[HUAG] Aerei da combattimento e elettronica commerciale

[magnuspictorfecit]

Scusate se senza avere chiesto di essere parte del gruppo HUAG apro il thread, ma questa che presento è una mia vecchia passione.

Si inizia a parlare, in questi ultimissimi anni, di impiegare in ambito militare l'elettronica civile.

Il termine che indica tale elettronica è COTS (Commeracial Off The Shelf = prodotto commerciale preso dallo "scaffale del negozio").

Un sito niteressante è quello del COTS Journal:

http://www.cotsjournalonline.com

Ovviamente è una rivista promossa dai produttori hardware più interessati a trovare applicazioni militari alle prorpie creazioni, però i dati che presentano in molti loro articoli sono MOLTO convincenti.

[Johnn]

Non sono un esperto del settore, ma faccio Informatica all'università.

Una mia professoressa dell'ambito dell'ingegneria del software ha detto durante il corso che le applicazioni militari devono girare su hardware collaudato e perciò non quello dello "scaffale", ma hardware anche datato, purché assolutamente affidabile.

Che dite?

[magnuspictorfecit]

Il motivo per cui l'ho aperto è che oggigiorno si ha contemporaneamente un aumento astronomico del prezzo dei sistemi militari, e contemporaneamente una sempre più schiacciante importanza delle capacità di controllo dell'ambiente, sia fisico che radio.

L'applicazione dell'elettronica commerciale all'ambito militare, con il sempre più grande divario di prestazioni a favore dei dispositivi commerciali nel campo della potenza di calcolo e con costi sempre più bassi, credo che dovrebbe permettere anche a nazioni con meno risorse economiche, ma con forti capacità nel settore dell'ingegneria del software e dell'integrazione di sistemi, di mantenere la competitività sfruttando quelli che sono gli investimenti "civili" nel settore, che essendo in realtà effettuati dall'intera economia mondiale, superano di gran lunga persino gli investimenti che il bilancio militare USA può compiere.

E determinati prodotti non sono in pratica suscettibili di embargo, essendo ormai ubiqui in tutti i mercati mondiali dell'elettronica e quindi impossibili da tracciare per impedirne il reperimento da parte di paesi che non godono dei favori dei detentori della tecnologia del settore.

Basta pensare al processore PowerPC G4, che possiede una capacità di calcolo di circa 7GFlops (7 miliardi di operazioni in virgola mobile al secondo) con una frequenza di soli 500MHz, basso consumo energetico, e limitate esigenze di raffreddamento.

Associato ad un bel sistema operativo Real-Time (LinuxRT? Beh, magari qualcosa di più professionale e con latenza predeterminata, però...) potrebbe essere il core di molti sistemi d'arma, con la capacità di impiegare algoritmi che con i processori esplicitamente militari (in genere assai meno performanti e MOLTO piú costosi) sono impossibili da eseguire.

Voi che ne dite?

[magnuspictorfecit]

Originariamente inviato da Johnn

Non sono un esperto del settore, ma faccio Informatica all'università.

Una mia professoressa dell'ambito dell'ingegneria del software ha detto durante il corso che le applicazioni militari devono girare su hardware collaudato e perciò non quello dello "scaffale", ma hardware anche datato, purché assolutamente affidabile.

Che dite?

Giustamente!

Non credo sia bello utilizzare l'ultimo nato di ua famiglia di chpset o di CPU, o un nuovo compilatore per realizzare sistemi d'arma.

Ma cosa dire per esempio del PowerPC G4? (un mio "vecchio" amore)

Ha una potenza di calcolo in virgola mobile che polverizza processori militari decine di volte più costosi, e dopo alcuni anni di impiego in tutti i settori credo sia sufficentemente sicuro non abbia bachi tipo alcuni vecchi modelli di Pentium.

Anche i chipset disponibili sono tutti considerati "rock-solid", e dispone di una buona scelta di sistemi operativi e compilatori per sviluppare le applicazioni che si desiderano.

E credo che possieda anche una precisione nel calcolo floating point che ha pochi rivali al di fuori delle CPU dedicate, il che aiuta e non poco nel progettare gli algoritmi di calcolo, senz aimpazzire eccessivamente nel controllare la propagazione degli errori.

Anzi, visto che sei studente di Informatica, BENVENUTO!!!!!

Sei la persona giusta per correggere le probabili castronerie che ho scritto o scriverò in futuro!

[drag-on]

Ricordo che i componenti elettronici usivano di fabbrica col marchio "military" se erano i migliori (non come potenza, ma come affidabilità) e "commercial" se erano i peggiori, e mentre i primi sono quelli che troviamo sugli aerei i secondi sono quelli che troviamo sugli scaffali...

