Имитация войны
Компьютерное моделирование позволяет повысить защищенность важных государственных объектов

В современных условиях терроризм в России представляет собой одну из наиболее реальных угроз для обеспечения стабильного социально-экономического развития страны, повышения качества жизни населения, укрепления национальной безопасности и международного престижа государства.

Лев АБАЕВ

Александр ОЛЕЙНИК

Федеральными органами исполнительной власти, органами государственной власти субъектов Российской Федерации, органами местного самоуправления развернуты работы по обеспечению защищенности объектов инфраструктуры и безопасности населения от угроз террористических проявлений.

Вместе с тем признается, что существующая система государственного управления еще не в полной мере соответствует качественным изменениям спектра угроз национальной безопасности России в рассматриваемой области.

Сложившееся положение требует разработки и реализации неотложных и долгосрочных мер, направленных на решение задачи повышения защищенности объектов и населения, которая на современном этапе является одной из приоритетных задач развития Российской Федерации.

Система физической защиты (СФЗ) важных государственных объектов (ВГО) представляет собой совокупность правовых норм, организационных мер и инженерно-технических решений, направленных на защиту жизненно важных интересов и ресурсов предприятия (объекта) от угроз, источниками которых являются несанкционированные действия нарушителей: террористов, преступников, экстремистов и т.д. Таким образом, СФЗ – это сложная человеко-машинная система. Проектирование и последующая эксплуатация таких систем возможны лишь с применением математических методов и современных аппаратно-программных средств.

Компьютерное моделирование системы физической защиты объекта является составной частью единого технологического процесса, цель которого состоит в анализе уязвимости этой системы. В качестве исходных данных для моделирования используются сведения, полученные в результате обследования объекта и экспертного анализа его уязвимости. Моделирование позволяет выяснить, соответствует ли СФЗ предъявляемым к данной системе требованиям, а если нет, то что необходимо сделать для того, чтобы она обеспечивала выполнение поставленных перед ней задач.

Рисунок 1. Трехмерная виртуальная модель объекта и рельефа местности.

Использование средств вычислительной техники, помимо сокращения времени моделирования, многократно расширяет возможности эксперта, позволяя рассматривать большое количество вариантов расчетов с целью получения обоснованных выводов относительно эффективности СФЗ. Для моделирования системы физической защиты объекта разрабатываются специальные компьютерные программы, обычно объединяемые в программные комплексы.

Одним из наиболее эффективных программных средств компьютерного моделирования СФЗ является, на наш взгляд, программный комплекс «Контрфорс». В последние годы был накоплен позитивный опыт применения этого комплекса, программные средства которого позволяют эксперту сделать вывод о соответствии СФЗ предъявляемым требованиям, а также подготовить рекомендации представителям подразделений внутренних войск, выполняющих задачи по охране объекта, и сотрудникам служб безопасности объекта по дальнейшему совершенствованию его защиты.

Основное назначение комплекса – оценка уязвимости системы физической защиты (или ее компонентов) реальных охраняемых объектов; быстрая оценка вариантов изменения СФЗ этих объектов; обучение персонала служб безопасности. Применение комплекса возможно как при решении задач защиты охраняемого объекта от нападения, так и в целях пресечения проникновения на территорию охраняемого объекта.

Программный  комплекс «Контрфорс» состоит из нескольких модулей, в которых поддерживается и осуществляется:

1. Создание моделей ландшафтов произвольного и заданного вида.

2. Создание моделей зданий, сооружений и инженерных конструкций.

3. Создание в виртуальном пространстве модели объекта.

4. Создание моделей персонажей, вооружения и техники.

5. Создание моделей сенсоров, барьеров и эффекторов.

6. Размещение на виртуальном объекте сил и средств охраны.

7. Визуальное программирование действий персонажей.

8. Визуализация моделируемых действий террористов и сил охраны при нападении на объект.

Рисунок 2. Трехмерная виртуальная модель снайпера.

Если рассматривается построение модели реального объекта, то для создания ландшафтов (или рельефа местности) могут использоваться как внутренние программные средства комплекса, так и внешние приложения, из которых рельеф может быть загружен через обменный формат. Построение осуществляется в основном по генеральным планам моделируемых объектов, так как это зачастую единственный более или менее точный источник информации по высотным отметкам местности. Соответственно на выходе получается геометрически и географически точная модель реального объекта и рельефа местности (рис. 1).

