dxdt.blog: занимательный интернет-журнал

В продолжение заметки про лазерную турель, перехватывающую подлетающие снаряды. Чисто “кинетическая” турель стреляет не лазером, а своим снарядом, который должен угодить прямо в снаряд подлетающий. Попасть снарядом в снаряд сложнее, чем лазером, но возможно. При столкновении на встречных курсах – мгновенный гарантированный результат: сумма скоростей будет такой, что оба снаряда разрушатся. Даже если перехватчик мал, относительно перехватываемого снаряда, например, составляет лишь десять процентов его массы, попадание всё равно приводит к разрушению цели.

В прошлом примере, про лазер, перехватываемый снаряд летит со скоростью 1300 м/сек (что является заведомо завышенным показателем – обычно скорость раза в два-три меньше). Путь, на котором требуется перехватить снаряд, – 900 метров: предполагаем, что снаряд обнаружен на расстоянии в километр, а если он не перехвачен до рубежа 100 метров от прикрываемого объекта, то перехвата, считаем, не состоялось (таковы условия задачи). Выходит, на всё про всё у перехватывающего комплекса 750 мс. Это как минимум.

Основной проблемой для кинетического перехватчика становится подлётное время до снаряда. Лазер тут действует мгновенно, а вот стальной болванке ещё нужно лететь. Пусть у нас столь же сверхмощная фантастическая пушка, как и у атакующих, поэтому снаряд на перехват вылетает со скоростью 1300 м/сек. Тогда, если пренебречь падением скорости, 100 метров он преодолеет за 76 мс. В реальности, конечно, несколько медленнее. Это означает, что нижний предел запаса времени на полёт перехватчика – примерно 100 мс. Осталось 650 мс. В предыдущем упражнении, на поворот лазерной турели мы отводили 300 мс. Это показатель, отражающий предел сверху: действительно, за 0,3 сек. можно повернуть на 180 градусов даже массивную турель, если заранее озаботиться электрическим или, на худой конец, паровым приводом. Итак, 300 + 100 = 400, а осталось 350 мс, но это только механическая часть. Кстати, интересная оптимизация состоит в том, что турель может всё время быстро вращаться: это, во-первых, позволяет экономить на разгоне (хотя, тут можно поспорить); во-вторых, снижает средний показатель угла доворота, необходимого для обстрела подлетающего снаряда – в некоторых случаях мы уже будем смотреть примерно на подлетающий снаряд, когда тот будет обнаружен (лучше всего, конечно, сразу развернуться в сторону вероятного противника). Для того, чтобы понять, куда же стрелять, как и в случае с лазером, придётся провести траекторные вычисления, пусть, как и в прошлый раз, это 50-100 мс. 350 – 100 = 250 мс, столько осталось времени на выстрел.

Кинетический перехватчик должен маневрировать, чтобы корректировать свой полёт и попадать в цель. Маневрирование, кроме того, позволяет сократить время поворота турели: оптимизированный вариант стреляет, развернув турель в некий сектор, захватывающий снаряд, а перехватчик дальше наводится дополнительно. Траектория полёта изменяется, расстояние несколько увеличивается, но это может оказаться оправданным. Особенно, если выпускать несколько перехватчиков. А для получения высокой вероятности перехвата – именно так и придётся поступать. Выстрелы могут происходить параллельно, поэтому 250 мс не нужно делить между десятью, как минимум, стволами. Естественно, 250 мс – более чем достаточно. Если начать раньше, то перехватчик получит шанс встретить снаряд на большем удалении от критического рубежа. Проблема в том, что обычный, не реактивный, перехватчик довольно быстро теряет скорость с расстоянием. Поэтому лучше всего стрелять кинетическим перехватчиком из электромагнитной пушки, разгоняющей снаряд хотя бы до 2500 м/сек. Сооружение громоздкое, но зато всепогодное и эффективное. Это вам не лазер.

(Скопирую из Facebook.com.) Интересно развивается наука. Много лет назад я отвечал на “детские вопросы” сайта “Элементы” (рубрика была замечательная, а вопросы – очень занятные.) Среди вопросов был и такой: видят ли микробы друг друга? Мой ответ, который я и сейчас считаю неплохо обоснованным, сводился к тому, что у видеть микробы не могут, так как, во-первых, размеры микробов сравнимы с минимальной разрешающей способностью световой оптической системы; во-вторых, глаз, как оптический прибор, является слишком сложной, по сравнению с микробом, структурой. А теперь вот микробиологи раз – и докопались до того, что обнаружили некую сложную структуру у одноклеточного планктона, которую уже называют “глазом”. Хорошо ещё, что в кавычках, условно. Очень интересно. Осталось обнаружить только “мозг”. Хотя, я всё равно не понимаю, как может что-то увидеть “глаз” такого размера. Ну, если только эти микробы настолько продвинутые, что развились до ближнепольной микроскопии. Впрочем, в таком случае микробы должны были бы изучать микробиологов, а не наоборот.

