DARPA affronta la sfida della guerra in
espansione degli ambienti urbani
Di Stew Magnuson
In un grattacielo, i cyber aggressori stanno provocando il caos nell'economia degli Stati Uniti e già costano la vita abbattendo una rete elettrica. Il Pentagono deve agire. Il problema è che il grattacielo si trova nel mezzo di una tentacolare città mediorientale di 12 milioni di abitanti. Sarebbe facile inviare missili cruis per distruggere l'edificio, ma la maggior parte dei piani sono occupati da innocenti, tra cui decine di bambini. Questo è uno scenario di cui i pensatori militari sono sempre più preoccupati: combattere negli ambienti urbani, in particolare le cosiddette megalopoli del futuro, definite con 10 milioni o più di residenti. La DARPA sta pensando al futuro e ha dato il via a una serie di programmi per aiutare i combattenti a operare in queste condizioni complesse.
"Dato che sempre più popolazioni in tutto il mondo si spostano in città sempre più grandi, dobbiamo comprendere la tridimensionalità delle città e come operare in quegli spazi molto affollati e molto tridimensionali", ha recentemente dichiarato ai giornalisti il dott. Steven Walker, direttore della DARPA. "In futuro diventerà più importante."
Il dott. Thomas J. Burns, ex direttore dell'ufficio strategico strategico della DARPA (STO), ha affermato che gli scenari che lo spaventano maggiormente sono quelli che coinvolgono le cellule terroristiche che abitano la città, siano essi attori statali, non statali o loro delegati, che usa i cybertools per abbattere le città di tutto il mondo.
"Se questo diventa una realtà, dovremo trovare il modo di entrare, trovarli e scavarli", ha detto Burns. "I militari degli Stati Uniti non hanno una dottrina in sé che possano seguire per condurre la guerra in quelle città", ha aggiunto.
Ma presto ne avrà bisogno.
Jean-Charles Ledé, direttore del programma presso l'ufficio tecnologico tattico della DARPA (TTO), ha dichiarato: “La guerra è una faccenda umana. Combatti dove sono le persone. La probabilità che dobbiamo combattere nell'ambiente urbano è in aumento."
In un grattacielo, i cyber aggressori stanno provocando il caos nell'economia degli Stati Uniti e già costano la vita abbattendo una rete elettrica. Il Pentagono deve agire. Il problema è che il grattacielo si trova nel mezzo di una tentacolare città mediorientale di 12 milioni di abitanti. Sarebbe facile inviare missili cruis per distruggere l'edificio, ma la maggior parte dei piani sono occupati da innocenti, tra cui decine di bambini. Questo è uno scenario di cui i pensatori militari sono sempre più preoccupati: combattere negli ambienti urbani, in particolare le cosiddette megalopoli del futuro, definite con 10 milioni o più di residenti. La DARPA sta pensando al futuro e ha dato il via a una serie di programmi per aiutare i combattenti a operare in queste condizioni complesse.
"Dato che sempre più popolazioni in tutto il mondo si spostano in città sempre più grandi, dobbiamo comprendere la tridimensionalità delle città e come operare in quegli spazi molto affollati e molto tridimensionali", ha recentemente dichiarato ai giornalisti il dott. Steven Walker, direttore della DARPA. "In futuro diventerà più importante."
Il dott. Thomas J. Burns, ex direttore dell'ufficio strategico strategico della DARPA (STO), ha affermato che gli scenari che lo spaventano maggiormente sono quelli che coinvolgono le cellule terroristiche che abitano la città, siano essi attori statali, non statali o loro delegati, che usa i cybertools per abbattere le città di tutto il mondo.
"Se questo diventa una realtà, dovremo trovare il modo di entrare, trovarli e scavarli", ha detto Burns. "I militari degli Stati Uniti non hanno una dottrina in sé che possano seguire per condurre la guerra in quelle città", ha aggiunto.
Ma presto ne avrà bisogno.
Jean-Charles Ledé, direttore del programma presso l'ufficio tecnologico tattico della DARPA (TTO), ha dichiarato: “La guerra è una faccenda umana. Combatti dove sono le persone. La probabilità che dobbiamo combattere nell'ambiente urbano è in aumento."
