The Looming Swarm

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AirForce Magazineの4月号にDARPAによるドローンの「Swarming」技術の研究に関して、AIやオートノーマスの問題を取り扱った記事が掲載されています。
マルチドメインの戦場でのゲームチェンジングな能力としてドローンの活用が盛んに研究されていますが、米国でのこの方面の動きを見る上で参考になると思いますので紹介します。
The Looming Swarm
Drone swarms could become a reality on the battlefield sooner than you think.(無人機の群れは、予想よりも早く戦場で現実のものに)

このアーティストのコンセプトに示されているDARPAのGremlinsプログラムは、ホスト航空機がまだ範囲外にある間、爆撃機、輸送機、および戦闘機から無人航空機のグループを発射して標的を攻撃することを想定しています。イラスト:DARPA

スウォーミング(群制御)技術は、少なくとも限られた能力で、今後数年以内に戦場への道を見つけることができますが、それはハイエンドな戦いに必要なAI(人工知能)と自律性とを調和させるのに時間がかかるでしょう。
「私は群制御技術が大好きです、貴方は多分私の仕事柄を考えるとお分かりでしょう。それは、将来の戦争をどう予測するかだと思います。」調達、技術、物流の分野で空軍の次官補を務めるWill Roper氏は語った。
Roper氏は、国防総省のStrategic Capabilities Office(戦略能力整備室)で6年近く仕事をしてきた後、2018年2月に、空軍の最先端技術の仕事を引き継ぎ、そこでは、他の新技術の中のPerdix[1]プログラムの開発を担当しました。
Perdixは使い捨て型のマイクロドローンで、さまざまな軍用機の後ろから発射され、より大型でより高価なRPA(遠隔操縦機)または有人機の前を飛行して、情報、監視、および偵察任務を遂行することができます。
SCOは、海軍Air Systems Commandと提携して、2016年にカリフォルニア州チャイナレイクの海軍Air Weapons Stationで3つのF / A-18スーパーホーネットから100以上のマイクロドローンを発射し、その性能をテストしました。「戦闘の複雑な性質のため、Perdixは個々が事前にプログラムされ同期したものではなく、意思決定のために1つの分散した頭脳を共有し、本質的に群れのように相互に適応します。」「すべてのPerdixは、他のすべてのPerdixと通信してコラボレーションするため、リーダーは存在せず、チームに出入りするドローンに適切に適応できます。」Roper氏は語った。
しかし、Roper氏は2月に記者団に対し、国防総省がそのような技術に対処するためにその思索を対応させる必要があると言って、テストを実施する試験場を見つけることさえ(彼らとの)戦いで有ったと語った。
「私は彼らの処に行き、100機のマイクロUAVを戦闘機から出したい」と言うと、「わかりました、それぞれの飛行計画を教えてください。」と、「私は分からない。100機のmicro-UAVは彼ら独自で飛行する予定だが、私はその飛行範囲のボックスを定め、彼らがその飛行範囲から出ないようにすることができる。…私たちは、「あなたは飛行計画が必要」からいいえ「飛行範囲のボックス。境界が必要」へとシフトしなければなりません、そしてそれで大丈夫です。」
しかし、スウォーミングが「科学技術の世界を超えて」動くことができるようになる前に、彼は付け加えました、質問には答えなければならないのです。「どのようにそれを証明しますか?どのようにそれをテストし評価しますか?誰が所有しているのですか?それは武器システムですか?それを使用しているプラットフォームは自律性ですか?スウォーミングとコラボレーションーそれともその自律性をあらゆる種類のプラットフォームに繋ぐためのスウォーミングとコラボレーションのためのプログラムがありますか?」空軍のテストと評価、運用テスト、そして耐空性の専門家は、答えを特定するために創造的になる必要があります。
国防総省高等研究計画局の戦術技術局のプログラムマネージャ、Scott Wierzbanowski,氏は、研究者はまだ群れがどのように運用されるか、どのようにAIアルゴリズムを取り入れ、自律制御と協調させるかについて研究していると述べた。しかし彼はまた、スウォーミングは、基本的な意味で、現在の戦闘員にとって有効なツールになり得ると語った。


使い捨て型のマイクロドローン。Perdixマイクロドローンは、低高度の情報収集、監視、および偵察およびその他の短期間の任務が可能です。それらは空中、海上、または地上で発射することができ、彼らの任務を遂行するために小型および大型の群の両方で動作します。 出典:戦略能力局、Perdixファクトシート

