Narodziny radzieckiego systemu obrony przeciwrakietowej. Od Bitwy o Anglię do Cybernetyki
M-5
W rozwój M-5 zaangażowani byli najlepsi inżynierowie i projektanci INEUM: V. V. Belynsky, Yu. A. Lavrenyuk, Yu.
Patrząc w przyszłość, powiedzmy, że pilotażowy egzemplarz M-5 został zbudowany, doskonale przyjęty i oczywiście nie wszedł do serii, Brook został usunięty ze stanowiska dyrektora INEUM, a Kartsev został zmuszony do wyjazdu do Ministerstwa Przemysłu Radiowego, gdzie w końcu został złapany.
Historia brzmi podejrzanie znajomo, prawda?
Dlaczego Brooke została złapana?
Aby ruszyć do przodu i zrozumieć dalsze perypetie Kartseva oraz zawiłości intrygi wokół jego maszyn, musimy ponownie zrobić dygresję, w przeciwnym razie motywy wielu uczestników staną się niezrozumiałe.
Faktem jest, że historia Brooka jest ściśle związana z upadkiem dwóch kolejnych gigantów rosyjskiej myśli komputerowej - Kitowa i akademika Głuszkowa, o których już wspominaliśmy.
I tu stąpamy po bardzo grząskim gruncie, aby zrozumieć jeden z największych mitów Związku Radzieckiego – mit cybernetyki.
Kitow, Berg i Głuszkow zostali ukarani właśnie za swoje cybernetyczne aspiracje, a dokładniej za chęć zbudowania i zbadania systemu optymalnego sterowania gospodarką planową za pomocą sieci komputerowej.
Jaki jest tutaj mit?
W końcu wszyscy wiedzą, że w ZSRR prześladowania cybernetyki doprowadziły do ogromnych zaległości w dziedzinie komputerów, więc Kitov i Berg znaleźli się pod presją?
W rzeczywistości wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane i mówimy nawet o podwójnym micie, z którym postaramy się rozprawić.
Aby to zrobić, musimy jednak zrozumieć, jakie są początki cybernetyki na Zachodzie, czym ona w ogóle jest, jak się rozwinęła i jak, a co najważniejsze, z jakim skutkiem dotarła do ZSRR.
Co wiemy o cybernetyce?
Słowami klasyka – nic, a nawet wtedy nie wszystko. Wszyscy znają prześladowania, które prawie zniszczyły radziecką informatykę, ktoś słyszał o jakiejś cybernetyce biologicznej, technicznej i innej, ktoś przypomni Norberta Wienera, ktoś powie, że to przestarzała nazwa informatyki.
Paradoks polega na tym, że w ZSRR opublikowano ogromną liczbę książek o cybernetyce, istniały całe wydziały tej nauki (a niektóre, jak słynny Wydział Matematyki Obliczeniowej i Cybernetyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego, nadal istnieją, choć zabawne, że klasyczne cybernetyki w ogóle tam nie studiowano!), Ale jednocześnie nikt tak naprawdę nie wie, co to jest. Może coś związanego z komputerem i bardzo ważnego?
Cybernetyka we współczesnym znaczeniu tego słowa narodziła się w Stanach Zjednoczonych, więc właściwe byłoby zastosowanie klasycznej zachodniej definicji tej nauki.
Jest to podejście transdyscyplinarne, które bada wspólne cechy systemów regulowanych, ich strukturę, możliwości i ograniczenia. Faktycznie to niefilozoficzna treść tego konceptu zawarta jest w dyscyplinie "Teoria automatycznego sterowania". Z kolei część filozoficzna podejmuje kwestie znacznie bardziej abstrakcyjne, starając się przełożyć dialog na uniwersalne wzorce rozwoju społeczeństwa, ekonomii, a nawet biologii (zauważ, że tutaj jego treść jest niezwykle skąpa i nie wnosi nic nowego, w porównaniu z tradycyjnymi metodami tych nauk, chyba że poza samą ideą, że wszelkie systemy samoregulujące są koncepcyjnie podobne).
Aby zrozumieć, co stało się z Brukiem i Kartsevem, dlaczego zamknięto projekt M-5 i dlaczego wspomniany przez nas akademik Głuszkow nie mógł nic zrealizować ze swoich planów, trzeba cofnąć się nieco wstecz i spojrzeć, jak nauki o zarządzaniu rozwijały się w latach 1930-1950.
Punktem zwrotnym była oczywiście II wojna światowa. Konflikt ten był na swój sposób wyjątkowy jak pierwsza wojna światowa. Wojna ta była tak naprawdę ostatnią, klasyczną wojną totalną – mimo że pojawiły się w jej trakcie różne nowinki techniczne, to tylko częściowo zasadne jest nazywanie jej wojną technologiczną.
Po pierwsze trujące gazy czołgi i samoloty miały oczywiście lokalny wpływ na przebieg konfliktu, ale w perspektywie globalnej o wyniku działań wojennych, podobnie jak za czasów napoleońskich, decydowały ogromne masy piechoty i artylerii.
Pod tym względem druga wojna światowa była radykalnie inna, zwłaszcza dla aliantów. Nie było już milionów żołnierzy ugniatających błoto i gnijących latami w okopach od morza do morza za dziesięcioma rzędami drutu kolczastego na froncie zachodnim. II wojna światowa była przede wszystkim wojną intelektów i maszyn. Radary, celowniki bombowe, kierowane broń a koroną wszystkiego jest bomba atomowa. Wojna przeniosła się na zupełnie inną płaszczyznę, była to rywalizacja między zespołami naukowymi i inżynieryjnymi opracowującymi zasadniczo nowe narzędzia matematyczne i techniczne do wykorzystania w walce.
Przełomu w zrozumieniu realiów nowej strategii i taktyki dokonali przede wszystkim Anglosasi i nie bez powodu.
