Мечта спецслужб. Как полная невидимость стала военной технологией
40 лет назад (в 1977 г.) вышла книга Бенуа Мандельброта "Фрактальная геометрия природы". За прошедшие с тех пор годы фракталам было посвящено множество конференций, форумов и даже художественных выставок. А благодаря компьютерной графике фракталы успешно завоевывают массовую культуру и рабочие столы компьютеров.
Впрочем, за те же годы было немало других выдающихся открытий в самых разных науках. Бозон Хиггса, ускоренное расширение Вселенной, доказательство Великой теоремы Ферма, расшифровка генома человека… Но даже на этом ярком фоне фракталы выделяются. Они уникальны тем, что их можно найти на всех этажах человеческого знания. Более того, каждая наука сама по себе фрактальна. И все науки, вместе взятые, тоже представляют собой фрактал, как и бизнес и человеческое общество в целом.
Иллюзия границ
Все науки издавна делились на "чистые" и "прикладные". Образцы самой "чистой" науки давала математика, которая могла заниматься придуманными объектами, совершенно не заботясь, имеют ли они какое-либо отношение к реальному миру.
Конечно, и в математике есть прикладные разделы, хотя бы та же статистика, которую нередко называют государственной математикой (statistics = state mathematics), или теория игр. Но всегда существовал довольно четкий водораздел между "наукой ради науки" и "наукой ради практических результатов". Первая не приносила никаких доходов и могла существовать лишь благодаря стороннему финансированию, которое редко бывало щедрым. Вторая сулила прибыли и потому гораздо успешнее находила спонсоров как государственных, так и частных.
Конечно, так всегда было не только в математике, но и в любой естественной науке — астрономии, физике, химии, биологии. Достаточно вспомнить Иоганна Кеплера, который зарабатывал на жизнь составлением астрологических гороскопов, чтобы тратить остальное время на разгадку тайны движения планет. Математика отличалась тем, что ее объекты расположены еще дальше, чем звезды, вообще за пределами Вселенной, в некоем идеальном мире. И чем больше математикам удавалось углубиться в тот мир, тем меньше они могли рассчитывать, что их открытия будут понятны или хотя бы интересны кому-нибудь здесь, на Земле.
Так было до тех пор, пока Мандельброт не открыл фракталы. Точнее, он открыл их трижды. Сначала он открыл их как математический объект — множество Мандельброта, замечательное тем, что оно повторяет себя в выступах на своей границе, снова и снова во все меньшем масштабе.
Затем (практически сразу же) Мандельброт открыл фракталы среди природных объектов. Причем оказалось, что фракталы – это не исключение, а правило. А исключением из правил следует считать все те гладкие объекты, движущиеся по гладким траекториям, которым всех учат в школах и вузах. Реальные объекты в огромнейшем диапазоне – от уровня атомов и молекул до сверхскоплений галактик — фрактальны.
Именно об этом Мандельброт рассказал в своей книге "Фрактальная геометрия природы". Он показал или, если называть вещи своими именами, он просто ткнул ученых носом в то, что природные объекты не имеют четких границ. Будь то остров в море, облако в небе или дерево на земле. Да что там, в каждом из нас живут как минимум четыре грандиозных фрактала — нервная, дыхательная, сердечно-сосудистая и лимфатическая системы, тесно соседствующие и плотно сотрудничающие в самых разных органах.
То же самое Мандельброт обнаружил и в границах между областями знания и человеческой деятельности. Эти области оказались фрактальными по своей структуре и форме. И это было третьим открытием фракталов.
Иллюзорность границ между науками Мандельброт показал не только своими вездесущими фракталами, но и самой своей жизнью (1924–2010). Работая с 1959 г. в научно-исследовательском центре IBM, он спокойно уходил далеко от прикладных математических проблем, важных для компании, заходя в области лингвистики, теории игр, экономики, аэронавтики, географии, физиологии, астрономии, физики. Область его научных интересов, вне сомнения, представляет собой фрактальный объект.
Основанная им наука о фракталах — это тоже фрактальный объект, проникающий во все науки от математики и физики до биологии и экономики. Для науки о фракталах нет границ между чистыми науками, прикладными науками и бизнесом. Можно даже сказать, что она с легкостью заменяет собой эти границы.
Нефтяные спонсоры фрактальной геометрии
Самой первой на государственном уровне начала обильно финансировать науку о фракталах Норвегия. Береговая линия этой страны, изрезанная фьордами со множеством островов, является излюбленным примером географических фракталов. Но деньги на фрактальную геометрию норвежцы стали тратить не из любви к фьордам, а по более глубокой причине. Эта причина залегает на глубинах до 10 км и более под Северным, Баренцевым, Норвежским морями и называется нефтью.
