книги из ГПНТБ / Плиско В.А. Электронные машины в военном деле

положение после воздействия на не1го управляющего сиг­ нала.

Для выполнения условия nt = Т и требуется большое бы­

стродействие ЭЦМ.

Связь быстродействия ЭЦМ с характеристиками органов управления можно показать на следующем примере. Как показывают опыты, суммарная постоянная времени Т орга­ нов управления поршневых самолетов составляет примерно 0,5 сек1, реактивных самолетов 0,1 сек2. Необходимое коли­ чество операций в цикле расчетов, обеспечивающем выра­ ботку управляющих сигналов, составляет не менее 700.

Тогда время на одну операцию будет:

— для ЭЦМ поршневого самолета

ствию около 8000 операций в секунду.

Из рассмотренного понятно, почему при перечислении па­ раметров ЭМ не упоминается их быстродействие. Это объ­ ясняется тем, что они работают в реальном масштабе вре­

мени, т. е. со скоростью поступления исходных данных.

Быстродействие ЭЦМ играет решающую роль, так как оно определяет возможность использования их в системах регулирования с малой постоянной времени.

ЭЦМ, применяемые для управления различными ви­ дами боевой техники, могут очень мало отличаться одна от другой. Это отличие будет выражаться главным образом в

различных программах работы и различных типах входных и выходных преобразователей (по мощности, характеру воз­ действия на исполнительные механизмы и т. п.).

Особенностью управляющих ЭЦМ, кроме специфичности входных и выходных преобразователей, является значитель­ ное сокращение габаритов оборудования. Понятно, что ма­

шины могут применяться для целей управления при условии,

если их габариты находятся в разумных соотношениях с размерами управляемого агрегата (управляемый снаряд,

орудие и т. п.).

39

Универсальные машины, требующие для своего размеще­ ния площадь от 25 до 300 л<2, конечно, нецелесообразно при­ менять для целей управления агрегатами промышленной и

военной техники.

Поэтому разрабатываемые в ряде стран управляющие машины строятся на таких элементах, что общие габариты их снижаются до размеров телевизионного приемника. Это достигается применением сверхминиатюрных ламп и дета­ лей.

Использование полупроводников и ферритов еще более

снижает габариты, значительно повышает надежность ра­ боты и срок службы машин.

ЭЛЕКТРОННЫЕ МАШИНЫ «ДУМАЮТ»

Как следует из рассмотренных примеров, ЭЦМ способны выполнять не только чисто вычислительные операции, но и некоторые логические (сравнение, условная передача упра­ вления ит. п.).

При их выполнении машины могут сравнивать различные величины. В зависимости от результатов сравнения в даль­ нейшем выбирается та или иная последовательность работы.

При отсутствии неисправностей ЭЦМ быстро и безошибочно производят повторные однообразные действия и при этом «не устают».

Последнее важно в том отношении, что многие процессы умственной деятельности человека заключаются в,повторе­

нии однообразных операций, причем характер последующих

операций определяется результатом предыдущих.

Это означает, что указанные процессы протекают по строго определенному формальному предписанию (т. е. ал­ горитму), которые можно запрограммировать.

Известно, например, что в деятельности крупных воен­ ных штабов анализ поступающих данных, их обработка и составление соответствующей документации складывается из последовательностей элементарных операций нескольких

типов, которые осуществляются в строгом соответствии со

специальными инструкциями и схемами.

В иностранной печати указывается на возможность ис­

пользования электронных машин при решении оперативно­

тактических вопросов. Часто такая возможность иллюстри­ руется опытом использования ЭЦМ для реализации правил шахматной игры.

40

Разработка программ для игры на машине в шахматы,

шашки и другие игры, исследование вопросов машинной так­ тики и стратегии игры имеют большое значение. Положи­ тельные результаты таких работ позволяют использовать ЭЦМ для решения некоторых оперативно-тактических вопро­ сов. Кроме того, предоставляется возможность получить законы построения различных автоматических устройств, ко­ торые могут найти применение в военном деле.

О характере ведущихся в этом направлении работ сооб­ щает американский журнал «Telecommunications Reports», № 24, 1953, указывающий, что в ВВС США работают над созданием электронной машины, которая в соответствии с планами штаба должна подсчитывать данные о личном со­ ставе, материальной части, учебно-боевой подготовке и т. п.

В накопителе машины такого назначения должен хра­ ниться разнообразный справочный материал.

Проверка справочного материала, выборка, запоминание

и печатание нужных сведений — это такие операции, выпол­ нением которых ежедневно занимается большое количество

служащих различных специальностей, в том числе и военно­ служащих. Очевидна целесообразность переложения этой

утомительной однообразной работы на машины.

При решении подобных задач электронные машины обла­ дают новыми возможностями, не присущими другим маши­ нам.

