Najbardziej znaną klasą systemów o autonomicznej funkcjonalności, stosowanych obecnie przez siły zbrojne niektórych krajów, są systemy aktywnej ochrony (SAZ) dla pojazdów opancerzonych, które są zdolne do samodzielnego niszczenia atakujących pocisków przeciwpancernych, pocisków niekierowanych i pocisków. AES jest zwykle kombinacją radarów lub czujników podczerwieni, które wykrywają atakujące zasoby, z systemem kierowania ogniem, który śledzi, ocenia i klasyfikuje zagrożenia.
Cały proces od momentu wykrycia do momentu wystrzelenia pocisku jest całkowicie zautomatyzowany, ponieważ interwencja człowieka może go spowolnić lub całkowicie uniemożliwić terminowe wyzwolenie. Operator nie tylko fizycznie nie jest w stanie wydać polecenia wystrzelenia przeciwpocisku, nie będzie nawet w stanie kontrolować poszczególnych faz tego procesu. Jednak BACS są zawsze programowane z wyprzedzeniem, aby użytkownicy mogli przewidzieć dokładne okoliczności, w których system powinien reagować, a w jakich nie powinien. Rodzaje zagrożeń, które wywołają reakcję BACS, są znane z góry lub przynajmniej przewidywalne z dużym stopniem pewności.
Podobne zasady regulują również działanie innych autonomicznych systemów uzbrojenia naziemnego, takich jak systemy przechwytywania pocisków niekierowanych, pocisków artyleryjskich i min używanych do ochrony baz wojskowych w strefach działań wojennych. Zarówno APS, jak i systemy przechwytujące można zatem uznać za systemy autonomiczne, które po aktywacji nie wymagają interwencji człowieka.
Wyzwanie: autonomia dla naziemnych robotów mobilnych
Obecnie naziemne systemy mobilne są zwykle wykorzystywane do wykrywania materiałów wybuchowych i ich neutralizacji lub rozpoznania terenu lub budynków. W obu przypadkach roboty są zdalnie sterowane i monitorowane przez operatorów (chociaż niektóre roboty mogą wykonywać proste zadania, takie jak przemieszczanie się z punktu do punktu bez stałej pomocy człowieka). „Powodem, dla którego zaangażowanie człowieka jest nadal bardzo ważne, jest fakt, że roboty mobilne naziemne mają ogromne trudności z samodzielnym działaniem w trudnym i nieprzewidywalnym terenie. Prowadź samochód poruszający się samodzielnie po polu bitwy, gdzie musi omijać przeszkody, odjeżdżać z ruchomymi obiektami i znajdować się pod ostrzałem wroga. znacznie trudniejsze - ze względu na nieprzewidywalność - niż stosowanie autonomicznych systemów uzbrojenia, takich jak wspomniany SAZ”- powiedział Marek Kalbarczyk z Europejskiej Agencji Obrony (EDA). Dlatego też autonomia robotów naziemnych w dzisiejszych czasach wciąż ogranicza się do prostych funkcji, na przykład „follow me” i nawigacji do podanych współrzędnych. Follow me może być używany przez pojazdy bezzałogowe do podążania za innym pojazdem lub żołnierzem, podczas gdy nawigacja po punktach orientacyjnych umożliwia pojazdowi wykorzystanie współrzędnych (określonych przez operatora lub zapamiętanych przez system) w celu dotarcia do żądanego miejsca docelowego. W obu przypadkach pojazd bezzałogowy wykorzystuje GPS, radar, sygnatury wizualne lub elektromagnetyczne lub kanały radiowe, aby podążać za liderem lub określoną / zapamiętaną trasą.
Wybór Żołnierza
Z operacyjnego punktu widzenia, celem korzystania z takich samodzielnych funkcji jest generalnie:
• zmniejszenie ryzyka dla żołnierzy w obszarach niebezpiecznych poprzez zastąpienie kierowców bezzałogowymi pojazdami lub bezzałogowymi zestawami napędowymi z autonomicznym śledzeniem konwojów, lub
• udzielanie wsparcia wojskom na odległych obszarach.