Anglia i Stany Zjednoczone (mimo że prowadziły brutalną kampanię lądową w I wojnie światowej) były w istocie potęgami morskimi, ich dogodne położenie po prostu zmuszało je do polegania na flocie (a później na lotnictwo), zamiast walk piechoty na mięso (były oczywiście bitwy, ale nie przyniosły one rezultatu – zgodnie z wynikami I wojny światowej okazało się, że zasypywanie okopów trupami nic nie daje do zwycięstwa, a ludność w najlepszym przypadku zaczyna się buntować, w najgorszym - po prostu się kończy).
W rezultacie w okresie międzywojennym oba kraje bardzo szybko zdały sobie sprawę (w przeciwieństwie do mocarstw kontynentalnych), jak i w jaki sposób zostanie stoczona i, co najważniejsze, wygrana kolejna wojna światowa.
Ponadto, przed pojawieniem się lotnictwa, marynarka wojenna była w latach 1920-1930 szczytem zaawansowanej technologii wojskowej i nauki o rakietach. Niektóre rozwiązania techniczne zastosowane w pancernikach serii Iowa zadziwiają wręcz teraz.
Dowództwo Marynarki Wojennej zostało zmuszone do wydania instrukcji przypominającej marynarzom, że wrażenie zewnętrzne było błędne. Potwór o grubych ścianach ma lepszą manewrowość niż jakikolwiek nowoczesny statek. Nawet podczas II wojny światowej zauważono, że taktyczna średnica obiegu Iowa (740 metrów) była mniejsza niż niszczyciela klasy Fletcher… Chcąc przedłużyć żywotność mechanizmów, Jankesi nigdy nie sprowadzili elektrowni do pełnej mocy. Osiągnięta w praktyce wartość (221 tys. KM - solidny wynik, 1,5 razy więcej niż atomowy "Orlan") odpowiadała 87% mocy zainstalowanej elektrowni pancernika. W trybie dopalacza i z ćwierć miliona koni na wałach napędowych Iowa, według obliczeń, mogła rozwinąć do 35 węzłów.
... Połączenie walorów bojowych (stabilność bojowa nieosiągalna dla nowoczesnych okrętów, uzbrojenie rakietowe i artyleryjskie oraz status dużych okrętów I ery) sprawiło, że Iowa zasłużył na modernizację i przedłużenie żywotności. Jednocześnie służby nie pełnią roli blokady czy pływających baraków. Najjaśniejsze gwiazdy pierwszej wielkości, pancerniki zostały wybrane jako okręty flagowe grup bojowych. 1 lat w czołówce – jaki statek w historii pokazał podobny wynik?
... Wszyscy rozumieli, że w przypadku wybuchu działań wojennych trzeba będzie skierować znaczne środki na zwalczanie takiego statku.
... Połączenie walorów bojowych (stabilność bojowa nieosiągalna dla nowoczesnych okrętów, uzbrojenie rakietowe i artyleryjskie oraz status dużych okrętów I ery) sprawiło, że Iowa zasłużył na modernizację i przedłużenie żywotności. Jednocześnie służby nie pełnią roli blokady czy pływających baraków. Najjaśniejsze gwiazdy pierwszej wielkości, pancerniki zostały wybrane jako okręty flagowe grup bojowych. 1 lat w czołówce – jaki statek w historii pokazał podobny wynik?
... Wszyscy rozumieli, że w przypadku wybuchu działań wojennych trzeba będzie skierować znaczne środki na zwalczanie takiego statku.
A traktat waszyngtoński z 1922 r. i londyński traktat morski z 1930 r. ogólnie znacznie ograniczyły budowę statków porównywalnej klasy, tak jak teraz ograniczają broń nuklearną - już samo to jasno pokazuje, jak poważna była wówczas siła i nie bez powodu uznano za floty.
Również wojna na morzu wymagała elastycznego myślenia oraz zasadniczo odmiennych taktyk i strategii na wszystkich poziomach, co w połączeniu z ogromną złożonością i kosztami statków uczyniło z floty doskonałą kuźnię personelu, w pełni świadomego znaczenia rozwoju militarnego nauki.
W rezultacie mocarstwa kontynentalne nie wyciągnęły wniosków z I wojny światowej: pod względem strategii, taktyki i geopolityki w rozumieniu świata nie odbiegały daleko od epoki wojen napoleońskich. Ani Cesarstwo Niemieckie, ani Rosyjskie nawet nie zbliżyło się do rozwoju flota na poziomie Wielkiej Brytanii z jej czterystuletnim doświadczeniem w wojnie na morzu.
Praktycznie taktyczną bronią jądrową według standardów lat 1930. jest pancernik Iowa w całej okazałości (zdjęcie https://en.wikipedia.org).
Szczerze mówiąc, to nie ich wina – życie na wyspie i geopolityka wyspy oczywiście radykalnie różnią się od kontynentu. W latach 1914-1918 Brytyjczycy i Amerykanie próbowali klasycznej starej szkoły wojennej („Die erste Kolonne marschiert… die zweite Kolonne marschiert”) i kategorycznie im się to nie podobało.
W rezultacie druga wojna światowa była w rzeczywistości dwiema równoległymi wojnami, wcale nie podobnymi do siebie. Anglosasi entuzjastycznie rozbijali wroga za pomocą radarów, bombowców, lotniskowców i łodzi podwodnych, a na kontynencie nieszczęsny ZSRR portretował Verdun pod Stalingradem i Rżewem.
