Duke-Forscher leiten das $5M-Projekt zur Verbesserung der Luftwaffennetzwerke
Veröffentlichungsdatum:DURHAM – Forscher an der Duke University werden mit Kollegen im ganzen Land zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass die künftigen Kommunikationsprotokolle der US Air Force für die Bewältigung der datenintensivsten Aufgaben überhaupt geeignet sind, wie etwa das Fliegen von UAVs, und gleichzeitig vor feindlichen Angriffen geschützt sind.
Unter der Leitung von Robert Calderbank, Charles S. Sydnor Distinguished Professor für Informatik, Elektro- und Computertechnik sowie Mathematik und Direktor der Rhodes Information Initiative an der Duke University, und Vahid Tarokh, Rhodes Family Professor für Elektro- und Computertechnik, heißt das neue fünfjährige, $5 Millionen teure Programm „Air Force Research Laboratory/Air Force Office of Scientific Research (AFRL/AFOSR) University Center of Excellence: Agile Waveform Design for Communication Networks in Contested Environments“. Das neue Zentrum bezieht auch Forschungskompetenz von Virginia Tech, Princeton University, Carnegie Mellon University, Colorado State University und Arizona State University ein.
„Dieses Zentrum wird Methoden für neuartige Wellenformdesign- und Optimierungstechniken entwickeln, die sowohl flexibel auf sich ändernde Netzwerkdynamiken reagieren als auch robust gegenüber Gegnern in umkämpften Umgebungen sind und nachweisbare Leistungsgrenzen aufweisen“, sagte Lauren Huie vom Air Force Research Laboratory, Information Directorate (AFRL/RI), technische Beraterin der Computing & Communication Division. „Die innovativen Techniken dieses Ansatzes werden diesen Bereich neu erfinden und dieses außergewöhnliche Universitätsteam mit Wissenschaftlern und Ingenieuren des AFRL/RI zusammenbringen, um die Zukunft des Wellenformdesigns für Kommunikationsnetzwerke zu ebnen.“
Protokolle sind für die Kommunikation das, was Programmiersprachen für die Datenverarbeitung sind: Sie sind eine Reihe wohldefinierter Regeln und Formate, die die Übertragung von Informationen zwischen Geräten ermöglichen. Da drahtlose Kommunikationskanäle immer bandbreiteneffizienter werden, werden diese Protokolle komplexer. Sie können beispielsweise geografische und topografische Informationen verwenden, unempfindlich gegenüber Störungen durch Gebäude und andere Signale sein und wissen, wie unterwegs auftretende Fehler behoben oder behoben werden können.
Diese Aufgabe ist schon bei kommerziellen Anwendungen wie der neuesten Generation von Smartphones und Laptops schwierig genug, aber bei Geräten und Maschinen der Luftwaffe ist sie noch schwieriger. Neben dem normalen Hintergrundrauschen, das durch das Gelände und konkurrierende Signale verursacht wird, müssen Kommunikationsströme auch feindlichen Angriffen standhalten. Und die Anforderungen, die UAVs an Kommunikationsnetzwerke stellen, sind viel höher als die eines typischen Smartphones.
Die Air Force möchte das Rad allerdings nicht komplett neu erfinden. Es ist wünschenswert, dass die Protokolle, die die Übertragung der Kommunikation auf ihren Geräten steuern, mit vorhandenen kommerziellen Standardanwendungen funktionieren. Da ihre Datenströme jedoch flüchtiger sind, sich schneller ändern als kommerzielle Netzwerke und anfällig für feindliche Angriffe sind, sind kommerzielle Protokolle dieser Aufgabe nicht ohne weiteres gewachsen.
Das neue AFRL/AFOSR University Center of Excellence wird die Grundlagenforschung betreiben, die notwendig ist, um Protokolle zu entwerfen und zu betreiben, die den Anforderungen der Air Force gerecht werden und mit vorhandenen Lösungen zusammenarbeiten. Durch die Entwicklung neuer Software, die Methoden des maschinellen Lernens integriert, werden die Forscher neue Wellenformen entwickeln, die eine Kommunikation mit geringer Latenz unterstützen und gleichzeitig Robustheit gegenüber Gegnern in umkämpften Umgebungen bieten.
„Unser Ansatz weicht von traditionellen Methoden ab, die mathematische Modelle verwenden, die den Übertragungsprozess, die Signalausbreitung, das Empfängerrauschen, den Netzwerkverkehr und viele andere Komponenten des Systems beschreiben, die die End-to-End-Leistung beeinflussen“, sagte Calderbank, der auch in Elektro- und Computertechnik, Mathematik und Physik tätig ist. „Traditionelle Methoden haben immer noch ihren Wert, verlieren jedoch an Bedeutung, da drahtlose Verbindungen variabler werden und Systemkomponenten schwieriger zu modellieren sind. Wir werden diesen Wert bewahren, indem wir maschinelle Lernalgorithmen entwickeln, die von traditionellen Optimierungsmethoden inspiriert sind und auf ihnen basieren.“
„Duke verfügt über umfassendes Wissen und Erfahrung, die auf einer langjährigen Erfahrung mit Methoden des maschinellen Lernens beruhen, die die Sprach- und Bildverarbeitung revolutioniert haben“, fügte Tarokh hinzu, der auch in Informatik und Mathematik tätig ist. „Diese gleichen Methoden werden die Grundlage der neuen Netzwerke und Protokolle bilden, mit denen die Air Force ihre drahtlosen Kommunikationsanforderungen der Zukunft erfüllen kann.“
Das Projekt wird die bestehenden Kooperationen zwischen den beteiligten Universitäten und dem AFRL/RI vertiefen. Indem sie diese neue Herausforderung angehen, werden die Forscher die Fähigkeiten, Kenntnisse, Fertigkeiten und Expertise der AFRL-Belegschaft erweitern und ihren Mitarbeitern gleichzeitig die Möglichkeit geben, mit einem großen Pool talentierter Studenten durch Programme wie Daten+ Und Code+, beides zehnwöchige Sommerforschungserfahrungen, bei denen gemischte Teams aus Bachelor- und Masterstudenten der Duke University mit realen Datensätzen und Problemen der Partnerunternehmen zusammengebracht werden.
(C) Duke University
Originalquelle des Artikels: WRAL TechWire