Naukowcy z Duke prowadzący projekt $5M mający na celu ulepszenie sieci Sił Powietrznych
Data opublikowania:DUHAM – Naukowcy z Duke University będą współpracować z kolegami z całego kraju, aby zapewnić, że przyszłe protokoły komunikacyjne używane przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych będą odpowiednie do obsługi zadań wymagających dużej ilości danych, jakie można sobie wyobrazić, takich jak latanie UAV, i będą bezpieczne przed atakiem przeciwnika.
Prowadzone przez Roberta Calderbanka, Charlesa S. Sydnora, wybitnego profesora informatyki, inżynierii elektrycznej i komputerowej oraz matematyki oraz dyrektora Rhodes Information Initiative w Duke, oraz Vahid Tarokh, profesora inżynierii elektrycznej i komputerowej rodziny Rhodes, nowy pięcioletni program o wartości $5 milionów nosi nazwę Laboratorium badawcze Sił Powietrznych/Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych (AFRL/AFOSR). Uniwersyteckie Centrum Doskonałości: Agile Waveform Design for Communication Networks w spornych środowiskach. Nowe centrum korzysta również z wiedzy badawczej Virginia Tech, Princeton University, Carnegie Mellon University, Colorado State University i Arizona State University.
„Centrum to opracuje metodologie nowatorskiego projektowania przebiegów i technik optymalizacji, które będą zarówno elastyczne w obliczu zmieniającej się dynamiki sieci, jak i odporne na przeciwników w rywalizujących środowiskach, z możliwymi do udowodnienia granicami wydajności” – powiedziała Lauren Huie, Laboratorium Badawcze Sił Powietrznych, Dyrekcja Informacji (AFRL/ RI), doradca techniczny w dziale informatyki i komunikacji. „Innowacyjne techniki tego podejścia pozwolą na ponowne spojrzenie na ten obszar i połączenie tego wyjątkowego zespołu uniwersyteckiego z naukowcami i inżynierami AFRL/RI, aby utorować przyszłość projektowania przebiegów w sieciach komunikacyjnych”.
Protokoły są dla komunikacji tym, czym języki programowania są dla obliczeń; stanowią zbiór dobrze zdefiniowanych reguł i formatów umożliwiających przesyłanie informacji pomiędzy urządzeniami. W miarę jak kanały komunikacji bezprzewodowej stają się coraz bardziej wydajne pod względem przepustowości, protokoły te stają się coraz bardziej złożone. Na przykład mogą wykorzystywać informacje geograficzne i topograficzne, być odporni na zakłócenia powodowane przez budynki i inne sygnały oraz wiedzieć, jak naprawiać lub zastępować błędy występujące po drodze.
O ile zadanie to jest wystarczająco trudne w zastosowaniach komercyjnych, takich jak najnowszej generacji smartfony i laptopy, o tyle w przypadku urządzeń i maszyn używanych przez Siły Powietrzne jest jeszcze trudniejsze. Oprócz regularnego szumu tła powodowanego przez lokalny teren i konkurencyjne sygnały, strumienie komunikacyjne muszą również wytrzymać ataki przeciwnika. A wymagania stawiane sieciom komunikacyjnym przez UAV są znacznie wyższe niż w przypadku typowego smartfona.
Siły Powietrzne nie chcą jednak całkowicie wymyślać koła na nowo. Pożądane jest, aby protokoły kontrolujące transfer komunikacji na ich urządzeniach współpracowały z istniejącymi, gotowymi aplikacjami komercyjnymi. Ponieważ jednak ich strumienie danych są bardziej niestabilne, zmieniają się szybciej niż sieci komercyjne i podlegają atakom kontradyktoryjnym, protokoły komercyjne nie są w stanie łatwo sprostać temu zadaniu.
Nowe uniwersyteckie centrum doskonałości AFRL/AFOSR będzie rozwijać podstawowe badania niezbędne do projektowania i obsługi protokołów, które będą w stanie spełnić potrzeby Sił Powietrznych, współpracując z istniejącymi rozwiązaniami. Tworząc nowe oprogramowanie integrujące metody uczenia maszynowego, badacze opracują nowe kształty fal, które będą obsługiwać komunikację o niskim opóźnieniu, zapewniając jednocześnie odporność przeciwnikom w konkurencyjnych środowiskach.
„Nasze podejście odbiega od tradycyjnych metod wykorzystujących modele matematyczne opisujące proces transmisji, propagację sygnału, szum odbiornika, ruch sieciowy i wiele innych elementów systemu wpływających na kompleksową wydajność” – powiedział Calderbank, który również pracuje w inżynieria elektryczna i komputerowa, matematyka i fizyka. „Tradycyjne metody nadal mają wartość, ale tracą na popularności, ponieważ łącza bezprzewodowe stają się bardziej zmienne, a komponenty systemu stają się trudniejsze do modelowania. Zachowamy tę wartość, opracowując algorytmy uczenia maszynowego, które są inspirowane tradycyjnymi metodami optymalizacji i na nich oparte”.
„Duke ma głęboką wiedzę i doświadczenie wynikające z długiej historii pracy z metodami uczenia maszynowego, które zrewolucjonizowały przetwarzanie mowy i obrazu” – dodał Tarokh, który zajmuje się także informatyką i matematyką. „Te same metody będą podstawą nowych sieci i protokołów, które pozwolą Siłom Powietrznym zabezpieczyć przyszłe potrzeby w zakresie komunikacji bezprzewodowej”.
Projekt pogłębi istniejącą współpracę między zaangażowanymi uniwersytetami a AFRL/RI. Stawiając czoła temu nowemu wyzwaniu, badacze zwiększą możliwości, wiedzę, umiejętności i wiedzę specjalistyczną pracowników AFRL, zapewniając jednocześnie ich pracownikom możliwość pracy z dużą liczbą utalentowanych studentów za pośrednictwem programów takich jak Dane+ I Kod+, oba dziesięciotygodniowe letnie doświadczenia badawcze, podczas których mieszane zespoły składające się z studentów studiów licencjackich i magisterskich Duke mają do czynienia z zestawami danych z życia codziennego i problemami firm partnerskich.
(C) Uniwersytet Duke'a
Oryginalne źródło artykułu: WRALTechWire