Спочатку танкісти бригади двома влучними пострілами з баштової гармати Т-64 знищили ворожу «мотолигу», а потім бронетранспортер зі знаменитим античним іменем «Буцефал» ліквідував залишки…
Технологія цифрових двійників перестала бути лише елементом цивільної інженерії — сьогодні вона впевнено входить у сферу оборони, змінюючи підхід до планування, управління та аналізу бойових дій.
Моделі місцевості, техніки й цілих операцій, що оновлюються в режимі реального часу, дозволяють командирам оцінювати ризики, прогнозувати розвиток подій і приймати рішення значно швидше за противника. Україна робить певні кроки в інтеграції подібних рішень у власні системи управління боєм, а світові армії роблять на них стратегічну ставку.
Про те, як працюють цифрові двійники, які можливості вони відкривають для військових формувань та що стане наступним кроком у їхньому розвитку, ми говоримо з експертом з питань розвитку озброєння та новітніх технологій Богданом Долінце.
Цифровий двійник (Digital Twin) — це віртуальна копія фізичного об’єкта, процесу чи системи, яка використовує дані реального часу з датчиків для точного моделювання. Ця технологія дозволяє аналізувати, тестувати та оптимізувати продуктивність, виявляти проблеми, передбачати результати та ухвалювати найкращі рішення в різних сферах.
— Пане Богдане, що таке «цифровий двійник» у військовому контексті й чим він відрізняється від класичних моделей та симуляторів?
— Говорячи про технологію так званих цифрових двійників, зазначу, що мова йде не просто про якусь модель, формулу чи симулятор, який дозволяє змоделювати певну ситуацію. Тут — про повноцінну цифрову екосистему, яка за своїми характеристиками, якщо не повністю, то з дуже високою достовірністю, повторює всі властивості, ознаки і функції внутрішніх і зовнішніх процесів реальної системи, об’єкта або організації.
Це може стосуватися як окремих фізичних сутностей: це рухома платформа, двигун або якась будівля, так і певних систем, як-от діяльність військового підрозділу: взводу, роти, бригади тощо.
Система цифрових двійників не є якоюсь ізольованою моделлю. Це певна екосистема, яка має зовнішній і внутрішній обмін інформацією. І вона дозволяє в реальному часі отримувати, передавати або обмінюватися даними щодо тих чи інших елементів або показників, які в реальному часі можуть збиратися з поля бою.
Або під час тестування чи роботи з якою системою безпосередньо зніматися з тих чи інших датчиків системи, забезпечуючи зв’язок між станами системи і моделлю цифрового двійника. Це, своєю чергою, дозволяє забезпечувати залучених до її роботи військових аналітикою, прогнозуванням подій і можливістю програвання як онлайн, так і в майже реальному часі певних сценаріїв або можливих варіантів розвитку подій на полі бою.
— А наскільки ця технологія вже використовується у сучасних арміях?
— Трохи з історії даного питання. Технологія використання цифрових двійників спочатку активно знайшла себе якраз у різних сферах і галузях розвитку науки. Спочатку створювалися так звані digital twin різних фізичних систем. Наприклад, атомних реакторів, реактивних літаків або ракет цивільного застосування.
Вони все і далі знаходять ширше застосування. І це вже не про окремі об’єкти, а про цілі системи. Зокрема, і оборонної сфери. Можуть створюватися цифрові двійники літака, танка або морського корабля. Далі — більше. Це й так звані бойові операційні або синтетичні середовища, які дозволяють моделювати певну частину реального поля бою.
Щодо країн, які мають досвід використання даних систем, то на сьогодні відомо, що їхні елементи або в цілому такі системи використовує низка держав. Це США, Велика Британія, інші країни НАТО та Ізраїль. Це принаймні ті, які мають практичне залучення даних технологій в оборонній та безпековій сферах. І рівень їх використання все більш деталізується.
Якщо на початковому етапі йшлося про візуалізацію двигунів на рівні певного району поля бою або підрозділу, рівня дивізії чи бригади, то нині ці програми все більш залучаються на детальний рівень і здатні моделювати цифрових двійників окремих взводів або навіть окремого солдата. У такий спосіб прогнозуючи успіх або потенційні проблеми тієї чи іншої операції і можливість внесення в реальному часі коректив, відштовхуючись від даних, отриманих з поля бою.
— А щодо України: на якому етапі перебуває розвиток даного напряму безпосередньо в нас? Чи є вже приклади застосування цієї технології в підрозділах Сил оборони?
— Офіційної інформації щодо використання таких систем немає. З високою ймовірністю вони можуть перебувати на початковому етапі розвитку.
Але, тим не менше, ми бачимо, що ті чи інші рішення, які на сьогоднішній день розробляються або впроваджуються підприємствами українського ВПК та профільними стартапами, вони дозволяють з високою ймовірністю моделювати чи створювати ті чи інші синтетичні системи.
