Возможно, благодаря тому первому опыту после перерождения, а может быть, благодаря тому, что его управленческие навыки улучшились с нуля до первого уровня, создание рабочей группы и распределение задач между 606-м институтом и 410-м заводом прошло намного глаже, чем ожидал Чан Хаонань.
В конце концов, инженеры, работавшие в этих местах, были опытными и квалифицированными специалистами, и работать с ними было гораздо проще, чем с двумя студентами, Чжоу Шуванем и Чжан Мань.
Они быстро понимали методы расчёта и суть экспериментов.
Поэтому вечером того же дня группа, ответственная за исследование передней стреловидности верхней части и положительного изгиба нижней части лопаток, уже начала работу.
Распределив последние задачи, Чан Хаонань, наконец, смог покинуть свой временный офис и вернуться в свою комнату в 601-м институте, чтобы отдохнуть.
С того дня, как произошла авария с прототипом 01, он не спал нормально.
Ему ещё предстояло решить немало проблем, многие из которых, несмотря на помощь системы, были непростыми. Даже без учёта экспериментов, одно только численное моделирование стоило ему 50 очков.
Основным ограничением, конечно же, были возможности компьютеров того времени.
Варианты, которые он предложил, имели разную сложность обтекания. Стреловидные лопатки имели разные углы и высоту стреловидности, а изогнутые лопатки — разные углы и высоту изгиба. До оптимизации системы количество ячеек сетки для каждой лопатки составляло около 900 000.
Это было огромное число не только для 1996 года, но и для 2006 года.
И давление было гораздо сильнее, чем при модернизации крыла.
Во время установки нового крыла на прототип 04, прототипы 01 и 03 продолжали лётные испытания, просто с некоторыми корректировками программы.
Но двигатель — это сердце самолёта, и после такой серьёзной аварии, которая чуть не привела к полной потере прототипа 01, лётные испытания, очевидно, не могли продолжаться, пока проблема не будет решена.
Каждый день промедления приводил к огромным потерям.
— Фух…
Чан Хаонань выдохнул, почувствовал прохладу позднего августовского вечера и ускорил шаг.
Когда он уже почти вошёл в здание общежития, дежурный охранник окликнул его:
— Товарищ Чан!
Хотя Чан Хаонань не был официальным сотрудником 601-го института, большинство нетехнических работников не разбирались в сложных тонкостях и обычно называли всех «товарищ».
— Что-то случилось?
Чан Хаонань остановился, обернулся и увидел охранника примерно своего возраста, который выбежал из будки с чем-то в руках.
— Вам письмо. Не указан номер комнаты, поэтому я оставил его у себя.
— Письмо?
Чан Хаонань озадаченно взял конверт из крафт-бумаги. В тусклом свете он не мог разглядеть, что на нём написано.
Мало кто знал, что он работает в 601-м институте, а те, кто знал, могли связаться с ним через Ян Фен Хэ.
— Спасибо, товарищ.
— Не за что. Распишитесь здесь, что получили.
Через несколько минут Чан Хаонань открыл дверь своей комнаты.
Обычно, когда он возвращался без сил, он первым делом падал на кровать и лежал полчаса, ни о чём не думая.
Но сегодня, немного подумав по дороге в комнату, он решил всё же посмотреть, что за письмо.
Он включил настольную лампу.
Хотя с момента перерождения прошло уже несколько месяцев, и он постепенно привыкал к жизни без мобильного интернета, настоящее письмо с маркой всё ещё вызывало у него странное чувство.
В графе «Отправитель» было написано: «Сюй Ян, Институт вычислительной техники Китайской академии наук».
Почерк был очень красивым.
— Неудивительно… — пробормотал Чан Хаонань, распечатывая конверт.
Казалось, что только этот человек знал, что он работает в 601-м институте, но не мог связаться с ним по телефону и поэтому отправил письмо.
Сложенные листы бумаги занимали почти 20 страниц, и эта толщина заставила его нахмуриться.
— Ладно, уже открыл, посмотрю, что она написала, и потом отдохну…
Он так быстро развернул письмо, что даже не успел подумать, не промелькнула ли у него в голове какая-нибудь банальная мысль, как увидел заголовок на первой странице:
«Исследование улучшенного алгоритма расширенного фильтра Калмана на основе дифференциальной эволюции»
Аннотация: Расширенный фильтр Калмана широко применяется в различных областях техники, но этот алгоритм приводит к ошибкам и неточен из-за предположения о фиксированном шуме процесса. В данной работе исследуется улучшенный алгоритм EKF, в котором шум процесса определяется по результатам фильтрации и наблюдения, а затем с помощью дифференциальной эволюции выбирается оптимальная дисперсия шума процесса для повышения точности фильтрации…
Результаты показывают, что улучшенный алгоритм расширенного фильтра Калмана уменьшает отклонение оценки состояния и обеспечивает достаточно хорошие результаты фильтрации…
— Твою ж… — Чан Хаонань потёр виски. — Зря я, наверное, открыл это письмо…
Он положил письмо на стол, встал и вышел из комнаты.
