Aizsardzības izdevumi paver durvis uz sistēmu tehnoloģiju jauninājumiem

Calling All Cars: June Bug / Trailing the San Rafael Gang / Think Before You Shoot (Jūnijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Kongress palielināja 2018. gada fiskālo aizsardzības budžetu līdz 700 miljardiem ASV dolāru, kas ir par 108 miljardiem ASV dolāru. Šajā rakstā tiks izklāstītas dažas jomas, kurās šis budžets tiks iztērēts, un kādas jomas var radīt dizaineriem iespēju ieviest jauninājumus, lai novērstu pašreizējo un turpmāko tehnoloģiju trūkumu.

Mike MACPHERSON, stratēģiskās plānošanas viceprezidents
Curtiss-Wright aizsardzības risinājumi
www.curtisswright.com

ASV Aizsardzības departamenta (DoD) 2018. gada Nacionālās aizsardzības stratēģija (NDS) to skaidri norādīja: "Pēdējo desmit gadu pusi ir palielinājusies mūsu aizkavētā gatavības, iepirkuma un modernizācijas prasību neievērošana, un to vairs nevar ignorēt. Mēs veiksim mērķtiecīgu un disciplinētu personāla un platformu pieaugumu, lai apmierinātu galvenās spējas un vajadzību pēc jaudām. "Ņemot to vērā, Kongress palielināja 2018. gada fiskālo budžetu līdz 700 miljardiem ASV dolāru, kas ir par 108 miljardiem ASV dolāru.

Šajā rakstā tiks izklāstītas dažas jomas, kurās šis budžets tiks iztērēts, un kādas jomas var radīt dizaineriem iespēju ieviest jauninājumus, lai novērstu pašreizējo un turpmāko tehnoloģiju trūkumu.

AI, lielie dati un robotika ir kritiskas, taču tām jābūt pieejamām
Tehnoloģiskās prioritātes, kas minētas NDS, ievērojami palielinās pētniecībai un izstrādei paredzētos izdevumus, lai novērstu tehnoloģiju trūkumu modernās skaitļošanas, mākslīgā intelekta (AI) un autonomijas un robotikas jomā. Starp NDS minētajām galvenajām aizsardzības spēju modernizēšanas prioritātēm, kuras komerciālie platformas (COTS) pārdevēji ir labi atbalstīti, ir:

  • Jaunas investīcijas kiberaizsardzībā un nepārtraukta kiberaizsardzības integrācija visās militārajās operācijās
  • Ieguldījumi C4ISR, lai izstrādātu elastīgus, izdzīvojušus, apvienotus tīklus un informācijas ekosistēmas
  • Uzlabotas autonomās sistēmas, AI un mašīnmācība.

Izstrādātājiem militāriem iegultiem COTS elektronikas risinājumiem, šie papildu izdevumi sola palielināt atbalstu tehnoloģijām, kas risina elastīgumu, letalitāti un gatavību. Aizsardzības un aviācijas un kosmosa sistēmu un platformu izstrādātāji vēlas pastāvīgi ieviest progresīvas tehnoloģijas, kas nodrošina karadarbniekam neapstrīdamas priekšrocības kaujas laukā. Šīs tehnoloģijas svārstās no sensoriem, skaitļošanas un tīklošanas līdz elektromehāniskajām sistēmām.

Tomēr pati par sevi attīstīta tehnoloģija nav pietiekama. Tam jābūt arī pieejamam, uzticamam un ilgtspējīgam. Warfighters dzīvi ir atkarīgas no tehnoloģijas, un vēsture ir pierādījusi, ka, ja karavīrs nevar paļauties uz savu tehnoloģiju, viņi to pamet.

Jauni izdevumi moderniem skaitļošanas līdzekļiem uzlabos lielu datu analīzes izmantošanu, nodrošinot karavīriem tūlītēju piekļuvi visai viņu kritiskajai informācijai. Šāda piekļuve prasīs izmantot mākonis skaitļošanas tehnoloģijas, lai jebkura vēlamā laikā jebkurā ierīcē varētu piekļūt datiem neatkarīgi no tā, kur atrodas karavīrs. Vairāk par to, lai, pateicoties AI mašīnmācībai (ML) uz tīkla malu, tiktu nodrošināta daudz lielāka vietējā apstrādes spēja, lai nodrošinātu reāllaika datus un atrisinātu mākoņa raksturīgās latentuma un joslas platuma ierobežojumus.