Про то, что биткоины появились с некоторой дополнительной, “неплатёжной”, целью, приходится слышать нередко. Чуть чаще говорят, что вычислительная мощность узлов, составляющих сеть этой распределённой платёжной системы, очень велика и может быть использована для криптологических задач. На правах технократического юмора (весьма занудного, конечно) процитирую свою заметку из Facebook:

Попробовал придумать, как всесильное АНБ могло бы использовать вычислительную мощность сети биткоин (которую, в таком случае, агентство само и продвигает, незаметно) в своих целях. Напомню, что майнеры биткоинов вычисляют SHA-256, подбирая аргумент под заданное значение. Результат SHA-256 от входного сообщения (заголовка блока транзакций) должен быть меньше заданного в сети числа. Подбор заголовка и составляет сложность. Казалось бы, какой от этого толк криптологии?

Сформулировал такой заговор: АНБ известна некоторая оптимизация, позволяющая находить произвольные коллизии SHA-256; но для практического использования этой оптимизации требуется знать некоторое число “особых точек” – блоков данных, для которых результат SHA-256 меньше порогового значения. Данная теория, кстати, не выглядит математически абсурдной. Множество найденных “особых точек” позволяет АНБ построить радужную таблицу, на которой и заработает их секретная оптимизация SHA-256. Так как денег в бюджете не хватило (мало ли – может, ушли на строительство), решено было запустить в эти интернеты криптовалюту, протокол которой привязан к вычислению “особых точек”, да ещё и устроен таким образом, что результаты автоматически публикуются через Сеть, с резервированием (удобно собирать). При этом нужное АНБ пороговое значение достаточно мало, но и протокол устроен так, что мощность сети наращивается постепенно, а на основе этого роста корректируется и цель сети (Target), которая всё ближе и ближе к полезному для АНБ результату.

Тут особенно занимательно, что в таком случае сеть сама постепенно выходит на нужную мощность – так устроен протокол: награда за майнинг мотивирует к увеличению мощности майнера, а такое увеличение сдвигает пороговое значение сложности.

Считается, что одним из факторов, сдерживающих внедрение самоуправляемых автомобилей, являются трудности с определением ответственных в случае ДТП. Однако не стоит переоценивать эти юридические сложности, связанные с появлением автомобилей-роботов. Да, ответственность с пассажиров снимается, перекладывается на производителя автомобиля, это очень удобно.

Во-первых, производитель, опираясь на “груз ответственности”, запрещает ручное вождение, а также, ещё раз, запрещает вносить какие бы то ни было изменения в конструкцию и ПО, да и вообще – автомобиль они больше не продают, а лишь лицензируют “право проезда”;

Во-вторых, ответственность за ошибки конструкции и опасные “баги” в программном обеспечении будет сводиться к единичным миллионным выплатам (не так много для автогиганта) и отзыву автомобилей “на перепрошивку” (практика уже отработана, и с отзывами, и с выплатами);

В-третьих, и это самое интересное, наверняка появятся некие квоты на “травматизм и ДТП”, которыми страховые компании и автопроизводители будут обмениваться между собой – потому что в роботизированном мире подобная статистка хорошо формализуется.

Вопрос лишь в том, много ли окажется желающих за собственные деньги ездить в запертой (“а чтобы не выскочили на проезжую часть без команды”) коробочке, управляемой даже не локальным персональным автопилотом, а транспортной сетью (“потому что планирование, оптимизация потоков”), без единого шанса как-то повлиять на ситуацию в момент перемещения между точками А и Б. Особенно, если учитывать следующий тонкий момент. Автомобили-роботы, находящиеся в транспортном потоке, обмениваются между собой информацией и, в перспективе, принимают решения о безопасном “разруливании” каких-то критических ситуаций. Можно ожидать, что роботы и компьютеры, обычно, справятся с такой задачей хорошо и без потерь. Но возможны ситуации, – например, возникающие в результате стихийных событий, вроде падения дерева на трассу, – когда выхода без потерь просто нет. И вот, в случае транспортного потока ближайшего будущего, решение о том, кому из пассажиров и что терять, станут принимать роботы, управляющие коробочками-автомобилями. Многим ли это понравится?

