Wat is autonomie? Dit raamwerk is bedoeld om oorlogsvechters en ingenieurs te helpen erachter te komen

Autonome vliegtuigen (en land- en zeevoertuigen) vliegen al en staan ​​op het punt van operaties. Maar naarmate het leger vooruitgang boekt, ontbreekt het degenen die in de toekomst met deze systemen zullen samenwerken en degenen die ze vandaag bouwen, aan een gemeenschappelijke manier om hun behoeften en capaciteiten tot uitdrukking te brengen. Een voorgesteld autonomiekader zou daar verandering in kunnen brengen en daarbij verwarring en kosten kunnen vermijden.

Heather Penney is een van de bedenkers van wat het 'Two View Autonomy Framework' wordt genoemd, dat tot doel heeft een gemeenschappelijke conceptuele structuur tot stand te brengen waarbinnen oorlogsjagers en ingenieurs de ontwikkeling van autonomie in onbemande vliegtuigen kunnen bespreken.

“Wat mij hierover aan het denken zette, was dat bemande en onbemande teams – menselijke vluchtleiders die met onbemande vliegtuigen werken – belangrijk zullen zijn voor het toekomstige ontwerp van de luchtmacht”, legt ze uit.

Penney is een voormalig F-16-piloot en momenteel Senior Resident Fellow bij het in Washington DC gevestigde Mitchell Institute for Aerospace Studies. Het artikel dat zij samen met majoor Christopher Olsen (USAF) schreef, erkent dat zonder een gedeeld begrip van welke mix van autonomie en menselijke controle onbemande vliegtuigen in de toekomst nodig zullen hebben, hun vereisten en ontwikkeling vertroebeld zouden kunnen worden.

Bij het opstellen van hun nieuwe autonomiekader hielden Penney en haar collega's een essentieel punt in gedachten. De relatief kleine luchtmacht met beperkte budgetten van de toekomst zal waarschijnlijk afhankelijk zijn van onbemande vliegtuigen om het tekort aan getrainde menselijke piloten en bemande vliegtuigen te compenseren.

“We hebben een pilot gap”, bevestigt Penney. “We gaan mogelijk opereren in zeer omstreden gebieden waar we moeten accepteren dat uitputting een reëel risico is. We hebben zoveel opleidings- en ondernemingscapaciteit verloren in de overtuiging dat we kleiner en beter kunnen worden, dat we niet langer het vermogen hebben om piloten op te leiden, ze op te nemen en te ervaren in de snelheid die we nodig hebben in een peer-conflict.

Of je nu het argument aanvaardt dat onbemande teamvliegtuigen voldoende gevechtseffectief zullen zijn of niet, het hebben van een gemeenschappelijk raamwerk waarlangs ze kunnen worden ontwikkeld, zou de kosten ervan kunnen verlagen.

“Er heerst de overtuiging dat [onbemande] teamgenoten goedkoper zullen zijn dan bemande vliegtuigen”, zegt Penney. “Ik denk dat ze betaalbaarder zullen zijn, maar ik denk niet dat ze goedkoop zullen zijn, en ik heb het niet over toewijsbare of vervangbare vliegtuigen.”

Het raamwerk dat de onderzoekers van het Mitchell Institute voorstellen, probeert gemeenschappelijke definities vast te stellen door vijf niveaus van vliegtuigautonomie in te delen op een manier die doet denken aan de vijf niveaus van rijautonomie van de Society of Automotive Engineers (SAE). Een belangrijk verschil is dat de SAE-niveaus werden gedefinieerd en uitgedrukt door ingenieurs, en niet door gebruikers. Penney's constructie maakt de gebruiker – de oorlogsvechter – tot een gelijkwaardige partner bij het definiëren van niveaus van autonomie.

Het ‘Two View’-framework combineert de vijf niveaus van autonomie met drie taken die een piloot/vluchtleider moet uitvoeren om een ​​gevechtsvlucht uit te voeren. Elke taak kan (of kan niet) worden gerealiseerd met verschillende niveaus van autonomie. Deze taken en niveaus bieden een gemeenschappelijk referentiepunt voor wat de oorlogsvechter nodig heeft en wat ingenieurs in ruil daarvoor kunnen bieden.

“Door de twee visies met elkaar te verbinden, binnen het kader van [autonomieniveau], krijgen ze een structuur om gesprekken te voeren”, legt Penney uit.