Он решил заварить крепкий чай.
Похоже, сегодняшнего отдыха ему не видать.
…
Несколько часов спустя Чан Хаонань смотрел на исписанные красными и синими карандашами страницы письма и полный заметок блокнот, допивая последнюю каплю горького чая из термоса.
Сюй Ян, вернувшаяся из Беркли с докторской степенью и участвовавшая в разработке алгоритма дифференциальной эволюции, действительно была очень способной.
Судя по её уровню, можно было подумать, что у неё есть такая же система, как у него.
Её способность к дедукции была поразительной.
Содержание письма было несложным:
Сюй Ян, ознакомившись с улучшениями Чан Хаонаня в алгоритме дифференциальной эволюции, предложила новую идею и хотела обсудить с ним её осуществимость и перспективы применения.
Проще говоря, фильтрация — это процесс удаления определённых частот из сигнала, важная мера для подавления помех, необходимая практически для всех устройств, излучающих электромагнитные сигналы.
Метод наименьших квадратов, изучаемый в школьной математике, — это классический метод фильтрации, но из-за того, что он учитывает только связь между измерениями и состоянием, его устойчивость невысока.
Позже для линейных систем с гауссовским шумом был разработан фильтр Калмана, который благодаря своей эффективности и точности быстро стал одним из самых распространённых методов фильтрации в инженерном деле.
Но поскольку первоначальный фильтр Калмана подходил только для линейных систем, многие исследователи работали над его расширением для нелинейных систем.
Одним из наиболее распространённых вариантов был расширенный фильтр Калмана (EKF), в котором уравнения системы сначала разлагались в ряд Тейлора, отбрасывая члены второго и более высоких порядков, после чего нелинейная система становилась почти линейной, и для оценки состояния системы использовался стандартный фильтр Калмана.
Алгоритм EKF был несложным в реализации, но для сильно нелинейных систем он мог приводить к сильным колебаниям или даже расходимости.
К середине 90-х годов в инженерном сообществе уже осознали пределы EKF и начали искать способы его улучшения или разработки новых алгоритмов фильтрации Калмана.
Новый алгоритм, предложенный Сюй Ян, заключался в том, чтобы перед фильтрацией использовать улучшенный алгоритм дифференциальной эволюции для выбора дисперсии шума процесса, что значительно уменьшало отклонение оценки состояния. При немного большей вычислительной сложности, чем у традиционного EKF, он обеспечивал гораздо более высокую точность.
Как инженер-авиастроитель, Чан Хаонань ранее использовал алгоритмы фильтрации только на практике и не очень хорошо разбирался в их принципах, но он мог понять процесс выбора шума с помощью дифференциальной эволюции.
Взглянув на светлеющий горизонт, он почувствовал накатившую усталость.
Чан Хаонань решил немного отдохнуть, а потом найти книги и изучить этот вопрос подробнее, прежде чем отвечать.
С одной стороны, работа по оптимизации конструкции лопаток компрессора WP14 только началась, и на данном этапе большую часть работы выполняли инженеры 606-го института. Кроме того, благодаря системе, код, написанный Чан Хаонанем, не требовал отладки, если алгоритм был верным. Эта способность, которой позавидовал бы любой программист, означала, что больше всего времени он тратил не на программирование, а на ожидание результатов расчётов, поэтому у него было достаточно времени, чтобы разобраться с письмом Сюй Ян.
С другой стороны, хотя предложенный ею алгоритм не мог помочь с текущей модернизацией двигателя, он был основой для ряда технологий, таких как головки самонаведения высокоточного оружия, линии передачи данных радаров и инерциальные навигационные системы ракет. Всё это было тесно связано с копией ракеты AIM-7 «Спарроу» — PL-11 с полуактивным радиолокационным наведением, разработка которой шла медленнее, чем хотелось бы Чан Хаонаню.
Без ракет самолёт не мог быть боеспособным.
Если бы этот алгоритм действительно работал, он мог бы помочь решить давнюю проблему недостаточной точности испытаний.
Это было именно то, что ему нужно.
— Возможно, с системой вооружения J-8III тоже появится надежда в этом году… — подумал Чан Хаонань, засыпая.
…
На следующее утро, умывшись, Чан Хаонань вышел из комнаты и направился прямиком в библиотеку, чтобы взять книги и продолжить изучение идеи Сюй Ян.
Особенно его интересовала вторая часть, связанная с фильтром Калмана.
Полный энтузиазма, он вышел из комнаты и столкнулся с Яо Мэнной, которая тоже только что открыла свою дверь.
Они посмотрели друг на друга.
— Товарищ руководитель, почему вы так поздно выходите? Не нужно готовить материалы к совещанию? — спросила Яо Мэнна с лёгкой насмешкой, закрывая дверь.
Чан Хаонань замер, а затем хлопнул себя по лбу.