Впрочем, роботы, конечно, безопаснее, это доказывает не только гражданская авиация. Безопаснее – до тех пор, пока под контролем.

В продолжение предыдущей записки о системе от Wolfram-а, распознающей образы на изображениях. Интересно, что ImageIdentify работает весьма хорошо даже с очень сложными сценами. Запутать систему, отогнав её на подобающую сторону теста принадлежности к роботам, конечно можно, особенно, если вы понимаете математические основы “компьютерного зрения”, но результаты всё равно впечатляют. Возьмём для примера разные картинки велосипедов и отправим их на сервис ImageIdentify.com. Опознать что-то общее (“велосипедное”) на этих картинках человеку несложно, у автомата – сложности возникают, капчу он бы не решил.

Надо заметить, что обработка произвольных файлов изображений сама по себе трудна; многие проблемы кроются в приведении файлов к представлению, пригодному для дальнейшей обработки. Если бы некий робот имел возможность посмотреть на те же сцены своими камерами, то результаты были бы значительно лучше.

Есть такие “капчи”, где требуется узнать предметы или животных на фотографиях, выделив сходные изображения (например те, где есть кошки). Недавно появился сервис из проектов Стивена Вольфрама (Stephen Wolfram), который эффективность подобной капчи сводит практически к нулю: imageidentify.com – обученная группа машин успешно распознаёт и котов, и предметы быта. Правда, носорог на картинке ниже остался незамеченным. Но это не страшно, потому что откуда машине знать, что носорог может быть размером с кошку?

Сопроводительный текст рассказывает, что это демонстрация одной функции, встроенной в Wolfram Language – ImageIdentify. Полезная, надо сказать, функция.

Предположим, что некоторый пользователь онлайн-игры использует несколько аккаунтов (такое часто случается). Если администрации игры требуется сгруппировать такие аккаунты – а это просто необходимо для вычисления различных “маркетинговых” характеристик, – то для этого хорошо подходит механизм “профилирования” на основе активности пользователя в игре.

Понятно, что можно попробовать связать аккаунты на основе IP-адресов, но, при существующем распространении NAT, за одним адресом могут оказаться сотни различных пользователей. Если игра использует специальный клиент, идентификатором может послужить некий уникальный номер клиентской программы, но ведь и компьютер может быть общим, так что тоже возникает погрешность. А вот изменить поведение в игре – игроку крайне сложно, скорее, невозможно, если вести речь не о крупных чисто игровых действиях, а о базовых интерактивных элементах: о манере передвижения мышки, управления движением персонажа, использования меню и настроек в игре.

Для записи таких характеристик придётся вести подробные логи. Но дисковое пространство сейчас стоит недорого, да и сбор нужных параметров (которые неплохо “сжимаются” при использовании правильного кодирования) не отнимет заметной полосы пропускания канала доступа к Интернету. Зато можно быть уверенным, что уже на небольшом числе элементов идентифицирующей последовательности множество записей в логах расщепится на уникальные группы, соответствующие отдельным игрокам. Что может представлять собой идентифицирующая последовательность? Например, вот такой набор характеристик: средняя скорость перемещения курсора мыши; соотношение вертикальной и горизонтальной скорости курсора; частота следования сообщений в игровом чате; число уникальных слов, используемых в чате; частота нажатия кнопок управления персонажем (или игровым процессом, не важно) и т.д., и т.п. Чем больше параметров, тем точнее будет разделение пользователей.

Поведенческая идентификация несравнимо качественнее, чем идентификация по техническим параметрам (IP-адрес, скорость канала, тип оборудования и т.п.). Причина в том, что технические параметры характеризуют компьютер, а поведенческие – того, кто компьютер использует. Преимущество онлайн-игр перед другими системами (типа интернет-банков или веб-сайтов) в том, что пользователь здесь взаимодействует с системой гораздо более активно, совершая за малое время большое число измеримых действий.

В системах двухфакторной авторизации нередко используется смартфон, играющий роль носителя “второго фактора”. То есть, для того, чтобы пройти авторизацию на каком-то сервисе, нужно держать в руках привязанный к системе авторизации смартфон. Если доступ желают получить злоумышленники, то они могут рассмотреть вариант кражи этого смартфона. Интересно, что грамотный подход это не просто кража, а подмена аппарата на аналогичный. Такую подмену может незаметно провести ловкий манипулятор. Подменный аппарат должен быть сломан, а лучше всего, если при первой попытке запуска он продемонстрирует поломку: например, показательно и непоправимо “зависнет”. Такой метод позволит выиграть время: владелец аппарата, скорее всего, не будет подозревать о краже и, соответственно, не кинется тут же менять доступы и удалённо блокировать утраченный смартфон.