W Anglii już w 1915 roku Lord Tiverton napisał artykuł „Lord Tiverton's System of Bombing”, wprowadzając koncepcję bombardowania strategicznego. W 1917 roku w Anglii opublikowano przełomową książkę Aircraft in Warfare: The Dawn of the Fourth Arm, napisaną przez wizjonera i przemysłowca Fredericka Williama Lanchestera, pioniera brytyjskiej inżynierii samochodowej, cztery lata przed słynną Il Dominio dell'Aria. Probabili Aspetti della Guerra Futura włoskiego Giulio Douheta.
Rok wcześniej Lanchester opracował pierwszy na świecie układ równań różniczkowych do badania równowagi sił w różnych rodzajach walki (tzw. bitwy między dwoma szwadronami, ale ze względu na rewolucję i ogólnie raczej powolne zrozumienie wyników I wojny światowej jego wkład został utracony na wiele lat).
Bez przesady można powiedzieć, że II wojna światowa stała się wojną samolotów – dopiero od lat czterdziestych lotnictwo zaczęło odgrywać kluczową rolę w konfliktach każdego szczebla.
Niemal wszystkie tradycyjne metody i instrumenty prowadzenia wojny – od pancerników po tereny ufortyfikowane – okazywały się bezsilne w obliczu masowych nalotów, przewaga technologiczna w lotnictwie pozwalała ukarać wroga w dowolny sposób, zawsze i wszędzie na własnych warunkach.
Z tego względu Amerykanie i Brytyjczycy byli najbardziej aktywni w rozwoju i wykorzystaniu lotnictwa i nic dziwnego, że to oni zainwestowali ogromne zasoby intelektualne w inżynieryjne i matematyczne wsparcie nowych metod wojna. Tak powstała teoria sterowania automatycznego, matematyczna teoria operacji i matematyczna teoria gier.
Z całej tej splecionej plątaniny w 1948 roku wyłoniła się klasyczna cybernetyka.
Idea wojny w powietrzu została zrealizowana na froncie zachodnim niemal natychmiast, a jaka rewolucja nastąpiła w ideach strategicznych po drugiej wojnie światowej! Powyżej oryginalna mapa pokazująca miasta w zasięgu bombowców RAF z lat 1915-1918. Czerwone gwiazdki oznaczają miasta, które zostały zbombardowane przez Ententę jeszcze przed najazdem Gotha na Londyn. Pierwsza edycja Aircraft in Warfare: The Dawn of the Fourth Arm ukazała się podczas pierwszej wojny światowej. Poniżej - książki o teoriach, które nigdy nie zostały zasymilowane przez armie kontynentalne (fot. https://vfpuk.org/, http://www.lanchesterinteractive.org, www.amazon.com)
Hiperintensywny rozwój techniki w okresie międzywojennym doprowadził do tego, że po raz pierwszy w historii człowiek okazał się najbardziej bezużytecznym, ograniczonym i zawodnym elementem wozu bojowego, a przede wszystkim dotknęło to lotnictwo.
Problem polegał na wysokości i prędkości, do których ludzkie zmysły nie zostały zaprojektowane. Po prostu można było bez problemu latać samolotem nawet do osoby bez ulepszeń, walczyć na mniej więcej tej samej wysokości z wrogiem o mniej więcej tej samej prędkości - trudne, ale też możliwe. Problemy pojawiały się, gdy trzeba było trafiać w cele z dużej odległości i przy bardzo różnych prędkościach, pojawiających się w celowniku przez ułamek sekundy - w bombardowaniu (zwłaszcza z dużych wysokości na cele mniejsze niż miasto) i ogólnie w atakowaniu celów naziemnych aw odwrotnym zadaniu - obrona powietrzna w szerokim znaczeniu tego słowa, od ochrony wolnych bombowców przed szybkimi, zwrotnymi myśliwcami po obronę miast i statków przed nalotami.
Tak więc około 1935 roku Anglosasi dostrzegli niszczycielski potencjał lotnictwa, ale pojawił się ogromny problem z jego wykorzystaniem.
Tradycyjne metody naprowadzania samolotu na cel (lub działa na samolot), oparte na słabym ludzkim wzroku i słuchu, a także słabych zdolnościach obliczeniowych człowieka, nie mogły działać w warunkach nowych wysokości i prędkości. W rezultacie potrzebny był cały szereg wybitnych innowacji technicznych i matematycznych, aby masowe naloty stały się naprawdę potężną bronią, a także aby chronić przed tą bronią.
Radar
Najpierw pojawił się radar.
Historia tego urządzenia jest dobrze opisana i nie ma potrzeby jej powtarzać, odnotujemy tylko, że w latach 1930. XX wieku wszystkie rozwinięte technicznie kraje eksperymentowały z technologiami radarowymi – Niemcy, Francja, ZSRR, USA, Włochy, Japonia, Holandia i Wielka Brytania, ale tylko Anglosasi byli już na początku. Wojny były w stanie rozmieścić pełnoprawną sieć radarów pokrywających wybrzeże, w pełni zdając sobie sprawę, że nadchodząca wojna będzie przede wszystkim wojną powietrzną.
Interesuje nas nie tyle sama technologia radarowa (na szczęście została ona opracowana niemal równocześnie i niemal niezależnie przez wszystkich uczestników przyszłej wojny), co dwie niesamowite innowacje, o których w latach 1930. myśleli tylko Brytyjczycy, oraz sam radar był bez nich absolutnie bezużyteczny.
Mówimy o pierwszym pełnoprawnym systemie obrony powietrznej i jego matematycznym wsparciu - teorii operacji. Tradycyjnie te tematy są o wiele gorzej omawiane w źródłach krajowych, gdyż ani ZSRR, ani Niemcy, mimo istnienia tych samych prototypów radarów jeszcze przed wojną, nie wymyśliły do początku XX wieku właściwej strategii ich wykorzystania. konflikt.