Solo che sono passati motli anni ed ora pare che il discorso sia cambiato...

[Johnn]

Originariamente inviato da magnuspictorfecit

Il motivo per cui l'ho aperto è che oggigiorno si ha contemporaneamente un aumento astronomico del prezzo dei sistemi militari, e contemporaneamente una sempre più schiacciante importanza delle capacità di controllo dell'ambiente, sia fisico che radio.

L'applicazione dell'elettronica commerciale all'ambito militare, con il sempre più grande divario di prestazioni a favore dei dispositivi commerciali nel campo della potenza di calcolo e con costi sempre più bassi, credo che dovrebbe permettere anche a nazioni con meno risorse economiche, ma con forti capacità nel settore dell'ingegneria del software e dell'integrazione di sistemi, di mantenere la competitività sfruttando quelli che sono gli investimenti "civili" nel settore, che essendo in realtà effettuati dall'intera economia mondiale, superano di gran lunga persino gli investimenti che il bilancio militare USA può compiere.

E determinati prodotti non sono in pratica suscettibili di embargo, essendo ormai ubiqui in tutti i mercati mondiali dell'elettronica e quindi impossibili da tracciare per impedirne il reperimento da parte di paesi che non godono dei favori dei detentori della tecnologia del settore.

Voi che ne dite?

Imho, il discorso di adottare hardware commerciale ha una logica per paesi emergenti che pur di dotarsi di sistemi competitivi corrono il rischio di hardware poco testato e senza embargo. Per l'esercito Usa o di un paese europeo, mi pare una mossa azzardata. Considerando anche che i problemi non derivano solo da bug, ma anche da situazioni estreme in cui attrezzature militari devono continuare a lavorare, e hardware commerciale non è progettato per questo.

[magnuspictorfecit]

Originariamente inviato da Johnn

Imho, il discorso di adottare hardware commerciale ha una logica per paesi emergenti che pur di dotarsi di sistemi competitivi corrono il rischio di hardware poco testato e senza embargo. Per l'esercito Usa o di un paese europeo, mi pare una mossa azzardata. Considerando anche che i problemi non derivano solo da bug, ma anche da situazioni estreme in cui attrezzature militari devono continuare a lavorare, e hardware commerciale non è progettato per questo.

Sull'ultimo punto non sono completamente d'accordo, nel settore dell'elettronica per l'industria esistono centinaia di componenti (comprese CPU e interi sistemi embedded) che operano nel range 0° - 70°, per limitarsi alla temperatura.

Con l'adozione di installazioni adeguate, non credo sia difficile garantire un ambiente operatvo che rientri in quei limiti.

Certo non monterei una NVidia 7800 o una Quadro come motore di rendering, o un Athlon FX come core, già in casa ci friggi sopra le uova!

[Johnn]

Originariamente inviato da magnuspictorfecit

Sull'ultimo punto non sono completamente d'accordo, nel settore dell'elettronica per l'industria esistono centinaia di componenti (comprese CPU e interi sistemi embedded) che operano nel range 0° - 70°, per limitarsi alla temperatura.

Con l'adozione di installazioni adeguate, non credo sia difficile garantire un ambiente operatvo che rientri in quei limiti.

Certo non monterei una NVidia 7800 o una Quadro come motore di rendering, o un Athlon FX come core, già in casa ci friggi sopra le uova!

Ricordo che non sono un esperto del settore, quindi eventualmente smentitemi.

Ma devono anche essere previsti casi che possono introdurre nel sistema errori, quindi necessità di ridondanza, ad esempio a causa di radiazioni (pensate allo shuttle, senza protezione dai raggi cosmici).

[magnuspictorfecit]

Pienamente d'accordo.

Una prima soluzione potrebbe essere l'adozione di alloggiamenti "tempestizzati" (standard Tempest).

Poi si potrebbe pensare se non ci sono particolari problemi di ingombro, peso o alimentazione a sistemi tripli paralleli con funzione di arbitraggio in base al voto (il risultato prodotto in maggioranza viene adottato come risultato corretto).

Si può anche sviluppare chipset con due CPU in parallelo con capacità di recovery da parte della CPU superstite dei thread (per così dire) che erano in carico alla CPU andata in fault, banchi RAM in RAID-1 con memorie ECC, sistemi di memorizzazione di massa allo stato solido ancora in RAID-1, bus ridondati.

Anche se il costo del chipset dovesse essere decine di volte superiore ad un chipset commerciale, partendo da chipset noti si dovrebbe poter tenere sotto controllo i costi di sviluppo.