Для более подробного рассмотрения данного вопроса уме­ стно коротко остановиться на элементарных теоретических

основах, раскрывающих характер умственной деятельности человека и возможности облегчения ее путем переложения части этой работы на машины.

Мозг человека состоит из элементарных частиц (нейро­ нов), количество которых достигает 10—15 миллиардов. Их деятельность заключается в электрическом возбуждении. В зависимости от наличия последнего нейроны, подобно элек­ тронным схемам (триггерам), действуют по принципу «да» (цепь воздействия возбуждения замкнута) или «нет» (ука­ занная цепь разомкнута).

Впродолжение своей жизни человек «тренирует» свою

память, накапливая в мозгу различные сведения. Профессия

человек'а определяет преимущественный характер сведений.

Впроцессе умственной деятельности человек решает тот или иной вопрос путем отыскания в своей памяти накоплен­ ных сведений.

41

Теперь при наличии машин, способных запоминать раз­ личные сведения и быстро их отыскивать, становится реаль­ ной постановка вопроса об электрическом моделировании некоторых процессов умственной деятельности человека.

Электрическое моделирование, как уже говорилось, осно­ вано на факте единства законов природы. Последнее в дан­ ном случае подтверждается тем, что простейшие элементы человеческого организма и машины (нейроны мозга и триг­

геры машин) действуют в соответствии с подобными физиче­ скими принципами.

В каждом процессе моделирования оригинал (натуру) за­ меняют аналогом (моделью).

В данном случае за натуру принимается человек, напри­

мер, ищущий в различных книгах ответ на интересующий его вопрос. Предполагается, что для данного человека ответ на этот вопрос неизвестен, в то время как в книгах и справоч­ никах содержатся ответы на его составные части.

Модель — электронная машина — должна осуществлять отыскание ответов на вопросы.

Для этого содержание соответствующих книг, справочни­ ков и т. п., закодированное с помощью определенного соче­

тания электрических сигналов, должно храниться в запоми­ нающем устройстве машины. У большинства электронных

машин имеется два типа накопителей (или, как говорят, па­ мяти) : оперативный и долговременный.

Первый тип памяти характеризуется большой скоростью

выбора накапливаемых в нем сигналов, но сравнительно

небольшим количеством хранимых сигналов, второй тип памяти обладает меньшим быстродействием, но обеспечивает

сохранение большого числа сигналов, посредством которых закодированы те или другие сведения.

Подобие между функциями, выполняемыми человеком, и функциями, выполняемыми машиной, в рассматриваемом случае состоит в следующем.

Мозг человека — это его оперативная память. В своей оперативной работе человек использует только накопленный личный опыт. Однако в результате развития науки и техники для решения того или иного вопроса человеку все время приходится обращаться к долговременной памяти. Такой па­ мятью для него являются книги, справочники, инструкции,

наставления и т. п., в которых сосредоточен опыт многих людей.

Использование этой памяти требует много времени. Ме­ ханизация данной отрасли умственного труда крайне необ-

42

ходима. Создание машин для этих целей облегчит и ускорит труд человека, разгрузит его мозг от однообразной механи­ ческой работы.

Работа таких машин должна состоять в отыскании отве­ тов на деловые вопросы из различных областей знаний. Предполагается, что< для каждого отдельного круга вопро­ сов будут созданы специальные машины, подобно тому как

сейчас издаются справочники по различным специальностям. Ответы, выдаваемые машиной, могут запоминаться ею.

Изложенные принципы могут быть использованы для во­ енных целей в упоминавшихся выше штабных машинах.

Для этого в накопитель должно будет заноситься специ­ альным образом закодированное содержание соответствую­ щих оперативных документов, а также уставов, наставлений и инструкций.

Офицеры штаба смогут с помощью такой машины бы­ стро и безошибочно готовить справочные материалы по раз­ личным вопросам.

При наличии соответствующей программы машина смо­ жет составлять планы учебно-боевой подготовки, заявки на материально-техническое снабжение войск и т. д. Могут ре­

шаться также различные варианты той или иной оператив­ но-тактической задачи с указанием сравнительных преиму­ ществ и недостатков каждого варианта.

Так электронные машины смогут осуществлять функции, относящиеся к сфере умственной деятельности человека.

ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ МАШИН

В РЕШЕНИИ ОПЕРАТИВНО-ТАКТИЧЕСКИХ ВОПРОСОВ

О возможностях электронных машин в решении опера­ тивно-тактических вопросов сообщается в американском журнале «Army Information», № 8, 1955, в статье «Ведение боя с помощью вычислительных машин». Некоторые матери­

алы этой статьи приводятся в настоящем разделе брошюры. В статье указывается, что в лаборатории баллистических

исследований Абердинского испытательного полигона (США) проводилось исследование проблемы создания об­ становки, приближающейся к боевой, с использованием элек­ тронных цифровых машин.

