Поле боя становится цифровым, наземные войска все больше полагаются на носимые солдатами или встраиваемые в транспортные средства компьютеры. Эти системы должны выдерживать экстремальные условия и при этом интегрировать лучшие конструктивные решения из гражданского мира.
Компьютеры, встраиваемые в транспортные средства, применяются для самых разных задач, от ситуационной осведомленности до сбора данных и наблюдения, от связи до отслеживания своих сил. Многие из этих систем, монтируемые в стандартные стойки, работают независимо от пользователя, решая поставленные задачи различными способами; зачастую они никак не напоминают привычные нам компьютеры с дисплеем и клавиатурой.
Стандарты
По мнению Брайана Райнхарта, технического директора специальных проектов в компании Crystal Group — поставщика встроенных компьютеров и сопутствующих изделий для критически важных приложений, существует ряд сложных проблем, связанных со встраиванием компьютеров в транспортные средства. Например, многие из приложений должны работать в условиях, которые не позволяют применить традиционную технологию охлаждения, это означает, что «мы должны создать систему, которая выживет при повышенных температурах без помощи вентиляторов».
Кроме того, компьютеры зачастую необходимо размещать в местах, которые не вписываются в размеры стандартной серверной стойки EIA-310 (482,6 мм), ставшей привычным элементом мира коммерческих ЭВМ. Это означает, что такие компании, как Crystal, должны создавать системы определенного типоразмера или «форм-фактора», которые могли бы работать в ограниченном объеме. «Они должны иметь такую форму, чтобы вписаться в любой доступный на платформе объем, будь это крыло или моторное отделение транспортного средства. Они могут быть размещены на полу машину или рядом с топливным баком».
Кроме того, «некоторым бортовым системам необходимо работать при более низком входящем напряжении чем обычно», — пояснил он, — с тем, чтобы соответствовать требованиям стандарта MIL-STD-1275, одного из пакета военных стандартов министерства обороны США, которые определяют дизайн и конструкцию подобных систем». Это означает, что компании должны разрабатывать источники энергоснабжения с целью соответствия таким стандартам. Если нет соответствующей готовой коммерческой технологии, которая могла бы быть приспособлена к эксплуатации в неблагоприятных условиях, то «мы разрабатываем и развертываем свою собственную и интегрируем ее в нужных нам задачах».
Компания General Micro Systems производит небольшие встраиваемые устройства, упрочненные умные дисплеи, серверные стойки и другие компьютерные системы, принимая участие в ряде крупных программ
Компьютер сегодня играют существенную роль в работе большинства наземных машин, заметил главный технолог американской компании General Micro Systems, которая производит малоразмерные встраиваемые изделия, упрочненные умные дисплеи, серверные стойки и другие компьютерные системы и участвует в ряде крупных программ, например, поставляет свои изделия для бронемашин семейства Stryker американской армии. В качестве примера он привел системы, которые позволяют оператору, глядя в мониторы, управлять машиной в полной темноте в реальном времени. «Эти компьютеры смонтированы в небольших прочных блоках».
«Эта технология наряду с некоторыми другими бурно развивается в последние годы», — сказал Дэвид Йединак, главный технолог компании Curtiss-Wright, которая поставляет встраиваемые компьютеры для наземных машин, а также упрочненные дисплеи. Он обратил внимание на усиливающуюся тенденцию «распределенной обработки данных», когда компьютеры все чаще объединяются в сеть, а не работают как отдельные системы. Такие программы, как британская GVA (Generic Vehicle Architecture — общая (стандартная) архитектура для транспортных средств) или американский эквивалент Victory, способствуют укреплению этой тенденции и, как следствие, приведут к «уменьшению размеров, массы, энергопотребления и стоимости за счет распределения данных».
Йединак указал на ряд других путей развития, особенно отметив прогресс в технологии обработки данных. В целом, одной из самых серьезных проблем в военной сфере, перед которыми стоят такие компаний, как Curtiss-Wright, является проблема модернизации: необходимо встраивать новые компьютерные технологии, понимая при этом, что они будут работать бок о бок с другими, более старыми системами, которые может быть не будут обновляться еще одно десятилетие. «Как вы объедините эти два мира?»
При проектировании упрочненных компьютеров должны учитываться факторы внешней среды, особенно это касается устойчивости к высоким температурам
Неблагоприятные условия
Упрочненные компьютеры предназначены для работы в экстремальных условиях и поэтому должны соответствовать ряду жестких стандартов. Кроме стандарта MIL-STD-1275 министерство обороны США имеет в своем арсенале также стандарт MIL-STD-810, в котором определены требования к устойчивости к ударным и вибрационным нагрузкам, и MIL-STD-461, определяющий устойчивость к электромагнитному излучению. «Эти три стандарта лежат в основе всех испытаний, хотя существует также множество специальных тестов, которые проводятся при необходимости», — сказал Майк Саутворт, руководитель проектов по упрочненным компьютерам малого форм-фактора в компании Curtiss-Wright.