Obie funkcje zasadniczo opierają się na tak zwanym elemencie unikania przeszkód, aby zapobiec kolizji z przeszkodami. Ze względu na złożoną topografię i ukształtowanie poszczególnych obszarów terenu (wzgórza, doliny, rzeki, drzewa itp.) system nawigacji punktowej stosowany w platformach naziemnych musi zawierać radar lub lidar laserowy (LiDAR - Light Detection And Ranging) lub być w stanie korzystać z fabrycznie załadowanych map. Ponieważ jednak lidar opiera się na aktywnych czujnikach i dlatego jest łatwy do wykrycia, badania koncentrują się obecnie na pasywnych systemach obrazowania. Chociaż wstępnie załadowane mapy są wystarczające, gdy bezzałogowe pojazdy działają w dobrze znanych środowiskach, dla których dostępne są już szczegółowe mapy (na przykład monitorowanie i ochrona granic lub infrastruktury krytycznej). Jednak za każdym razem, gdy roboty naziemne muszą wejść w złożoną i nieprzewidywalną przestrzeń, lidar jest niezbędny do nawigacji między punktami pośrednimi. Problem w tym, że lidar również ma swoje ograniczenia, to znaczy, że jego niezawodność można zagwarantować jedynie dla pojazdów bezzałogowych operujących w stosunkowo prostym terenie.
Dlatego potrzebne są dalsze badania i rozwój w tej dziedzinie. W tym celu opracowano kilka prototypów demonstrujących rozwiązania techniczne, takie jak ADM-H czy EuroSWARM, w celu zbadania, przetestowania i zademonstrowania bardziej zaawansowanych funkcji, w tym autonomicznej nawigacji czy współpracy systemów bezzałogowych. Próbki te są jednak wciąż na wczesnym etapie badań.
Przed nami wiele trudności
Ograniczenia lidaru to nie jedyny problem, z jakim borykają się naziemne roboty mobilne (HMP). Zgodnie z badaniem „Dopasowanie terenu i integracja bezzałogowych systemów naziemnych”, a także badaniem „Określenie wszystkich podstawowych wymagań technicznych i bezpieczeństwa dla bezzałogowych pojazdów wojskowych podczas operacji w połączonej misji obejmującej systemy załogowe i bezzałogowe” (SafeMUVe), finansowane przez Europejską Agencję Obrony wyzwania i możliwości można podzielić na pięć różnych kategorii:
1. Operacyjne: Istnieje wiele potencjalnych zadań, które można rozważyć dla naziemnych robotów mobilnych o funkcjach autonomicznych (centrum łączności, obserwacja, rozpoznanie stref i tras, ewakuacja rannych, rozpoznanie broni masowego rażenia, podążanie za liderem z ładunkiem, eskortowanie zaopatrzenia, oczyszczanie tras itp.), ale wciąż brakuje koncepcji operacyjnych wspierających to wszystko. Dlatego też twórcom naziemnych robotów mobilnych z autonomicznymi funkcjami trudno jest opracować systemy, które dokładnie spełnią wymagania wojska. Zorganizowanie forów lub grup roboczych dla użytkowników pojazdów bezzałogowych z funkcjami autonomicznymi mogłoby rozwiązać ten problem.
2. Techniczne: Potencjalne korzyści z samodzielnych HMP są znaczące, ale nadal istnieją przeszkody techniczne, które należy pokonać. W zależności od zamierzonego zadania NMR może być wyposażony w różne zestawy wyposażenia pokładowego (czujniki do rozpoznania i obserwacji lub monitorowania i wykrywania broni masowego rażenia, manipulatory do obsługi materiałów wybuchowych lub systemów uzbrojenia, systemy nawigacji i naprowadzania), zestawy do zbierania informacji, zestawy sterowania operatora i urządzenia sterujące …Oznacza to, że bardzo potrzebne są niektóre przełomowe technologie, takie jak podejmowanie decyzji / przetwarzanie kognitywne, interakcja człowiek-maszyna, wizualizacja komputerowa, technologia baterii lub wspólne zbieranie informacji. W szczególności nieustrukturyzowane i sporne środowisko sprawia, że systemy nawigacji i naprowadzania są bardzo trudne w obsłudze. Tu trzeba iść na ścieżce rozwoju nowych czujników (termicznych detektorów neutronów, interferometrów opartych na technologii przechłodzonych atomów, inteligentnych siłowników do monitorowania i sterowania, zaawansowanych czujników indukcji elektromagnetycznej, spektroskopów na podczerwień) oraz technik np. zdecentralizowanego i wspólnego SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). lokalizacja i mapowanie) oraz trójwymiarowe badanie terenu, nawigacja względna, zaawansowana integracja i fuzja danych z istniejących czujników, a także mobilność za pomocą wizji technicznej. Problem tkwi nie tyle w charakterze technologicznym, gdyż większość z tych technologii jest już wykorzystywana w sferze cywilnej, ale w regulacji. Rzeczywiście, takie technologie nie mogą być natychmiast wykorzystane do celów wojskowych, ponieważ muszą być dostosowane do konkretnych wymagań wojskowych.