Megacittà del futuro
Le persone si trasferiscono in città per cercare opportunità. Mentre il 54 percento della popolazione mondiale vive nelle aree urbane, le città rappresentano già oltre l'80 percento dell'attività economica globale (come valutato dalle misure del prodotto interno lordo), secondo la Banca mondiale. Quei numeri aumenteranno solo. Si prevede che il numero di megalopoli aumenterà da 28 nel 2014 a 41 entro il 2030 e entro il 2050, il 66% della popolazione mondiale dovrebbe vivere nelle aree urbane, secondo un recente rapporto del Dipartimento economico e sociale delle Nazioni Unite Affari.
La lotta negli ambienti urbani non è una novità per i militari statunitensi, ma le città del futuro potrebbero essere molto diverse da quelle che le forze statunitensi hanno visto in passato. Pongono tutti i tipi di complicazioni per le truppe, ha detto Ledé.
Le città non solo stanno diventando più grandi, ma stanno diventando più alte. "L'elemento verticalità continua a crescere e questa è una sfida per molte ragioni: il rilevamento, il targeting e il perseguimento di obiettivi in un ambiente 3D è una sfida considerevole", ha affermato.
La lotta nelle aree urbane è caratterizzata da scontri da angolo a angolo su brevi distanze con tempistiche ugualmente brevi, ha osservato. Ci sono solo pochi secondi per discriminare tra attori ostili e astuti innocenti.
"Dobbiamo vedere dietro l'angolo e osservare le attività nemiche prima che ci colpiscano", ha detto. Attualmente, il modo in cui le forze di terra rilevano i nemici viene colpito. "Non è l'ideale", ha osservato.
C3D - Drone Scout to the Fore
Il TTO di DARPA sta concludendo un programma chiamato Centralized Control for Commercial Drones, o C3D, che utilizza piccoli sistemi aerei senza equipaggio (UAS) economici per fornire una migliore avanguardia per le truppe.
L'idea è quella di inviare questi sistemi di raccolta di informazioni prima delle truppe per assicurarsi che i percorsi siano chiari, impostare un perimetro di sorveglianza e mantenere la sorveglianza su un edificio o un incrocio, ha detto Ledé, che è il responsabile del programma C3D. È importante che il carico di lavoro venga eseguito automaticamente, ha aggiunto.
Gli operatori inviano la missione che vogliono essere eseguita attraverso un'interfaccia intuitiva. Il software decide quanti droni sono necessari e con quale frequenza. “Gli aeromobili vengono lanciati automaticamente e gli viene assegnato un corridoio aereo per contrastare i conflitti l'uno con l'altro. Prima che il primo drone debba tornare indietro, viene inviato il secondo ", ha detto Ledé. "La persona non deve fare nulla".
Quando il sistema rileva qualcosa - forse una persona di interesse che esce da un edificio o che trasporta un'arma - viene inviato un avviso all'operatore umano. Il sistema richiede una grande autonomia, intelligenza artificiale e visione artificiale per completare il suo compito, ha aggiunto Ledé. Il programma sta già passando al Corpo dei Marines e ha suscitato l'interesse del Comando Operazioni Speciali degli Stati Uniti e dell'Aeronautica degli Stati Uniti, che potrebbero usarlo per la difesa di base, ha detto Ledé.
Insieme ai droni che fungono da occhi delle forze di terra, la TTO di DARPA sta anche lavorando su sciami di terra e robot aerei che si muovono entrambi davanti alle truppe e combattono al loro interno.
OFFSET - Uno sciame di alleati senza pilota
L'obiettivo del programma OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) è quello di aumentare drasticamente le forze delle piccole unità in un ambiente urbano con oltre 250 piccoli robot terrestri e aerei, ha affermato il suo responsabile del programma, Dr. Timothy Chung.
"Possiamo parlare un linguaggio di sciami tattici - codice e livello operatore - per comunicare l'intenzione di un comandante in un ambiente urbano altamente dinamico?", Ha chiesto.
