Как я чуть не вписал страничку

КАК Я (чуть не) ВПИСАЛ СТРАНИЧКУ
В ИСТОРИЮ  ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ

Когда я увидел на экране телевизора по каналу «Культура» своего параллелоклассника – Юру Батурина, то вначале обрадовался, что он, наконец, вышел из подполья. Ведь он, после ухода из ельцинского Кремля не любил показываться на экране. А тут, читал лекцию на тему: «Космическая лаборатория»! Почти одновременно с моим включением канала раздался телефонный звонок, звонил мой одноклассник и давнишний друг Саша. Он с ехидством стал комментировать выступление космонавта, а потом сказал, что он член-корреспондент! Я вначале не поверил, ответив ему, что, наверно, он в какой-нибудь потешной академии, потому что учёным он так и не стал, но, подождав ещё немного, увидел внизу экрана надпись: член-корреспондент РАН. Меня резанула зависть! Как, за что? Ведь он доктор «юрнаук», прославившийся законом о СМИ, кремлёвский чиновник, космонавт, журналист, но настоящим учёным он не был! Правда написал книгу «Математическая политология» или что-то в этом роде и ещё много других о себе – сыне разведчика,  и о своей фантастической карьере.
На следующий день из Интернета вытянул информацию. Он - директор института истории естествознания и техники РАН. Каково! Уже больше двух лет. Ясно, что он стал руководителем этой синекуры, а потом стал член-корром в качестве нагрузки. Видимо надо было поднимать запущенный участок науки. Впоследствии, из разговора с его однокашницей, я узнал, что Юра, якобы, сильно жалеет, что взвалил на себя эту ношу.
Ещё через день у меня появилась мысль написать ему предложение о сотрудничестве по вопросу истории конверсии в оборонной отрасли. Вначале он отнекивался, буквально говоря, что у него нет сотрудников по этой теме и, вообще, институт бюджетный и темы ему выдаёт академия сама, а он ничего не может. Я вторично написал ему по «мылу», что, дескать, странно, что член-корр. не может понять важность этой темы.
Ответ последовал незамедлительно. Во-первых, он  обвинил меня в невнимательности, так как в письме была опечатка, его институт был назван ИИЭТ, а не ИИЕТ. Во-вторых, написал, что нечего заниматься морализаторством (буквально так) по поводу его «членкоррства», а лучше сказать прямо, чего я хочу. Я опять более подробно изложил суть вопроса, он попросил набросать план. Одобрил его и попросил сообщить исполнителей такого сложного плана, а, вдобавок, предложил написать статью в его журнал – «Вопросы истории естествознания и техники». Смешно, ведь я уже начал её писать, подробно описав случай, как он, будучи секретарём совета обороны, написал письмо министру в поддержку моего проекта. После этого письма мне тут же выделили средства для ОКР.  И завертелось! Отчёты, скандалы с сотрудниками министерств, названия которых менялись раз в год, а то и чаще. Потом дефолт, который обрезал денежки раз в пять в долларовом исчислении.
Потом Юра улетел в космос, и в министерстве мне начали хамить, хотя до этого буквально пылинки сдували. Просили помочь с финансированием «своих» тем по совершенствованию управления экономикой.
Ну, да, ладно, железки я кое-как сделал, они даже что-то выдавали интересное, потом поехал с ними в Женеву, где мне вручили золотую медаль, которую я обмыл в местном ресторане зубровкой, привезённой из Москвы, напоив министерского босса до икоты и нескончаемого чиха. Пришлось его отводить в пятизвёздный отель, хотя я жил в трёхзвёздном, а вся моя поездка финансировалась из моего кармана, по тарифу раза в два выше туристического (потом выяснилось, что босс ездил вместе с женой за счёт изобретателей).
Но вернёмся в наше время. Итак, статья была мной написана и направлена Юрию Батурину. Вот её текст вместе с сопроводительным письмом (привожу её полностью, потому что не уверен, что Юра её опубликует):

     Уважаемый Юрий Михайлович!
Огромное спасибо за внимание и  предложение написать статью в твой журнал. Тем более что я начал её писать ещё до получения этого предложения. Мне кажется, что в ней есть рациональное зерно.
Правда, большую статью написать пока не решаюсь по причинам некоторой конфиденциальности материала.
Прошу тебя, если будет время, высказать критические замечания, на которые я не обижусь (как бывало у тебя иногда ранее).
С благодарностью, Саша Орлов.
P.S. Если краткое сообщение тебе понравится, могу ли я тебя просить о твоём соавторстве в нём.