W rezultacie, w przeciwieństwie do Brytyjczyków, którzy byli dobrze przygotowani jeszcze w latach trzydziestych iz powodzeniem wygrali bitwę o wyspę, my i Niemcy musieliśmy uczyć się wszystkiego na bieżąco, wynik tego jest dobrze znany.
Gdy tylko Hitler doszedł do władzy, w marcu 1934 roku od razu potępił klauzulę rozbrojeniową, a Brytyjczycy od razu wyciągnęli z tego właściwe wnioski.
Wiosną tego samego roku brytyjski fizyk i inżynier Albert Rowe (Albert Percival Rowe), pomocnik ds. broni Harry Wimperis (Harry Egerton Wimperis), inżynier lotnictwa i dyrektor ds. potrzeba rozmieszczenia pełnoprawnego systemu obrony powietrznej. Propozycja została natychmiast zatwierdzona przez ministra lotnictwa Lorda Londonderry (Charles Vane-Tempest-Stewart, 7. markiz Londonderry). Minister zlecił wybitnemu naukowcowi, rektorowi Imperial College of Science and Technology, Sir Henry'emu Thomasowi Tizardowi, powołanie i przewodniczenie „Komitetowi Badań Naukowych Obrony Powietrznej”.
Dalsza historia jest dobrze znana – członek Komitetu Sir Robert Alexander Watson-Watt, kierownik radiowy Narodowego Laboratorium Fizycznego, zaproponował koncepcję radaru, a w 1936 roku Ministerstwo Sił Powietrznych utworzyło eksperymentalną stację radarową Bawdsey i przydzieliło odrębną jednostka - RAF Fighter Command z centrum badawczym w Biggin Hill w hrabstwie Kent w celu zbadania, w jaki sposób obwód radarowy może zostać wykorzystany do przechwytywania samolotów.
Tak rozpoczęło się wdrażanie pierwszego na świecie pełnoprawnego systemu nadzoru radiowego – Chain Home, sieci stacji radarowych na wschodnim wybrzeżu, do 1938 roku liczba radarów osiągnęła 20, a w 1939 zostały one uzupełnione systemem Chain Home Low, zdolne do wykrywania nisko latających samolotów.
W rezultacie pierwszy problem został rozwiązany – augmentacja ludzkich zmysłów do wykrywania tego, czego sami ludzie nie są w stanie wykryć.
Drugim problemem było stworzenie kompleksu kierowania ogniem – nawet jeśli radary potrafiły wskazać cel, to nie wystarczyło, trzeba było odpowiednio do niego wycelować, a i tutaj szybkość reakcji i zdolności obliczeniowe człowieka były wyraźnie niewystarczające.
Brytyjczycy i Amerykanie poszli tutaj zasadniczo różnymi drogami, co z kolei doprowadziło do dwóch głównych przełomów teoretycznych.
Pierwszy na świecie system obrony powietrznej
Kiedy wdrażano system Chain Home, nie było jeszcze automatycznych komputerów balistycznych, a Brytyjczycy nie spieszyli się z ich tworzeniem, zdając sobie sprawę ze złożoności problemu. Niemniej jednak, równolegle z rozwojem sieci radarów, po raz pierwszy na świecie zbudowali pełnoprawny system obrony powietrznej, choć bez komputerów.
Jak to zrobili?
Wykorzystali niewielką lukę w nieubłaganej trudności w celowaniu w szybko poruszający się cel – łatwo to zrobić, jeśli twoja prędkość dorównuje atakującemu – więc po prostu wysłali myśliwce przechwytujące!
Do końca 1937 roku Brytyjczycy opracowali kompleks radarowego wykrywania atakującego samolotu oraz radarowy system śledzenia i naprowadzania myśliwców sił powietrznych obrony wybrzeża.
Oczywiście taka interakcja była niezwykle złożona – jak zegar musiał wypracować mechanizm składający się z najbardziej wrażliwych i zawodnych ogniw – ludzi, ale w końcu Brytyjczykom udało się naśladować coś w rodzaju ludzkiego komputera w swojej sieci.
Najpierw operatorzy radarów obserwacyjnych musieli wykrywać cele, określać ich kierunek i wysokość oraz alarmować, następnie należało przewidzieć punkt, w którym wróg przekroczy wybrzeże, określić najbliższą bazę lotniczą w zasięgu i wysłać łącze myśliwskie do punkt przechwycenia, nie zapominając o oświetleniu radarowym wroga.
Obsługiwany przez marszałka lotnictwa, szefa dowództwa myśliwców RAF Hugh Caswalla z Tremenhere, 1. barona Dowdinga, pierwszy na świecie zintegrowany system obrony powietrznej, znany jako „System Dowding”, wykazał znakomite wyniki w bitwie o Anglię. Od prawej do lewej, od góry do dołu: łańcuch dowodzenia Dowdinga dla sektora obrony powietrznej i radary nie są tutaj pokazane, które w momencie publikacji były nadal oficjalnie sklasyfikowane. Sala operacyjna nr. 11 Grupa, znana jako „Bunker Bitwy o Anglię”. Liczne grafiki znajdują się na stole rysunkowym. Zegar sektorowy na ścianie za mapą ma pokolorowane 5-minutowe obszary odpowiadające kolorom na wykresach. Nad zegarem znajduje się tablica główna, na której wyświetlany jest stan różnych lotnisk i ich eskadr. Jeden z najbardziej rozbudowanych punktów kontrolnych powstał dla No. 10 Grupa z siedzibą w RAF Box w Wiltshire. Oficer ROC określa współrzędne wrogiej grupy samolotów, wykryte wizualnie. Łańcuch radarów na wybrzeżu. Nadajnik typu T3026, znany później z komputerów tranzystorowych firmy MetroVick (fot. https://en.wikipedia.org).