OFFSET è nelle fasi iniziali del tentativo di rispondere a questa domanda. Si prevede che avanzerà la scienza della tecnologia dello sciame.
"Il team umano-sciame deve cambiare radicalmente rispetto a quello che facciamo oggi", ha detto Chung. Ciò potrebbe dare origine a quello che sarebbe un nuovo lavoro nell'esercito: il "tattico dello sciame". Questo operatore dovrà andare oltre il mouse, la tastiera e lo schermo per controllare sciami di centinaia di robot, ha detto.
"Non sappiamo esattamente quale sia il miglior concetto di operazioni per questi sciami", ha detto. Potrebbe comportare l'avanzamento della massa del robot senza truppe, dove fungono da avanguardia. Oppure potevano marciare o volare tra i guerrieri. Potrebbero essere chiamati a stabilire un primo contatto con i nemici, quindi essere raggiunti da soldati o marine, ha detto.
OFFSET avrà tre incrementi. Il primo si basa su tattiche, tecniche e procedure dell'Esercito e del Corpo dei Marines. Prima dimostrerà di isolare un obiettivo urbano con 50 robot su un isolato di due quadrati per 15-30 minuti. Lo sciame stabilirà un perimetro e "metterà gli occhi su" potenziali vie di attacco o rinforzo.
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| Due squadre di combattimento 3a brigata, 4a divisione di fanteria Sicurezza personale. I soldati di dettaglio scendono le scale di una scuola a Muhalla 511 durante una pattuglia nel distretto di Baghdad a Sadr City il settembre. 27, 2008. DARPA sta esplorando le tecnologie che renderanno i combattenti statunitensi più sicuri ed efficaci nel combattimento urbano. |
Il secondo obiettivo si baserà su un raid e aumenterà il numero di robot a 100. Ci si aspetta che facciano ingresso, localizzino obiettivi o segnali di interesse e si muovano all'interno e all'esterno per 1-2 ore su quattro isolati quadrati, Disse Chung.
L'obiettivo finale sarà quello di impadronirsi del terreno urbano con 250 robot terrestri e aerei. Devono catturare una piazza, ponti o altri obiettivi e trattenerli su otto blocchi per 4-6 ore, ha detto. Insieme a un banco di prova fisico, il programma avrà un banco di prova virtuale utilizzando la tecnologia sintetica.
"Ci consente di sviluppare tattiche sciamanti in anticipo e ad un ritmo più veloce della tecnologia attualmente esistente", ha affermato Chung.
Ad esempio, cosa accadrebbe se i sistemi robotici avessero sensori a parete trasparente. E se avessero avuto comunicazioni inammissibili? Il software sviluppato nel banco di prova virtuale potrebbe quindi essere trasferito nel mondo reale una volta maturate queste funzionalità, ha aggiunto.
Burns ha notato che i rivali stanno già impiegando droni contro le forze statunitensi. Hanno persino usato tattiche di sciame, anche se non in gran numero.
Questi piccoli velivoli saranno particolarmente difficili da difendere negli ambienti urbani."Le truppe hanno bisogno di occhi a 360 gradi attorno a loro e sopra di loro. Semplicemente non sai cosa ti sta arrivando dall'alto. I marines e l'esercito hanno visto molti esempi in Iraq di ... IED simili a sciami o ordigni esplosivi improvvisati", ha detto Burns.
John Waterston, un responsabile del programma presso l'ufficio di tecnologia strategica, ha dichiarato: "Se vogliamo avere la libertà di movimento in un ambiente urbano, dovremo capire come affrontare questo tipo di minacce".
È relativamente facile rilevare e sconfiggere un drone canaglia in un campo o nel mezzo del deserto, ma non così nelle città. "Gli approcci di rilevamento tradizionali non funzionano bene in un ambiente urbano", ha detto Waterston.
Ci sono molte interferenze e disordine in radiofrequenza. I sensori audio hanno a che fare con il rumore delle automobili e i radar con il movimento dei fan nelle finestre o delle persone per strada.