De Warfighter-visie op een autonoom vliegtuig is gemodelleerd naar de cognitieve taken van gevechtspiloten, wat ze feitelijk doen in de gevechtsruimte, legt Penney uit. Een gevechtsvlucht werd opgesplitst in kernvliegverantwoordelijkheden (aviate-navigatie), missieverantwoordelijkheden (taken die de piloot moet uitvoeren om de missie uit te voeren) en teamtaken (hoe een piloot samenwerkt met onbemande leden van zijn vlucht of binnen de bredere missie).

Een onbemand vliegtuig zou deze taken op zich kunnen nemen met verschillende niveaus van autonome capaciteit, vanaf niveau 1, gedefinieerd als grotendeels deterministische programmering die aanzienlijke leiding/toezicht vereist van een menselijke vluchtleider/commandant tot volledige onafhankelijkheid op niveau 5.

“Op niveau 3 en niveau 4 leggen we de breuk tussen deterministisch programmeren en grotere elementen van machine learning”, zegt Penney. De onderste drie niveaus lijken op automatisering, terwijl niveaus 4-5 echte autonomie aangeven, waarbij een voertuig meer zelfsturing heeft en het vermogen heeft zich aan te passen aan veranderende omstandigheden.

Volgens Penney kan het raamwerk overbrengen wat de verwachtingen van oorlogsjagers zijn en welke technologie hen op een bepaald niveau kan accommoderen. Gebruikers en ontwikkelaars kunnen onderling begrijpen wat er kan worden geleverd en welke mix van voorspelbare, haalbare autonomie de realisatie van een capaciteit kan versnellen. Kortom, beide partijen komen op dezelfde pagina terecht.

De onderzoekers hebben het met opzet als een algemeen, niet-prescriptief raamwerk gelaten, om de technologische of procesmatige benadering van autonome tactische vliegtuigen niet in een hokje te stoppen. Ze willen ook niet dat het Two View Autonomy Framework een standaard of contractueel sjabloon wordt. “Een bepaald raamwerk en structuur is beter dan geen raamwerk of structuur”, voegt Penney toe.

Tot nu toe heeft het ontbreken van een gemeenschappelijk raamwerk ertoe geleid dat beleidsmakers tot beslissingen voor de lange of zelfs de korte termijn zijn gekomen die “misschien niet gebaseerd zijn op wat de technologie kan doen of op welke soorten technologie ze zouden moeten kunnen anticiperen. beweert Penney. "Het verhindert dat The Hill volledig kan begrijpen wat ze kopen."

Maar ze hebben al autonomie gekocht, zoals het MQ-25-programma van de marine aantoont. De auteurs van het Mitchell Institute hebben hun raamwerk niet gebaseerd op het Navy-Boeing MQ-25-team of het Airpower Teaming System-programma van Boeing (Loyal Wingman) in Australië, deels omdat deze ontwikkelingsinspanningen al lang aan de gang zijn. Het raamwerk is echter herzien door het personeel van het luchtmachthoofdkwartier, waarvan Penney zegt dat het ook de noodzaak van een gemeenschappelijke referentie erkent.

“Wij zijn van mening dat er verschillende [luchtmachtorganisaties] zijn die dit zouden moeten overnemen omdat hun belangen op het spel staan”, voegt ze eraan toe. De lijst zou Air Force Operations (A3), Air Combat Command, Global Strike Command en het Air Force Research Laboratory omvatten. Met deze organisaties aan boord zou het raamwerk op natuurlijke wijze aan de industrie worden doorgegeven, zo luidt de gedachte.

Penney noemt het raamwerk met twee visies “stap één” bij het helpen begrijpen van de potentiële mogelijkheden en beperkingen van onbemande systemen in alle domeinen, een concept dat de vervangbare aard van vliegen in gevechten weerspiegelt.

“Er is een zeer complexe programmering waar mensen voortdurend doorheen gaan als piloten in gevechten. Een pilot wordt altijd beperkt door wat er in het verleden is gebeurd. Hoeveel brandstof heb ik verbruikt? Hoe ver ben ik verwijderd van het doel of van de thuisbasis? Dat heeft invloed op mogelijke toekomstige afwegingen. Daarom erkennen we in het [onderzoeks]artikel dat deze categorieën geen harde muren hebben.”