Oczywiście każdy komputer, nawet rozproszony i składający się z ludzi i maszyn, potrzebuje do działania jasnego algorytmu matematycznego, ale nikt na świecie nie spotkał się dotychczas z takim logistycznym problemem optymalizacyjnym.
Brytyjczycy bardzo szybko zdali sobie sprawę z pilności problemu, ale na szczęście ich tło historyczne zawierało już przykłady pomyślnego rozwiązania podobnych problemów.
Pionierem w badaniu algorytmów optymalizacyjnych jest słynny matematyk, mechanik i informatyk Charles Babbage, który już w 1840 roku rozwiązał problem optymalnej organizacji poczty brytyjskiej, co doprowadziło do powstania słynnego systemu Penny Post, opracował także optymalna pod względem ładowności i ładowności, Great Western Railway.
Oczywiście badania, które można przypisać matematycznej teorii operacji, przeprowadzono nie tylko w Wielkiej Brytanii, powszechnie znana jest na przykład podstawowa praca duńskiego matematyka i inżyniera Agnera Erlanga (Agner Krarup Erlang) „Teoria prawdopodobieństwa i rozmowy telefoniczne”, opublikowanej w 1909 roku i położyło podwaliny pod teorię kolejek.
Ogólnie rzecz biorąc, teoretycznie Brytyjczycy byli dość przygotowani do rozpoznania problemu i rozwiązania go.
Grupa Biggin Hill, ściśle współpracując z naukowcami z Bodsey, przeprowadziła w latach 1936–1938 serię eksperymentów mających na celu integrację systemu radarowego wczesnego ostrzegania, systemów naprowadzania i kontroli, dowodzenia myśliwcami i artylerii przeciwlotniczej.
Wiodący analityk i matematyk Patrick Blackett (Patrick Maynard Stuart, Baron Blackett), późniejszy laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, zauważył:
Eksperymenty w Biggin Hill były pierwszym krokiem w kierunku ustanowienia pełnych sekcji badań operacyjnych (ORS), które ostatecznie zostały przydzielone dowództwu wszystkich trzech służb.
Oficjalna publikacja ministerstwa lotnictwa wielkiej brytanii - "OR in RAF", później odnotowała to
Eksperymenty w Biggin Hill są historycznie ważne z dwóch powodów.
Po pierwsze doprowadziły one do powstania koncepcji, która wygrała bitwę o Anglię, a po drugie zapoczątkowały erę ścisłej współpracy oficerów i naukowców w badaniu zadań operacyjnych, która odniosła ogromny sukces w czasie wojny i przetrwała z nami do dziś. .
Po pierwsze doprowadziły one do powstania koncepcji, która wygrała bitwę o Anglię, a po drugie zapoczątkowały erę ścisłej współpracy oficerów i naukowców w badaniu zadań operacyjnych, która odniosła ogromny sukces w czasie wojny i przetrwała z nami do dziś. .
Po raz pierwszy w historii zwycięstwo w wojnie zależało w takim samym stopniu od dostępnych zasobów materialnych, jak od pracy matematyków i analityków.
Od 1937 roku aż do wybuchu wojny naukowcy z Bowdsey i Biggin Hill brali udział w corocznych ćwiczeniach obrony powietrznej prowadzonych przez Dowództwo Myśliwskie RAF. Rowe objął stanowisko kierownika stacji badawczej Bodsey, był pionierem terminu „badania operacyjne” na określenie ich zadania i utworzył dwa zespoły.
Zespół kierowany przez Erica Williamsa (Eric Charles Williams) badał problemy przetwarzania danych z łańcucha radarowego, drugi zespół J. Robertsa (GA Roberts) badał sale operacyjne grup myśliwskich i pracę kontrolerów.
W 1939 roku wszystkie grupy zostały połączone w Sekcję Badawczą Stanmore, później Sekcję Badań Operacyjnych (ORS) Dowództwa Myśliwskiego. Latem 1941 r. Ministerstwo Sił Powietrznych doceniło wartość pracy wykonywanej w Dowództwie Myśliwskim RAF i zdecydowano o utworzeniu takich samych sekcji we wszystkich jednostkach RAF w kraju i za granicą, a także w wojsku , Admiralicji i Ministerstwie Obrony.
Większość analityków i liderów brytyjskich programów badań operacyjnych stanowili po raz pierwszy na świecie naukowcy (głównie fizycy, ale było też kilku biologów i geologów), inżynierowie lub matematycy. Pod koniec wojny liczba pracowników ORS wzrosła do 1000.
W trakcie tego procesu Brytyjczycy zdali sobie sprawę, że od rekrutów ORS wymagano mniej formalnego szkolenia naukowego niż elastycznego nastawienia umysłu do kwestionowania założeń, opracowywania i testowania hipotez oraz gromadzenia i analizowania szerokiej gamy danych.
Dr Cecil Gordon, genetyk, który opracował plany lotów dla Dowództwa Wybrzeża RAF, napisał:
Całkowite lekceważenie granic między dyscyplinami, gotowość do zgłębiania każdego problemu… stanowiło odświeżający kontrast w stosunku do sztywnej specjalizacji, jaka rozwinęła się we wszystkich innych gałęziach nauki. ORS po raz kolejny przywrócił atmosferę okresu powstania Towarzystwa Królewskiego.
Podobnie jak Gordon, wielu naukowców z Wielkiej Brytanii i Wspólnoty Narodów, którzy pracowali dla ORS, było wybitnymi osobistościami.
Samo Dowództwo Wybrzeża szczyciło się czterema członkami Towarzystwa Królewskiego poza wspomnianym już Patrickiem Blackettem: Johnem C. Kendrew, Evanem J. Williamsem, Conradem H. Waddingtonem i Johnem M. Robertsonem). Udekorowano go także członkiem Australijskiej Akademii Narodowej Jamesem Rendelem (James M. Rendel). W przyszłości dwóch z nich, Blackett i Robertson, zostało laureatami Nagrody Nobla.
