Украинцы разработали пассивную акустическую систему Zvook для раннего обнаружения полета крылатых ракет 

Для выявления враждебных воздушных целей можно поставить тысячи людей по всей территории Украины, которые будут фиксировать перемещение ракет и передавать информацию, но это плохая идея. Мы поняли, что лучше разработать автоматизированную систему, которая будет выполнять ту же функцию — сообщать силам ПВО о пролете и местонахождении ракеты именно в этот момент, в определенной локации.

Так родилась идея проекта. Zvook — это аппаратно-программный комплекс, акустически обнаруживающий крылатые ракеты, вертолеты, дроны и истребители врага на малых и средних высотах. В основе лежит технология машинного обучения (ML), распознающая звуки двигателей враждебных воздушных целей.

На территории Украины уже функционирует около 40 комплексов Zvook.

О команде

К нам присоединились ведущие украинские специалисты из сферы IT, телекома, а также военные.

Львовская областная военная администрация, в частности, заместитель председателя Александр Кулепин, в течение 30 минут после нашего обращения собрали представителей мобильных операторов и организовали работу с ними.

Команда компании «Киевстар» также оперативно отозвалась на обращение и отправилась с нами в первое путешествие по стране. Итого мы установили первые системы Zvook. Специалисты «Киевстар» обеспечили нас круглосуточной поддержкой во время внештатных ситуаций.

Также бессонные ночи с нами делили инженеры компаний i3 Engineering и GlobalLogic. «Украэрорух» помог в планировании сети и презентацией в военных структурах.

Модель искусственного интеллекта разрабатывали инженеры стартапа Respeecher: Владимир Сидорский (темлид ML-команды) и Валерий Заблоцкий-Дроган (звукоинженер, дата инженер).

Команда Label Your Data помогала с ручной разметкой сотен часов данных, являющихся одним из ключевых компонентов успеха ML алгоритмов, применяемых в системе Zvook.

Команда 125-го ОБр ТрО разрабатывала, тестировала и устанавливала станции детекции на башнях мобильной связи оператора «Киевстар».

Что такое Zvook

Сейчас у нас функционирует два подразделения — hardware- и software-разработка.

Hardware-продукт (железо) — это система, физически размещенная в определенной локации на территории Украины. За железо у нас отвечают Марьян и Илья. Марьян координирует команду, придумывает разные усовершенствования, а Илья — мастер на все руки, которыми он и создает комплекты автоматизированного слушателя.

Основная задача состоит в получении звука из специального устройства, фокусировке его с помощью зеркала. После этого мы усиливаем этот звук и передаем его на обработку внутри защищенной сети передачи данных.

Единого центра обработки данных нет, ими могут быть много узлов, что исключает возможность уничтожения центра, будь он один. Такую сеть очень трудно уничтожить.

Для распознавания записанного сигнала приходит на помощь команда Дмитрия, работающая над ML-частью. Также Дмитрий помогает с продвижением продукта.

Остальное программное обеспечение разрабатывает команда Максима Руденко из 125 ОБр ТрО. Он координирует волонтеров, пишущих код. Максим сам программист с многолетним опытом, соучредитель IT-компании.

О технологии

В основу системы Zvook заложено машинное обучение. Благодаря ML Zvook может обнаруживать недружеские воздушные объекты.

У нас есть аудиострим, в котором существуют определенные звуковые объекты во времени, а не в пространстве. Таких объектов очень много. Это ветер, шум дороги, маленькие мушки, голоса инженеров, блеск коров, бензопилы, валящие лес. На эти звуки приходится 99,9%. При этом мы отделяем очень маленький процент (0,1% времени) тех объектов, которые нам действительно интересны — собственно, звуки, с которыми движутся враждебные воздушные цели.

Чтобы добиться нужного результата, мы постоянно тренируем сеть и обеспечиваем ее данными. Самая важная потребность ML-алгоритма заключается в ее доступе к правильным данным в необходимых количествах. Несколько станций уже было установлено, когда мы присоединились к Zvook, поэтому было с чем работать.