При моделировании боя учитываются такие особенности

ЭЦМ, как дискретность их работы и ограниченность емко­

сти запоминающего устройства (накопителя).

43

ЭЦМ называют машинами дискретного действия, так как операции на них выполняются дискретно: одна операция

выполняется в течение определенного времени. Ограничен­ ность емкости накопителя заключается в том, что количество ячеек памяти не может быть сколь угодно большим.

Поэтому в процессе моделирования боя последний де­ лится на определенные моменты, для каждого из которых ЭЦМ определяет действия каждого активного участника.

Вячейках накопителя ЭЦМ хранятся данные об опреде­ ленной зоне боя.

Моделируемая обстановка боя привязывается к некото­ рой местности. Все детали местности не удается выдержи­ вать в модели боя. Зона боя разбивается на мелкие части и

вкаждой ячейке накопителя хранятся сведения об одной точке какой-либо части.

Встатье указывается, что для представления типичного поля боя карта местности разбивалась на 500 тысяч шести­

угольников. центр каждого из которых характеризовался со­

ответствующими координатами.

Далее на карту местности наносилась некоторая боевая

обстановка, при этом такие объекты обстановки, как танки,

самолеты, подразделения пехоты и т. п., принимались за ак­ тивные объекты. В качестве пассивных объектов фигуриро­ вали такие объекты, как леса, горы, населенные пункты,

озера, реки и т. п.

Форма участка местности и район возможного передви­ жения активного объекта выражались геометрически в виде выпуклого закрытого многоугольника, открытого многоуголь­ ника или круга различного радиуса.

Вертикали многоугольников и центры кругов задавались соответствующими координатами.

Каждый активный объект отмечался соответствующей координатной точкой. Многоугольник, в котором заключен данный объект, может быть открытым или закрытым в зави­

симости от характера пассивных и активных объектов «про­

тивника», содержащихся в районе нахождения данного ак­ тивного объекта.

Открытый многоугольник получается тогда, когда актив­

ный объект может беспрепятственно передвигаться в одном

или нескольких направлениях, свободных от естественных преград и лежащих вне зоны действия боевых средств «про­

тивника».

Закрытый многоугольник получается, например, тогда,

когда заминированы все возможные пути передвижения ак-

44

тйвного объекта или эти пути находятся в пределах веду­ щегося огня боевых средств «противника».

Пассивные объекты в зоне боя разделяются на два вида: леса, горы и населенные пункты, мешающие видимости, и

озера, реки, горы, препятствующие передвижению.

В рассматриваемом методе моделирования боя вводится 8 различных вероятностей, указывающих на степень, в кото­ рой каждый пассивный объект мешает видимости или огра­ ничивает движение.

Если, например, такой объект, как горные массивы, вхо­ дит в оба класса, то его координаты заносятся в две ячейки накопителя с возможностью иметь две различные вероятно­ сти. Одна из них служит для определения видимости через объект, вторая вероятность указывает степень, в которой пас­ сивный объект затрудняет движение через данное место. Вероятности сами могут изменяться в результате происхо­

дящих событий (например, разрушение моста) или распоря­ жения командира (например, о разминировании поля).

Активные объекты, кроме координат своего местополо­ жения, характеризуются также координатами некоторой об­ ласти, называемой полем зрения активного объекта.

В процессе реализации розыгрыша боя активный объект движется в направлении своего поля зрения, т. е. области,

свободной при данной обстановке от естественных препят­

ствий и огня боевых средств «противника». Размеры поля

зрения определяются также состояние»м активного объекта в

данный момент, т. е. численностью личного состава, количе­

ством боеприпасов, горючего и т. п. Поэтому изменение так­ тических планов сводится к изменению координат полей зрения каждого из активных объектов.

Данные о численности личного состава, количестве бое­ припасов и горючего для каждого активного объекта запо­ минаются в отдельных ячейках накопителя электронной цифровой машины. Каждый из этих факторов может послу­ жить основой для изменения приказаний командира, напри­ мер танк с малым количеством боеприпасов может быть на­ правлен к ближайшему укрытию, вместо того чтобы продол­ жать атаковать «противника».

Многие решения на поле боя могут определяться концен­ трацией объектов «противника» в данной зоне.

Для всех объектов данного типа в процессе розыгрыша боя вычисляется самый малый закрытый многоугольник или круг. Таким образом, определяется концентрация (плот­ ность) объектов данного типа, что может служить фактором,

45

влияющим на характер тактического решения. Например,

при достижении определенной концентрации активных объ­ ектов «противника» может быть принято решение об откры­ тии артиллерийского огня, о сбрасывании авиационных бомб и т. д.

При розыгрыше боя на ЭЦМ посредством рассматривае­ мого метода бой делится на три повторяемые фазы: выбор направления «удара», момент «боя» и движение в зоне

«боя».