Размещение стационарных элементов объекта в виртуальном пространстве моделирования осуществляется с использованием существующей в комплексе «Контрфорс» библиотеки трехмерных моделей зданий и сооружений. Кроме того, такие модели можно специально разработать по чертежам реальных зданий и сооружений в любом современном трехмерном графическом редакторе.

Затем размещаются барьеры, ограждения, эффекторы и сенсоры инженерно-технических средств охраны.

В специальном модуле комплекса осуществляется размещение моделей других компонентов СФЗ – элементов системы охраны и обороны, а также системы нападения (основные и дополнительные стационарные посты охраны, основные и дополнительные подвижные посты охраны, позиции бронетехники, рубежи блокирования и т.д.).

Для подвижных элементов создаются модели персонажей – люди, авто- и бронетехника с соответствующими наборами движений (рис. 2).

Каждому из персонажей задаются индивидуальные, значимые для моделирования, параметры.

После того как все параметры модели определены, в модуле визуализации моделирования происходит собственно «розыгрыш» заданной ситуации. Для каждого конкретного «розыгрыша» ситуации ведется подробный протокол происходящих событий, который может быть использован при последующем детальном анализе. Пример такого протокола представлен на рис. 3.

Комплекс «Контрфорс» может работать в режиме визуализации и в режиме «наработки статистики». Последний предназначен для получения статистических данных по результатам серий «розыгрышей» модели. Помимо данных о соотношении побед противоборствующих сторон, может выводиться и другая информация, например, соотношение потерь сторон или распределение потерь по подразделениям.

Опыт применения комплекса показал, что при наличии моделей объектов, мониторингом состояния которых занимается ситуационно-кризисный центр, комплекс «Контрфорс» может быть использован для быстрого и наглядного получения визуального представления об объекте и прилегающих территориях; характере происходящих на объекте событий; особенностях построения и функционирования СФЗ объекта; для оценки (в том числе и наглядной) эффективности существующей системы физической защиты объекта и ее подсистем; определения вариантов совершенствования СФЗ при различных, в первую очередь – террористических угрозах. Комплекс позволяет решить и  другую задачу – планирование проведения специальных операций по освобождению заложников и деблокированию территорий. Можно не только получить ответ на вопрос: «что будет, если…?», но и визуализировать его. На создание модели объекта площадью порядка 4-5 кв. км при наличии полного комплекта требуемой (в основном строительной) документации, а также с учетом выезда на объект, сбора и обработки строительной и эксплуатационной документации, фотосъемки, разработки подробной трехмерной модели объекта и задания параметров СФЗ требуется примерно три месяца. На проведение исследований уязвимости систем физической защиты объекта также уходит три месяца.

Это направление представляется весьма перспективным, тем более что накоплен значительный опыт и в области разработки соответствующих программных средств, и в построении на основе комплекса «Контрфорс» аппаратно-программных комплексов моделирования оценки уязвимости СФЗ конкретных объектов.

Имитационное моделирование позволяет проигрывать различные варианты развития ситуации при возможном нападении на исследуемый объект и получать необходимые статистические данные.

Однако оно не обеспечивает выработку необходимых рекомендаций по повышению эффективности СФЗ важных государственных объектов – имитационная модель может лишь оценить эффективность тех или иных предлагаемых рекомендаций.

Для решения задачи определения эффективных вариантов действий по защите объекта было проведено комплексирование методов имитационного и игрового моделирования.

В качестве базовой игровой модели была принята модель антагонистической игры (игры с нулевой суммой) двух лиц. Одним из игроков – нападающей стороной – является террористическая (экстремистская) группа численностью от одного до шести человек включительно. Вторым игроком – стороной защиты – является СФЗ объекта, включающая в себя оборонительные сооружения, подразделения внутренних войск, охраняющие объект, транспортные средства и т.д.

Альтернативные стратегии нападающей стороны представляют собой атакующие действия террористической группы, начинающиеся с того или иного участка периметра охраняемого объекта.