[drag-on]

Facciamo un esempio, lo shuttle, che dobbiamo considerare come se fosse strettamente militare (stesso principio):
Una volta finito il progetto, si è iniziato a costruirlo.
Quando si è finito di costruirlo, i PC erano già più veloci del doppio di quelli che c'erano dentro.

Durante la costruzione, non potevano rendersi conto che le CPU che stavano montando erano (da un punto di vista inesperto) divenute già obsolete? Semplice, no. Certi progetti vengono congelati al momento di iniziare la costruzione, ed ogni avanzamento tegnologico successivo sarà ignorato.

Certi aspetti della tecnologia avanzanto molto più rapidamente di altri, anche a causa degli effetti del mercato. Ma l'affidabilità in ambito militare, e MOLTO di più in ambito aerospaziale, conta enormemente di più che non la capacità di calcolo.
Non è un segreto che certe componenti di impianti militari funzionano con le CPU 80186 e 80286, che a pensarci neanche windows 95 ci girerebbe sopra...

[magnuspictorfecit]

Originariamente inviato da drag-on

Facciamo un esempio, lo shuttle, che dobbiamo considerare come se fosse strettamente militare (stesso principio):
Una volta finito il progetto, si è iniziato a costruirlo.
Quando si è finito di costruirlo, i PC erano già più veloci del doppio di quelli che c'erano dentro.

Durante la costruzione, non potevano rendersi conto che le CPU che stavano montando erano (da un punto di vista inesperto) divenute già obsolete? Semplice, no. Certi progetti vengono congelati al momento di iniziare la costruzione, ed ogni avanzamento tegnologico successivo sarà ignorato.

Certi aspetti della tecnologia avanzanto molto più rapidamente di altri, anche a causa degli effetti del mercato. Ma l'affidabilità in ambito militare, e MOLTO di più in ambito aerospaziale, conta enormemente di più che non la capacità di calcolo.
Non è un segreto che certe componenti di impianti militari funzionano con le CPU 80186 e 80286, che a pensarci neanche windows 95 ci girerebbe sopra...

OK, però il discorso si puó in parte ribaltare.

Ho sviluppato un chipset rock-solid, completamente ridondato, per una determinata famiglia di CPU (esempio per ridere: pentium III 600MHz)

All'inizio uso banchi RAM da 64 MB come dotazione (tanto lo dicecva qualcuno famoso che "640KB di RAM è tutto ciò di cui l'utente di personal computer ha bisogno").

Poi dopo un paio di anni vedo che potrei montare un Pentium III 900MHz, solo adottando quanche accorgimento in più nel raffreddamento e banchi di memoria da 512MB.

Con una spesa limitata potrei fare l'upgrade di tutti i sistemi, mantenendo l chipset che in realtà è il vero core del sistema.

Idem per i sistemi di memoria di massa: oggi il mercato mi offre al massimo 1 GB con le dovute caratteristiche di affidabilità e velocità d'accesso, tra due anni ho disponibili memorie statiche solide da 8GB, posso pensare, se vi è utilità, di fare l'upgrade dei sistemi per consentire (ad esempio) di immagazzinare un numero maggiore di mappe digitalizzate a risoluzione maggiore, o un numero maggiore di pattern per lidentificazione dei bersagli e così via.

Questo sarebbe già un bel vantaggio dal punto di vista della flessibilità.

Inoltre adottando un'architettura modulare posso aggiornare il sistema dal punto di vista delle capacità DSP o diinterfaccia di comunicazione semplicemente utilizzando qualcosa di equivalente ad uno slot PCI con un sistema meccanico maggiormente affidabile.

Il lavoro consisterebbe essenzialmente nell'individuare il prodotto commerciale che soddisfa le mie esigenze, e nello scrivere il driver ad-hoc.

Lo sviluppo dell'hardware lo farebbe il mercato, e si risparmierebbero centinaia di milioni di euro in ricerca sull'hardware e sull asperimentazione.

Basterebbe restringere l'applicazione a prodotti in uso da un tempo ragionevole per evitare brutte sorprese.

E lo sviluppo software costa una frazione infinitesima dello sviluppo hardware

[drag-on]

Hanno buttato sonde spaziali per errori banalissimi, il rischio di sostituire una CPU a 600 con una a 900 non me lo prenderei di certo...

A meno di non compiere tutto l'iter solito...

[magnuspictorfecit]

Originariamente inviato da drag-on

Hanno buttato sonde spaziali per errori banalissimi, il rischio di sostituire una CPU a 600 con una a 900 non me lo prenderei di certo...

A meno di non compiere tutto l'iter solito...