ЭФФЕКТ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ  ПРИ КОНВЕРСИИ                ОБОРОННОЙ ОТРАСЛИ
  А.Б. Орлов

Введение
Рассмотрение человеческого общества в целом, в виде кибернетической управляемой системы, позволяет найти совершенно новые способы и алгоритмы достижения оптимальных решений. Применительно к экономике кибернетический подход может дать ещё более положительные результаты. Действительно, при возникновении кризиса наличие стабилизационного фонда, как видно на примере России в 2008 году, позволило избежать очередного дефолта и разбалансирования экономики и социальной сферы. Поэтому очень важно при исследовании любого процесса в обществе, установить какое влияние оказывает введение нового параметра экономики в процесс её функционирования. Одним из таких параметров или процессов является конверсия оборонных отраслей промышленности.
В кибернетике используются два основных вида обратной связи: положительная и отрицательная. Первая позволяет резко поднять коэффициент усиления, и, более того, привести к генерации колебаний, что весьма важно при создании передатчиков. Вторая, наоборот, уменьшает коэффициент усиления, но создаёт определённый запас устойчивости, необходимой при изменении параметров системы. Кибернетические устройства немыслимы без этих простейших приёмов построения систем.
Классическим примером «отрицательной» (в смысле создания устойчивой мировой системы) обратной связи может служить использование атомной энергии в энергетике. Кроме того, использование атомной энергии в мирных целях позволило сократить применение углеводородов для нужд борьбы с «холодом» и для движения транспорта. Более того, это уменьшило тенденцию образования, так называемого, парникового эффекта, который может привести к похолоданию на всём земном шаре. Обидно, что пока не удаётся, перевести автомобили на электропитание, на ядерные источники. Это всё примеры, подтверждающие наличие отрицательной «стабилизирующей» обратной связи при конверсии. Помимо выработки электроэнергии на некоторых ядерных реакторах производится ядерная компонента для нужд обороны - плутоний. Можно ли назвать это явление положительной, расшатывающей связи? Мнения могут разделиться. Военные скажут, что это усиливает паритет, гражданские – разгоняет гонку вооружений. Но, увы, спустя много лет после начала эпохи мирной атомной энергии, появилась и положительная связь, которая чуть не стала катастрофой. Чернобыль, а совсем недавно – Фукусима! На этом примере видно, что анализ истории развития конверсии надо проводить с кибернетических позиций в целом, используя весь арсенал наработок. Тут и обратные связи, тут и случайные возмущения, тут и стохастический характер субъективных и объективных факторов.
Второй, классический пример – использование космоса для нужд разведки, связи, навигации, сельского хозяйства, геологоразведки, метеорологии и т.д. Мирное освоение космоса, базировавшееся на достижениях ракетной техники, создававшейся вначале исключительно для военных целей, дало выдающиеся результаты. Это отрицательная обратная связь, принесшая пользу всему миру. Но по мере освоения орбитальных станций и совершенствования бортовых средств, стало возможно проводить военную разведку без вторжения в воздушное охраняемое пространство. Была даже попытка со стороны США развернуть работы по СОИ, которые бы ввергли мир в очередной виток расходов на вооружения. Это могло бы стать явной положительной связью, приведшей бы к всемирному кризису. Одновременно ясно, что субъективный фактор, попросту говоря человеческий, обусловленный амбициями и сиюминутными выгодами в политической борьбе, имеет важное влияние на процессы перевода непозволительно огромной военной машины на мирные рельсы.