Ieguldījumi AI un ML nodrošinās iespējas, kas traucē kaujas lietojumiem, piemēram, izlūkošanas, novērošanas, izpētes (ISR) un elektroniskās kara (EW). Lai atbalstītu šīs jaunās iespējas, būs vajadzīgi sasniegumi neviendabīgās augstas veiktspējas iegulto datoru (HPEC) tehnoloģijās.

Iegultās sistēmas, ko izmanto pusautomātiskās un pilnīgi autonomās bezpilota platformās gan uz zemes, gan gaisā vai jūrā, prasīs mazjaudas, ļoti mazu formas faktoru (USFF) apstrādi, tīklu veidošanu, kustības video un datu glabāšanas risinājumus. Piemēram, ir aprēķināts, ka pilnīgi autonomai automašīnai būs nepieciešami 50 līdz 100 reizinātāji, kas nepieciešami, lai atbalstītu šodienas progresīvās autovadītāja palīdzības sistēmas.

DNS aprakstīta visaptverošā investīciju stratēģija ir šo progresīvo tehnoloģiju ieviešana kaujas laukā, lai nodrošinātu spēku reizinātāju, kas dod warfighters stratēģiskām un taktiskām priekšrocībām salīdzinājumā ar pretinieku. Tas nozīmē, ka nepietiek tikai ar jaunu tehnoloģiju ieviešanu, ir arī jānodrošina, ka šīs tehnoloģijas tiek ieviestas kaujas laukā tādā veidā, kas aizsargā un nodrošina tos ar elastīgumu, kas tiem nepieciešams, lai izdzīvotu ienaidnieka mēģinājumos atspējot vai traucēt paredzēto darbību .

Nodrošināt darbības efektivitāti šajā jomā: GPS
Jaunās tehnoloģijas nodrošinās jaunas spējas, pēc kurām warfighter noteikti kļūs atkarīgs. Tāpat tām ir jāietver aizsardzība, kas vajadzīga, lai nodrošinātu to, ka to tīkla un skaitļošanas vide ir aizsargāta pret pretiniekiem, un tādējādi tie darbojas efektīvi.

Piemēram, progresīvā tehnoloģija, pēc kuras warfighter ir kļuvis atkarīgs, ir GPS. GPS, kas tika ieviesta kā daļa no DoD Otrās nobīžu stratēģijas 1970. gadu vidū, sniedza ievērojamas priekšrocības kaujas laukā, pateicoties spējai sniegt precīzu atrašanās vietu, navigācijas un laika (PNT) datus. Šī tehnoloģija bija būtiska tādiem pielietojumiem kā precizitātes vadības ieroči, piemēram, Tomahawk raķetes. Gadu gaitā ir kļuvis skaidrs, ka mūsu atkarība no GPS arī padara to par neaizsargātību. Videi, kurā GPS tiek liegta vai atspējota, visi no tā atkarīgie ieroči tiek padarīti neefektīvi. Lai novērstu šo neaizsargātību un draudus, ir jābūt drošam PNT (A-PNT) risinājumam, kas spēj darboties pat negribētā GPS vidē. Jaunas izmaksu ziņā efektīvas un precīzas COTS balstītas A-PNT tehnoloģijas ļaus ieviest izmaksu ziņā efektīvus, izturīgus risinājumus GPS ar noliegto vidi.

AI un autonomo transporta līdzekļu elastība
Jaunu tehnoloģiju, kas balstās uz AI, izstrāde ļaus cilvēkiem un cilvēkiem apvienoties komandā, kas sniegs ievērojamas priekšrocības kaujas laukā. AI, autonomijas un robotprogrammu izmantošana radīs mašīnas, kas var darboties patstāvīgi neatkarīgi no tā, vai tā ir atsevišķa vienība, kas ir savienota ar citām lietojumprogrammām (piemēram, dronu konfigurācija) vai karavīru un mašīnas saskarnē, kurā iekārtai ir tā paša autonomā spēja pastiprināt karadarbotāju.