Нефтеносный слой представляет собой фрактальный объект, и именно потому "высосать" из него нефть оказывается очень непростой задачей. Уже в 1980-х гг. государственная нефтедобывающая компания Statoil стала спонсором исследований, проводившихся под руководством физиков Торстейна Йоссанга и Енса Федера с целью применения фракталов в геологии, геохимии и других областях знания, представляющих непосредственный интерес для разведки и разработки нефтяных месторождений. Начиналось все с изучения конкретных явлений типа образования вязких пальцев при вытеснении жидкости в пористых средах, а вылилось в исследования, имеющие фундаментальное значение.
В 1985 г. по инициативе заместителя исполнительного директора Statoil, физика-ядерщика Хенрика Агер-Ханссена был основан совместный исследовательский проект VISTA компании Statoil и Норвежской академии наук и литературы. Через этот проект пошло щедрое финансирование научных исследований и обучения студентов по теме фракталов.
До начала нефтяного бума Норвегия была бедной рыболовецкой страной, чьи жители массово уезжали на заработки в Америку. Но за считанные годы она вышла на мировой уровень научных работ по фрактальной геометрии. Показательный факт: летом 1986 г., когда Енс Федер привез в США предварительную рукопись своей книги "Фракталы", Бенуа Мандельброт в ходе обсуждений прочитанного настолько подружился с автором, что доверил ему использовать в книге большой цикл своих работ, бывших до того достоянием лишь узкого круга его наиболее близких друзей и знакомых.
Книга вышла в Нью-Йорке в 1988 г., но, разумеется, Енс Федер рассказал в ней не все, что знал. Многое осталось коммерческой тайной Statoil.
За последние три десятилетия методы фрактальных исследований превратились в стандартный, повсеместно используемый научный инструмент и нашли широкое применение в самых разных сферах бизнеса. Математические, природные, экономические, социальные фракталы изучаются широким фронтом, получая финансирование из государственных и частных источников. Однако этим дело не ограничилось.
Оказалось, что на чисто математических, нарисованных компьютером фракталах, можно построить солидный бизнес. И речь идет не о какой-то там компьютерной анимации, а о заказах для очень серьезных людей.
Выгода от фрактального мышления
То, что мы живем в мире фракталов, не всюду заметно. Привычку к фракталам трудно усвоить, например, в городе с прямолинейными по плану проложенными улицами.
А идеальным местом для того, чтобы проникнуться фрактальной идеей, является девственный лес. Там видишь фракталы всюду, куда ни кинешь взор: вверху — густые кроны деревьев, перед глазами — непролазный подлесок, внизу, если опуститься к самой земле, — как бы лес в миниатюре из травы, опавших листьев и пуха. И все это вместе — один большой фрактал.
Такими лесами славится Канада. И, похоже, совершенно не случайно именно здесь родилась Hyperstealth Biotechnology Corp, ставшая мировым лидером в области камуфляжа и маскировки. В Hyperstealth разработано более 14 тыс. образцов камуфляжа. Форму от Hyperstealth использовали свыше 5 млн военнослужащих Иордании, США, Канады, Новой Зеландии, Мексики, Ямайки, Афганистана и Филиппин.
Основатель Hyperstealth Гай Крамер в союзе с американской фирмой ADS Inc. создал камуфляжную форму US4CES, которая в 2012 г. вошла в число четырех финалистов конкурса Camouflage Improvement Effort, объявленного армией США. Сам этот конкурс, кстати, пришлось проводить не от хорошей жизни. В 2004 г. американская армия совершила колоссальную ошибку. Она представила новый цифровой камуфляж UCP (Universal Camouflage Pattern), способный работать во всех средах. Спустя несколько месяцев в один день разгорелась война в Ираке, и каждый солдат на земле узнал правду: пытаясь работать в каждой ситуации, UCP не справился ни с одной.
Американский ресурс Gizmodo расспросил Гая Крамера, в чем разница между узорами UCP и US4CES. Как объяснил Крамер, цифровые камуфляжи пытаются использовать передовые оптические уловки, чтобы запутать мозг противника. "Вы не можете просто заляпать краской стену и назвать это камуфляжем, — говорит Крамер. — Мы не пытаемся создать случайность. Мы хотим, чтобы мозг интерпретировал узор как часть фона".
Такого рода визуальная хитрость — сложная задача. Она включает в себя представления о науке цвета, анатомии человеческого глаза и даже логистику создания узора. И она все еще не совершенна. Все цифровые камуфляжи состоят из двух слоев: микроузоры (пиксели) и макроузоры (формы объединения пикселей). Если масштабы макроузоров будут слишком малы, — как и случилось с UCP, — возникнет оптическое явление под названием изолюминация, т. е. окрашивание тщательно построенной модели камуфляжа в массу яркого цвета. Другими словами, на дистанции такой костюм можно разглядеть с легкостью.
Это стало одной из крупнейших проблем UCP, но не единственной. В 2004 г., когда армия США представила UCP, выяснилось, что во всем узоре нет ни капли черного цвета. Дело в том, что черный не встречается в природе, — так пояснили официальные представители. Но Крамер категорически не согласен. Черный и коричневый необходимы для имитации тени. "Если у вас не будет хотя бы процента такого в камуфляже, он будет выглядеть плоским, поскольку нет эффекта глубины", — объяснил Крамер.