Taki jest właśnie cel kompleksowego strategicznego programu badawczego EAO OSRA, który jest narzędziem, które może zapewnić niezbędne rozwiązania. W ramach OSRA powstaje kilka tzw. cegiełek technologicznych lub TBB (Technology Building Block), które mają wyeliminować luki technologiczne związane z robotami naziemnymi, np.: wspólne działania platform załogowych i niezamieszkałych, interakcja adaptacyjna człowieka i człowieka. system bezzałogowy o różnych poziomach autonomii; system kontroli i diagnostyki; nowe interfejsy użytkownika; nawigacja w przypadku braku sygnałów satelitarnych; autonomiczne i zautomatyzowane naprowadzanie, nawigacja i sterowanie oraz algorytmy podejmowania decyzji dla platform załogowych i bezzałogowych; kontrola kilku robotów i ich wspólne działania; precyzyjne prowadzenie i kontrola broni; aktywne systemy wizualizacji; sztuczna inteligencja i big data wspierające podejmowanie decyzji. Każdy TVB należy do dedykowanej grupy lub CapTech, w skład której wchodzą eksperci z rządu, przemysłu i nauki. Wyzwaniem dla każdej grupy CapTech jest opracowanie mapy drogowej dla ich TVB.
3. Regulacyjne / Prawne: Istotną przeszkodą we wprowadzaniu systemów autonomicznych na arenę wojskową jest brak odpowiednich metodologii weryfikacji i oceny lub procesów certyfikacji, które są wymagane, aby potwierdzić, że nawet robot mobilny z najbardziej podstawowymi funkcjami autonomicznymi jest w stanie poprawnie i bezpiecznie działać nawet w warunkach wrogie i wymagające środowiska. W świecie cywilnym samochody autonomiczne borykają się z tymi samymi problemami. Według badania SafeMUVe, główne opóźnienie zidentyfikowane w zakresie określonych standardów/najlepszych praktyk dotyczy modułów związanych z wyższymi poziomami autonomii, a mianowicie Automatyką i Łączeniem Danych. Moduły takie jak np. „Postrzeganie środowiska zewnętrznego”, „Lokalizacja i mapowanie”, „Nadzór” (Podejmowanie decyzji), „Planowanie ruchu” itp., nadal znajdują się na średnim poziomie gotowości technologicznej i choć są kilka rozwiązań i algorytmów zaprojektowanych do wykonywania różnych zadań, ale żaden standard nie jest jeszcze dostępny. W związku z tym istnieją również zaległości dotyczące weryfikacji i certyfikacji tych modułów, częściowo objęte europejską inicjatywą ENABLE-S3. Nowo utworzona sieć centrów testowych EAO była pierwszym krokiem we właściwym kierunku. Dzięki temu krajowe ośrodki mogą realizować wspólne inicjatywy przygotowujące do testowania obiecujących technologii, na przykład w dziedzinie robotyki.
4. Personel: Rozszerzone wykorzystanie bezzałogowych i autonomicznych systemów naziemnych będzie wymagało zmian w systemie edukacji wojskowej, w tym szkolenia operatorów. Przede wszystkim personel wojskowy musi rozumieć techniczne zasady autonomii systemu, aby w razie potrzeby prawidłowo go obsługiwać i kontrolować. Stworzenie zaufania pomiędzy użytkownikiem a systemem autonomicznym jest warunkiem wstępnym szerszego zastosowania systemów naziemnych o wyższym poziomie autonomii.