Piemēram, tas ir autonoms uzbrukums "mūls", kas spēj atbrīvot karavīra personīgo nastu, kas saistīts ar bateriju, lādētāju, munīcijas utt. Samazinot karagājēja mugursomas svaru, šie mazie autonomie transportlīdzekļi ievērojami palielina karavīra spēju cīņa

Tāpat arī autonomo gaisa transporta līdzekļu izmantošana loģistikas aprīkojuma piegādei vai IED ierīkošanai samazina to, ka karavīrs saskaras ar risku un uzlabojas to letalitāte. No otras puses, ja šie jaunie risinājumi kļūst izplatīti, pretinieki centīsies atrast veidus, kā uzbrukt un atspējot. Piemēram, viena mācību materiāla apkarošanas stratēģija ir tā maldināšana ar nepatiesu informāciju, liekot tai radīt nepareizu atbildi.

Izturības uzlabošana, kas ir vēl viens galvenais DNS mērķis, nodrošinās, ka izvietotās sistēmās ir izturība un uzticamība, lai izdzīvotu skarbajā vidē un aizsardzība pret ienaidnieku mēģinājumiem izmantot viņu neaizsargātību.

Autonomie transportlīdzekļi, tādi kā mīnu detektori, var noturēt karavīrus no kaitējuma, bet šī autonomija ir jāuzticas. Lai to panāktu, sistēmai ir nepieciešama elastība vai pašizturība, kas nodrošina, ka tā ir uzticama un to nevar viegli izslēgt.

Mašīna var būt manuāla, daļēji autonoma vai pilnībā autonoma. Katrā no šīm valstīm, jo ​​augstāks ir autonomijas līmenis, jo vairāk iekārtai ir nepieciešama pašizturība. Kad mašīna ir pilnībā manuāla, karavīrs nodrošina elastību. Pusautomālas sistēmas gadījumā elastīgums tiek sadalīts starp operatoru un iekārtu. Pilnībā autonomā sistēmā, elastīgums pilnībā ir atkarīgs no šajā sistēmā ierīkotām ekspertu sistēmām.

Autonomām sistēmām ir nepieciešama elastība un drošība
Lai varētu droši atkarīties no pilnībā autonomām sistēmām, būs nepieciešamas investīcijas tehnoloģijās, kas nodrošina gan elastīgumu, gan drošību.

Pielāgošanas piemērs ir drošības sertificējamo avionikas sistēmu apkalpes vai bezpilota lidaparātu. Lai droši darbotos vietējā gaisa telpā, šīm platformām aizvien vairāk ir jāpilda DO-254 aparatūras un DO-178 programmatūras sertifikāti konkrētiem dizaina garantijas līmeņiem (DAL), kurus atzīst aviācijas iestādes visā pasaulē, piemēram, FAA ASV, Kanādas Transporta padome un EASA Eiropā un Lielbritānijā Lai gan drošības sertifikācija tiek apstrādāta platformas līmenī, elektroniskie moduļi, ko izmanto, lai izveidotu avionikas apakšsistēmas, būtu jāatbalsta, izmantojot visaptverošus datu artefaktus. Vēsturiski moduļi drošības sertificējamām apakšsistēmām bija dārgi pielāgoti dizainparaugi, kas ilga gadu, lai izstrādātu un miljoniem dolāru, lai attīstītu.

Pēdējos gados ir kļuvusi pieejama jauna kategorija rentablu DO-254 sertificējamu COTS dēļu, kas ievērojami paātrina un samazina izmaksas, kas saistītas ar drošības sertificējamo lietojumprogrammu integrēšanu. Vēlamais procesoru arhitektūra šiem COTS moduļiem ir Power Arhitektūras ierīču sērija, kurā Intel procesori atbalsta tikai DO-254 līdz DAL C līmenim.