К роли руководителя нужно было привыкнуть. Проработав несколько десятилетий рядовым инженером, он не имел опыта в управлении, а после ночного чтения письма его голова была забита алгоритмами, и он чуть не забыл про утреннее совещание.
Совещание, которое он сам назначил вчера вечером.
К счастью, Яо Мэнна напомнила ему, и, поскольку весь процесс распределения задач был у него в голове, он не опоздал.
Он постарался скрыть свою досаду, глубоко вздохнул и указал на свою голову:
— Не нужно, все знания у меня в голове. Приду и сразу начну распределять задачи.
…
Однако утреннее совещание длилось дольше, чем ожидал Чан Хаонань.
Только после обеда он смог найти нужные книги в библиотеке и вернуться в вычислительный центр, где ему выделили отдельную комнату.
Теперь, когда он убедился в правильности идеи, ему даже не нужно было использовать систему. Он быстро нашёл нужную информацию в стопке книг.
В любом случае, с текущим уровнем системы он не мог работать над двумя проектами одновременно, поэтому на этот раз ему приходилось полагаться только на себя.
Весь день Чан Хаонань провёл, анализируя и рассчитывая алгоритм на черновиках.
— Товарищ Чан…
Когда Яо Мэнна открыла дверь, чтобы позвать его на ужин, она увидела только его спину.
Она помедлила, поджала губы и тихо закрыла дверь.
К этому времени Чан Хаонань закончил все вычисления и взял стопку бумаги, чтобы написать ответ.
Черновики были настолько неразборчивыми, что даже он сам вряд ли смог бы их понять на следующий день.
В его прошлой жизни для решения проблемы большой ошибки линейного усечения в EKF был разработан unscented фильтр Калмана (UKF).
Чан Хаонань сначала хотел объединить этот алгоритм с предложенной Сюй Ян оптимизацией дисперсии шума, что стало бы важным прорывом в области извлечения информации.
Но, углубившись в изучение алгоритма, он обнаружил, что математическое обоснование UKF не было строгим, и несколько численных расчётов показали, что он недостаточно устойчив в многомерных задачах.
Изучая фильтр Калмана, его вдруг осенила идея:
«Уважаемая Сюй Ян!
Ваш подход к автоматической настройке матрицы ковариации шума процесса с помощью улучшенного алгоритма дифференциальной эволюции весьма оригинален. Численное моделирование подтверждает его высокую точность, однако сам алгоритм EKF всё ещё имеет некоторые недостатки…
Поскольку EKF требует вычисления матрицы Якоби, необходимо точно знать вид нелинейной функции, и её нельзя представить в виде чёрного ящика.
Во многих практических задачах производные нелинейных функций в уравнениях состояния и наблюдения невозможно вычислить, поэтому трудно получить матрицу Якоби…
…
Можно использовать теорему Байеса и сферически-радиальное кубатурное правило для преобразования интеграла в декартовых координатах в сферически-радиальный интеграл и оценить состояние с помощью набора детерминированных точек выборки, распространяемых через нелинейное уравнение. Конкретные шаги следующие:
Шаг 1: Определить начальные значения фильтра: X0 = E(X), P0 = E[(X0-X0)(X0-X0)^T]…
Шаг 2: Вычислить точки кубатуры в момент k-1, P(k-1|k-1) = S(k-1)S(k-1)^T, где S(k-1) получается путём разложения Холецкого P(k-1|k-1). Для кубатурного фильтра Калмана набор точек ξ и соответствующие веса w равны…»
Время шло, и, если поначалу Чан Хаонань часто останавливался, чтобы подумать, то по мере продвижения вычислений его мысли текли всё более плавно, как будто он вошёл в состояние потока.
Когда он наконец написал «С наилучшими пожеланиями» и поставил свою подпись, он заметил на соседнем столе пакет с ужином.
— А я думал, что «забыть о еде и сне» — это просто фигура речи… — Чан Хаонань усмехнулся, вспомнив, как вчера забыл поспать, а сегодня поужинать. Он сложил письмо и отложил его в сторону.
Открывая пакет с едой, он мельком взглянул на панель системы и замер.
[Научные очки: 110
Теоретический уровень: LV2 (500/10000)
Инженерный опыт: LV1 (270/1000)
Управленческие навыки: LV1 (100/1000)
Общие навыки: LV1
Текущие проекты: 1
Доступные проекты: 0]
Это был первый раз с момента его перерождения, когда увеличился его «Теоретический уровень».
И сразу на 500 очков!
Причём он ещё никому не показывал свои расчёты, и они не оказали никакого практического влияния.
— Похоже, я сделал что-то очень важное… — пробормотал Чан Хаонань, откинувшись на спинку стула, ломая палочки для еды и потирая затёкшую шею.
Только что по дороге задержался, я раньше думал, что алгоритм UKF был предложен в 2000 году, а сегодня увидел, что он был предложен в 1991 году, поэтому мне пришлось скорректировать сюжетную линию об улучшении фильтра Калмана, но теперь всё в порядке.
Обновлено: 07.04.2026