Говорячи про технології цифрових двійників, то для їхнього створення та побудови необхідно забезпечити достатньо великий програмний об’єм. Це і навчання персоналу, створення баз даних, на яких можна навчатися та здійснювати прогнозоване моделювання певних ситуацій.
Друга складова підготовки — це зв’язок із зовнішніми джерелами інформації. Це можуть бути ті чи інші сенсори, відповідні підсистеми, які в реальному часі можуть обмінюватися та збирати інформацію для інтеграції в єдину екосистему обчислення та моделювання ситуацій.
Водночас слід наголосити, що сьогодні в Україні вже створена ціла низка сучасних інформаційних систем для поля бою. Тобто це — «Дельта», «Кропива» та ряд інших програм, які можуть стати достатньо потужним джерелом та фундаментом для розвитку таких систем.
— А якщо конкретно про те, з чого складаються ці програми? Які дані є ключовими для формування цифрового двійника оперативного району чи всієї операції?
— Першочергово у цих програмах мова йде про фактичні характеристики та властивості того чи іншого об’єкта. Різні фізичні властивості, організаційні, здатності того чи іншого об’єкта чи системи приймати точніше рішення, а також розуміння, за якою методологією такі рішення приймаються і здійснюються.
Друга важлива складова стосується можливостей або потреб у використанні цих двійників. Тут ключовим чинником є забезпечення відповідних каналів обміну інформації, які б дозволили в реальному часі отримувати дані як з поля бою, так і з інших джерел. Можливо, із супутників, з інформаційних джерел, сторінок в мережі «Інтернет» тощо.
Разом із тим цифровий двійник є ефективним засобом під час зміни ситуації на полі бою. Він здатен екстрено оновлюватися, реагуючі на дії ворога та пропонувати ті чи інші сценарії з урахуванням даних, які він зібрав через доступні йому джерела в районі оборони чи наступу.
Не можу сказати, що це така цифрова симуляція, яка дає вам два чи три варіанти стратегії. Це фактично жива система, яка постійно оновлюється, виходячи з отриманих даних та інформації, і безпосередньо самі користувачі можуть пропонувати певні дії і побачити, як саме це з достатньою ймовірністю відобразиться на реальних системах та в реальних умовах.
— Наскільки «реальним» може бути digital twin — чи можливо досягти точного відображення динаміки бою в режимі реального часу?
— Оцінюючи потенціал реалістичності отримуваних даних, то на сьогоднішній день наявні підходи та методології зі створення цифрових двійників дозволяють отримувати якщо не 100%, то 90-95 відсоткову точність даних.
При тому, за деякими характеристиками або за деяким підходами вона взагалі може бути повністю стовідсоткова, адже враховує безпосередньо існуючі обмеження, вимоги та певні процедури методології, які використовуються тими чи іншими організаційними системами, коли мова йде про військові формування, або фізичними системами, коли йдеться про техніку — літаки, кораблі тощо.
— Які саме сценарії дає змогу моделювати цифровий двійник: маневри, логістику, роботу артилерії, ризики втрат, реакцію противника?
— Фактично всі ці сценарії можуть розглядатися з використанням технології цифрових двійників. Це і різні маневри, маршрутні варіанти, імовірності зіткнення, потенційні ризикові або вузькі місця, які можуть призвести як до збільшення втрат з однієї сторони, так і до скорочення втрат власних підрозділів.
Мова йде про використання оцінки імовірностей і пошкодження чи ураження тих чи інших систем або техніки, втрати і ризики для особового складу. Ці системи дозволяють при певній деталізації навіть прогнозувати не тільки кількість втрат, а й їх якісні характеристики.
Йдеться про кількість загиблих і поранених, складності поранень бійців. При цьому можна спрогнозувати, наприклад, необхідну кількість тих чи інших медичних засобів для забезпечення конкретних підрозділів і рятування поранених.
Крім того, вони дозволяють моделювати реакцію супротивникам на різні дії використовуючи так звану агентську модель та теорію ігор. І відповідно розглядати якнайбільш ймовірні, так і менш вірогідні сценарії поведінки або прийняття рішень ворожою стороною.
Разом із тим, такі моделі дозволяють здійснювати аналіз так званих сценаріїв. Тобто це означає, що через такий цифровий довідник можна спробувати змоделювати певні вихідні умови, прописати сценарій подій.
Цей провідник може видати потенційні результати відповідно до того, що відбудеться у разі того чи іншого сценарію. Це дозволяє ще до початку бою обирати найбільш імовірну стратегію, яка призведе до максимізації безпосередньо нанесеної шкоди ворогу та мінімізації втрат для власних підрозділів.
— Наскільки такі моделі можуть впливати на рішення командирів у реальних операціях?