GOOD GREMLINS

スウォーミングは、あらゆる戦闘の領域に亘り適用されます。ハイエンドでは、対戦相手が複数の統合防空システムを配備し、空域に侵入することが非常に困難になっている、接近阻止・領域拒否(A2 / AD)環境を考えると、小型で手頃な価格の無人偵察機の群れがこの脅威を飽和させ、有人や高価なRPAのリスクを軽減することができます。
Wierzbanowski氏によると、低コストのドローンはセンサーデータを共有して連携するが、「撃墜されても大丈夫です」と述べた。無人機を失うコストは容認できるものでしょう。「これらの脅威範囲のいくつかは非常に危険なものになると私たちは本当に信じています。その地域内で特定のことができるようになるには、十分に近づく必要があることを知っています」
さあ考えてみてください、寛容な環境での秘密の作戦。2から4機の無人航空機の小さな群れがC-130の後ろから発射され、センサーを配備したり、あるいはC-130、あるいは他の航空機への通り道を広げたりすることができる。―その任務を遂行するために。
そのシナリオでは、「彼らは、敵の防空能力を制圧するためのリーパーや、あるいはグローバルホークス、あるいは戦闘機を必要としない」とWierzbanowskiは言った。「彼らは実際にそれをすべて自分自身のシステムの内部に保有し、より単純な方法で処理することができます。それはより簡潔で、そして部隊がやりたいことと一致しています。その戦争の様々な複雑さのスケーラビリティは、このシステムから得られる大きな鍵の1つであり、必ずしも従来のタイプのシステムから得られるわけではありません。」
昨年4月、DARPAはDynetics Inc.に、グレムリンズ・プログラムのフェーズ3に資金を提供するための21か月、3,860万ドルの契約を締結しました。Wierzbanowski氏によって監督されて、Gremlinsは将来そのような分散された作戦をサポートするのに必要である有効化技術に焦点を合わせます。
具体的にいえば、Gremlinsは、敵の防御のはるか外側で運用しているC-130から複数の「飛行体が安全に打ち出され、帰投できることを証明しようとしています。Gremlinsが彼らの事前にプログラムされた任務を完了した後に、C-130は空中給油受け入れ口と同様の水平ドッキングステーションを使用して飛行体を回収することになります。
GremlinsプログラムのDyneticsチーフエンジニア兼副プログラムマネージャを務めるTim Keeter氏によると、バスケットの代わりに、ドック機構がGremlinを機械的に固定してそれをサポートとすると語った。
Gremlinsの飛行体は、全長約14フィートで、燃料を満載時の重量は約1,600ポンドです。Wierzbanowski氏によると、これはRoperのPerdixマイクロドローンよりもはるかに大きく、現在の巡航ミサイルの大きさだ。フェーズ3では、DARPAは2020年1月に予定されている最初の大きなデモで30分以内に4つのGremlinを回復することをDynetics社に望んでいます。
より長期的な運用要求によると1機のC-130がそのような飛行体を最大16機回収できる事を要求している。
そして概念的には、GremlinsはF-16、B-52、そして他の航空機から少しも改修することなく発射することができる。それは群れの中のシステムの数を大きく変更出来る。
2月上旬、チームはチャイナレイクのドッキングステーションで、実物のGremlin飛行体無しに飛行試験を実施した。4月上旬までに、Dyneticsは試験的なCalspan社の Learjet[2]でremlinのアビオニクスをテストすることを計画しています。
「それは我々の飛行体の頭脳によって彼らのリアジェットでそれらをホストするようなものです」とKeeter氏は言った。「それは彼らのリアジェットを飛び回るでしょう、そして勿論、何か問題または何か懸念があれば、人間が引き継ぐことができる。」
最初のGremlinsの飛行はこの夏に続き、有人航空機の近くでその機能を発揮する前にその能力を証明します。Roper氏のPerdixとは異なり、GremlinsはAIやオートナーマスを取り入れません。―まだ。WierzbanowskiがDARPAでもう一つの別のプログラムを監督しています。否定された環境での共同作戦(CODE:Collaborative Operations in a Denied Environment)プログラムは、「UAVのグループが協力して働くために必要な自律性、つまりオペレーターがストラテジストレベルまたはオーバサイトレベルである」と考えています。「彼は、単に司令官の意図をより提供しているだけで、システムは、システムができる司令官の意図から理解することができます。」
DARPAは、アリゾナ州のYuma Proving Groundで、昨年末にA2 / AD環境で予期しない脅威に適応して対応するCODE UAVの機能をテストしました。
飛行体は当初監督任務の司令官と対話することができ、しかし、通信が低下または拒否されたときには、人間の指示なしに任務を遂行できることが証明された。
デモで示された行動は、任務要求や環境変化に融合、適応出来るオートノーマスチームにとって、一つのビルディング・ブロック(証明する一つの要素)である。
DARPAは、この春、Naval Air Systems Commandに移行するまで、CODEプログラムのマネージメントを続けます。
しかし、Wierzbanowski氏は、彼が「一日王様」であれば、GremlinsとCODEのプログラムを組み合わせて達成できることを確かめたいと語った。「私はそれらの両方に関わっているので、私は一方のシステムの利点をもう一方のシステム上で機能させることができます」と彼は説明しました。「これらのプログラムが別々にスコープされていることを考えると、軍と話して、聞いてくれ。もし、これら2つのプログラムをそれらをまとめてきちんとしたデモンストレーションや最善を尽くした実験に組み込めば、本当に良いものになるだろう。私たちが実際にどのような種類の任務を遂行できるのか見に行こう。」DOD関係者と毎週会話をしていて、ある程度の関心を寄せていると述べたが、これまでのところ、関心は資金を生み出していない。とWierzbanowski氏は、語った。


その場で変更します。DARPAの拒否環境における共同作戦(CODE)プログラムは、複数のCODE装備の無人航空機が共同で感知し、適応し、そして予期しない脅威と新しい目標に対応することを可能にします。システムは、情報を共有し、任務目標を計画し、割り当て、調整された戦術的決定を下し、そして脅威の大きい環境で反応することができます。出典:DARPA。USAF

HUMANITARIAN ASSISTANCE

また、災害救援のような人道的活動においても、スウォーミングは役に立つと考えられる。オハイオ州Wright-Patterson AFBの空軍研究所は、英国の同様の競技会と同時に開催される「Swarm and Search AI Challenge」について、Wright Brothers InstituteおよびDayton University Research Instituteと協力しています。
課題は、小型の無人航空機の模擬の群れが山火事をマッピングするのに小型の無人航空機の模擬の群れをどのように計画し制御するかを参加者が見つけ出すことです。
チームは、ミッションを達成するための最も効果的な方法を考え出すために、AFRL(空軍研究所)のプラットフォームと人工知能技術に基づいた同じデザインのUAVとセンサーセットを使用しなければなりません。
AFRLの中小企業のシニアテクノロジアドバイザーであるMick Hitchcock氏は、Air Force Magazineとのインタビューで、英国の林業局が問題の範囲を概説するためにすべてのチームにビデオを投稿すると述べた。「この課題は人道的使命に焦点を当てていますが、実際には、この学習は…空軍の利益に非常によく当てはまります」とHitchcock氏は言います。
この考えは、英国の国防科学技術研究所の代表がオハイオ州のWright Brothers Instituteを訪問した昨年の春頃に出ました。
当時、山火事はカリフォルニアを襲っていました、そして別の山火事はちょうど英国で重大な損害を引き起こしました。
人道的な課題にすることによって、2つの研究室は「軍事の任務に関わることを望まないかもしれない」非伝統的な中小企業や大学に手を差し伸べることが出来ることができました。とHitchcock氏は語った。
最初のシナリオは、チームがソフトウェアに慣れるための基本的なテストです。挑戦が進むにつれてシナリオは次第に難しくなり、3月29日から31日にかけての「最終的な対決」で最高潮に達します。Hitchcock氏は、英国は「この分野で多くの仕事をしている」と述べ、米国は「対話からすでに多くのことを学んだ」と述べた。

THE AI COMPONENT
Roper氏は、空軍が、複数のシステムを横断するソフトウェアおよびネットワーク技術を開発するために旧来の調達ルールを一致させることによってもたらされる課題が提起されると同様にを「AIをもっと活用する必要がある」ことを認識した。
これまでのところ、メンテナンスはAIを運用するための「肥沃な基盤」であることが証明されているが、任務や生活に影響を与えるシステムによって賭け金はより高くなります、とRoperは語った。
それでも、研究者は進歩しています。「これは、もう10年から15年後のことではなくなりました。」とWierzbanowski氏は言います。「これは来年または2年以内に実行され、私たちの現在の武器システムや私たちの現在の武器システムの派生物と共に実際に使われることができるものです。」(黒豆芝)


[1]Perdix: 2013年にマサチューセッツ工科大学リンカーン研究所で開発されたオイラー路理論を用いた自律型のマイクロドローンで、その後国防総省の戦略能力整備室の下で開発が推進されている。「頭脳」を保有する分散型のインテリジェントなマイクロドローンが相互に通信しながら、リーダーのない「群れ」で移動する集団を形成し、それぞれと強調しながら移動する無人機システム。ISR等の任務を遂行するために用いられる。FACT SHEET by SCO

[2] カルスパン社;1943年にカーティス・ライト社の研究部門として設立された。現在は、フライトリサーチ、トランスポーテーションリサーチ、航空宇宙科学、および衝突調査を専門とする科学・技術の専門会社で、高度な実験用航空機として4台のリアジェットを保有している。By Wiki