Для стороны защиты вводятся так называемые «элементарные» стратегии обороны. Они включают в себя, во-первых, принятый в настоящее время «нормативный» вариант действий подразделений внутренних войск по отражению террористических атак в сочетании с существующими характеристиками СФЗ (параметры оборонительных сооружений, транспортные средства, системы вооружений и т.д).

Наряду с указанной стратегией, в число «элементарных» включались стратегии, обеспечивающие повышение эффективности СФЗ за счет улучшения одной из ее значимых характеристик:

• улучшение характеристик инженерных сооружений (соответственно увеличивается время преодоления нападающей группой данных сооружений);

• увеличение радиуса обнаружения нападающей группы;

• повышение точности (вероятности попадания) стрелкового вооружения;

• введение дополнительных патрулей;

• введение дополнительных постов.

В общем случае у стороны защиты имеется n «элементарных» стратегий, а у стороны нападения – m стратегий. Реализация игроками тех или иных стратегий приведет к   возможным исходам игры, каждый из которых требует критериальной оценки.

Рисунок 3. Результаты моделирования уязвимости объекта (с разбивкой по участкам) при нападении группы из 6 человек.

При этом важнейшей целью для стороны защиты является обеспечение безопасности объекта, а для стороны нападения – противоположная цель, что и порождает игру с нулевой суммой.

Поскольку любой исход игры является в общем случае величиной случайной, в качестве критерия эффективности естественно принять оценку вероятности защиты важного государственного объекта. Оценки вероятности для любого из   исходов могут быть получены путем многократного «прогона» соответствующего варианта на имитационной модели. В результате формируется матрица игры двух лиц, строки и столбцы которой представляют собой стратегии игроков, а элементами матрицы являются оценки вероятности соответствующих исходов игры.

Решением матричной игры будет седловая точка и «порождающие» ее стратегии игроков (максиминная для стороны нападения и минимаксная для стороны защиты).

Если игра имеет решение в чистых стратегиях, то найденная стратегия стороны защиты может считаться оптимальной в случае, если «цена игры», т.е. вероятность защиты объекта, представляется приемлемой. В противном случае необходимо расширить набор «элементарных» стратегий стороны защиты с тем, чтобы попытаться получить новое решение игры с большей оценкой вероятности. Помимо расширения множества «элементарных» стратегий, для этой цели можно синтезировать и «комплексные» стратегии, включающие в себя несколько «элементарных».

В общем случае решение игры может быть получено лишь в смешанных стратегиях. Тогда выбираются две, максимум три «элементарные» стратегии, имеющие наибольшие вероятности их использования в оптимальном смешанном решении и на базе этих стратегий формируется новая, «комплексная» стратегия.

Данная стратегия исследуется на имитационной модели с целью получения оценок вероятности защиты объекта при различных вариантах нападения террористической группы. Полученные оценки позволяют рассмотреть «расширенную» матрицу игры с дополнительной «комплексной» стратегией.

Хотя в целом представленная процедура носит эвристический характер, опыт практического использования показал ее достаточную эффективность. Синтез одной-двух «комплексных» стратегий приводит к существенному повышению вероятности защиты важных государственных объектов. Кроме того, использование игровой модели позволяет определить наиболее уязвимые участки обороны, через которые может быть осуществлена террористическая атака. Естественно, что подобная информация позволяет заблаговременно принять меры по дополнительной защите опасных участков объекта.

Таким образом, комплексное применение методов имитационного и игрового моделирования позволяет:

• сформировать так называемые «элементарные» стратегии сил  охраны объекта;

• провести имитационное моделирование и получить оценки эффективности «элементарных» стратегий с учетом различных вариантов возможных действий террористических групп;

• синтезировать из «элементарных» стратегий оптимальный комплексный вариант действий сил охраны объекта.

Информационной составляющей игровой модели являются критериальные оценки ситуаций, возникающих в результате применения тех или иных стратегий как нападающей стороной, так и стороной защиты.

Результатом игрового моделирования являются, во-первых, выявление оптимальных вероятностей применения элементарных стратегий (т.е. решение игровой задачи в смешанных стратегиях), во-вторых, определение цены игры как математического ожидания вероятности защиты объекта.