Generalnie Brytyjczycy, podobnie jak Amerykanie w przypadku tranzystora, bardzo rozsądnie zastosowali zasadę - zbierz grupę wybitnych ludzi, daj im pieniądze, ustal zadanie i nie dotykaj, w końcu przyjdą do ciebie z najlepszym możliwym rozwiązaniem w możliwie najkrótszym czasie.
Niestety, ta zasada była całkowicie sprzeczna z ideą partyjnej nauki socjalistycznej w ZSRR.
Schemat systemu wykrywania i przeciwdziałania w bitwie o Anglię (fot. https://www.battleofbritain1940.net)
Duża zasługa zdefiniowania pojęcia badań operacyjnych i skodyfikowania ich zasad naukowych, a także określenia struktury organizacyjnej i administracyjnej brytyjskiego ORS należy do wybitnego naukowca Patricka Blacketta.
W grudniu 1941 roku, na krótko przed opuszczeniem Dowództwa Wybrzeża RAF dla Admiralicji, Blackett wydał artykuł zatytułowany „Naukowcy na poziomie operacyjnym”, w którym przedstawił swoją wizję wykorzystania nauki w jednostkach wojskowych. Ten artykuł jest uważany przez wielu za kamień węgielny nowoczesnych metod badań operacyjnych, a Blackett jest jednym z ojców ORS.
W rzeczywistości ten niezwykły człowiek był naprawdę wart dodatkowej armii ze swoim intelektem. Pracując w Royal Aeronautical Institute (RAE), stworzył zespół, szyderczo nazwany „Blackett's Circle”, który opracował metody optymalizacji ognia przeciwlotniczego tak bardzo, że zmniejszył liczbę pocisków przypadających na zestrzelony samolot z 20 000 w 1940 r. 4 w 000. 1941.
Następnie Blackett przeniósł się z RAE do Marynarki Wojennej, najpierw w Dowództwie Wybrzeża RAF, a następnie w Admiralicji z najwybitniejszymi ludźmi brytyjskiej nauki.
Blackett optymalizował matematycznie wielkość konwojów alianckich i stosunek transportów do statków eskortujących, co pozwoliło zwiększyć przepustowość konwojów i jednocześnie zwiększyć ich bezpieczeństwo; zbadali percepcję kolorów w celu opracowania zaawansowanych wzorów kamuflażu przeciw okrętom podwodnym, które doprowadziły do 30% wzrostu ataków okrętów podwodnych, i wykazali, że maksymalne uszkodzenia okrętów podwodnych można w większości przypadków wyrządzić, zmieniając czujniki głębokości w bombach, aby uruchamiały się z odległości 25 stóp zamiast 100, ponieważ zostały wysłane początkowo.
Przed tą zmianą podczas pierwszego ataku zatopiono średnio 1% łodzi, po nim – około 7%.
błąd przetrwania
Jego najsłynniejszym badaniem było odkrycie zniekształceń poznawczych, nazwanych później „błędem ocalałego”.
Analizując samoloty wracające z bombardowań niemieckich miast i wyglądające jak sito, dowództwo poprosiło konstruktorów o opancerzenie miejsc z maksymalną liczbą dziur po kulach. Blackett słusznie sprzeciwił się temu, że wręcz przeciwnie, należy dodać zbroję w te miejsca, w których nie było dziur po kulach, ponieważ oznacza to, że gdyby tam dotarli, samolot by nie wrócił.
Latem 1940 roku Niemcy, zainspirowani Chain Home, próbowali powtórzyć sukces Brytyjczyków w rozwoju obrony powietrznej, wznosząc tzw. „Linię Kammhubera” z radarów, reflektorów, dział przeciwlotniczych i grup myśliwskich, jednak jego skuteczność nie była bardzo wysoka.
Blackett przeanalizował statystycznie stosunek strat myśliwców i bombowców w przebiciu się przez tę linię, w wyniku czego dział ORS opracował zalecenia dotyczące optymalnej gęstości formacji samolotów, minimalizującej zagrożenie ze strony niemieckich myśliwców przechwytujących.
Na lądzie Sekcje Badań Operacyjnych Armii Operacyjnej Grupy Badawczej (AORG) Ministerstwa Zaopatrzenia wylądowały w Normandii w 1944 roku i podążały za siłami brytyjskimi w ich marszu przez Europę. Analizowali m.in. skuteczność artylerii, bombardowań z powietrza i ognia przeciwpancernego. W rzeczywistości przeanalizowali wszystkoco wpadło im w oko.
Do osiągnięć naukowych teorii operacji należy podwojenie odsetka trafień w cel podczas bombardowania Japonii dzięki temu, że godziny lotu w szkoleniu miały nie 4% czasu, jak poprzednio, ale 10%, co świadczy o tym, że trzy to optymalna liczba dla grupy okrętów podwodnych w „stadzie wilków”; ujawniając zdumiewający fakt, że błyszcząca emalia jest skuteczniejszym kamuflażem dla myśliwców nocnych niż tradycyjny matowy, a jednocześnie zwiększa prędkość lotu i zmniejsza zużycie paliwa.
Oczywiście Amerykanie nie odstępowali i przejęli najcenniejsze doświadczenia ORS już w latach 1941-1942, a sam William Shockley z Bell Labs, przyszły ojciec tranzystora, został mianowany szefem pierwszej grupy badawczej pod dowództwem anty -siły podwodne!
Pionierska praca specjalisty od magnetyzmu Ellisa A. Johnsona w zakresie taktyki przeciwminowej dla Naval Ordnance Laboratory została wykorzystana z wielkim skutkiem na Pacyfiku. Pod koniec wojny Grupa Badawcza ds. Operacji Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych liczyła już ponad 70 naukowców, a Siły Powietrzne utworzyły ponad dwa tuziny działów badań operacyjnych, zarówno na tyłach, jak iw armiach walczących za granicą.