Цель настоящей статьи показать на примере одной разработки в радиоэлектронной оборонной отрасли, как задачи, возникающие при создании военных образцов техники, порождают идеи построения сугубо гражданских систем, и, наоборот, разработка новых конверсионных систем приводит к совершенствованию оборонной техники.
А в целом, и та и другая тенденции развития техники создают устойчивость экономики.

 Общая историческая справка

Начиная с конца 70-х годов Брежневский, а потом Горбачёвский СССР, а вслед за ними Ельцинская Россия, под давлением США и экономической ситуации в стране пошли на беспрецедентное, вопиюще неравновесное, сокращение РВСН и ограничение ПРО / 1/.
Договор по ограничению ПРО 1972 года привёл к невозможности создать зонтик над всем СССР, было разрешено оборонять только Москву от массированных налётов боевых блоков американских и НАТОвских ракет.
Договор ОСВ-1 резко сократил количество возможных атакующих Москву целей, но всё равно делал проблематичным создание ПРО Москвы, с эффективностью близкой к единице.
Договор ОСВ-2 ещё более сузил возможности ответного эффективного удара. Правда, удалось ликвидировать весьма опасные ракеты Першинг-2.
Но остро встала проблема совершенствования РВСН для преодоления ПРО США, базировавшейся на суперсовременных комплексах Патриот и других системах.
Система ТХААД обещала высокую эффективность перехвата наших боевых блоков (ББ) за счёт сверхточного наведения противоракет, управляемых радио и оптикоэлектронными средствами, в том числе и средствами самонаведения / 2/.
 Генеральный конструктор «Тополей» Академик РАН Ю.С. Соломонов и другие деятели оборонной отрасли обратились к генеральному конструктору  ПРО Москвы член-корреспонденту РАН А.Г. Басистову с просьбой рассмотреть возможность преодоления ПРО США за счёт маневрирующих ББ стратегических ракет. Эту задачу поручили в НИИрадиоприборостроения (НИИРП) в том числе и моему подразделению, как головному.
По мере исследования и решения проблемы возникла идея применить «наши» методы и средства, используемые в ПРО для решения задач предотвращения столкновения транспортных средств (в том  числе самолётов).
В 1990 году была  подана заявка на патент, который был получен в 1991 году / 3/.
Министерство оборонной промышленности, возглавляемое тогда З.Н. Паком по просьбе Секретаря  Совета Обороны России Ю.М. Батурина, выделило почти миллиард рублей в 1997 году. Но реально на работу за два года было получено только пятьдесят тысяч (после зачеркивания нулей). В 1998 году грянул дефолт. Средства уменьшились в долларовом исчислении в ПЯТЬ раз.
Казалось, невозможно что-либо сделать на эти мизерные средства.
Но работы продолжались. Тем более что первые результаты экспериментов были обнадёживающими и более того, породили новое научно-техническое направление - обеспечение безопасности от террористов с помощью электронных средств.
Уже в 1999 году были получены ещё два патента на развитие систем радиолокационной безопасности /4/.
Они были представлены на выставках в Брюсселе и Женеве  в 2000 году и получили серебряную и золотую медали.
В 2000 году опытный образец системы предотвращения столкновения транспортных средств «СОПРЕСТ» успешно прошёл испытания. В процессе испытаний были выявлены новые проблемы, связанные с наличием множества объектов в поле зрения. Были разработаны алгоритмические методы, позволяющие обеспечить высокую помехозащищённость.
В дальнейшем был создан макет системы обеспечения безопасности от террористов «СОБОТ».