Основатель Hyperstealth знает все это не из теории. Он является пионером в области алгоритмической конструкции камуфляжа. Вместо того чтобы полагаться на собственный мозг в проектировании узоров, он написал программу, которая генерирует настоящие геометрические фракталы. Вот почему узоры Крамера использовались везде: от винтовок до вертолетов, не говоря уж о 5 млн униформ. Поскольку они повторяются в любых масштабах, они способны спрятать как человека, так и целое здание.
Как уже говорилось, фракталы растворяют в себе любые границы. Люди с фрактальным мышлением — тоже. Крамер не ограничил себя классическими геометрическими фракталами и проник в неизведанную область квантового камуфляжа.
В конце 2012 г. Hyperstealth объявила о создании материала, благодаря которому человека можно сделать невидимым. Материал назвали Quantum Stealth. И из него можно сшить настоящий плащ-невидимку, в котором человека невозможно будет обнаружить невооруженным глазом. Настолько невидимым, что зайдя в комнату, где находится человек, облаченный в плащ из такого материала, вы даже не узнаете, что он там находится.
К сожалению, HyperStealth отказалась делиться какими-либо подробностями, как работает Quantum Stealth. Оно и не удивительно, ведь технологическим прорывом очень заинтересовались американские и канадские военные. Вместо этого компания решила показать несколько снимков, чтобы люди поняли, о каком уровне невидимости идет речь.
"Те люди, которым действительно нужно было узнать, как работает эта технология, ее увидели. Две раздельные группы американских и канадских военных увидели материал в действии, — заявил Крамер. — Они теперь знают принцип работы материала… без каких-либо камер, батареек, световых источников и зеркал. Этот материал очень легкий и не очень накладный в производстве".
По его мнению, Quantum Stealth будет неоценимым для пилотов, оказавшихся в тылу врага и желающих избежать захвата, а также для специальных подразделений, выполняющих рейды средь бела дня. Также следующее поколение самолетов может стать невидимым не только для радаров, но и для невооруженного глаза, в то время как танки и подводные лодки можно будет обнаружить лишь по звуку их двигателей и пушек.
В марте 2017 г. основатель Hyperstealth поделился новой информацией о планах своей компании. "Мне нравится придумывать новые решения, которые не были опробованы ранее, что делает меня разрушителем в этой отрасли! — утверждает Крамер. — Вы можете копировать бизнес-модели или технологии других компаний, но это обычно не ставит вас на первое место. Вы должны сделать необычное, неожиданное, невозможное, чтобы выделиться из толпы".
Соль в том, что давать продукт "не как у всех" — это нередко одно из главных требований заказчика. "Проблема с ношением того же, что и у всех, — это оперативная безопасность, — объясняет Крамер. — Может ли кто-то легко проникнуть в вашу защиту, надев что-то, что почти каждый может приобрести? Одна из самых больших жалоб общественности относительно Hyperstealth заключается в том, что они не могут приобрести наши шаблоны, даже на Ebay, тогда как образцы продукции наших конкурентов легко получить. Причина в том, что большинство стран, с которыми мы работаем, получают эксклюзивный образец. Это обеспечивает им оперативную безопасность, в которой они нуждаются".
Рассказал он и о квантовом камуфляже. "В 2011 г. я разработал технологию Quantum Stealth и нашел способ полностью скрыть цель, сгибая весь спектр видимого света вокруг цели. Эта технология также работает в ближнем ультрафиолетовом, ближнем инфракрасном и температурном спектрах. Многие физики утверждают, что то, что я сделал, невозможно. Это действительно полезно для меня, поскольку дает мне больше времени для разработки и усовершенствования версии 2, прежде чем они даже выяснят, что такое версия 1. Я провел множество демонстраций технологии для ряда военных и правительственных групп высокого уровня, и прогресс есть, но это все, что я могу сказать, ничего не раскрывая".
Впрочем, он тут же добавил, что квантовая технология делает многие аспекты традиционного камуфляжа устаревшими, а это "создаст массу проблем для наших собственных сил", и именно поэтому Quantum Stealth все еще не может быть показан широкой публике. "Я не против скептиков, я был бы сам одним из них, если бы был на улице", — говорит Крамер.
Дорога, начатая 40 лет назад Бенуа Мандельбротом, сравнившим своего математического уродца (множество Мандельброта) с природными островами, облаками и деревьями, оказалась путем к бизнесу, способному зарабатывать на компьютерных фракталах и обгонять науку в создании новых материалов. Чистая математика, самая непрактичная наука в мире, привела к военным технологиям, которые могут быть решающими в гибридной войне.
Похоже, даже если наш мир и был когда-то плоским, он становится все более фрактальным. Буквально на глазах.