L'obiettivo finale sarà quello di impadronirsi del terreno urbano con 250 robot terrestri e aerei. Devono catturare una piazza, ponti o altri obiettivi e trattenerli su otto blocchi per 4-6 ore, ha detto. Insieme a un banco di prova fisico, il programma avrà un banco di prova virtuale utilizzando la tecnologia sintetica.
"Ci consente di sviluppare tattiche sciamanti in anticipo e ad un ritmo più veloce della tecnologia attualmente esistente", ha affermato Chung.
Ad esempio, cosa accadrebbe se i sistemi robotici avessero sensori a parete trasparente. E se avessero avuto comunicazioni inammissibili? Il software sviluppato nel banco di prova virtuale potrebbe quindi essere trasferito nel mondo reale una volta maturate queste funzionalità, ha aggiunto.
Burns ha notato che i rivali stanno già impiegando droni contro le forze statunitensi. Hanno persino usato tattiche di sciame, anche se non in gran numero.
Questi piccoli velivoli saranno particolarmente difficili da difendere negli ambienti urbani."Le truppe hanno bisogno di occhi a 360 gradi attorno a loro e sopra di loro. Semplicemente non sai cosa ti sta arrivando dall'alto. I marines e l'esercito hanno visto molti esempi in Iraq di ... IED simili a sciami o ordigni esplosivi improvvisati", ha detto Burns.
John Waterston, un responsabile del programma presso l'ufficio di tecnologia strategica, ha dichiarato: "Se vogliamo avere la libertà di movimento in un ambiente urbano, dovremo capire come affrontare questo tipo di minacce".
È relativamente facile rilevare e sconfiggere un drone canaglia in un campo o nel mezzo del deserto, ma non così nelle città. "Gli approcci di rilevamento tradizionali non funzionano bene in un ambiente urbano", ha detto Waterston.
Ci sono molte interferenze e disordine in radiofrequenza. I sensori audio hanno a che fare con il rumore delle automobili e i radar con il movimento dei fan nelle finestre o delle persone per strada.
Aerial Dragnet - Above the Streets and Buildings
Il programma Aerial Dragnet sta cercando di affrontare la minaccia di un veicolo aereo senza pilota utilizzando una serie di sensori.
"Non è realmente focalizzato sulla lotta contro queste minacce; si concentra davvero sulla prima parte, che è il rilevamento e la discriminazione tra piattaforme senza pilota nel disordine della vita urbana di tutti i giorni", ha detto Waterston.
L'impedimento principale è che in una grande città, il terreno è quasi completamente non visibile. Ciò significa soluzioni multimodali - radar, ottiche o acustiche - ha affermato. Con i grattacieli, l'aereo può avvicinarsi anche dall'alto.
“I sensori possono sentire i rotori UAS o un radar potrebbe rimbalzare da un edificio per raccoglierli. Puoi dire a qualcuno che sta usando il suo diserbante anche se non vedi il suo diserbatore", ha detto Waterston, per dare un'idea del tipo di rilevamento che immagina emerga dal programma Aerial Dragnet. Il problema è che il programma cerca tecnologie relativamente economiche.
Difesa delle forze mobili contro i droni ostili
Anche quando vengono rilevati droni ostili, sconfiggerli in un ambiente urbano è complicato. Ledé sta gestendo il programma Mobile Force Protection (MFP), che cerca di difendere i convogli di alto valore dai droni canaglia.
I sistemi di contro-UAS di oggi si basano principalmente sull'inceppamento o sull'acquisizione dei collegamenti ai dati di UAS. Il programma seguirà, identificherà e coinvolgerà il piccolo UAS del futuro, che potrebbe non basarsi sui segnali a radiofrequenza per il comando e il controllo.
La vicinanza a civili e innocenti astanti rende il problema particolarmente difficile nelle città. "Non possiamo iniziare a brillare un laser multi chilowatt con un edificio sullo sfondo. Dobbiamo disporre di sistemi contro-UAS che non presentino rischi per le popolazioni civili".
Il programma Aerial Dragnet sta cercando di affrontare la minaccia di un veicolo aereo senza pilota utilizzando una serie di sensori.