Эти результаты дают возможность синтезировать на основе элементарных стратегий стороны защиты ее комплексные стратегии, эффективность которых также оценивается с использованием имитационной модели, а с помощью аппарата теории игр проверяется их оптимальность.

В целом интеграция имитационного моделирования и теории игр позволяет решить задачу оптимизации выбора стратегии со стороны сил защиты важных государственных объектов.

Разработанный подход обеспечивает информационно-аналитическую поддержку принятия решений в системе управления подразделениями, частями и соединениями по охране важных государственных объектов РФ.

Развитие данного подхода могло бы, на наш взгляд, способствовать существенному повышению эффективности систем физической защиты важных государственных объектов в Российской Федерации.

Лев Черменович АБАЕВ – ведущий научный сотрудник отдела оборонной политики Российского института стратегических исследований, доктор технических наук

Александр Сергеевич ОЛЕЙНИК – старший преподаватель Академии управления МВД РФ, кандидат технических наук


 

НОВОСТИ

На государственном испытательном космодроме «Плесецк» 30 марта проведены очередные бросковые испытания новой жидкостной межконтинентальной баллистической ракеты тяжелого класса «Сармат».
Авиационный комплекс имени С.В. Ильюшина (ПАО «Ил») обсуждает c Минобороны России возможность глубокой модернизации бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО) на всем парке тяжелых военно-транспортных самолетов (ВТС) Ан-124 «Руслан» ВКС РФ, сообщил РИА «Новости» вице-президент Объединенной авиастроительной корпорации по транспортной авиации, гендиректор ПАО «Ил» Алексей Рогозин.
Военнослужащие зенитной ракетной части 11-й Краснознаменной армии Восточного военного округа (ВВО) получили на вооружение новую зенитную ракетную систему С-400.
В ходе итогового заседания Государственной комиссии по двигателю АЛ-41Ф-1 ПАО «ОДК-УМПО» был торжественно вручен акт о завершении Государственных стендовых испытаний опытного двигателя.
На вооружение мотострелкового соединения общевойсковой армии Восточного военного округа (ВВО), дислоцированного в Амурской области, поступил мобильный комплекс радиоэлектронной борьбы «Житель» (Р-330Ж).
Министерство обороны России намерено закупить более 100 легких транспортных самолетов Ил-112В, заявил замглавы военного ведомства Юрий Борисов в ходе посещения Воронежского акционерного самолетостроительного общества (ВАСО).
В рамках реализации программы перевооружения войск Южного военного округа (ЮВО) мотострелковое соединение 58-й общевойсковой армии, дислоцированное в Дагестане, получило первую партию боевых машин пехоты БМП-3 нового выпуска.
Конструкторское бюро «ВР-Технологии» холдинга «Вертолеты России» приступило к стендовым испытаниям основных систем и агрегатов беспилотного вертолета VRT300. Летные испытания аппарата должны начаться в конце 2018 г.
На полигоне Сары-Шаган (Республика Казахстан) боевым расчетом войск противовоздушной и противоракетной обороны ВКС РФ 31 марта успешно проведен очередной испытательный пуск новой модернизированной ракеты российской системы противоракетной обороны (ПРО).
Порядок управления войсками в ходе непрерывного огневого поражения объектов и живой силы условного противника был отработан в ходе трехдневной командно-штабной тренировки (КШТ), проведенной под руководством командующего войсками Южного военного округа (ЮВО) генерал-полковника Александра Дворникова. В ней были задействованы управления штаба округа и подчиненных объединений, командный состав соединений ЮВО, 4 тыс. военнослужащих и около 1 тыс. единиц военной техники.

 

 

 

 

 

 

 

Учредитель и издатель: ООО «Издательский дом «Национальная оборона»

Адрес редакции: 109147, Москва, ул. Воронцовская, д. 35Б, стр. 2, офис 636

Для писем: 123104, Москва, а/я 16

Свидетельство о регистрации: Эл № ФС 77-22322 от 17.11.2005

 

 

 

Дизайн и разработка сайта - Группа «Оборона.Ру»

Техническая поддержка - Группа Компаний КОНСТАНТА

Управление сайтом - Система управления контентом (CMS) InfoDesignerWeb

 

Rambler's Top100