Dowództwo Kanadyjskich Sił Powietrznych również wykazało zainteresowanie organizacją i prowadzeniem badań operacyjnych i od 1942 r. Utworzyło trzy odpowiednie departamenty.
Dowództwa sił zbrojnych państw Osi nie stosowały metod badań operacyjnych.
Takich przykładów jest wiele, ale jedno jest pewne – w latach 1946-1947 nowa dyscyplina matematyczna została w pełni ukształtowana i sprawdzona w praktyce, przynosząc kolosalne rezultaty.
Teoria operacji
Współczesna teoria operacji składa się z modeli deterministycznych (programowanie liniowe i nieliniowe, teoria grafów, przepływy sieciowe, teoria sterowania optymalnego) oraz modeli stochastycznych (procesy stochastyczne, teoria kolejek, teoria użyteczności, teoria gier, modelowanie symulacyjne i programowanie dynamiczne) i jest szeroko stosowane w badaniu strategii i taktyki, planowaniu działania systemów miejskich, przemysłach, badaniach ekonomicznych i planowaniu procesów technicznych.
Po wojnie obszary te znacznie się rozszerzyły, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych, gdzie badania operacyjne przeżywały prawdziwy rozkwit.
Naval Operations Research Group przekształciła się w rozszerzoną grupę oceniającą operacje w ramach kontraktu z Massachusetts Institute of Technology. Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych również rozszerzyły swoje wydziały, aw 1948 dowództwo armii amerykańskiej na mocy kontraktu z Uniwersytetem Johna Hopkinsa utworzyło Biuro Badań Operacyjnych.
W 1949 roku Kolegium Połączonych Szefów Sztabów utworzyło Grupę Oceny Systemów Broni, której pierwszym dyrektorem technicznym został słynny profesor fizyki Philip Morse (Philip McCord Morse, jeden z głównych inicjatorów powstania w 1952 roku ORSA – American Society for Operations Research i prezes Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego), znany również jako autor pierwszego podręcznika na ten temat, Methods of Operations Research, opublikowanego przez MIT w 1951 roku. W rzeczywistości książka została opublikowana w 1946 r., Ale była tajna, jednak pieczęć została z niej usunięta do 1948 r.
W tym samym roku Siły Powietrzne utworzyły dział badawczy w ramach Douglas Aircraft Corporation, który później przekształcił się w słynną fabrykę pomysłów - RAND Corporation. Została założona przez generała sił powietrznych Henry'ego Arnolda (Henry N. Arnold), projektanta samolotów Donalda Douglasa (Donald Wills Douglas) oraz wielkiego i strasznego generała Curtisa LeMaya (Curtis Emerson LeMay) - szefa Dowództwa Strategicznego Sił Powietrznych USA.
Bestia Lemay, jak nazywali go Japończycy, człowiek, który zbombardował najpierw Japonię, a potem Koreę Północną w epoce kamiennej (i prawie zbombardował Wietnam, ale nie pozwolono mu tam wędrować), sam autor tego określenia, zaciekły przeciwnik -komunista, autor planu operacji Dropshot ”, w którym zaproponowano dostarczenie całego zapasu bomb atomowych w jednym zmasowanym ataku, zrzucając 133 bomby atomowe na 70 sowieckich miast w ciągu 30 dni, genialny strateg doskonale zorientowany w metod prowadzenia wojny (o Lemeyu, a także w ogóle o amerykańskiej szkole strategicznej II wojny światowej i wczesnych latach zimnej wojny, w języku rosyjskim praktycznie nie ma informacji, z wyjątkiem niewielkich zameczek).
„Gdybyśmy przegrali wojnę, zostałbym nazwany zbrodniarzem wojennym”. Generał Curtis Emerson Lemay, jeden z największych teoretyków współczesnej wojny (fot. http://josephcrusejohnson.blogspot.com).
Poziom interesariuszy najlepiej mówi o wadze, jaką Amerykanie przywiązywali do matematycznych metod badań operacyjnych oraz o zasobach, jakie byli skłonni zaangażować.
W podobny sposób, choć nie tak intensywnie, nastąpiła ekspansja frontu badań operacyjnych w Kanadzie i Wielkiej Brytanii.
Jednocześnie Amerykanie nie gardzili technokratami u władzy, np. stanowisko szefa departamentu kontroli i finansów Departamentu Obrony USA w latach 1961-1965 zajmował Charles J. Hitch, prezes American Society do Badań Operacyjnych, aw 1973 szef działu badań strategicznych RAND Corp James Rodney Schlesinger został mianowany Sekretarzem Obrony USA.
Uderzające jest to, że w ZSRR, w gospodarce planowej, nie było takich think tanków, najwyższe stanowiska zajmowali ślusarze, a technokraci w osobie Kitowa, Berga i Głuszkowa zostali zmiażdżeni wszelkimi możliwymi siłami, a my porozmawiamy o tym później.
Jednocześnie zauważamy, że ponownie w krajach o gospodarce rynkowej, w przeciwieństwie do ZSRR, rozwinęło się również pozamilitarne zastosowanie teorii operacji.
Na przykład w Anglii już w 1948 roku zorganizowano nieformalny Operations Research Club, który w 1953 roku przekształcił się w Operational Research Society (ORS), od 1950 roku ukazuje się czasopismo Operational Research Quarterly.
Klubowicze dyskutowali o zastosowaniu metod badań operacyjnych w sektorze usług oraz w wielu dziedzinach gospodarki, m.in. w rolnictwie, bawełnie, obuwnictwie, węglu, metalurgii, energetyce, hodowli, budownictwie i transporcie.