Что касается встраиваемых компьютеров небольшого форм-фактора, он полагает, что в связи с растущим спросом на автономность в военных компьютерах всё чаще будет использоваться машинное обучение и другие формы искусственного интеллекта. Он прогнозирует появление встраиваемых компьютеров с «существенно более сильным интеллектом», с большими мощностями для сбора данных. Прочная и надежная конструкция также является неотъемлемой характеристикой дисплеев, используемых для представления изображений и информации экипажу машины. Компания Argon имеет в своем портфолио несколько подобных дисплеев, а недавно завершила испытания трех новых изделий, которые планирует в скором времени запустить в серийное производство.
Компания Curtiss-Wright предлагает линейку встраиваемых компьютеров, например, эту новую систему DuraDBH-6 72 Digital Beachhead
Райнхарт заявил, что ожидает увидеть более высокие уровни безопасности на компьютерах, особенно в связи с тем, что они становятся частью более широкой сети. «Поскольку пропускная способность сети увеличивается, необходимо повышать ее безопасность». Он также обратил внимание на широкое использование твердотельных накопителей или флэш-дисков (англ. Solid State Drive, SSD). В отличие от обычных жестких дисков в них нет движущихся частей, что делает их менее уязвимыми к повреждениям, вызванным сильным воздействием, например, при падении. Первоначально стоимость SSD была выше, однако цены в последние годы значительно снизились, при этом сами диски стали меньше, а емкость их увеличилась. «Это имеет большое значение для таких приложений, как например, сбор банных и хранение», — добавил он.
SSD является также неотъемлемым элементом упрочненных портативных компьютеров и планшетов, которые в настоящее время являются основным инструментом спешенного солдата, а также могут интегрироваться в транспортные средства. Многие из основных производителей персональных компьютеров занимаются разработками и для военных структур. Например, компания Dell предлагает линейку упрочненных компьютеров Latitude Rugged самых разных форм и размеров. «В последние пять-десять лет промышленность серьезно продвинулась с технологией SSD», — сообщил Уманг Патель, директор подразделения Dell Rugged, заметив, что SSD надежны касательно устойчивости к окружающим условиям и имеют превосходные характеристики, «Я могу установить больше в меньшем объеме, при этом потребление энергии меньше и запуск приложений происходит быстрее».
Солдат с ноутбуком Dell Rugged Latitude 7204. Эта американская компания предлагает ряд упрочненных компьютеров разных форм и размеров, составляющих семейство Latitude Rugged
Также имеется ряд сфер, которые стоит учитывать при производстве упрочненных компьютерных устройств. Патель указал на вечные проблемы, связанные с температурой; при установке вентилятора для охлаждения компьютерной системы появляется источник загрязнения и механические движущиеся части, на которые эта система полагается при своей работе. Производители упрочненных компьютеров, следовательно, должны рассматривать другие способы охлаждения системы, включая пассивные системы, а также более мощные вентиляторы, предназначенные для тяжелых условий работы. «Я должен охлаждать систему, но должен при этом защитить ее от пыли, воды и других вредных факторов. Я должен обеспечивать это весьма продолжительный период времени с большей надежностью».
По мнению Джексона Уайта, директора компании Getac, производящей упрочненные планшеты, ноутбуки и другие системы, прежде чем рассматривать любое устройство для военного применения необходимо выяснить, соответствует ли оно определенным стандартам. «Защита данных, вне всякого сомнения, стоит на первом плане, но также необходимы надежность и отказоустойчивость для того, чтобы выдерживать неблагоприятные или даже экстремальные условия окружающей среды, плюс совместимость с другими необходимыми технологиями, используемыми личным составом. Есть и другие факторы, к ним относится стоимость, удобство использования, пригодность к использованию по назначению и, наконец, срок службы».
Уайт считает, что упрочненные устройства должны выдерживать не только падения, удары, вибрации, воздействие воды и химических веществ, но также такие экстремальные сценарии, как например, пустыня с ее палящими температурами. Он сообщил, что изделия его компании соответствуют стандарту IP67 (International Protection Marking) или выше; это означает, что «они испытаны на соответствие военным стандартам и способны выдержать падения и температуры, которые определены военным заказчиком».
Он отметил ряд других аспектов технологии, относящихся к военным пользователям. Например, спешенным солдатам зачастую необходимо носить защитную одежду, в том числе перчатки, поэтому сенсорные экраны должны быть к ним чувствительны. Кроме того, экран должен быть хорошо виден в разных условиях освещения или совместим с очками ночного видения. Уайт отметил несколько направлений, по которым в последние годы развивалась технология. Например, за последние годы в гражданских устройствах было внедрено множество инноваций, реализованы прорывные решения и поэтому «военные хотят, чтобы промышленность в разрабатываемых для них системах смелее применяла всё это с целью достижения лучшего взаимодействия и повышения эффективности в боевой обстановке».