Выбор направления «удара» может производиться в со­ ответствии с различными положениями (доктринами). На­ пример, танки могут выбрать ближайший видимый активный объект «противника», артиллерия может стрелять по местам наибольшей концентрации активных объектов «противника».

В данном случае выбор ближайшего видимого активного

объекта «противника» означает, что могут быть и более близко расположенные активные объекты «противника», но эти объекты невидимы или труднодоступны в обстановке, создавшейся в данный момент.

Фаза, называемая моментом «боя», состоит в определе­ нии результатов ведущегося огня боевых средств. Вероят­ ность «попадания» и «уничтожения» в этой фазе может быть

представлена в виде полей поражения различных боевых

этапа: учет потерь, изменение плана боя и изменение полей зрения.

В первом этапе производится учет своих потерь и потерь «противника» и в зависимости от этих результатов изме­ няется тактический план. Это изменение сводится к тому, что для вновь полученных координат своих активных объектов и

активных объектов «противника» вычисляются новые поля зрения с учетом потерь личного состава и изменений в коли­ чествах боеприпасов, горючего и т. п. для каждого актив­ ного объекта. Дальнейшее движение каждого активного объ­

екта происходит в направлении вновь вычисленного поля

зрения этого объекта. При этом задается конечная цель дви­ жения, а также отдельные участки движения. Один участок движения — расстояние между центрами примыкающих

многоугольников.

В поле зрения активного объекта может быть непреодо­ лимое препятствие. Путь следования активного объекта к конечной цели, рассчитываемый в каждый данный момент,

46

строится с учетом обхода непреодолимых препятствий. Дви­ жение на отдельных участках пути следования состоит из одной или нескольких ступеней в направлении к многоуголь­ нику, центр которого лежит ближе всего к пути следования к конечной цели.

После того как движение в зоне боя в данный отдельный момент закончится, начинается расчет характеристик первой фазы следующего момента «боя».

В статье подчеркивается, что при розыгрыше боя на ЭЦМ посредством изложенного метода не могут быть полу­ чены рекомендации командиру, обеспечивающие ему выиг­ рыш боя в любом случае.

Основное назначение рассматриваемого метода модели­ рования боевых операций состоит в использовании ма­ шины при выполнении утомительных повторяющихся вычис­ лений.

Таким образом, при рассмотренном методе розыгрыша боевых операций на ЭЦМ в накопитель машины должна вводиться следующая информация, закодированная посред­ ством двоичных цифр:

а) координаты пассивных объектов; б) координаты активных объектов «красных» и «синих»,

а также информация о личном составе и запасе боеприпасов,

горючего и т. п.;

в) координаты полей поражения боевых средств активных объектов «красных» и «синих».

Все перечисленные координаты получаются путем снятия с карты, на которой нанесена обстановка разыгрываемой операции, действительных координат всех активных и пас­ сивных объектов.

Доктрина боя выражается в составляемой программе ра­ боты ЭЦМ, реализующей алгоритм розыгрыша определенной боевой операции.

Доктрина боя определяется принятыми вероятностями,

характеризующими степень препятствия различных пассив­ ных объектов, а также степень противодействия активных объектов «противника» действиям своих активных объектов.

Выработка этих вероятностей производится на основе оценки условий местности, позиций и тактико-технических данных своих боевых средств и боевых средств «против­ ника».*

Иными словами, алгоритм, который необходимо задать машине при данном методе розыгрыша боя, представляет

собой решение командира.

47

В данном случае программа работы ЭЦМ при моделиро­ вании некоторой боевой операции может быть представлена в виде последовательности указаний, приведенных в табл. 4.

2Выделение координат пассивных объектов. Переход к указанию 3

3Определение для каждого активного объекта дан­ ного типа самого малого закрытого многоугольника или круга.

Переход к указанию 4

4— Определение концентрации активных объектов дан­ ного типа.

Переход к указанию 5

5Выполнение указаний 1—4 для активных объектов остальных типов.

Переход к указанию 6

6Выработка тактического решения о действиях актив­ ных объектов различных типов.

Переход к указанию 7

7Учет своих потерь и потерь „противника" путем

8Расчет расхода боеприпасов и горючего соответст­ вующими активными объектами.

Переход к указанию 9

9Расчет новых потей зрения для активных объектов. Переход к указанию 10

10Задание маршрута движения к конечной цели и от­ дельных участков этого маршрута.

Переход к указанию 1

Всвязи со сложностью моделируемого явления про­ грамма работы, представленная в табл. 4, состоит из указа­

ний, каждое из которых требует для своего выполнения большого количества операций. Поэтому каждое указание может быть развернуто в соответствующее количество от­ дельных предписаний.

Содержание программы работы ЭЦМ при моделировании боя свидетельствует о том, что в данном случае необходимо

48