Состояние программного обеспечения автоматизированных систем управления вооруженными силами США

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 6/1988, стр. 64-72

В ИНОСТРАННЫХ АРМИЯХ

Состояние программного обеспечения автоматизированных систем управления вооруженными силами США

(По материалам иностранной печати)

Полковник В. А. НИЕСОВ,

кандидат технических наук

ПОНЯТИЕ «программное обеспечение» американские специалисты используют для обозначения как собственно машинных программ, так и алгоритмических языков, математических методов, моделей и алгоритмов, применяемых при создании автоматизированных систем и решении задач на ЭВМ. С развитием электронно-вычислительной техники, математического моделирования операций (боевых действий) происходит определенная эволюция взглядов на состав и структуру программного обеспечения систем военного назначения. По функциональному предназначению обычно выделяют общее и специальное программное обеспечение.

Основу общего программного обеспечения (ОПО) составляют операционные системы, системы управления базами данных, программные средства для организации вычислительных сетей и осуществления взаимодействия между ними. Развитие операционных систем направлено на улучшение эксплуатационных характеристик комплексов средств автоматизации с учетом профиля работы пользователей, на совершенствование средств многоуровневой защиты данных от несанкционированного доступа, а также на расширение состава сервисных программ и их функциональных возможностей в локальных и территориально-распределенных сетях ЭВМ.

Развитие систем управления базами данных и сетевых средств предполагает расширение -возможностей коллективного использования баз данных, технических и программных средств, включенных в сеть. Необходимо отметить, что попытки решить проблему управления базами данных в вычислительных сетях только программными средствами привели к чрезмерной перегрузке операционных систем и отвлечению вычислительных ресурсов от других важных функций. Это послужило одной из причин переориентации работ в этой области на создание специализированной машины управления базами данных. Такая машина обеспечивает эффективное управление базами данных в сети, многоуровневую защиту информации и контроль за обращениями к ней.

Перспективным направлением развития ОПО является создание инструментальных средств программирования, предназначенных для автономной и комплексной отладки программ, трансляции с новых алгоритмических языков на язык ЭВМ, а также для обеспечения разработки экспертных систем. Представители компьютерных фирм США считают, что в ближайшие годы средства разработки экспертных систем станут неотъемлемой частью ОПО большинства ЭВМ. Доля инструментальных средств в составе ОПО быстро возрастает. Это приводит к структурной перестройке и постоянному обновлению программного обеспечения.

Таким образом, программное обеспечение из инструмента решения отдельных задач превращается в инструмент формирования новой информационной технологии для решения задач определенных классов.

Новая информационная технология формируется главным образом путем внедрения автоматизированных рабочих мест на базе микроЭВМ и сетевых программ. Эти средства объединяются в так называемые «интегрированные системы управления информацией» в контексте функциональных задач органов управления, решаемых на больших и малых ЭВМ. Развитие ОПО на базе персональных ЭВМ сводится к расширению арсенала средств обработки данных, представляемых в привычных для человека формах: в виде таблиц, страниц текста, графиков и т. п. Совершенствуются средства обеспечения телеконференций и «электронной почты».

Принципиально новые возможности взаимодействия человека и ЭВМ дают программные средства машинной графики. В настоящее время проводятся исследования эффективных методов анализа и синтеза графической информации.

Исключительно важным и перспективным направлением в развитии ОПО является переход в информационной технологии от обработки данных к обработке элементов знаний.

Большое влияние на развитие ОПО оказывают работы по созданию локальных и территориально-распределенных вычислительных сетей, а также по сопряжению систем оперативного управления вооруженными силами США с АСУ объединенных вооруженных сил НАТО.

Специальное программное обеспечение (СПО). Центральной проблемой развития АСУ является разработка специальных программ, обеспечивающих выполнение органами управления их функциональных задач.

Военно-политическое руководство США первостепенное значение в вопросах автоматизации придает совершенствованию глобальной системы оперативного управления (ГСОУ) вооруженными силами США. Поэтому важно, на наш взгляд, рассмотреть характер развития СПО на примере АСУ ГСОУ. Главным направлением развития СПО этой системы является модернизация существующих и разработка новых специальных программ в рамках концепции единого построения и оперативного использования информационной системы ГСОУ. Разработанная в 1981 году под руководством комитета начальников штабов (КНШ) концепция определила основные функциональные области, для которых создаются «семейства» специальных программных средств.