Se intendi l'iter sperimentale, chiaro che si dovrebbe fare.

Ma se opero con prodotti commerciali, posso realizzare un prototipo con poche migliaia di euro, anzi posso realizzarne qualche decina, e sperimentarli in tutti i possibili contesti operativi.

Se brucio un bacno di meomoria o una CPU perchè il sistema di controllo dell'alimentazione è difettoso, ho buttato qualche centinaio di euro.

Quando il primo prototipo del Meteor ha fallito il suo primo lancio, si sono persi centinaia di migliaia di euro solo di elettronica (ok, in un missile immagino sia quasi obbligatorio ricorrere a componenti realizzate ad hoc, gli spazi sono ridotti all'inverosimile, quindi non ci sarebbero alternative, ma in un sistema imbarcato inun aereo c'è una tolleranza molto maggiore rispetto ad un missile quanto a massa e ingombri, e lì i sistemi commerciali credo siano pienamente competitivi)

[drag-on]

Originariamente inviato da magnuspictorfecit

Se intendi l'iter sperimentale, chiaro che si dovrebbe fare.

Ma se opero con prodotti commerciali, posso realizzare un prototipo con poche migliaia di euro, anzi posso realizzarne qualche decina, e sperimentarli in tutti i possibili contesti operativi.

Se brucio un bacno di meomoria o una CPU perchè il sistema di controllo dell'alimentazione è difettoso, ho buttato qualche centinaio di euro.

Quando il primo prototipo del Meteor ha fallito il suo primo lancio, si sono persi centinaia di migliaia di euro solo di elettronica (ok, in un missile immagino sia quasi obbligatorio ricorrere a componenti realizzate ad hoc, gli spazi sono ridotti all'inverosimile, quindi non ci sarebbero alternative, ma in un sistema imbarcato inun aereo c'è una tolleranza molto maggiore rispetto ad un missile quanto a massa e ingombri, e lì i sistemi commerciali credo siano pienamente competitivi)

E comunque quando parliamo di "sistemi commerciali" non parliamo dei PC di casa, ma dei sistemi error-free tipo quelli in uso negli ospedali...

[magnuspictorfecit]

Originariamente inviato da drag-on

E comunque quando parliamo di "sistemi commerciali" non parliamo dei PC di casa, ma dei sistemi error-free tipo quelli in uso negli ospedali...

Centrato in pieno!

[gino46]

poi ci andate voi a volare su di un caccia dotati di hw commerciarle, io non ci andrei manco se mi pagassero.

che bello se mi si blocca il computer di bordo mentre magari sto scappando da un attacco nemico!

quelli sono dotati di hw che sarà anche vecchio, ma è molto più affidabile del nostro hw che abbiamo in casa, come mai sugli shuttle usano ancora i 486? non potrebbero cominciare ad usare anche i vecchi pentium? no xchè non sanno se sono abbastanza affidabili, io x fare certe cose mi affido solo ad hw testato e stra testano, tanto mica devono far girare windows xp quei computer! l'uomo sulla luna ci è andato con un computer paragonabile a 2 commodore 64 come potenza, e allora xchè non usare i core 2 duo???? primo non se ne farebbero nulla, troppo potenza che non verrebbe sfruttata, secondo non potrebbero essere affidabili in assenza di gravità, o peggio ancora durante la fase di lancio.
i sistemi di guida aereonautici, x prima cosa non hanno interfaccia grafica (se non ricordo male, o cmq molto limitata), fanno solo ciò che devono fare (non ci fanno suonare un mp3 sul computer di borbo di un aereo), e usano sw appositamente creato x l'uso che ne verrà fatto, nulla di più nulla di meno.

[drag-on]

Originariamente inviato da gino46

[...] (non ci fanno suonare un mp3 sul computer di borbo di un aereo)[...]

Ti ricordo che da sempre molti piloti ascoltano la musica in volo...


Orignialmente era dovuto al fatto di voler sfruttare per la navigazione le radio anzichè gli NDB, che hanno una potenza di gran lunga inferiore e sono molto monotoni come programmazione musicale (ripetono sempre gli stessi caratteri identificativi in morse).

[pietro84]

E lo sviluppo software costa una frazione infinitesima dello sviluppo hardware

questo non è sempre vero, anzi nei sistemi ad alta affidabilità lo sviluppo sw e l'integrazione dei vari sottosistemi ha un costo molto elevato.
il problema non è avere hw potente, è avere hw e soprattutto sw affidabile.
quindi si preferisce integrare molti microprocessori poco potenti piuttosto che utilizzarne pochi ma con grande potenza di calcolo. questo anche per diminuire gli elementi critici del sistema.poi se è necessaria molta potenza di calcolo si usano sistemi multiprocessore, e il costo ricade più sul sw: deve girare in tempo reale e deve essere "parallelizzato".