О конкурентах Zvook

На самом деле мы изучили много аналогов системы, начиная с кейсов времен Первой и Второй Мировых войн.

Когда радиолокаторы еще были неэффективны и не было автоматизированных систем, воздушные угрозы прослушивали люди — соответствующие военные специалисты. Они прослушивали первые ракеты с реактивными двигателями (в частности, гитлеровские ракеты Фау-1 и Фау-2) на звуковых постах.

Система состоит из зеркала, которое усиливает сигнал и концентрирует его в определенной точке фокусировки, где расположен микрофон. Таким образом, микрофон может слышать больше, чем это было бы без зеркала. Остальное является необходимым элементом станции, оно не стоит много.

Также в комплексе, о котором упоминается в специализированной литературе, используются так называемые микрофонные решётки. Еще одна отдельная команда львовских волонтеров разрабатывает для нас решение. Посредством него комплекс сможет определять угловые координаты к воздушной цели.

В самом деле, разрабатывая Zvook, мы ничего нового не изобрели. Зато в нужное время собрали все имеющиеся кейсы, которые имело человечество за всю свою историю.

Уникальность Zvook заключается именно в обнаружении крылатых ракет. россия использует эти ракеты в огромном количестве. Поэтому я не думаю, что где-то в мире есть подобные сети акустических сенсоров, которые столь чувствительны для этого вида оружия.

Даже если бы в войну против Украины вступила другая страна, Zvook был бы способен обнаружить и эти, нероссийские, враждебные воздушные цели. Крылатые ракеты построены по схожему принципу — у каждой есть реактивный двигатель.

О стоимости Zvook

В разработке есть три составляющие: программное обеспечение, модель ИИ и само железо. Hardware мы разрабатываем сами, без привлечения подрядчиков. Поэтому работу над железом можно оценивать в количестве часов привлечения инженеров.

Zvook не является коммерческим продуктом. В таком случае у нас нет unit-экономики. Для военных системы Zvook — бесплатные. А строим станции мы за свои средства, частично за донаты. Мы планируем масштабировать производство на государственные средства.

Защитит ли Украину 1000 систем Zvook

Ни одна система не может дать стопроцентную гарантию. Но каждая дополняет друг друга. Очень важно иметь хорошую систему ПВО — это 90% всего успеха уничтожения враждебных воздушных целей. А остающиеся 10% должны компенсироваться другими технологиями, в частности, такими, как Zvook.

Наиболее целесообразным способом развертывания комплекса является рубежный, когда детектируемые станции устанавливаются линиями вдоль государственной границы и в глубине территории Украины. Увеличение дальности обнаружения позволяет устанавливать станции с меньшей плотностью, что экономит ресурсы на изготовление и логистику.

Исходя из текущих технических характеристик комплекса и ориентировочной длины рубежей развертывания, требуемое количество станции детекции составляет около 600 единиц.

Конечно, к каждому средству защиты есть противодействие. Чем больше защитный комплекс, чем больше он включает в себя систем обнаружения, тем труднее их всех уничтожить. Радиолокационные станции являются мишенью № 1. Их можно вывести из строя, наводя ракеты на источник радиоизлучения.

Поэтому воевать с системой Zvook нерационально.

О планах разработчиков

Мы видим много интересных направлений усовершенствования с технической стороны. Одним из наиболее приоритетных для нас является определение направления на проявленную цель и, соответственно, ее координат, курса и скорости движения.

Это было бы значительным шагом для выдачи целей указания подразделениям противовоздушной обороны на огневое поражение целей противника. Наша команда уже разработала концепцию акустического определения азимута (направления) цели и провела эксперимент, подтвердивший ее правильность.

Также рассматриваем коммерческое направление развития проекта и привлечение инвестиций. В каком-нибудь классном будущем хотим продавать наш продукт на глобальный рынок.