Ноутбук Dell Latitude 7214. Компания особый акцент делает на ряде перспективных технологий, включая флэш-диски SSD, отличающиеся повышенной надежностью
Технология аккумуляторов
Между тем, аккумуляторы становятся всё более мощными, работая от 8 до 10 часов, при этом также повышаются возможности установления связи и, по мнению Уайта, «имея в своем распоряжении различные частоты и методы соединения, личный состав может получать доступ и вводить данные быстрее при более высоком уровне безопасности». Есть определенный прогресс в технологии сенсорных экранов, а использование композитного пластика позволяет «значительно уменьшить толщину и массу устройств при сохранении прочностных характеристик».
Джон Таккер, руководитель европейского подразделения компании Panasonic, отметил, что при производстве своей линейки упрочненных лэптопов и ноутбуков Toughbook они используют различные материалы, например, магниевые сплавы. Они в 20 раз прочнее АБС-пластика (ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene — акрилонитрилбутадиенстирол), но при этом относительно легкие. Кроме того, существуют материалы, разработанные для снижения ударных нагрузок. Среди них он назвал эластомерный полимер, который, например, поглощает большую часть удара при падении. Производители также обращают большое внимание на внутренние элементы своих систем. Например, они активно используют позолоченные соединительные разъемы с тем, чтобы избежать ржавчины, вызванной высокой влажностью, а также ряд других проблем. «Даже если вы используете свои системы при низких и высоких температурах, высокой влажности, в дождь и снегопад, у вас не должно быть ни малейшей коррозии».
Гибридный ноутбук CF-33 Mk1 Toughbook компании Panasonic
Представитель компании Xplore, производителя упрочненных планшетов, сказал, что боевые условия определяют потребность в надежности и устойчивости к перепадам температур, дождю и пыли. Он также назвал диапазон задач, которые должен решать военный планшет. «Он должен делать почти всё, что можно представить, это, например, автогрузоперевозки, логистика и строительство». В последние годы военные заказчики ищут для себя более функциональные устройства меньшего размера. С расчетом на перспективу «они интегрируют планшеты и другие носимые компьютерные устройства в комплексную коммуникационно-информационную суперсистему».
В этой связи Таккер указал на появление концепции «подключенного солдата» и на то, что компания Panasonic работает по этому направлению с несколькими европейскими военными структурами. Фактически, это позволит командирам обладать всеобъемлющей информацией о зоне боевых действий, вплоть до состояния здоровья каждого солдата. Это может дать толчок к повышению спроса на носимые и даже активируемые голосом технологии.
Одним из основных направлений развития военных компьютерных систем является задействование современных коммерческих технологий, естественно при сохранении надежности необходимой на поле боя. Например, немаловажно удобство эксплуатации смартофонов, ноутбуков и планшетов, которые солдат мог использовать в своей гражданской жизни. Таккер сказал, что существует нечто вроде взаимообмена между военной и гражданской сферами, хотя в настоящее время во многих случаях технологии перетекают в оборонный сектор. «Важно взять популярные в гражданской сфере технологии и сделать их пригодными для военных задач. Однако, процесс этот должен быть предельно осмысленным. Казалось бы, взять разъем USB (Universal Serial Bus). Что в нем особенного? Но военным необходимы надежные пыле- и водонепроницаемые разъемы USB».
Самый тонкий и самый легкий полностью защищенный ноутбук-трансформер Getac V110 быстрым поворотом шарнира моментально трансформируется в планшет. С двумя полностью заряженными аккумуляторными батареями V110 может проработать автономно 13 часов при полной нагрузке
Помимо стоимости
Компания Getac интегрирует удобство и функциональность коммерческих систем во все свои упрочненные мобильные устройства. Уайт отметил, что «это одно из основных требований военных заказчиков при выборе своих поставщиков». Он сказал, что необходим баланс, поскольку устройства для гражданской сферы «неизбежно будут недостаточно надежными и прочными, чтобы соответствовать требованиям спешенных солдат или выдерживать те условия, в которых они должны работать».
С другой стороны, некоторые специфические устройства с большим запасом прочности могут быть слишком тяжелыми и громоздкими. «Чтобы действительно соответствовать военным (функции командования и управления) оперативным задачам и целям технического перевооружения, оборонные закупки должны быть направлены на приобретение новых готовых коммерческих аппаратных и программных средств и даже приложений типа «Интернета вещей» (возможность установления связи между электронными устройствами без участия компьютеров). Новое поколение готовых коммерческих устройств с повышенной надежностью сможет обеспечить правильный баланс, поскольку они легкие, мощные, удобные в эксплуатации, а также соответствуют строгим стандартам безопасности и передачи данных».
По материалам сайтов:
— nationaldefensemagazine.org
— gms4sbc.com
— crystalgroup.com
— curtisswright.com
— dell.com
— en.getac.com
— panasonic.com
— pinterest.com
— wikipedia.org
/Николай Антонов, topwar.ru/