5. Finanse: Podczas gdy globalni gracze komercyjni, tacy jak Uber, Google, Tesla czy Toyota inwestują miliardy euro w autonomiczne samochody, wojsko wydaje znacznie skromniejsze kwoty na bezzałogowe systemy naziemne, które są również podzielone między kraje, które mają własne plany krajowe rozwijać takie platformy. Powstający Europejski Fundusz Obronny powinien pomóc skonsolidować finansowanie i wspierać wspólne podejście do opracowywania naziemnych robotów mobilnych o bardziej zaawansowanych funkcjach autonomicznych.
Praca Agencji Europejskiej
EOA od kilku lat aktywnie działa w dziedzinie naziemnych robotów mobilnych. Specjalne aspekty technologiczne, takie jak mapowanie, planowanie trasy, podążanie za liderem lub unikanie przeszkód, zostały opracowane we wspólnych projektach badawczych, takich jak SAM-UGV lub HyMUP; oba są współfinansowane przez Francję i Niemcy.
Projekt SAM-UGV ma na celu opracowanie autonomicznego modelu demonstracyjnego technologii opartego na mobilnej platformie naziemnej, która wyróżnia się modułową architekturą zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. W szczególności próbka demonstracyjna technologii potwierdziła koncepcję skalowalnej autonomii (przełączanie między trybem zdalnego sterowania, półautonomią i trybem w pełni autonomicznym). Projekt SAM-UGV był dalej rozwijany w ramach projektu HyMUP, który potwierdził możliwość wykonywania misji bojowych za pomocą systemów bezzałogowych we współpracy z istniejącymi pojazdami załogowymi.
Ponadto ochrona systemów autonomicznych przed celową ingerencją, opracowanie wymagań bezpieczeństwa dla zadań mieszanych oraz standaryzacja HMP są obecnie przedmiotem odpowiednio projektu PASEI oraz badań SafeMUVe i SUGV.
Na wodzie i pod wodą
Automatyczne systemy morskie (AMS) mają znaczący wpływ na charakter działań wojennych i wszędzie. Powszechna dostępność i redukcja kosztów komponentów i technologii, które mogą być stosowane w systemach wojskowych, pozwalają coraz większej liczbie podmiotów państwowych i niepaństwowych uzyskać dostęp do wód oceanów na świecie. W ostatnich latach liczba eksploatowanych AWS wzrosła kilkukrotnie, dlatego konieczne jest wdrożenie odpowiednich programów i projektów, które zapewnią flotom niezbędne technologie i możliwości gwarantujące bezpieczną i swobodną żeglugę na morzach i oceanach.
Wpływ w pełni autonomicznych systemów jest już tak silny, że każdy przemysł obronny, który przegapi ten przełom technologiczny, przegapi również rozwój technologiczny przyszłości. Bezzałogowe i autonomiczne systemy mogą być z powodzeniem wykorzystywane w sferze wojskowej do wykonywania złożonych i trudnych misji, zwłaszcza w nieprzyjaznych i nieprzewidywalnych warunkach, co jasno i ilustruje środowisko morskie. Świat morski jest łatwy do zmierzenia się, często jest nieobecny na mapach i trudny w nawigacji, a te autonomiczne systemy mogą pomóc przezwyciężyć niektóre z tych wyzwań. Mają możliwość wykonywania zadań bez bezpośredniej interwencji człowieka, wykorzystując tryby działania dzięki interakcji programów komputerowych z przestrzenią zewnętrzną.
Można śmiało powiedzieć, że wykorzystanie AMS w operacjach morskich ma najszersze perspektywy i wszystko „dzięki” wrogości, nieprzewidywalności i wielkości przestrzeni morskiej. Warto podkreślić, że niepohamowana żądza podboju morskich przestrzeni w połączeniu z najbardziej złożonymi i zaawansowanymi rozwiązaniami naukowymi i technologicznymi zawsze była kluczem do sukcesu.
AMC zyskują coraz większą popularność wśród żeglarzy, stając się integralną częścią flot, gdzie są wykorzystywane głównie w misjach nieśmiercionośnych, np. w rozminowywaniu, do rozpoznania, obserwacji i zbierania informacji. Jednak autonomiczne systemy morskie mają największy potencjał w podwodnym świecie. Podwodny świat staje się areną coraz bardziej zażartych sporów, nasila się walka o zasoby morskie, a jednocześnie istnieje duża potrzeba zapewnienia bezpieczeństwa komunikacji morskiej.