Оценка обстановки и контроль за выполнением боевых задач. В этих целях средства СПО призваны обеспечивать сбор, обработку и распределение оперативной информации между различными органами ГСОУ для непрерывного слежения за состоянием своих сил и средств, а также за вооруженными силами противника. При этом должны постоянно уточняться данные для оценки боевых возможностей группировок вооруженных сил, формироваться ежедневные сводки и глобальная картина обстановки, отображаемая на больших экранах. Особое значение придается средствам СПО для решения задач, связанных с оповещением военно-политического руководства США об «угрозе национальной безопасности». Для этого используется система индикаторов, которая отражает характер отношений между различными странами.

Многовариантное планирование применения ядерных сил. Программные средства этой области развиваются в АСУ КНШ и стратегического авиационного командования (САК), а также в системах управления ядерными силами на ТВД. Осуществляется постоянное совершенствование средств СПО в интересах разработки и корректировки на ЭВМ «Единого объединенного оперативного плана поражения стратегических целей» (СИОП). Уточняются способы обоснования выбора целей для различных вариантов нанесения ядерных ударов. Развивается методика принятия решений по использованию ядерных сил в условиях войны.

Раннее предупреждение о воздушном налете и ракетно-ядерном нападении. Наиболее рельефно развитие средств СПО прослеживается в системах управления силами объединенного командования воздушно-космической обороны Североамериканского континента (НОРАД). Основой СПО этих систем являются средства анализа данных, поступающих от систем предупреждения о налете стратегических бомбардировщиков и ракетно-ядерном ударе, а также средства обмена и отображения информации на больших экранах командных центров (пунктов) КНШ, САК и НОРАД.

Разработка и согласование оперативных планов для сил общего назначения. «Семейства» унифицированных программных средств этой сферы деятельности органов управления развиваются в рамках объединенной системы оперативного планирования ГСОУ. Исходя из замысла операций и задач, определенных КНШ, штабы соответствующих командований с помощью СПО АСУ ГСОУ рассчитывают требуемый состав сил и формируют планы последовательного их наращивания.

В автоматизированных системах, развиваемых в интересах недавно созданного объединенного центрального командования, модернизируются программные средства, необходимые для планирования перебросок войск и их материально-технического обеспечения. В частности, совершенствуются модели: стратегических перегруппировок войск воздушным и морским транспортом, позволяющие выбирать оптимальные маршруты и порядок использования транспортных средств с учетом их возможных потерь; расчета сроков доставки войск и военных грузов из США на различные театры военных действий (ТВД).

В последние годы активно развиваются средства в интересах планирования совместных операций (боевых действий) на суше, в воздухе и на море.

Разработка перспективных и текущих планов строительства вооруженных сил органами административного руководства вооруженными силами США. В этих целях широкое распространение получает математическое моделирование, которое к началу 80-х годов из области научных исследований перешло в разряд средств, обеспечивающих повседневную деятельность органов управления. Совершенствуются математические модели для решения задач, связанных с разработкой стратегических планов войны, в частности для определения потребностей в людских и материальных ресурсах, обоснования структуры, численности и боевого состава вооруженных сил и др. По оценке американских специалистов, во второй половине 70-х годов из всех разработанных моделей около 20 проц. использовалось для обоснования стратегических концепций, 30 проц, для анализа структуры вооруженных сил. Большая часть моделей (около 46 проц.) применялась для оценки программ вооружения и эффективности боевого использования систем оружия. Приблизительно 4 проц. обеспечивали исследования военно-политических и других проблем.

Состояние программного обеспечения автоматизированных систем управления вооруженными силами США

В американской печати отмечались попытки искусственного расширения возможностей различных моделей. Учитывая это, в последние годы КНШ стремится более корректно определять области эффективного применения моделей и методик расчетных задач, а данные о них публикуются в специальных каталогах. Содержание последних регулярно пересматривается. При этом в них включаются новые модели и одновременно исключаются описания устаревших или не нашедших практического применения. Издание подробных каталогов математических моделей и расчетных задач позволяет исключить дублирование в их разработке и облегчает выбор нужных моделей для различных органов управления. Например, в каталоге 1986 года рекомендуется более 500 моделей для практического применения в центральном аппарате МО, в КНШ и органах управления видов вооруженных сил (таблица).