"Non è realmente focalizzato sulla lotta contro queste minacce; si concentra davvero sulla prima parte, che è il rilevamento e la discriminazione tra piattaforme senza pilota nel disordine della vita urbana di tutti i giorni", ha detto Waterston.
L'impedimento principale è che in una grande città, il terreno è quasi completamente non visibile. Ciò significa soluzioni multimodali - radar, ottiche o acustiche - ha affermato. Con i grattacieli, l'aereo può avvicinarsi anche dall'alto.
“I sensori possono sentire i rotori UAS o un radar potrebbe rimbalzare da un edificio per raccoglierli. Puoi dire a qualcuno che sta usando il suo diserbante anche se non vedi il suo diserbatore", ha detto Waterston, per dare un'idea del tipo di rilevamento che immagina emerga dal programma Aerial Dragnet. Il problema è che il programma cerca tecnologie relativamente economiche.
Difesa delle forze mobili contro i droni ostili
Anche quando vengono rilevati droni ostili, sconfiggerli in un ambiente urbano è complicato. Ledé sta gestendo il programma Mobile Force Protection (MFP), che cerca di difendere i convogli di alto valore dai droni canaglia.
I sistemi di contro-UAS di oggi si basano principalmente sull'inceppamento o sull'acquisizione dei collegamenti ai dati di UAS. Il programma seguirà, identificherà e coinvolgerà il piccolo UAS del futuro, che potrebbe non basarsi sui segnali a radiofrequenza per il comando e il controllo.
La vicinanza a civili e innocenti astanti rende il problema particolarmente difficile nelle città. "Non possiamo iniziare a brillare un laser multi chilowatt con un edificio sullo sfondo. Dobbiamo disporre di sistemi contro-UAS che non presentino rischi per le popolazioni civili".
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| La concezione di questo artista del programma Aerial Dragnet raffigura diversi piccoli UAV che trasportano sensori per formare una rete che fornisce una vasta area di sorveglianza su tutti gli UAV a bassa quota in un contesto urbano. |
"Le soluzioni più gentili e più delicate includono reti che intrappolano l'aereo o oscurano l'ottica per accecarle".
La prima fase già completata del programma MFP ha cercato di fermare i veicoli aerei senza pilota in uno spazio relativamente aperto al di fuori di una base operativa anteriore. Nella prossima fase 2, il programma proverà, in uno scenario urbano, a negare il funzionamento di sistemi aerei senza pilota che non utilizzano più i segnali in radiofrequenza per comunicare. La Fase 3 risolverà la sfida anti-UAS assegnando agli esecutori nel programma la gestione di scenari con più droni che attaccano un convoglio amico in movimento.
Sotto le strade - La sfida dei sottotitoli
Mentre le città stanno diventando più alte e le forze di terra devono guardare al cielo per minacce come i droni canaglia, c'è un intero strato aggiuntivo nell'ambiente urbano sottostante.
"Per quanto le città stiano costruendo verso l'alto, penso che costruiranno anche verso il basso", ha detto Chung. "Gli ambienti sotterranei rappresentano un ambiente sempre più minaccioso per i nostri combattenti. Ciò potrebbe includere tunnel clandestini o infrastrutture cittadine come fogne o linee della metropolitana", ha detto.
Chung sta gestendo la sfida sotterranea DARPA (SubT), che distribuirà premi in denaro ai team in grado di dimostrare che possono mappare, navigare e cercare strutture sotterranee. Dovranno trovare rapidamente gli oggetti, controllare la traspirabilità dell'aria e determinare la navigabilità dei tunnel, ha affermato.
La fase 1 incarica gli sviluppatori di tecnologie di dimostrare la capacità di mappare tunnel illegali. Tali tunnel sono stati trovati sotto i confini per il contrabbando e sono stati usati anche in guerra nel corso dei secoli. Il Viet Cong usò notoriamente tali tunnel durante la guerra del Vietnam, alcuni dei quali furono costruiti sotto le basi dell'esercito. La fase 2 della Sfida SubT includerà i tunnel di trasporto di massa, i sistemi fognari e altre strutture sotterranee presenti in contesti urbani. La fase 3 della competizione sarà la più impegnativa. I concorrenti esamineranno le grotte naturali - piene delle loro complesse irregolarità - piuttosto che le strutture trovate nelle città.