— Говорячи про реальну операцію, то на високому рівні, на рівні штабів, західні країни — Сполучені Штати, партнери по НАТО, вже використовують такі моделі для прийняття тих чи інших рішень як під час планування бойових операцій так і для зміни рішень вже безпосередньо під час бою.
При цьому маємо розуміти що все ж таки дані платформи, в першу чергу, будуються на імовірних прогнозах. І якщо противник може діяти непередбачувано або навмисно діяти ірраціонально, то за таких умов точність прогнозування може бути значно нижчою. І це необхідно обов’язково враховувати.
— На вашу думку, чи зможе цифровий двійник стати ядром повністю автономних систем підтримки ухвалення рішень з боку командирів?
— На сьогоднішній день цифрові двійники, які існують, вони себе достатньо добре показали в так званих раціональних системах. Це — про певні фізичні механізми, об’єкти тощо. І з високою імовірністю для прийняття тих чи інших рішень за даними системами, під час їх моделювання, вони мають, якщо не стовідсотково, то дуже і дуже високий показник ефективності у застосуванні.
Якщо мова йде саме про використання таких систем або прийняття їх для відповідних бойових завдань, зокрема так званих людських організаціях, то в таких системах може бути певна доля непередбачуваності або ірраціональності. І вона може суттєво знижувати прогностичні ефективності моделей.
Але у великих конфігураціях такі відхилення, як правило, в масштабах всієї системи дозволяють отримати достатньо високі якісні показники прогнозування. Це сприяє тому, що ці системи навіть в умовах значної частки ірраціональності, можуть бути застосовані і давати значну кількість корисної інформації для прийняття управлінських рішень безпосередньо командирам на полі бою.
— А як ви гадаєте, у майбутньому чи не стане створювати надмірна довіра до машинного моделювання ризики для помилок у реальних рішеннях командирів?
— Слід зазначити, що залишається все ж таки низка відкритих питань. У першу чергу, етичних та з точки зору відповідальності. Навіть в умовах використання цифрових двійників тих чи інших систем відповідальність за остаточне рішення залишається на командирах, і це може призводити до певного консерватизму.
Це означає, що навіть в умовах, коли системи будуть надавати достатньо точні прогнози, завжди залишатиметься останнє слово за людиною. І це призводитиме до зниження рівня довіри і використання таких платформ. Хоча вони показують все більшу і більшу точність моделювання.
— А на вашу думку, які конкретні бойові завдання могли б найбільше виграти від впровадження цифрових двійників вже зараз?
— Враховуючи дуже високу точність саме технічного і технологічного прогнозування, використання систем цифрових двійників є дуже бажаним і ефективним саме під час планування місій з застосуванням техніки. Тобто це, скажімо, літаки, танки і кораблі.
Ще один напрямок, який би я відмітив, це можливість порівняння оцінки спроможностей опозиційної сторони. А саме — розробка сценаріїв, які призводили б до максимально ефективного ураження ворожих сил і техніки.
При цьому використовуючи тактики і стратегії, які б мінімізували або взагалі усунули можливість ворога пошкодити чи знищити власні засоби та сили. А це знову ж таки про літаки, танки, кораблі, наземні роботизовані системи, БпЛА, тощо.
Крім того деякі автоматизовані, безпілотні системи, у майбутньому потенційно будуть керуватися такими системами на основі цифрових двійників. Тобто безпосередньо в штабі можуть в кожен момент часу програватися декілька різних сценаріїв застосування тієї чи іншої техніки. І вже до самого безпілотника, який виконуватиме завдання в автоматичному режимі буде передаватися скоригований план дій або сценарій його поведінки.
— Ну і наостанок запитання, так би мовити, до Вас, як до прогнозиста. Чи можна очікувати, що ці digital twin стануть стандартним штабним інструментом у найближчі роки?
— Системи цифрових двійників стали вже невід’ємною частиною великих промислових об’єктів. І вони дозволяють оптимізувати діяльність та ефективність підприємств. Адже вартість будівництва, а потім перебудови чи виправлення помилок під час зведення конкретного об’єкта може коштувати десятки мільйонів доларів.
Такі цифрові двійники дозволяють оптимізувати систему до того як об’єкт буде зведено в камені чи металі. І таким чином скоротити шлях і витрати безпосередньо самих компаній на створення промислових об’єктів.
Стосовно військового застосування, тут аналогічним чином мова може йти про створення відповідних об’єктів оборонної інфраструктури. Разом із тим, це і можливість оптимізації тих чи інших підрозділів з урахуванням застосування наявної в підрозділі техніки.
Тому впровадження digital twin саме у військових системах, воно є набагато ближчим, ніж може здаватися на перший погляд. І той досвід, який вже є в комерційному секторі, може бути дуже швидко масштабований та адаптований вже у поточних військових цілях.