Технические аспекты оборонной тематики

Итак, задачи были поставлены: генеральным конструктором ракет Соломоновым– создать ББ, способные преодолеть любую ПРО, генеральным конструктором Басистовым – перехватить любой ББ, независимо от его манёвра.
Перехват маневрирующего ББ - сложнейшая научно-техническая задача. Для её решения необходимо вначале наземными средствами определить величину и направление манёвра. Потом передать на борт противоракеты (ПР) соответствующие команды, чтобы обеспечить прилёт её в точку встречи с минимальным промахом. Как правило, в этих системах он составляет величину единиц метров. Понятно, что ББ для ухода от «столкновения» надо приложить значительно меньше усилий, чем противоракете для ликвидации промаха, возникающего от манёвра ББ. Достаточно сравнить скорости: ББ входит в атмосферу со скоростью около 7 километров в секунду, а скорость ПР всего 3. Правда, в настоящее время уже рассматривается возможность увеличения скорости ПР до 5 км/сек.
Моделирование процессов перехвата показало, что для эффективного преодоления ПРО необходимо совершать случайный манёвр с полосой колебаний положения вектора скорости ББ превышающей (не очень сильно) полосу пропускания системы ПРО. При малой полосе манёвра он легко определялся наземными радиолокационными средствами. При большой - воспринимался, как белый шум, кроме того, при частых колебаниях направления вектора скорости ББ, последний быстро тормозился.  Очевидно, что при равенстве энергетических и информационных возможностей ББ и ПРО задача прорыва ПРО и перехвата ББ становятся равновероятными. Но в силу отсутствия на борту ББ собственных информационных средств, задача перехвата решалась с высокой вероятностью. Таким образом, стало ясно, что для гарантированного преодоления ПРО необходимо снабжать ББ информационными средствами ближнего действия, обеспечивающими слежение за атакующей ПР. Но на сегодняшний день это трудно выполнимо (пока).
Когда мы доложили о результатах своих исследований учёным ракетчикам, разразилась жаркая дискуссия.
Нас обвиняли в попытке обеспечить субъективно своё превосходство над технологиями РВСН, но потом, по мере изучения материалов моделирования нашлись общие точки зрения на проблему. Здесь надо отдать должное А.Г. Басистову, который с высоты своего положения и на базе огромного опыта сумел выявить слабые стороны наших выкладок, но одновременно указал ракетчикам на их устаревшие воззрения по поводу возможностей электронной техники.
Главный аргумент, перевесивший нашу позицию, состоял в том, что после совершения манёвра ББ должен вернуться на требуемую траекторию для обеспечения попадания в точку прицеливания. Это и позволило удовлетворительно решить задачу перехвата. Но для решения задачи сверхточного поражения маневрирующего ББ, снабженного системой встречного подрыва, стало необходимо резко повысить точность наведения. При этом наведение ПР должно было осуществляться таким образом, чтобы в момент встречи вектор промаха имел заданные параметры. В противном случае блок электроники ББ мог остаться непоражённым, что приводило бы к встречному подрыву. Именно этот метод наведения и стал основой для возникновения идеи использовать наш опыт  в конверсионной тематике.
Повышение точности наведения возможно по двум направлениям: во-первых, повышение точности отработки команд, подаваемых на борт ПР с наземных средств системы ПРО; во- вторых, повышение точности самих команд, формируемых по данным радиолокационных станций. Для радиолокационных станций это возможно только при переходе ко всё более коротким волнам излучения подсвечивающего ББ сигнала. Так при миллиметровых волнах точность возрастает в несколько раз, по сравнению с сантиметровым диапазоном излучения. Но проходимость коротких волн в атмосфере ухудшается по мере уменьшения длины волны.
Современные радиолокаторы имеют длину волны около 8 мм.
Но для конверсионной тематики эта длина волны была малопригодна из-за требуемой высокой мощности излучения (нарушались медицинские нормы) и больших габаритов генерирующих элементов и антенных устройств.
 Поэтому для конверсионной разработки был  выбран диапазон 95 гГц (длина волны около 4 мм). Впоследствии стала рассматриваться длина волны 3 мм (частота около 100 гГц).
Особенно актуальными становятся рассмотренные выше проблемы из-за вероятного размещения наисовременнейших противоракет типа GBI в Европе, обладающих большой стартовой скоростью, малым временем подлета к важнейшим точкам России и современными бортовыми средствами, позволяющими отслеживать полёт «наших» противоракет.