[magnuspictorfecit]

Distinguiamo.

Se parliamo di sistemi di controllo di bordo, tipo controllo dell'assetto di volo e simili, posso essere d'accordo sulla scelta di hardware dedicato, anche se ritengo che il tred porterà molto presto anche in questo campo ad avere dispositivi pensati per impiego industriale (civile) con caratteristiche superiori sia in affidabilità che performance.

La ragione è che l'industria, e l'economia in generale, opera investimenti che sono molto superiori a quelli dei bilanci militari.

Basta fare una semplice considerazione, i bilanci militari costituiscono al massimo (per fortuna) il 4,5% del PIL dei paesi ricchi, e parlando di 4,5% si parla di una percentuale mostruosa (i paesi europei che spendono un pò troppo poco stanno tra lo 1,2 e 1,5%).

In questi bilanci c'è di tutto, dalle spese amministrative all'acuisto e manutenzione di materiale "low-tech", e in effetti gli investimenti in ricerca per materiali high-tech costituiscono una frazione minima di quella percentuale.

L'unica eccezione sono i programmi di ricerca settoriali finanziati ad hoc, come è stato il programma per lo F-22 e gli altri mezzi speciali, dove uno o più stati hanno finanziato in maniera particolarmente cospicua la ricerc, ma si tratta di casi limite.

Normalmente gli investimenti fatti dall'economia civile per i prodotti industriali son odi molto superiori, e anche i risultati ottenuti.

Pensate a quali investimenti vengono fatti nel settore dell'industria petrolifera off-shore, per i sistemi di controllo adottati da una piattaforma di trivellazione: un singolo incidente può costare miliardi di euro, molto più del peggiore incidente possibile ad un sistema militare, con esclusione degli armamenti nucleari.

E sempre in campo civile si hanno requisiti che superano i peggiori requisiti richiesti a componenti militari, sia in fatto di affidabilità che in fatto di tolleranza alle condizioni ambientali.

Il software chiaramente costa, ma lo sviluppo di software militare a partire da dispositivi dedicati costa molto di più.

Il vecchio linguaggio NATO per i dispositivi militari, lo ALGOL, è stato abbandonato perchè non più considerato efficente, e parallelamente i programmatori erano pochissimi e tutti in carico alle poche ditte del settore, che facevano i prezzi dello sviluppo senza una reale competizione.

Ora si adottano linguaggi come ADA, e anche esso stà per essere abbandonato tra qualche anno a favore di ambienti di svilupo software maggiormente diffusi.

Anche nello sviluppo militare la legge della domanda e dell'offerta regola i prezzi, e i bilanci non riescono piú a sopportare i costi.

Se poi ci aggiungi il costo della produzione di hardware dedicato, spesso avente caratteristiche equivalenti o palesemente inferiori ai prodotti civili, a fronte di costi molto superiori, viene fuori un quadro che spiega in parte i costi mostruosi di certi sistemi militari, che non offrono nulla di più del mercato civile.

Per fare un esempio, nessuno praticamente realizza più laptop esplicitamente militari, dopo anni che gli USA pagavano cifre esorbitanti hanno scoperto che i laptop industriali tipo Thoughbook soddisfacevano tutti i requisiti militari, costavano meno e avevano performance superiori.

Idem per fare un altro esempio nei macchinari logistici: ormai la maggior parte di essi è una semplice "militarizzazione" dei macchinari in uso all'industria mineraria o dell'ingegneria civile, che a parità di costo offrono affidabilità e prestazioni superiori ai mezzi espressamente concepiti per uso militare.

Il denaro risparmiato nello sviluppo di hardware dedicato può essere investito nello sviluppo del software, non è che ci si aspetta il miracolo a costo zero, ma si può spendere il poco denaro disponibile in modi (forse) più produttivi.

[magnuspictorfecit]

La potenza di calcolo in alcune applicazioni è fondamentale:
come esempio possiamo pensare all'elaborazione dei segnali dei radar, alle ECM, e alla gestione della situazione tattica.

Anche il rendering ha un suo ruolo, con il proliferare di sensori che ti rappresentano in maniera virtuale il teatro di battaglia.

Non si và più con il binocolo o la telecamera TV, ora si devono confrontare e fondere rilevazioni IR, telemetria laser, telemetria radar, cartografia digitale e imagering satellitare, il tutto in tempo reale.

Si parla di potenze di calcolo dell'ordine di vari gigaflop o per i sistemi più complessi di molti teraflop.