La Sfida sottotitoli chiederà ai team di mappare tutti e tre insieme. Simile al programma OFFSET, i concorrenti possono scrivere software e provare le loro idee su un corso sintetico piuttosto che su un corso fisico. Il vincitore del corso sintetico riceverà $750.000 e il vincitore del corso fisico riceverà $1 milione, ha detto Chung.
Nel corso di secoli di guerra, il combattimento urbano è stato tradizionalmente tra gli scenari operativi più sanguinosi e pericolosi. Oggi, la ricerca DARPA sta trovando il modo di scambiare la tecnologia con il sangue, fornendo occhi, orecchie e alleati alle truppe che combattono le battaglie di domani in uno spazio di battaglia urbano sempre più pericoloso.
La prima fase già completata del programma MFP ha cercato di fermare i veicoli aerei senza pilota in uno spazio relativamente aperto al di fuori di una base operativa anteriore. Nella prossima fase 2, il programma proverà, in uno scenario urbano, a negare il funzionamento di sistemi aerei senza pilota che non utilizzano più i segnali in radiofrequenza per comunicare. La Fase 3 risolverà la sfida anti-UAS assegnando agli esecutori nel programma la gestione di scenari con più droni che attaccano un convoglio amico in movimento.
Sotto le strade - La sfida dei sottotitoli
Mentre le città stanno diventando più alte e le forze di terra devono guardare al cielo per minacce come i droni canaglia, c'è un intero strato aggiuntivo nell'ambiente urbano sottostante.
"Per quanto le città stiano costruendo verso l'alto, penso che costruiranno anche verso il basso", ha detto Chung. "Gli ambienti sotterranei rappresentano un ambiente sempre più minaccioso per i nostri combattenti. Ciò potrebbe includere tunnel clandestini o infrastrutture cittadine come fogne o linee della metropolitana", ha detto.
Chung sta gestendo la sfida sotterranea DARPA (SubT), che distribuirà premi in denaro ai team in grado di dimostrare che possono mappare, navigare e cercare strutture sotterranee. Dovranno trovare rapidamente gli oggetti, controllare la traspirabilità dell'aria e determinare la navigabilità dei tunnel, ha affermato.
La fase 1 incarica gli sviluppatori di tecnologie di dimostrare la capacità di mappare tunnel illegali. Tali tunnel sono stati trovati sotto i confini per il contrabbando e sono stati usati anche in guerra nel corso dei secoli. Il Viet Cong usò notoriamente tali tunnel durante la guerra del Vietnam, alcuni dei quali furono costruiti sotto le basi dell'esercito. La fase 2 della Sfida SubT includerà i tunnel di trasporto di massa, i sistemi fognari e altre strutture sotterranee presenti in contesti urbani. La fase 3 della competizione sarà la più impegnativa. I concorrenti esamineranno le grotte naturali - piene delle loro complesse irregolarità - piuttosto che le strutture trovate nelle città.
La Sfida sottotitoli chiederà ai team di mappare tutti e tre insieme. Simile al programma OFFSET, i concorrenti possono scrivere software e provare le loro idee su un corso sintetico piuttosto che su un corso fisico. Il vincitore del corso sintetico riceverà $750.000 e il vincitore del corso fisico riceverà $1 milione, ha detto Chung.
Nel corso di secoli di guerra, il combattimento urbano è stato tradizionalmente tra gli scenari operativi più sanguinosi e pericolosi. Oggi, la ricerca DARPA sta trovando il modo di scambiare la tecnologia con il sangue, fornendo occhi, orecchie e alleati alle truppe che combattono le battaglie di domani in uno spazio di battaglia urbano sempre più pericoloso.
Articolo tratto dalla brochure della DARPA del 2018 per il sessantennale dalla sua fondazione; documento in PDF che puoi scaricare qui sotto.
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