Частная историческая справка

Согласитесь, что генеральная идея использовать принципы управления, применяемые в смертельном ракетном оружии, для самой мирной задачи предотвращения гибели людей в автокатастрофах великолепна!
Началась обычная исследовательская работа: поиск аналогов, ознакомление с зарубежным опытом. Здесь мне очень помог профессор В.С. Черняк, разъезжавший (заметьте, за счёт запада) по всяким симпозиумам по радиолокационной тематике. Он привозил мне труды этих совещаний, в которых сообщалось о колоссальных затратах (миллиарды долларов) на эту тематику. Особенно усердствовали немцы и японцы. Правда и американцы не отставали.
Итак, конкретные технические решения конверсионной разработки были сформулированы, была подана заявка на изобретение и авторское свидетельство, но тут изменили законодательство, и пришлось подавать на патент. А патент теперь денег стоил! Своих денег не было, потому что уже платили копейки, пришлось отдать патент институту. Получили патент быстро, начались поиски финансирования, но не тут то было! Никто денег давать не хотел. В начале  статьи уже было указано, до каких высот понадобилось забираться, чтобы получить копеечку.
Ура! Деньги в 1997 году дали. Целый миллиард (рублей, правда)! Но работать всё равно никто не хотел, потому что зарплату в моём институте уже не платили пять лет. Пришлось искать работников на стороне. Тут мне помогли братья Арманд, внуки той самой Инессы. Младший – Володя позвонил старшему Неону – доктору наук, в институт радиоэлектроники (ИРЭ РАН), в котором умели работать за небольшие деньги. Они уже что-то похожее сделали для корейцев за пятьдесят тысяч долларов и согласились начать  работу со мной за двадцать тысяч долларов. Но тут грянул дефолт, еле-еле уговорили сотрудников СКБ ИРЭ повторить образец без документации за шесть тысяч долларов.
Они быстро всё сделали, но в этот момент НИИРП – головной институт по ПРО обанкротили. Инициатором банкротства стал глава мощнейшего оборонного предприятия НПО «Алмаз» И.Р. Ашурбейли, территориально соседствующий с НИИРП. Все работы института, в том числе и оборонные заказы, были приостановлены. Лишь через год удалось наскрести нужную сумму, и образец радиолокационного узла попал в наши руки. За копейки сделали узел обработки информации и узел отображения и сигнализации, провели лабораторные испытания и поехали в город.