Komitet Badań Operacyjnych został powołany przez amerykańską Narodową Radę Badań w 1949 roku. Przewodniczącym był Horace Clifford Levinson, matematyk i astronom, który pracował w dziedzinie teorii względności, odkrywając jednocześnie niektóre aspekty badania operacji w odniesieniu do marketingu w latach dwudziestych XX wieku. Równolegle z działalnością dydaktyczną i badawczą realizował zamówienia dla znanej sieci handlowej Bamberger & Company, po raz pierwszy na świecie badając zwyczaje zakupowe klientów i ich reakcje na reklamę, wpływ przyspieszonej dostawy na przyjmowanie lub odrzucanie przesyłek klientów wysyłanych pocztą.
Od 1957 roku Towarzystwa zaczęły organizować międzynarodowe konferencje, a do 1960 roku pojawił się stały napływ książek na temat teorii gier, programowania dynamicznego i liniowego, teorii grafów i innych aspektów badań operacyjnych. Do 1973 roku w Stanach Zjednoczonych istniały co najmniej 53 programy uniwersyteckie w tych specjalnościach.
Tak więc odkryliśmy pierwsze korzenie klasycznej cybernetyki.
Jak widać, w latach 1948–1950 społeczeństwo amerykańskie i brytyjskie zostało całkowicie przesiąknięte nowymi ideami zarządzania i interakcji, a także opracowało zaawansowany aparat matematyczny do stosowania tych pomysłów i przetestowało go już w praktyce podczas drugiej wojny światowej.
Drugim korzeniem, z którego wyrosła cybernetyka, była sama teoria automatycznego sterowania.
Mało nam znany, a powszechnie szanowany na Zachodzie, prawdziwy wizjoner i geniusz, człowiek, który zrobił tak wiele dla organizacji nauki w Stanach Zjednoczonych i miał taki autorytet, że żartobliwie nazywano go rosyjskim słowem car – tak, tak , Car!
Mówimy o Vannevarze Bushu.
Jak wspomnieliśmy na początku, współczesna wojna stanowiła dla ludzi najważniejszy problem – człowiek nie był już w stanie skutecznie zarządzać wszystkimi nowymi pojazdami bojowymi.
Wraz z pojawieniem się radaru problem wykrywania celu został zasadniczo rozwiązany, ale problem atakowania tego celu został rozwiązany tylko częściowo. Ogień przeciwlotniczy na zespoły z posterunków radarowych był wyjątkowo nieefektywny (pamiętajcie monstrualne 20 000 pocisków na samolot, zmniejszone nawet 5-krotnie metodami optymalizacyjnymi - to kolosalne marnotrawstwo zasobów pod względem nieefektywności), rozwiązaniem było podniesienie samolotów przechwytujących, ale, jak wynika z doświadczenia tamtych Niemiec, decyzja była daleka od panaceum.
Ponadto przechwytywacze pomogły, jeśli stało się to nad lądem.
A Amerykanie mieli o wiele, wiele poważniejszy problem - dla nich 90% wojny toczyło się na rozległych przestrzeniach Oceanu Spokojnego, główną siłą uderzeniową były okręty wojenne, a ochrona ich przed atakami powietrznymi była zadaniem niemożliwym.
Według smutnej historii Yamato i Musashiego wszyscy pamiętają, jak zakończyła się kolizja nawet najpotężniejszego pancernika, zdolnego zniszczyć całą grupę bojową krążowników i niszczycieli z 20-30 samolotami.
W rezultacie Jankesi oczywiście bardzo szybko zdali sobie sprawę, że wiek pancerników minął, w wojnie na morzu przyszłość jest taka sama jak w wojnie na lądzie - naloty, ale to nie uchroniło ich przed problemem ochrony już zbudowanych statków. Chcąc nie chcąc, musieli zrobić coś, z czym Brytyjczycy nie wygłupiali się w latach trzydziestych – teorię komputerów balistycznych zdolnych do namierzania w czasie rzeczywistym samolotów na podstawie poleceń radarowych bez interwencji człowieka.
Decydującą rolę w rozwoju tej klasy urządzeń (i wielu, wielu innych rzeczy) odegrał Vannevar Bush.
Sama idea urządzeń tego typu nie była nowa i pojawiła się również w Marynarce Wojennej.
Na okręcie załoga stanęła przed problemem podobnym do samolotu - przedostać się z ruchomej platformy armatniej na podobnie poruszającą się i aktywnie manewrującą platformę armatnią.
Standardowe metody działania artylerii naziemnej, wypracowane przez cztery lata maszynki do mielenia mięsa z I wojny światowej: powoli instalowali broń, wyjmowali stoły strzeleckie i suwaki logarytmiczne, wygłupiali się i po wyzerowaniu i wyregulowaniu trafili w stały linia okopów - tu nie pasowały. W przypadku statku wszystkie te operacje musiały odbywać się niezwykle szybko, Jankesi musieli rozwiązać problem tworząc pierwszy na świecie klasyczny system cybernetyczny z wykorzystaniem komputerów – kompletny mechanizm sprzężenia zwrotnego o niespotykanej dotąd złożoności. Potrafi błyskawicznie wykrywać cele, przewidywać ich trajektorie, celować w nie, otwierać ogień (i to nie zwykłymi pociskami, ale jak mawiano w latach 1950. aby uniknąć ostrzału.
Amerykanie genialnie rozwiązali ten problem, w wyniku czego ich obrona przeciwlotnicza okrętów zasłużenie stała się najlepsza na świecie, zostawiając inne strony konfliktu daleko w tyle.
O tym, o Norbercie Wienerze, o tym, jak cybernetyka przeniknęła do Związku Radzieckiego i do czego doprowadziła, porozmawiamy dalej.
informacja