Полигон внутри шлема: как VR учит защищать инфраструктуру от беспилотников

Фото: Shutterstock

Чтобы научить человека управлять беспилотником, достаточно сохранить технику после первых неудачных полётов. Задача подготовки специалистов по противодействию дронам сложнее: в реальных условиях ошибку нельзя без конца повторять, а учебный сценарий может потребовать дорогостоящего оборудования, отдельной площадки и участия нескольких специалистов. Некоторые ситуации вообще опасно намеренно воспроизводить рядом с действующим промышленным или транспортным объектом. Выходом в таком случае может стать виртуальная реальность: вместо условной компьютерной игры пользователь оказывается внутри цифрового полигона, где должен обнаружить беспилотник, оценить обстановку и принять решение о дальнейших действиях. Ошибочный выбор не приводит к повреждению оборудования, а сценарий можно повторять до тех пор, пока порядок действий не станет понятным.

О том, как реальные средства обнаружения переносят в VR, почему разработчикам образовательного продукта приходится консультироваться и с инженерами, и с педагогами и какие специалисты будут отвечать за безопасность инфраструктуры в будущем, в рамках проекта «Как это работает?», реализуемого при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий, рассказала директор по продукту (СРО) цифровой образовательной экосистемы «АЭРОСИМ» Юлия Сретенская.

Защита начинается до появления беспилотника

Первые продукты команды «АЭРОСИМ» были связаны с ручным управлением беспилотниками. Затем отрасль стала постепенно переходить к автономным полётам и программированию маршрутов. Одновременно возникло другое направление: чем больше беспилотных аппаратов появляется в воздухе, тем важнее становится защита объектов от их несанкционированного применения.

Эта задача не решается приобретением одного устройства. Современная система противодействия объединяет несколько последовательных этапов: воздушный объект необходимо обнаружить, определить его тип, оценить возможную угрозу и выбрать законный способ реагирования. Российские разработчики уже создают портативные и стационарные средства обнаружения, а также комплексы радиоэлектронной защиты для промышленных и инфраструктурных объектов.

Однако наличие оборудования ещё не означает, что персонал умеет действовать слаженно. Человек может знать назначение каждого прибора, но растеряться, когда информация поступает одновременно из нескольких источников и решение необходимо принимать быстро.

— Отрабатывать противодействие беспилотникам ещё дороже, чем учиться ими управлять. В обычном курсе пилотирования мы стараемся сохранить дрон, а здесь сценарий предполагает, что воздушный объект должен быть обнаружен и остановлен. Повторять такие ситуации на реальной технике сложно и затратно, — объясняет Юлия Сретенская.

Так возникла идея VR-симулятора «Антидрон»: перенести на цифровой полигон не один прибор, а полный сценарий защиты объекта.

Почему недостаточно нарисовать красивый прибор?

В компьютерной игре устройство может лишь внешне напоминать настоящий детектор. Для образовательного симулятора этого мало. Пользователь должен понимать, какую информацию он получает, как меняется ситуация и почему одно решение подходит, а другое оказывается ошибочным. При создании виртуальной среды команда консультировалась с российскими производителями оборудования и отраслевыми специалистами. В симуляцию перенесли принцип работы реальных средств обнаружения беспилотников: такие устройства пассивно анализируют радиочастотный спектр и предупреждают пользователя, когда фиксируют характерный сигнал беспилотного аппарата. При моделировании средств радиоэлектронного противодействия разработчики также опирались на опыт профильных российских компаний, чтобы воспроизвести не условный игровой прибор, а понятную последовательность действий с оборудованием.

Эксперты помогали восстановить не только внешний вид техники, но и логику работы с ней. Отдельной задачей стало физическое ощущение оборудования. Если в сценарии используется макет, он должен соответствовать реальному устройству по форме и массе. Иначе человек привыкнет к движениям, которые окажутся бесполезными вне виртуальной среды.

— Самое сложное в любой симуляции — добиться реалистичности. Она должна оставаться не игрушкой, а моделью настоящего процесса. Поэтому нам были нужны консультации лидеров отрасли: только они могли объяснить, как оборудование ведёт себя в реальности и на какие детали пользователь должен обращать внимание, — говорит Юлия Сретенская.

При этом цифровая копия не обязана воспроизводить каждую техническую характеристику. Образовательный сценарий отбирает то, что необходимо для формирования конкретного навыка: распознать сигнал, понять последовательность действий, не пропустить важное предупреждение и не перейти к следующему шагу раньше времени.

Сначала пользователь учится пользоваться самим VR

У разработчиков была ещё одна проблема: человек, которому предстоит пройти подготовку, может ничего не знать ни о противодействии беспилотникам, ни о виртуальной реальности. Значит, нельзя просто надеть на него шлем и сразу поместить в сложный сценарий.