Tā kā NXP maina uzmanību no jauno Power Arhitektūras procesoru izstrādes uz Arm-procesora procesoriem, drošības sertificējamo sistēmu dizaineri arvien biežāk pievērš uzmanību Arm balstītiem risinājumiem. Arm apstrādātāji atbalsta D0-254 līdz visstingrākam un kritiskajam līmenim, DAL A, kā arī nodrošina papildu labumu no ļoti mazas jaudas izkliedes. VPX3-1703 3U OpenVPX ir labs vienvirziena dators (SBC) ar roku balstīts piemērs ( 1. attēls ). Tas ir paredzēts DO-254 droši sertificējamām avionikas lietojumprogrammām.

1. attēls: VPX3-1703 ir Rokas bāzes 3U OpenVPX vienvirziena dators, kas izstrādāts DO-254 drošības sertificējamai avionikas lietojumprogrammām.

Izturības un uzticamības sistēmu jēdzieni attiecas ne tikai uz drošību, bet arī uz datu un aparatūras drošību. Šobrīd tiek panākts liels solis, lai COTS sistēmas varētu nodrošināt ar anti-tampering tehnoloģijām, kiberdrošību un datu pārraidei un datu apmaiņai.

Piemēram, datu pārraides sistēmas (DTS1) tīkla pieslēgtā (NAS) ierīce atbalsta rentablu divu slāņu šifrēšanu ( 2. attēls ). DTS1 arī ir viegli integrējams tīklu centrētajās sistēmās.

2. attēls. Drošība šajā jomā ir kritiska, tāpēc DTS1 NAS atbalsta rentablu divu līmeņu šifrēšanu.

Dizains tehnoloģiski savvy warfighters
Karavīri, kuri šobrīd izmanto šo aprīkojumu, ir digitālie vietējie iedzīvotāji - gandrīz piedzimuši ar modernām tehnoloģijām viņu rokās. Kopā ar šo tehnoloģisko prasmi ir augsts pieņēmumu un cerību līmenis.

Šodienas karavīrs gaida un ir atkarīgs no piekļuves tehnoloģijām, kas ir tik labas vai labākas kā to, kas viņiem ir mājās, piemēram, iPhone X un sociālo tīklu pakalpojumus, lai reāllaikā varētu nodot informācijas apmaiņu kaujas laukā. Visi šodienas interneta resursi, neatkarīgi no tā, vai tie tiek meklēti Google tīklā vai tiek uzdoti jautājumi par Siri vai Alexa, ir tikai gadi, kad karavīrs ir pieejams. Tā kā mēs arvien vairāk uzticam tīkla galddatoru, mobilo platformu un sociālo mediju spējas, lai warfighter varētu "tīklu orientētu kara, " tīkls pats ir kļuvusi par galveno sastāvdaļu mūsu spēju darboties.

Arī šo tehnoloģiju lietderību var izmantot, lai risinātu gatavību - militāro izdevumu jomā, kas pēdējos gados ir bijusi salīdzinoši nepietiekama. Izvērstā datortehnika var tikt izmantota apmācībai un misiju plānošanai, kā arī tehnoloģijām, kas izstrādātas spēļu nozarei, lai nodrošinātu sarežģītus, reālus scenārijus un pieredzi.

Apmācot iegultu faktiski izvietotajā platformā, karavīri varēs apmācīt, kamēr viņi darbojas, neprasot īpašu apmācību vietu. Reālistisku simulāciju var izdarīt praktiski, nodrošinot, piemēram, spēju apmācīt konkrētu misiju, braucot pa ceļu.

Ietver izmaksas ar atvērtajām sistēmām
Daudzas no iepriekš aprakstītajām tehnoloģijām gūst labumu no atvērtu sistēmu izmantošanas, kas samazina dizaina risku un ievērojami paātrinās ieviešanas laiku. Atvērtās sistēmas izmantošana arī ievērojami samazina izmaksas. Pieejamība ir saistīta ar konkurenci un nodrošina alternatīvu dārgiem patentētiem risinājumiem.

Vēl viens svarīgs ieguvums no atvērtajām sistēmām ir redzams tehnoloģiju ievietojumos. Atvērtās sistēmas ļauj ātri ieviest jaunās tehnoloģijas, nosakot saskarni starp dažādām organizācijām, kuru sasniegumi ir atšķirīgi. Atvērtās sistēmas saskarne, piemēram, OpenVPX sistēmas arhitektūra, darbojas kā diferenciālis, kas ļauj izmantot tehnoloģijas, kas attīstās ārpus sinhronizācijas.