Правда, злоумышленникам придётся весьма тщательно готовиться. Например, смартфон, предоставленный на замену, должен быть с SIM-картой внутри. Потому что владелец атакуемого аккаунта может достаточно быстро решить переставить карту в другой телефонный аппарат, чтобы, хотя бы, позвонить или иметь возможность принимать звонки. Обычная дефектная SIM-карта наведёт на подозрения. Поэтому нужна специальная карта, которая приводит к “зависанию” других аппаратов. К сожалению, из-за разнообразия оборудования такая карта вряд ли возможна.

Тем не менее, даже простая подмена смартфона даёт некоторое время для того, чтобы получить авторизацию в двухфакторной системе. Нужно, конечно, знать PIN-код от позаимствованного аппарата, но это дело наживное: обычно, код можно подглядеть или снять процесс его ввода при помощи видеокамеры, с достаточного расстояния. Идеальным завершением операции являлся бы обратный обмен смартфонов. Тогда незадачливый владелец аккаунта просто предположил бы, что его гаджет сам собой заработал – такое случается нередко, – и причин для беспокойства нет.

Между прочим, различные аппаратные и программные закладки могут активироваться не только по поступившей команде, но и по отсутствию (исчезновению) некоторого заданного “сигнала”. Скажем, если сетевое оборудование перестало обнаруживать в проходящих пакетах более семнадцати тысяч упоминаний строки “google.com” в час, то оборудование ломается – срабатывает закладка. Пример, конечно, фантастический, но то же самое могло бы происходить и с программным обеспечением, не получающим регулярных обновлений “из центра”, а также с промышленной аппаратурой, к которой перестали подключать “одобренные производителем флешки” – последние, конечно, раз в полгода должны демонстрировать через контроллер USB новые серийные номера.

Санкции, предписанные федеральным правительством штатовским ИТ-компаниям, привязаны к определённым территориям. Не все сервисы, устройства и услуги можно выключить с высокой точностью, основываясь на геопривязке. Но многие – можно. Например:

доменные имена и IP-адреса – для них указываются контактные данные администратора (домена или блока IP-адресов), в которых, обычно, прописана страна и регион (хотя, в некоторых случаях, эти данные могут быть неверны). Регистрация домена может быть прекращена, а имя, соответственно, удалено или заблокировано;

некоторые операционные системы – например, Microsoft Windows ходят за обновлениями на серверы Microsoft, а идентификатор установки этой ОС имеет региональную привязку (по данным от магазинов и компаний-интеграторов). С уверенностью говорить нельзя, но, теоретически, ОС могут быть заблокированы с помощью раздачи некоторого специального обновления, срабатывающего только на некоторой выборке идентификаторов (лицензионных ключей). Естественно, в правильно настроенной коропативной среде такие обновления сами могут быть предварительно заблокированы, но наивно полагать, что такие среды встречаются повсеместно;

многие смартфоны – определение “домашнего” местоположения – стандартная функция для современных смартфонов. Причём, тут используется несколько критериев: и данные GPS, и данные от базовых станций GSM, кроме того – сведения о точках доступа WiFi, данные пользовательского профиля. Отключить современный смартфон можно двумя путями: во-первых, через операционную систему (на всех ведущих платформах есть стандартные функции блокировки телефонных аппаратов, используемые в случае кражи); во-вторых, через GSM-модуль, теоретически, при помощи отправки некоторой недокументированной команды с базовой станции;

часть операторского телекоммуникационного оборудования (и в сетях GSM, и в других сетях передачи данных) – данные о географии установок известны производителям от региональных дистрибьюторов. Отключить оборудование можно через имеющиеся каналы технологического управления, а в случае их предварительной блокировки, через уязвимости, которые, наверняка, имеются в достаточном количестве;

часть программно-технического оборудования, используемого при оказании разных ИТ-услуг, обычно называемых телематическими – дело в том, что многие современные “серверы и маршрутизаторы” привязаны к своим производителям, через схемы лицензирования. Соответственно, эти же самые схемы могут быть использованы для блокирования ключевых функций оборудования, на программном уровне (это же, кстати, касается разного корпоративного оборудования, вроде офисных телефонных станций и пр.).

Хуже всего, что, в теории, подобные блокировки могут коснуться и промышленного оборудования: современные АСУ (SCADA и т.д.), к сожалению, также не отличаются автономностью, а поэтому могут быть заблокированы дистанционно, по практически официальным каналам управления и обновления.

В общем, есть где развернуться.

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.