Обучение приходится выстраивать поэтапно. Сначала пользователь осваивается в цифровой среде, учится взаимодействовать с объектами и считывать подсказки. Затем знакомится с назначением оборудования и лишь после этого переходит к защите условного объекта.

Такой подход отличает образовательную платформу от обычной игры. Развлекательный продукт может рассчитывать, что игрок самостоятельно разберётся в управлении. В обучении непонятый элемент превращается в пробел, который проявится уже на следующем уровне.

— Мы изначально понимаем, что симулятором будут пользоваться люди без специальной подготовки. Поэтому он должен одновременно научить человека работать в VR и привести его к конечной цели — пониманию сценария защиты объекта от беспилотника, — отмечает эксперт.

Цифровая среда позволяет повторять редкие ситуации, которые невозможно регулярно создавать на физическом полигоне. Можно менять время суток, видимость, последовательность событий и расположение объектов. Главная ценность здесь не в эффекте присутствия, а в возможности увидеть последствия решения и снова пройти проблемный участок.

Справка: Защита от несанкционированных беспилотников не сводится к одному универсальному прибору. Российские компании разрабатывают системы радиочастотного обнаружения, радиолокационные и оптические средства, программное обеспечение для сопоставления данных, а также комплексы радиоэлектронного противодействия. Задача специалиста — не механически применить устройство, а понять, что именно обнаружено и какое действие допустимо в конкретных условиях. Российские решения уже ориентируются на защиту промышленных площадок, транспортной инфраструктуры, режимных территорий и мест массового пребывания людей.

Симулятор создают не только программисты

VR-продукт легко представить как результат работы команды разработчиков. На практике программисты составляют лишь часть коллектива. Для создания симуляции нужны 3D-дизайнеры, аналитики, специалисты по интерфейсам, методисты, преподаватели, инженеры и эксперты, которые работают с реальным оборудованием.

Одни специалисты отвечают за физику виртуальной среды, другие проверяют достоверность сценария, третьи разбивают сложный процесс на последовательные учебные этапы. Задача продуктового отдела — понять проблему отрасли, определить, какой результат должен получить пользователь, и сформулировать требования к будущему решению для отдела разработки. Продуктовые и технические роли при этом нельзя смешивать: технический директор переводит общую концепцию в конкретные инженерные и программные задачи, распределяет их между разработчиками и отвечает за техническую реализацию. Такое разделение позволяет сохранить связь между потребностями пользователя, образовательной методикой и возможностями технологии.

— Даже технически безупречный симулятор может ощущаться неправдоподобно. Разработчик способен заложить все необходимые формулы, но только человек с реальным опытом заметит, где поведение оборудования или логика сценария не совпадают с практикой, — подчёркивает Юлия Сретенская.

Именно поэтому при создании современных образовательных платформ большое значение приобретают специалисты «на стыке». Инженер может дополнительно осваивать методику преподавания, педагог — разбираться в цифровых продуктах, а пилот или оператор — участвовать в тестировании и проектировании учебных сценариев.

Справка: Защита инфраструктуры от беспилотников объединяет радиотехнику, связь, программирование, информационную безопасность, эксплуатацию БАС и анализ данных. В отрасли нужны разработчики систем обнаружения, инженеры радиоэлектронных комплексов, программисты, специалисты по компьютерному зрению, операторы, инструкторы и методисты цифрового обучения.

Начать путь можно со специальности среднего профессионального образования «Эксплуатация беспилотных авиационных систем». В чемпионатном движении уже развиваются компетенции, связанные с внешним пилотированием, обслуживанием и эксплуатацией БАС. Для дальнейшей специализации подходят университетские направления по радиотехнике, инфокоммуникационным системам, информационной безопасности, робототехнике и беспилотным авиационным комплексам.

Ошибка должна произойти в симуляции

Как бы то ни было, VR, конечно, не способен полностью заменить работу с реальным оборудованием. Специалисту всё равно необходимо освоить физическую технику, научиться взаимодействовать с коллегами и понимать правила, действующие на конкретном объекте. Но цифровой полигон меняет цену первой ошибки.

Вместо ситуации, в которой дорогостоящее устройство впервые включают во время учебной тревоги, человек заранее проходит последовательность действий. Преподаватель может увидеть, где именно возникло затруднение: пользователь не распознал сигнал, неправильно оценил ситуацию или слишком рано выбрал средство реагирования.

Для России такие технологии важны не только как новый сегмент образовательного программного обеспечения. Вокруг них формируется целая профессиональная среда, объединяющая отечественных производителей оборудования, IT-команды, образовательные организации и специалистов по безопасности.

— Полигон внутри шлема не делает реальную угрозу менее серьёзной. Он даёт возможность встретиться с ней заранее — в условиях, где ошибку ещё можно разобрать, исправить и больше не повторять, — заключает Юлия Сретенская.