Piemēram, ugunsdrošības datoru algoritmi, kas tiek izmantoti galvenajā kaujas tvertnē, lai apstrādātu ballistiskos risinājumus, attīstās ļoti lēni relatīvā ātrumā ar ļoti nelielām izmaiņām no gada uz gadu. Salīdzinājumam, pamatā esošā apstrādes tehnoloģija, kas tiek izmantota šo algoritmu palaišanai, progresē daudz ātrāk. Piemēram, ar EW palīdzību ļoti sarežģīti algoritmi, kas palīdz identificēt īpašu signālu, kas interesē elektromagnētiskā spektra troksni, ir attīstījušies daudz ātrāk nekā procesori, kurus izmanto, lai tos darbinātu izvietotās sistēmās .

Rezultāts ir tāds, ka vismodernākie EW algoritmi gaida procesora frekvenču joslas, lai tās varētu izmantot. Atvērto standartu saskarnju izmantošana ļauj apstrādes tehnoloģijām un algoritmiem, ko izmanto izvietotās platformās, veicināt ar atšķirīgām likmēm.

Inovācijas paver iespējas ievainojamībai
Iespējams, ka katrai jaunai iespējai un tehnoloģiskajam sasniegumam var rasties saistītā neaizsargātība. Ieguldot DoD izmantotās tehnoloģijas, lai radītu jaunas spējas un palielinātu spēka mirstību, tehnoloģiju piegādātājiem arī jāiegulda līdzeklis, lai mazinātu šos vājos punktus.

COTS balstītu atvērto sistēmu izmantošana nodrošina izmaksu ziņā efektīvu pieeju, lai ātri un ar vismazāk apdraudējumu šīs karavīru izmantošanas iespējas. Lai COTS risinājumi tiktu izmantoti moderno skaitļošanas, AI, autonomijas un robotikas priekšrocībām, jāievieš COTS risinājumi, lai tie atbilstu vides un izmantošanas prasībām kaujas laukā. Iekārtai jābūt drošai un iedarbīgai, ekstremālos vides apstākļos. Tehnoloģija ir arī jāprojektē un jāiepako, lai nodrošinātu drošu un drošu darbību. Jārūpējas, lai nodrošinātu drošu ekspluatāciju, neievērojot apgrūtinošus drošības pasākumus. Sistēmas dizaineriem ir jāizstrādā un jāapkopo nākamās paaudzes COTS risinājumi, lai novērstu neaizsargātību pret sacīkstes piekļuvi vai uzbrukumiem, tostarp kiberdrošību un aizsardzību pret reverso inženieriju, lai novērstu fizisku piekļuvi, kas paredzēta darbības pārtraukšanai.

Ir svarīgi, lai šīs jaunās tehnoloģijas izstrādātu un darbotos, nodrošinot aizsardzības sistēmas un kritisku informāciju.

Vēl viena ļoti svarīga joma ir pārbaude, kas jāveic, lai nodrošinātu, ka izvietotie COTS risinājumi ir uzticami un nodrošina nepārtrauktu darbību visā to lietderīgās lietošanas laikā.

Secinājums
DoD un warfighters ir atkarīgi no uzticamiem un pārbaudītiem piegādes avotiem, un Kongress ir piešķīris līdzekļus, lai tas notiktu. Tagad tas ir saistīts ar dizaineriem un citiem novatoriem, lai pilnībā realizētu šeit aplūkoto jauno tehnoloģiju solījumu, tāpat kā piemērus. Protams, COTS pieeja ir pierādīta alternatīva dārgām, slēgtām patentētām sistēmas arhitektūrām, ātruma ieviešanai un nodrošina, ka kritiskās tehnoloģijas joprojām ir viegli pieejamas to izmantošanas dzīves ciklā. Kā uzradīsies tehnologi un izmantos to nākamās paaudzes kaujas izvietošanai ar vairāk tehnoloģiski savādiem karavīriem, būs interesanti skatīties.