Війна технологій триває - і українські розробки визнає цілий світ

Мікрофони як частина системи ППО? Звучить дивно, але працює на високому рівні, адже війна прискорює розробку нових, дієвих і дешевих засобів боротьби з ворогом. От лише цікаво, чому все відбувається коштом громадських пожертвувань?

Рік тому Віталій Шабунін розповідав про те, як мобільні телефони слухатимуть небо і передаватимуть зенітникам траєкторію шахедів для якнайшвидшого покарання. Я слухав те, звісно, не як "космічєскіє караблі будут бараздіть простори всєлєнной", але, скажімо так, з притаманним мені скепсисом а-ля поживемо-побачимо.

І ось вже "The Economist" захоплено розхвалює саме таку нашу систему. Причому з неї йдуть дані навіть в "Дельту" - ще одну систему, яку зробили військові айтішніки всупереч супротиву армійських бюрократів. Ця стаття у крутому виданні - несподівана, але заслужена реклама українських мізків західним читачам.

Автопереклад: Як нова українська технологія запобігає російським повітряним атакам. Це новаторський прилад акустичного виявлення, що має несподіваний успіх. Після того, як 24 лютого 2022 року розпочалося повномасштабне вторгнення Росії, перспективи України щодо захисту свого повітряного простору виглядали погано. Радіолокаційне покриття країни було нестабільним ще до того, як її радіолокаційні станції зазнали нападу, а багато безпілотників і крилатих ракет летіли надто низько, щоб їх могли помітити станції, які ще стояли на місці.

Війна, однак, може стимулювати інновації. Через чотири дні після початку вторгнення група амбітних українських техніків створила організацію під назвою "Технарі" для розробки альтернативної системи, відомої як ePPO, для виявлення і відстеження російських повітряних атак. Геннадій Сульдін, співзасновник компанії, описує її як "людський радар". Він складається з додатку для смартфона і моделі штучного інтелекту (ШІ), що дозволяє верифікованим громадянам України повідомляти про летючы об'єкти, які вони бачать або чують, одним натисканням кнопки.

Він виявився приголомшливо ефективним. І компанія сподівається на ще більші успіхи, оскільки починає обробляти звуки потенційних повітряних загроз, які вловлюються мережею мікрофонів, розташованих по всій Україні. Робота компанії - це невелика частина тихого, але драматичного українського експерименту з протидії повітряним атакам. Кілька інших підрозділів уже використовують мережі мікрофонів, які передають звуки українським операторам протиповітряної оборони. Ці інновації воєнного часу виявляються настільки успішними, що незабаром інші країни можуть наслідувати їхній приклад.

Мікрофонні решітки, які тріангулюють позицію стрільця, мають довгу історію використання на війні, і за останні два десятиліття вони досягли значного прогресу, особливо у захисті західних солдатів в Афганістані та Іраку. Але аналіз звукових хвиль для протиповітряної оборони довгий час вважався непрактичним. Мері "Міссі" Каммінгс, колишня американська льотчиця-винищувачка, яка є співавторкою численних наукових досліджень про перспективи цієї технології, порівняла ці пошуки з "читанням чиєїсь долоні". За її словами, багато хто хотів би вірити, що цей підхід спрацює, але поки що це не так.

Досвід України змінив ситуацію, вважає Джеймс Геккер, який командує американськими військово-повітряними силами в Європі з авіабази Рамштайн у Німеччині. Він описує українські інновації в акустичному зондуванні як "надзвичайні".

Порівняно з радарами, українські мікрофонні мережі дешевші і не випромінюють сигналів, які можуть бути виявлені російськими силами. І в той час, як розумна інженерія може різко зменшити радіолокаційну помітність літака (як показала Росія, переробивши іранські безпілотники-камікадзе "Шахід", задіявши більш непомітні композитні матеріали), апаратне забезпечення, що рухається в повітрі, генерує звук. Дуже важливо, що акустичне виявлення найкраще працює на малих висотах, де літає більшість бойових дронів. Генерал Геккер вважає, що ця технологія діє на висоті близько 3000 метрів, а радари здатні контролювати більші висоти без перешкод, спричинених завадами біля землі.

Все це пояснює, чому мікрофонні мережі є такими привабливими. Одну з них розробив львівський стартап Zvook ("звук"), який розмістив високоякісні мікрофони поблизу фронту. Отримані записи були використані, щоб навчити програмне забезпечення визначати акустичні сигнатури загроз, починаючи від невеликих дронів і закінчуючи ракетами, снарядами та пілотованими літаками - і все це без урахування звуків цивільного життя.

Діапазон виявлення Zvook, хоч і набагато коротший, ніж у радарів, але це не означає, що його не можна використати. Наприклад, безпілотники можна виявити на відстані до 5 км. Для крилатих ракет дальність становить близько 7 км. Щоб досягти цього, Zvook розробив вигнуті "акустичні дзеркала" діаметром півметра. Ці тарілки концентрують звукові хвилі на мікрофонах, які вони охоплюють. Більшість станцій прослуховування мають два таких дзеркала, щоб забезпечити дугу покриття близько 200°. Обробка відбувається на сусідньому комп'ютері.