Использование математических моделей в АСУ, по данным зарубежной печати, потребовало модернизации и объединения моделей различных уровней с созданием развитых средств их информационного обеспечения. Так, в 1983 - 1985 гг. в США проведены работы по модернизации четырех моделей и их объединению в современную систему анализа ядерной войны. Для оценки различных концепций ведения войны обычными средствами создаются иерархические системы моделей операций и боевых действий различного уровня для сухопутных войск, ВВС и ВМС США. Согласованное развитие и использование этих моделей обеспечивается путем разработки единых сценариев министерством обороны и штабами видов вооруженных сил.

Совершенствование технологии разработки программного обеспечения АСУ. Американские специалисты считают, что расширение масштабов внедрения АСУ сдерживается низкой производительностью разработки программного обеспечения. Так, специалист одной из фирм, занимающейся этой проблемой, отмечал, что «программное обеспечение продолжает оставаться сферой кустарного производства, которое должно еще пройти этап промышленной революции и создания хорошей технологической оснастки». В связи с этим американское руководство принимает необходимые меры для поиска путей повышения эффективности развития программного обеспечения АСУ. Во - первых, изыскиваются более совершенные концепции построения и оперативного использования АСУ, с тем чтобы сократить объем функционально избыточных программных средств и исключить разработку ненужных; во-вторых, создается единая для-министерства обороны технология с инструментальными программными средствами, повышающими эффективность процесса проектирования, разработки и эксплуатации программных систем. И, наконец, разрабатываются принципиально новые методы и средства программного обеспечения на основе теории искусственного интеллекта и ЭВМ пятого поколения.

При всем разнообразии направлений научных исследований и разработок по программам отдельных видов вооруженных сил и командований в центре внимания министерства обороны США находятся работы, ориентированные на общие проблемы развития АСУ в рамках комплексных программ STARS и СКП.

Программой STARS предусматривается в период с 1983 по 1990 гг. поэтапно создать единую технологию разработки программных средств военного назначения.

На первом этапе предполагалось разработать основные инструментальные средства, обеспечивающие полный цикл создания, внедрения и сопровождения программ с использованием языка Ада (универсальный язык программирования, отражающий на международном уровне достижения современной методологии программирования). При этом учитывались не только потребности системных программистов, но и специфика расчетных задач, систем реального времени, моделирования различных процессов. Несмотря на попытку придать языку Ада статус универсального, он не нашел широкого распространения на микроЭВМ. По мнению специалистов, причина заключается в его чрезмерной сложности.

На втором этапе (до 1990 г.) планируется создать «операционное окружение» для пользователей-непрограммистов с учетом требований специализированных систем и новых принципов «программирования без программистов». Руководство министерства обороны считает, что язык Ада будет использоваться более чем в 130 национальных системах и в системах управления ОВС НАТО.

В рамках программы STARS предусмотрено также решение ряда организационных проблем, обеспечивающих ускоренное внедрение новой технологии. В частности, создан институт технологии программирования, который призван выполнять функции центральной организации по оценке и распространению средств единой технологии, разрабатываемых различными организациями. В настоящее время институт сотрудничает с более чем 40 фирмами и университетами США.

По «Стратегической компьютерной программе» (СКП) в период 1984-1993 гг. организуются исследования и разработка технологии программирования и принципиально новых программных средств на базе перспективных ЭВМ и искусственного интеллекта. Программа СКП, по заявлению министра обороны, призвана вывести США на лидирующие позиции в сфере создания качественно новых систем обработки данных и знаний. Американские специалисты считают, что достижение этой цели позволит резко повысить возможности автоматизированных систем военного назначения прежде всего за счет создания перспективных архитектур мультипроцессорных систем с тысячекратным увеличением их производительности по сравнению с существующими ЭВМ, а также повышения скорости обработки и передачи данных в вычислительных сетях.

В соответствии с программой СКП развернуты научно-исследовательские и. опытно-конструкторские работы по целому ряду направлений: создание средств базовой технологии для экспертных систем; разработка средств диалогового общения человека с ЭВМ на естественном языке и реализация речевого ввода команд с их распознаванием в реальном масштабе времени; разработка систем машинного видения и распознавания пересеченной местности с препятствиями. Предусматривается разработка специальных программ для автономного наземного транспортного средства, выбирающего направления движения с помощью телевизионной камеры.

