной системы, способной развиваться вместе с пользователем и быть его постоянным "представителем" в компьютерных сетях. Ключевыми компонентами таких информационных технологий являются: предметно-ориентированные аналитические системы, нейронные сети, системы анализа на основе аналогичных случаев, генетические алгоритмы, алгоритмы ограниченного перебора и системы визуализации многомерных данных.
Исследования, связанные с проблемой оптимизации принимаемых решений в военной области с помощью перспективных информационных технологий и средств автоматизации, ведутся зарубежными специалистами на протяжении более 20 лет и вышли на этап практической реализации.
К настоящему времени широко развернуты работы по изучению вопросов использования при планировании боевых действий и специальных операций элементов искусственного интеллекта и программно-аппаратных средств, базирующихся на принципах нейронных сетей, нечеткой логики и генетических алгоритмов. Достаточно полно исследованы и нашли применение средства поддержки принятия решений в следующих областях: обучение и тренировка личного состава, поддержка решений на оперативном и стратегическом уровнях, при закупке ВВТ и снабжении войск, а также при формировании организационно-штатной структуры вооруженных сил.
К числу наиболее сложных относятся вопросы реализации интеллектуальной поддержки принимаемых решений на тактическом уровне. В этом направлении целенаправленно проводятся научно-исследовательские работы, однако их результаты широкого практического внедрения пока не получили. Это обусловлено сложностью задач, которые возникают в современных условиях ведения боевых действий, характеризующихся высокой маневренностью сил и средств на поле боя, необходимостью анализа командным составом складывающейся обстановки в сжатые сроки, планирования с учетом неопределенности большого числа факторов и т. д.
Например, американскими специалистами на основе модулей генетических алгоритмов, системного моделирования и нечетких предпочтений разработана перспективная компьютерная система для оптимизации принятия решений командирами подразделений тактического звена. Главной ее особенностью является сочетание методов нечеткой логики и генетических алгоритмов со стохастическим компьютерным моделированием. В процессе планирования учитываются данные о местоположении противника, его огневой мощи, информация о собственных боевых средствах и их тактико-технических характеристиках, особенностях рельефа местности, естественных и искусственных препятствиях, растительном покрове, климатических и погодных условиях и прочем.
Первые испытания системы, в ходе которых осуществлялось планирование боевых действий, признаны успешными, поскольку, несмотря на значительное отставание по времени выработки решений, компьютерная система в принципе была способна находить эффективные варианты в достаточно сложных тактических ситуациях и позволяла по сравнению с интуитивными решениями человека снижать потери своих войск при возрастании ущерба, нанесенного противнику.
Вместе с тем сделан вывод о том, что преимущества систем принятия решений на основе нечеткой логики однозначно не подтверждены, поэтому следует избегать прямой экстраполяции решений на реальную боевую обстановку, так как ответственность за них лежит на командире.
Ожидается, что по мере развития компьютерных средств и информационных технологий время выработки приемлемых решений такими системами поддержки в звене "бригада - батальон" сократится до уровня, сопоставимого с тем, который демонстрируют опытные командиры. Полученные результаты могут отображаться в виде гистограмм и графиков на экране дисплея.
В интересах совершенствования подобных систем значительное внимание уделяется моделированию поведения человека при принятии решений, вопросам выбора критерия качества оценки событий и тактической обстановки в целом.
Исследуемый подход к планированию военных операций − предварительное планирование и адаптивное исполнение − предполагает рассмотрение вопросов планирования и реализации как единого целого и охватывает максимальное число текущих вариантов развития событий.
Широкое применение компьютерных сетей для хранения и передачи информации обуславливает интерес к созданию технологий ведения разведки в информационных сетях, разработке методов и средств искусственного интеллекта с целью автоматизации практической деятельности человека в этой области. Современные методы получения разведданных в компьютерных сетях, так же как и технологии обнаружения и извлечения знаний из базы данных, основаны на применении многоагентных интеллектуальных систем с учетом их скрытного использования.
В условиях интенсивного развития информационных технологий и многообразия используемого программного обеспечения ведущие западные государства приступили к разработке новых способов защиты информационных сетей с помощью многоагентных систем и системных служб, которые дают возможность осуществлять скрытный контроль работы пользователя и регистрацию результатов контроля в текстовом файле. Такие технологии позволяют с учетом решаемых задач и особенностей обработки данных вскрыть факты несанкционированного доступа к ресурсам информационных сетей. Наиболее интенсивно исследования в этой области проводят американские специалисты.
В общем случае системная служба операционной системы (например, в Windows NT) является фоновым процессом и может работать без участия человека.
Она стартует при загрузке системы и продолжает функционировать до тех пор, пока в этом есть необходимость (возможен запуск и остановка службы в процессе работы). Структура системных служб содержит три вида компонентов, основной из которых - менеджер системных служб. Он запускается при загрузке системы и действует до ее выключения.
В интересах обеспечения высокой надежности новых образцов вооружения и военной техники в процессе их производства, испытаний и эксплуатации создаются нейросетевые методы и генетические алгоритмы для экспертных систем прогнозирования состояния ВВТ. Актуальность этого вопроса определяется большой стоимостью и сложностью перспективных образцов, а также спецификой условий их применения. Использование таких интеллектуальных экспертных систем позволит повысить оперативность подготовки к эксплуатации ВВТ за счет оптимизации проверочного теста, снизить степень риска (финансовых рисков) при принятии решений в условиях недостатка априорной информации и ограничений по времени.
Одной из важных областей искусственного интеллекта, лежащих в основе агентно-ориентированного принятия решений, являются роботизированные системы.
Несмотря на то что такие системы уже созданы и способны решать широкий круг задач военного назначения, исследования в этом направлении по-прежнему актуальны. По мнению зарубежных специалистов, робот, выполняющий алгоритм действий, не реагируя на изменения в окружающей среды или неспособный обнаруживать и исправлять ошибки в своем поведении, не может считаться "разумным" и не удовлетворяет современным требованиям. Поэтому основная проблема состоит в создании роботизированных систем, которые смогут сформировать план выполнения поставленной задачи и корректировать свое поведение по мере его реализации.
На современном этапе экспериментальная проверка создаваемых информационных технологий на основе искусственного интеллекта практически всегда выявляет новые проблемы и существенные ограничения. Однако в целом прикладное значение этих работ, по оценкам военных специалистов, имеет большое значение, а использование их результатов в перспективных образцах ВВТ и системах военного назначения позволит выйти на качественно новый уровень подготовки и применения вооруженных сил зарубежных стран.