Станції прослуховування Zvook, кожна з яких менша за взуттєву коробку, коштують близько $500 кожна. Для порівняння, радар, здатний виявити невеликий дрон на відстані 5 км, може коштувати $500 000. Тому мережа мікрофонів може бути порівняно густою, а точність зростає разом із кількістю станцій, які чують звук. Телекомунікаційна компанія "Київстар" встановлює комплект Zvook на своїх стільникових вишках, займається обслуговуванням і передає дані безкоштовно. У місцях, де немає працюючих веж стільникового зв'язку, наприклад, поблизу фронту, систему часто ховають у траві без громіздких акустичних дзеркал, які можуть бути помічені. Живлення здійснюється від акумулятора або сонячної батареї. Для таких більш непомітних місць розташування дані передаються через широкосмугові супутники.

Виявлення Zvook зазвичай займає менше 12 секунд, щоб з'явитися в армійській комп'ютерній програмі під назвою Delta. Мар'ян Сулим, сержант протиповітряної оборони і керівник Zvook, каже, що рівень помилкових спрацьовувань зараз становить близько 1,6%. Для додаткової перевірки користувачі "Дельти" отримують дев'ятисекундний кліп зі звуком, про який ідеться. За його словами, в районах, де працюють приблизно 270 станцій Zvook, які були передані армії, радари часто вмикаються лише у відповідь на сигнали тривоги. Завдяки тому, що Zvook допоміг запобігти авіаударам, особливо по Харкову, другому місту України, сержант Сулим отримав дозвіл зосередити свої зусилля на значному розширенні мережі.

Її точність також має зрости. Для більш ефективного тріангуляції джерела звуку Zvook розробляє спеціальний масив із чотирьох мікрофонів, які будуть підключатися до станцій прослуховування. Це дозволить визначати напрямок походження звуку з точністю до 5°. Сержант Сулим сподівається, що цього буде достатньо для запуску перехоплювачів без необхідності попереднього виявлення наземними радарами. Наступного місяця військові мають випробувати першу партію з 15 таких тріангуляційних антен.

Набагато більшу мережу акустичного виявлення розробила секретна українська організація під назвою "Небесна фортеця". Вона складається з кількох тисяч станцій прослуховування, і планується встановити ще тисячі. Хоча перші станції прослуховування перехоплювали і обробляли звук за допомогою смартфонів на базі Android, зараз мережа, як і мережа Zvook, використовує спеціальні мікрофони і мікрокомп'ютери. Дані передаються в українську систему управління, відому як "Віраж". Як і ePPO і Zvook, "Небесна фортеця" здебільшого фінансується за рахунок пожертвувань, що є дивовижним явищем для протиповітряної оборони.

Небагато зовнішніх експертів обізнані з роботою "Небесної фортеці". Одним з них є Рікі Еллісон, засновник Альянсу захисту протиракетної оборони (MDAA), неприбуткової організації з Александрії, штат Вірджинія. За його словами, "Небесна фортеця" стала настільки розгалуженою і "такою до біса хорошою", що тепер виявляє більшість російських боєприпасів, які летять низько над територією України. Російські підрозділи почали приглушувати або іншим чином змінювати акустичні характеристики своїх безпілотників, але алгоритми виявлення швидко адаптуються. "Це - штучний інтелект у його найкращому прояві, - каже пан Еллісон.

Досягнення в обробці даних показують, що акустичні сигнали є напрочуд багатими. Частотні спектрограми, надані українським полковником, який побажав залишитися невідомим, показують, що навіть схожі дрони мають відмінні звукові характеристики. Томас Вітінгтон, фахівець із протиповітряної оборони аналітичного центру RUSI, що базується в Лондоні, каже, що можна навіть почути напруження двигуна, спричинене важким корисним навантаженням.

Росія відповідає тим же. Конструкторське бюро "Талламхо", фірма з Грозного в Чечні, нещодавно оголосила, що її нова мікрофонна система "Малік" може захищати російські окопи та інші позиції, виявляючи українські безпілотники на відстані близько 330 метрів. Менша за розміром система "Малік" кріпиться до солдатської форми.

Інші країни також звертають увагу на схожі технології. Кілька тижнів тому комплект Sky Fortress був таємно продемонстрований на полігоні в Європі. Представники 11 країн НАТО побачили, як (неозброєні) крилаті ракети і безпілотники легко виявляються і відстежуються. Пан Еллісон з MDAA, організатора демонстрації, каже, що заплановано ще два таких заходи. НАТО розглядає можливість розгортання мікрофонів для своєї протиповітряної оборони, сказав генерал Геккер.

Кілька міністерств оборони на сході військового альянсу вже закуповують акустичне обладнання для протиповітряної оборони. Польська фірма Advanced Protection Systems, що постачає їх, кілька років тому припинила науково-дослідницьку роботу в галузі акустики. Події в Україні переконали її спробувати знову, каже Мацей Клемм, її керівник. Зараз фірма також продає акустичне обладнання невідомому суб'єкту в Україні.

Компанія Thales, європейський оборонний гігант, також побачила в цьому перспективи. Наступного року на ринок вийде її перша мікрофонна система для виявлення безпілотників, каже Жан-Мішель Негре, продукт-менеджер компанії, що базується поблизу Парижа. Інші великі західні компанії, без сумніву, долучаться до цього процесу. Їм варто було б подивитись на Україну як на джерело натхнення. У новому повороті бойових дій деякі підприємливі українські технологи оснащують безпілотники мікрофонами, які допомагають їм точно визначати номери своїх російських супротивників у повітряному бою.

Оригінал