Новая технологическая база СКП, по мнению американских ученых, позволит к началу 90-х годов разработать так называемые «интеллектуальные» системы, способные «понимать» непрерывную естественную речь, «видеть» и «воспринимать» смысл изображений, динамически изменяющихся кадров, отображаемых на экране телевизора или персональной ЭВМ. В этом плане наиболее активно, как свидетельствует зарубежная печать, идет создание экспертных систем (ЭС), которые представляют собой программно-информационные комплексы решения сложных проблемных вопросов на основе баз данных и знаний, формируемых экспертами. Если в информационно-справочных системах «знания» организуются на двух уровнях: на уровне программного обеспечения и в базах данных, то в ЭС уже имеется третий уровень, представленный базами знаний. Ключевыми принципами создания ЭС являются: разграничение фундаментальных знаний о предметной области от совокупности данных по конкретной решаемой задаче, отказ от сложных математических методов, концентрация в базе знаний системы разнообразных сведений авторитетных экспертов о том, как решать задачу, и, наконец, представление знаний не только в виде программ («процедурное представление»), но и в виде декларативных описаний правил и отношений, которые помогают пользователям понимать процесс решения задач и вмешиваться в него при необходимости.

Для командного центра управления флотом в зоне Тихого океана в течение двух ближайших лет планируется создание и проверка на прототипах пяти ЭС: выработки и оценки возможных вариантов действий сил флота; сравнения боевых возможностей сил; моделирования боевых действий; оперативного планирования; определения потребностей сил в зоне. При создании ЭС большое внимание уделяется ключевым проблемам представления знаний в памяти ЭВМ. Для их решения, как отмечают специалисты, потребуется проведение дополнительных исследований в области прикладной математики. С сентября 1985 г. такие исследования в интересах министерства обороны ведутся по новой программе.

Экспертные системы способны решать задачи примерно так же, как решает их эксперт-человек в реальной обстановке, имитируя знания и опыт профессиональных специалистов. После того как опыт эксперта «заложен» в систему, его можно копировать, распространять и применять на объектах, расположенных далеко друг от друга, что весьма непросто, если пользоваться услугами человека. Кроме того, компьютерный «консультант» находится в готовности к работе круглосуточно и его ответы не зависят, как у человека, от «настроения» и состояния в стрессовых ситуациях. Специалисты отмечают, что создание ЭС поднимет на более высокий уровень интеллектуальный потенциал коллективов, работающих с системой.

Совершенствование практики организации разработок и закупок программных систем для АСУ. Министерство обороны США в 1982 г. поручило специальному комитету в течение двух лет проанализировать практику организации разработок и закупок программных и технических изделий для автоматизированных систем. В результате анализа был сделан вывод о том, что традиционная организация закупок систем оружия «не работает», когда дело касается программных и технических изделий АСУ. Почти тридцатилетняя практика создания систем управления, связи и разведки, по мнению американских специалистов, показывает, что немногие образцы этих систем удовлетворительно функционируют в процессе реальной эксплуатации. Отмечаются задержки поставок изделий, несоответствие программных компонентов требованиям военных ведомств, перерасход ранее выделенных ассигнований.

По оценке американских специалистов, крупные программные комплексы создаются усилиями сотен специалистов в течение пяти и более лет. Проверка же их практической пригодности и оперативной эффективности осуществляется после завершения всех этапов проектирования и разработки, а за это время условия применения комплексов и требования к ним со стороны военного ведомства во многом изменяются. В целях радикального совершенствования существующей практики был предложен новый подход к организации разработок й закупок изделий для АСУ по принципу «последующей постепенной модернизации».

Согласно новому подходу, заказчик в начале разработки определяет только главные требования к системе и совместно с разработчиком выбирает «архитектурную основу», опираясь на которую в будущем в систему вносятся постепенные изменения. Сущность этого подхода видна на примере разработки программной системы (рис.). Схема отражает продвижение по этапам проектирования и разработки (по виткам спирали), а на вертикальной оси показывает суммарные затраты для каждого этапа проектирования системы. Основная идея нового подхода состоит в том, чтобы быстро, при минимальных исходных требованиях изготовить и передать пользователям прототипы базовых компонентов (Ш, П2, ПЗ) до начала подготовки детального проекта полномасштабной системы. В начале разработки новой системы, по мнению американских специалистов, военное ведомство объективно не может сформулировать свои требования в полном объеме. С помощью прототипа оно совместно с фирмой-разработчицей приходит к единому пониманию задач по узловым функциям будущей системы и проверяет практическую пригодность программных компонентов. Здесь заказчик имеет возможность оценить, в какой степени выполняются его требования и что необходимо уточнить на следующих этапах.