 Технические аспекты конверсионной разработки

При движении транспортных средств (ТС) помимо информационных проблем, аналогичных задачам перехвата ББ, связанных с определением манёвра встречного или попутного ТС, сложнейшая проблема состоит в том, что для определения величины маневра с расстояния десятков метров и его компенсации, нужно высокое быстродействие системы обработки информации и исполнительных устройств, коими являются тормозная и рулевая системы. Второй особенностью конверсионной разработки было существенное отличие объекта управления. Автомобиль – это система с двадцатью двумя  степенями свободы (ракета в теперешнем представлении, используемом в моделях ПРО – девять степеней), если учитывать скольжение, крен, и т.д. Кроме того, дорога – это ограничения по координатам возможных траекторий, неровности, лёд и т.д. Для учёта перечисленных особенностей был разработан вероятностный метод синтеза алгоритмов управления /5/. Этот метод стал применяться и при разработке специальных алгоритмов в системе ПРО. Современные вычислительные средства (PENTIUM-4) обеспечили обработку информации по разработанным алгоритмам с частотой двадцать Герц. Современные исполнительные средства (например, антиблокировочные системы) имеют быстродействие порядка одной десятой секунды. Рулевая система должна иметь аналогичное быстродействие, что трудно выполнимо. Но была предложена система маневра с использованием дифференциальной схемы управления скоростью вращения колёс /3/. Это позволило существенно повысить быстродействие до величин 0, 12 – 0,15 сек.
В системах предотвращения столкновения время, отводимое на решение задачи крайне мало. Реальная дальность действия радиолокатора около ста метров. Что при скорости сближения 50 метров в секунду, а иногда и больше, даёт время менее 2 секунд. Оно в два, три раза меньше времени для решения задачи перехвата ББ. Это вызвано малой дальностью действия электронных средств обнаружения и слежения за потенциальным нарушителем, ограниченной требованием минимальной мощности излучения для радиолокационных систем и плохой видимостью для оптико-электронных систем.
Повышение точности измерений и частоты зондирования пространства были единственными путями решения задачи. Были также разработаны специальные алгоритмы обработки информации, позволяющие максимально использовать априорную и апостериорную информацию о «нарушителях». В частности, эти алгоритмы перестраивали параметры алгоритмов обработки сигналов и управления в зависимости от реальных характеристик единичных замеров дальности, скорости и пеленга наблюдаемых ТС. Алгоритмы также настраивались на вариант наиболее худшего «поведения» встречного ТС, то есть когда встречное ТС идёт на столкновение с использованием информации о движении уходящего от столкновения ТС.
Именно эти алгоритмы и были использованы при разработке системы наведения ПР на маневрирующий ББ.
Моделирование процессов сближения ТС показало, что при равенстве их характеристик столкновение и уход от него равновероятно. Что подтверждается положениями теории игр.
Таким образом, задача предотвращения столкновения, по существу полностью аналогична задаче перехвата ББ противоракетой, или, если угодно, «увёртывания» ББ от перехвата противоракетой.
Это позволило использовать методические и алгоритмические наработки в оборонной тематике. В частности, для обеспечения безопасности пусков ПР при натурных работах на полигоне.
Кроме того, радиолокационные датчики систем предотвращения стали прототипами бортовых средств систем самонаведения перспективных ПР. 
Таким образом, конверсионная разработка дала возможность усовершенствовать компоненты систем ПРО.
Испытания системы «СОПРЕСТ» (см. фото 1, на всякий случай изъято) показали её удовлетворительные характеристики и позволили наметить пути её совершенствования.
Так, было предложено повысить разрешающую способность радиоканала, использовать новейшие многопроцессорные вычислительные системы для повышения быстродействия.
Кроме того, были получены важные результаты для дальнейшей разработки системы безопасности от террористов «СОБОТ».
                Выводы.
1. На примере конкретной оборонной разработки показано, как технические решения, разработанные в оборонной тематике, стали основой для разработки средств конверсионной системы.
2. Особенности функционирования конверсионной системы «СОПРЕСТ» привели к необходимости разработки специальных алгоритмов обработки информации и управления, которые были использованы при совершенствовании системы наведения ПР.

Заключение
Наиболее перспективными следует считать конверсионные разработки, которые, помимо коммерческого успеха, обеспечивают повышение качества оборонных систем.

Литература
1. В.Г. Чеховский. К какой войне готовиться? Воздушно-космическая оборона, №5, 2007 г.
2. В.А. Белкин, А.В. Шушков. ПРО США: решение в иной плоскости, Воздушно-космическая оборона, №6, 2007 г.
3. Орлов А.Б. Интеллектуальные системы предотвращения столкновения транспортных средств «СОПРЕСТ». Электроника, 2000, № 6, с. 48-52
4.  Орлов А.Б. Интеллектуальная система обеспечения  безопасности от террористов «СОБОТ». Электроника, 2000, № 5, с. 47-50.
5. Орлов А.Б. Субоптимальное по вероятности управление в стационарной нелинейной системе. Автоматика и Телемеханика, 2008, №11, с. 94-102.

Юра ответил перед самым новым 2013 годом, что её получил и «будет думать над ней» через несколько дней.
Наверно, уехал отдыхать со своей женой. Но звонить ему и поздравлять с новым годом, я не стал. Что-то подсказывало мне внутри, что он играет со мной в какие-то игры.
Прошло более месяца, Юра молчал. Я послал «емелку» с вопросом о судьбе моей статьи. Молчание. Набрался наглости и позвонил ему домой днём. Трубку взяла, по-видимому, его жена, которую звали Светлана Вениаминовна. Я вежливо поздоровался и попросил мужа по имени отчеству. В ответ прозвучало, что он на работе. Я знал, что мест работы у Юры много, но постеснялся спросить, где именно он сейчас. Врождённая интеллигентность помешала. На следующий день отправил ему довольно жёсткую «емелку», где в пяти пунктах призывал его соблюдать научную этику по отношению к автору статьи.

Январь -февраль 2013