dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

Любительские беспилотники уже давно используют для доставки различных нелегальных грузов, либо для доставки грузов вполне легальных, но на территорию, где они запрещены (что, впрочем, делает грузы нелегальными). Автономные беспилотники, умеющие осуществлять полёт по маршруту, хорошо подходят для решения таких задач. Впрочем, именно такое использование и подстёгивает появление средств перехвата беспилотников.

Наверное, по заведомо “противозаконному” беспилотнику может вести огонь полиция, так как тем самым прекращается обнаруженное правонарушение. Естественно, стрельба боевыми из табельного карабина (из пистолета в беспилотник попасть шансов слишком мало) тут не будет приветствоваться, так как оснований совсем не достаточно. Зато какой-нибудь вариант медленных резиновых пуль, выпускаемых специальным ружьём – вполне годится.

Google тем временем продолжает активно давить на крупнейших разработчиков ПО для массового пользователя: теперь в рамках Project Zero опубликовали описание уязвимостей (незакрытых) в OS X от Apple. Естественно, разработчиков уведомили достаточно давно, но, как это водится, из-за корпоративной нерасторопности Apple истёк срок ожидания (три месяца) – и описание автоматически выложили в общий доступ. Недавно та же история, с подачи Google, приключилась с Microsoft. Занятно.

Робот DALER – это такой беспилотник, который может ползти, используя особые вращающиеся законцовки крыла. Крыло, при этом, сделано трансформируемым:

(На странице по ссылке – есть видео.)

Занятная схема передвижения, которой пользуются летучие мыши. Естественно, роботу можно было бы приделать колёса или манипуляторы. Основная особенность и преимущество решения с трансформируемым крылом – в его эффективности: для реализации требуется меньшее количество деталей и агрегатов, чем в случае создания полноценного “ходячего беспилотника”. Трансформируемые схемы – одно из самых интересных направлений в современной робототехнике.

На фотографии ниже – оптическая наземная станция ESA подсвечивает лазерным лучом оптическое же оборудование на борту МКС.

(Источник фото.)

Лазерные системы связи для спутников позволят передавать данные с большими скоростями, обещают до 7-10 гигабит/сек. Главное, чтобы с такой скоростью можно было принимать данные из космоса: потому что загружать туда, наверх, что-то объёмное – требуется редко (исключение составляют спутниковые каналы связи для наземного использования). Если же снабдить 10 гигабитным каналом спутник, то это предоставляет возможность получать с космических телескопов видео высокого разрешения в режиме реального времени, естественно, это будет видео, показывающее события, которые происходят на поверхности Земли.

Кстати, космический телескоп с адаптивной оптикой может избирательно следить за некоторыми движущимися объектами, не тратя разрешаюшую способность на окружающий пейзаж. Например, за самолётами. Не нужно постоянно сопровождать каждый из них, достаточно периодически переключать фокус, делая по кадру пять раз в секунду. Впрочем, за самолётами лучше следить при помощи радара. А вот для поиска подводных лодок, мощный телескоп, способный передавать на землю большой поток данных, – просто необходим. Тут важно, чтобы снимки синхронно делались в разных частотных диапазонах, лучше, если ещё и точки съёмки будут разными. Данные нужно передавать на землю для того, чтобы их анализировать в реальном времени мощным компьютером, который на спутнике не получится разместить по двум причинам: вес и потребляемая мощность.

Из разговоров в коридоре офиса одной ИТ-компании:

– На кухне, в кофе-машине, стоит чашка кофе. Владельца нет – кухня пустая.

– Возможно, кофе отравлен.

– Должно быть, яд очень сильный: человек лишь схватился за чашку и – готов.

– Тогда тело было бы рядом, а его нет. Не сходится.

– Хм. Хорошо. Предположим, что это не яд, а просто на чашку нанесён слой из нанитов-убийц: они проникают через кожу, а их число в организме удваивается каждые три секунды, так что на тотальное заселение уходит чуть больше минуты. Наниты перерабатывают тело, создавая из составляющих его веществ небольших паучков-роботов, когда всё переработано – паучки просто разбегаются, по щелям, по углам. Всё – никаких следов.

– Слишком футуристично. Но чашку лучше не трогать, это факт.

Действительно, пусть при контакте с ручкой чашки в кровь, через кожу, успешно проникает всего лишь пять нанитов. Через три секунды их уже десять. Через минуту в теле жертвы уже 5*2^20 = 5242880, то есть более пяти миллионов нанитов, которые быстро делают свою работу. Предположим, что один паучок весит 3 грамма, а собирают его 1000 нанитов. Тогда пять миллионов нанитов собирают параллельно 5 тыс. паучков, которые уносят 15 килограмм веса. Предположим, что сборка одного паучка занимает пять минут, тогда 60 килограмм превратятся в 20 тыс. паучков за двадцать минут. Не так долго, но кто-то может войти на кухню.

Со всеми этими допущениями есть и другие проблемы. Во-первых, не совсем ясно, как быть с водой: паучки-роботы должны быть относительно сухими, в смысле, они суше, чем человек. В принципе, воду они могут уносить в специальных брюшках, раз уж так надо. Тогда основной вес паучка – вода, а брюшко будет большим. Во-вторых, у нанитов могут быть трудности с быстрым перемещением по организму: после того, как их стало много, кровоток, очевидно, остановится. Как таковых ножек у нанитов нет, а только толкательные наноманипуляторы, на них быстро не побежишь. Хотя, группы нанитов могли бы подталкивать друг друга.

А вот паучки могут бежать быстро, со скоростью три метра в минуту, например. Тогда через пять минут они покинут пределы кухни и смогут найти тёплое место, чтобы испарить лишнюю воду и продолжить путь: ведь им ещё нужно перенести нанитов на другую чашку.

Тема противодействия надоедливым любительским беспилотникам, всё чаще заглядывающим в окна, не новая. Например, про беспилотники-охотники я писал несколько лет назад, а в прошлом году – обсуждали захват беспилотника сетью и спуск его на парашюте. Появляются новые проекты. Так, предлагают следующую концепцию: охотник заводит в пропеллер атакуемого дрона линь (тонкий тросик или ленту), который наматывается на лопасти, тем самым останавливая один из двигателей; испорченный дрон – падает (подробности по ссылке на IEEE Spectrum). Такой метод, конечно, может привести к тому, что потерявший управление дрон куда-нибудь врежется и что-то сломает. Но самое интересное, что, как и отмечено в IEEE Spectrum, появление таких перехватчиков приведёт к тому, что любительские дроны будут оборудованы средствами защиты (пассивной и активной). Ну или станут летать парами – исследователя с видеокамерой прикрывает истребитель, атакующий охотников.

Вообще, от тросика не так сложно защититься, закрыв пропеллеры сеткой: достаточно прикрыть их сверху. Кроме того, дрон может быть снабжён программой ухода от перехватчика. Вовсе не обязательно использовать метод быстрого набора высоты: наоборот, атакуемый беспилотник способен пойти на снижение, с интенсивным маневрированием, и, таким образом, избавиться от угрозы контакта тросика с собственными винтами. Не сложно придумать и другие варианты. Схватка роботов в воздухе наверняка окажется интересной.

Если автомобиль, транспортирующий станцию генерации панорам улиц, записывает ещё и идентификаторы (а также – радиотехнические сигнатуры) точек доступа WiFi, – естественно, с привязкой к местности, – то позже можно построить “навигационное поле”, используя данные о местоположении точек доступа. Не сложно предположить, что по такому навигационному полю, – особенно, если оно задано для “чужой территории”, – полетят беспилотники и прочая ракетная техника. Но насколько такое поле полезно в реальности?

Во-первых, точки доступа тухнут и перемещаются, внося искажения в навигационную карту. Конечно, достаточная плотность и разнообразие устройств уменьшают искажения, но серьёзная навигационная система всё равно должна уметь их, искажения, вычислять. Эта способность, будучи реализованной в программном коде, принесёт с собой ошибки и потенциальные проблемы с навигацией.

Во-вторых, точность навигации по WiFi оставляет желать лучшего: быстрый летательный аппарат просто не сможет использовать такую систему, так как характеристики накопления погрешности превысят все разумные ограничения. Сведения о местоположении точек WiFi могли бы быть полезны какому-нибудь роботу типа “Ленивец”, неторопливо ползущему по стенам домов. Но это весьма экзотическое, в смысле практической пользы, устройство. По сравнению с другими источниками “опорных” радиосигналов, вроде станций GSM и радиовышек, WiFi, в городах, предлагают большее число видимых точек, а также удобный для “захвата” сигнал (из-за используемого кодирования). Но в случае каких-то катастрофических периодов – эти точки исчезнут раньше, чем прочие системы связи.

В-третьих, если вынести за скобки GPS, для беспилотников останутся доступны другие средства навигации, прежде всего – привязка к местности по визуальным ориентирам и рельефу. У наземной робототехники с этим сложнее, но раз у нас всё равно отсняты панорамы улиц, – да ещё, наверняка, с геометрией зданий, – то и наземной технике WiFi особенно не нужен: при должном математическом обеспечении на борту, по зданиям можно ориентироваться даже в случае наличия серьёзных разрушений, а вот WiFi, в таком печальном случае, уж точно станет редкостью.

Тем не менее, так как память для бортовой вычислительной системы сейчас более чем доступна, загрузить в неё и данные по точкам доступа WiFi – вдруг пригодится в какой-нибудь экзотической ситуации?

В Universe Today опубликованы фотографии и видео неудачной попытки мягкой посадки первой ступени ракеты-носителя Falcon 9 на плавучую платформу (плюс – комментарии, англ.).

На сайте Алекса Экслера читаем, что при работе с почтой (предоставляемой в домене exler.ru), теперь есть HTTPS, но нужно игнорировать предупреждение безопасности браузера:

Почта на Exler.ru теперь работает по HTTPS-протоколу с самоподписанным сертификатом. Системы безопасности в браузерах на самоподписаный сертификат будут ругаться – предупреждаю. Поэтому надо адрес mail.exler.ru занести в исключения (доверенные сертификаты) – тогда ругаться не будет.

(Сертификат там, кстати, отдаётся не самоподписанный, но это детали.)

Именно так приучают массового пользователя к тому, чтобы он, фактически, игнорировал HTTPS, убивая этот протокол. Дело в том, что призыв игнорировать предупреждения и добавлять исключения, делает HTTPS близким к открытому HTTP, в плане перехвата трафика. Потому что в XXI веке настроить SSL-прокси не так уж и сложно. Естественно, главное отличие, в смысле перехвата, остаётся: для чтения HTTP достаточно пассивного “снифера”, HTTPS потребует активной подмены узлов. Но приучать пользователей давить кнопку “Всё равно продолжить” (название условное) – это совсем нехорошо. (Признаваемый браузерами сертификат стоит не так дорого, можно ещё найти бесплатные, а уж для exler.ru, думаю, кто-нибудь просто подарил бы сертификат.)

Ракета-носитель Falcon 9, первая ступень которой оборудована для мягкой посадки и повторного использования, вывела сегодня на орбиту грузовик Dragon. Планировалось, что первая ступень совершит посадку на специальную плавучую платформу (необитаемую), но, как пишут, посадка получилась жёсткой и нештатной. Как минимум, ступень попала на платформу – не всё так плохо.

У DARPA есть проект MOIRE, цель которого – получение новых оптических систем, пригодных для использования на спутниках (выведенных на геосинхронную орбиту, в частности). Новизна оптики заключается в том, что, благодаря принципиально иным техническим решениям (мембранным модулям), на орбите окажутся телескопы, чья разрешающая способность превысит показатели лучших современных систем в несколько раз. Так как огромные зеркала (или линзы) выводить на орбиту чрезвычайно трудно, предлагается построить трансформируемую систему, которая в сложенной конфигурации занимает минимум пространства, а разворачивается – в гигантский оптический прибор, с “зеркалом” диаметром 20 метров. (Есть видео, иллюстрирующее процесс разворачивания телескопа.)