Состояние программного обеспечения автоматизированных систем управления вооруженными силами США

Таким образом, новый подход радикально меняет характер участия заказчика в процессе создания программных систем. Вместо пассивного изучения малопонятной проектной документации на систему, которая разрабатывается годами, он уже на первых этапах проектирования активно проверяет принципиальные решения, контролирует и направляет ход работ с учетом своих главных потребностей. Результаты проверки компонентов системы поступают к разработчику как «сигналы обратной связи» и используются им для их усовершенствования на следующих этапах проектирования.

Существенным моментом в этом подходе является «просмотр» результатов проверки и уточнение требований к системе на каждом витке спирали. В «просмотре» участвуют основные разработчики и представители военного ведомства (заказчика). В ходе «просмотра» выбираются методы и средства проектирования системы для следующего витка спирали, производится рассмотрение и анализ альтернативных вариантов ее разработки с конкурсной демонстрацией и отбором лучших средств. Одновременно оцениваются варианты распределения затрат по направлениям работ на следующем витке.

Процесс разработки прототипов завершается тогда, когда очередной «просмотр» показывает, что все принципиальные вопросы взаимодействия системы с пользователями решены, а эксплуатационные характеристики основных компонентов системы удовлетворяют заказчика. По результатам заключительного «просмотра» создается функциональный прототип системы в целом и разрабатывается ее детальный проект. После чего начинается полномасштабная разработка системы: кодирование и отладка новых компонентов системы, их комплексирование и проведение приемо-сдаточных испытаний. Эксплуатация программной системы предполагает непрерывное сопровождение и развитие системы в течение всего ее жизненного цикла.

Сопровождение программной системы означает выполнение работ, связанных с устранением неизбежных ошибок в программах, модернизацией и приспособлением программ к условиям их применения у различных пользователей. Накопление программных средств и их тиражирование для стационарных и подвижных объектов АСУ приводит к быстрому росту затрат на их сопровождение. В структуре расходов министерства обороны США на автоматизацию наблюдается постоянный рост затрат на сопровождение программного обеспечения.

Анализируя развитие программного обеспечения автоматизированных систем управления вооруженными силами США, можно сделать следующие выводы. Во-первых, непрерывный рост крупных расходов на программное обеспечение АСУ свидетельствует о том, что военно-политическое руководство США считает это направление одним из основных в реализации курса на достижение военного превосходства над СССР. При этом приоритетное значение отдается быстрому внедрению создаваемых систем с тем, чтобы в 90-х годах завершить комплексную автоматизацию процессов управления вооруженными силами США. В последующем для достижения качественно нового уровня автоматизации главное внимание предполагается уделять системам искусственного интеллекта. Задачи разработки перспективных технических и программных средств для этих систем с оценкой эффективности их использования и демонстрацией возможностей применения в настоящее время решаются в рамках «Стратегической компьютерной программы».

Во-вторых, по мере расширения масштабов автоматизации и ускорения обновления АСУ на первый план выдвигаются проблемы создания мощных инструментальных средств разработки и сопровождения их программного обеспечения прежде всего для задач ведения современной войны, а также проблемы совершенствования практики организации разработок крупных программных систем.

В-третьих, зарубежные военные специалисты ожидают, что реализация запланированных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в данном направлении обеспечит существенное повышение боевых возможностей вооруженных сил США без увеличения их численности и боевого состава. Результаты этих работ будут иметь решающее значение для нового поколения систем оружия и военной: техники, в том числе систем, создаваемых по программе СОИ.

Зарубежное военное обозрение. - 1985. - Ш 11. - С. 3-5.

Ronald Perry. Hidden power. The programming of the President./- 1984.

The War Game. - 1979. - Garry D. Brewer and Martin Shubik.

Signal. - 1986. - August. - P. 79.

Expert Systems in Government Symposium.- 1985. - Washington - XXIV - P. 694.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации