Una investigación para permitir combates aéreos entre UAVs enemigos probará 100 drones de combate luchando en una competición en 2015. Berenice Baker investiga los desafíos humanos y técnicos de cara a un equipo de investigación que pretende que sus robots aéreos de combate dominen el cielo, en un intento de preveer futuras batallas entre drones militares.
Los combates entre aviones han tenido lugar desde los primeros días de la aviación militar, desde la era del Barón Rojo hasta los modernos jets durante el conflicto de los Balcanes. La siguiente generación de combate aéreo podría ver a los pilotos a salvo en tierra controlando enjambres de cientos de de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) luchando por controlar el cielo.
«Las etapas clave entre ahora y la batalla final verá crecer el número de UAVs en un entorno de vuelo “en directo”.»Un equipo multidisciplinar de estudiantes de la escuela de postgraduado de la marina de los EEUU parecen candidatos poco adecuados para planear una batalla épica rodeados por docenas de aviones por control remoto brillantemente coloreados como cometas montados en lanzaderas de tubería de plástico
Sin embargo, en 2015, una plaga de 50 de sus drones se enfrentará a 50 de un equipo rival para probar el enjambre avanzado y los algoritmos de identificación amigo-enemigo en un choque aéreo de alta velocidad.
Para el profesor asistente Timothy Chung y su laboratorio de Ingeniería de sistemas de Robótica Avanzada (ARSENL), el propósito del trabajo es doble.
«Desde el punto de vista operacional queremos acelerar y aumentar el perímetro de la ciencia autónoma y la habilidad de nuestros sistemas no tripulados para realizar tares de coordinación compleja.». «Queremos dar la oportunidad a nuestros estudiantes la oportunidad de trabajar en un proyecto que está definiendo los conceptos futuros y las tecnologías que son la vanguardia de la investigación en robótica, pero que sea operacionalmente importante para el ejército.»
Autonomía para los robots aéreos de combate
La investigación se dirigirá a problemas específicos que podrán sufrir los enjambres futuros – multitud de robots operando sincronizadamente – combatiendo con otros, tales como cómo serían controlados y en qué relación humano-robot.
«Es como tener 50 personas en un cocktail intentando comunicarse entre ellos,» dice Chung.»Aunque los investigadores empezaron usando UAVs con herencia militar fabricados por Lockheed Martin y Presaris, ellos están ahora adaptando aviones de los almacenes de hobbies para mantener los costes bajos dadas las grandes cantidades que utilizarán. El recorte de costes se extiende a los controles de abordo, que usarán una amplia gama de hardware y software open-source.
«La visión es tener autonomía abordo para todas nuestras necesidades,» dice Chung. «Estamos tomado aviones controlados por R/C e instalando pilotos automáticos, ordenadores y sensores abordo para convertirlos en UAVs. Estamos pasando el control de los humanos en tierra a los computadores de abordo.»
Para ayudar en las metas del proyecto, Chung ha reunido un equipo multidisciplinar de estudiantes de post-graduado y becarios, muchos de los cuales tienen experiencia militar.
La única aproximación probó su valía cuando el equipo experimentó dificultades para lanzar manualmente múltiples aviones en el aire simultáneamente. Las primeras unidades en el aire estarían en el final de la autonomía de sus baterías para cuando se lanzaran los últimos. Para resolver esto, los estudiantes construyeron lanzadores de bajo precio usando tuberías de plástico del almacén local para estabilizar y lanzar las UAVs.
«Hay un compromiso entre lo rápido que los pones en el aire y cuantas plataformas de lanzamiento tienes en tierra para lanzarlos simultáneamente,» afirma Chung.
Aunque todavía el proyecto está en la fase inicial, los investigadores están ya valorando como los robots de combate podrían identificar los aviones enemigos en vuelo. Las soluciones potenciales incluyen cámaras abordo que podrían identificar las siluetas de los las Uvas rivales o marcas en ellas, o tecnologías usadas actualmente en aviones tripulados actuales, tales como balizas o transpondedores.
Uno de los temas candentes que intentan validar a través de la experimentación es uno al que se enfrentan los militares que operan UAVs en entornos de combate, identificar la relación optima de autonomía – operadores de control humanos.
«Podemos hacer nuestros aparatos más autónomos y así necesitaríamos menos humanos para controlarlos, pero la complejidad de esta autonomía necesita por fuerza ser alta, ya que has transferido inteligencia de los operadores en tierra a las unidades autónomas,» afirma Chung. «Esto amenaza hacerlos tan caros que no quieras estrellarlos o usarlos si quiera.»
Chung dice que la solución requiere una aproximación de ingeniería de sistemas que tenga en cuenta un amplio abanico de factores, tales como el cansancio del operador, precio, limitaciones en la tecnología y la estructura de control y mando sustentando la operación.
«La siguiente generación decombate aéreo podría ver los pilotos en tierra controlando enjambres de cientos de vehículos aéreos no tripulados (UAVs).»Los estudiantes de Chung se han centrado este verano en construir la flota de UAVs y desarrollar algunas de sus cargas, incluyendo los pilotos automáticos. Han empezado también a desarrollar una arena de batalla virtual donde pueden modelar los UAVs operando en un espacio aéreo virtual para acelerar su desarrollo.
Las etapas claves entre ahora y la batalla final verá crecer gradualmente el equipo de UAVs en un entorno de vuelo en directo creciendo en combates de 5 contra 5 hasta llegar a la meta de 50 contra 50. El mundo simulado será usado simultáneamente para demostrar sus capacidades en un entorno virtual, manteniendo batallas de exhibición virtuales para mantener los costes bajos mientras se reduce el tiempo de investigación.
Aunque el término de robots aéreos de combate despierte mucho interés, las UAVs participantes no llevarán armas.
«Estoy planeando para las etapas iniciales que básicamente sea un juego basado en la proximidad por GPS,» dice Chung. «Equipar a las UAVs con un marcador láser sería una opción viable. La idea no es enfocarse en los elementos militares específicos sino hacer hincapié en la investigación de la autonomía que no tenga que confiar en cosas siendo disparadas.»
Desde un punto de vista tecnológico, tener 50 agentes comunicándose entre ellos en un pequeño espacio aéreo es un desafío. «Es como tener 50 personas en un cocktail intentado hablar unas con otras,» dice Chung.
Los números involucrados requerirán un replanteamiento en las interfaces del operador y una reafirmación de la fiabilidad con muchos elementos que podrían funcionar mal.
El desafío de robots aéreos de combate tiene evidentes beneficios para la educación y posibles aplicaciones militares y forma parte de una iniciativa más amplia lanzada por el secretario de la Marina de los EEUU, llamado el Consorcio para la Robótica y la Educación de sistemas no tripulados e Investigación (CRUSER).
CRUSER apunta no sólo a los desafíos técnicos sino a los aspectos sociales de los sistemas no tripulados y la robótica, incluyendo la ética y la legalidad de usarlos en el campo de batalla, a la vez que las implicaciones sociales tales como necesidad de manejo humana y beneficios de coste.
«El proyecto de robots aéreos de combate es solo un elemento de CRUSER reuniendo participantes de todo el país para discutir estos problemas, mientras se reconoce que ninguna persona por sí sola puede cumplir este tipo de proyecto,» afirma Chung. «Caminamos a hombros de gigantes.»