(На картинке – сравнительные размеры зеркал различных телескопов и зеркала проекта MOIRE, в представлении художника; DARPA.)

Подобные конструкции-трансформеры, иногда весьма сложной структуры, давно используются на разведывательных спутниках. Только раньше таким способом сворачивались-разворачивались огромные антенны. Интересно, что именно эта инженерная задача – проектирование сложных механических “сворачивающихся структур” – в своё время стала одной из ключевых причин развития такой математической дисциплины, как компьютерная геометрия.

Мощные телескопы на геосинхронной орбите нужны для того, чтобы вести мониторинг большей части поверхности Земли (лучше – всей поверхности), в режиме реального времени, с большим разрешением. Такая система мониторинга позволяет оперативно глянуть из космоса в любой уголок нашей замечательной планеты – не нужно ждать прохождения спутника, заказывать “обзор” заблаговременно. Естественно, задачи, прежде всего, – разведывательные: все мощные орбитальные телескопы, которые сейчас используются астрономами, выросли из решения задач орбитальной разведки.

Подобная система мониторинга земной поверхности будет иметь дело с огромными объёмами данных. Примем, что площадь поверхности Земли – 510 млн квадратных километров, а полезное разрешение – 10 метров (пусть вертикальное совпадает с горизонтальным, тогда в одном квадратном километре – 10 тыс. пикселей). Это означает, что один “снимок” поверхности Земли будет содержать 510*10^6*10^4 = 5,1*10^12, то есть, около 5 триллионов пикселей. Если мы записываем значение яркости пикселя с разрешением в 8 битов, то наш снимок займёт лишь около 5 терабайт в хранилище. Не так много, особенно если учитывать, что десятиметровое разрешение позволяет увидеть множество типов самолётов, прочей военной техники, идентифицировать типы кораблей, различать колонны грузовиков (или танков), в общем, немало. Но, естественно, для настоящей разведки требуется разрешение менее метра, что значительно увеличивает объёмы данных, не делая, впрочем, их фантастическими, потому что нужно же учитывать плюсы эффективного кодирования и прочей “дедупликации”.

Кстати, если спутниковая группировка пишет “видео всей Земли” с частотой 12 кадров в секунду, то суточный лог займёт (без сжатия) 86400*12*5Тб = (примерно) 5 эксабайт (или пять миллионов терабайт). Это уже много. Как минимум, такой объём сложно хранить на самих спутниках.

Основная проблема с большим объёмом данных, образующихся на орбите, в том, как их скачать на землю. Но несколько параллельных лазерных “даталинков”, идущих в наземные оптические телескопы, могут предложить весьма быстрый канал, который точно позволит вести в реальном времени мониторинг земной поверхности с низким разрешением, мгновенно переключая орбитальную оптику в “субметровый режим”, если потребовалось понаблюдать за каким-то отдельным регионом в деталях. Лазерные системы связи активно испытываются много лет, например, есть относительно свежий эксперимент NASA на МКС – Optical PAyload for Lasercomm Science (OPALS). Если данные передаются на землю со скоростью один гигабит в секунду, или в 100 мегабайт/сек, то изображение региона 100х100 км, с разрешением в 2 байтовых пикселя на метр, объёмом в 40 несжатых гигабайт, скачается примерно за семь минут. Очевидно, что оптимизация процесса позволит получать высококачественные снимки территорий всего через несколько минут после того, как эти снимки запросили. Задачи общего обзора и детального наблюдения могут быть разделены между спутниками. Всё это сильно приближает к реальности распространённый кинематографический сюжет, когда находящиеся на земле бойцы сил специальных операций за какие-то минуты получают на свои носимые компьютеры свежие космические снимки соседнего населённого пункта, позволяющие видеть фигуры людей на улицах.