Duken tutkijat johtavat $5M-projektia ilmavoimien verkkojen parantamiseksi

DURHAM – Duke Universityn tutkijat työskentelevät kollegoidensa kanssa eri puolilla maata varmistaakseen, että Yhdysvaltain ilmavoimien tulevat viestintäprotokollat soveltuvat kaikkein vaativimpien kuviteltavissa olevien tehtävien, kuten UAV:ien lentämiseen, hoitamiseen ja ovat suojassa vihollisilta hyökkäyksiltä.

Johdolla Robert Calderbank, Charles S. Sydnorin arvostettu tietojenkäsittelytieteen, sähkö- ja tietokonetekniikan ja matematiikan professori sekä Duken Rhodes Information Initiativen johtaja ja Vahid Tarokh, Rhodes-perheen sähkö- ja tietokonetekniikan professori, uusi viisivuotinen, $5 miljoonan ohjelman nimi on ilmavoimien tutkimuslaboratorio/ilmavoimien tieteellisen tutkimuksen toimisto (AFRL/AFOSR) Yliopiston huippuyksikkö: Ketterä aaltomuotosuunnittelu viestintäverkkoihin kiistanalaisissa ympäristöissä. Uusi keskus vetää myös tutkimusasiantuntemusta Virginia Techistä, Princetonin yliopistosta, Carnegie Mellon Universitystä, Colorado State Universitystä ja Arizona State Universitystä.

"Tämä keskus kehittää menetelmiä uusiin aaltomuotojen suunnitteluun ja optimointitekniikoihin, jotka ovat sekä ketterät verkon dynamiikan muuttamiseen että kestäviä vastustajia vastaan kiistanalaisissa ympäristöissä, ja niiden suorituskyvyn rajat ovat todistettavissa", sanoi Lauren Huie, Air Force Research Laboratory, Information Directorate (AFRL/). RI), tietotekniikka- ja viestintäosaston tekninen neuvonantaja. "Tämän lähestymistavan innovatiiviset tekniikat ovat valmiita näkemään tämän alueen uudelleen ja yhdistämään tämän poikkeuksellisen yliopistotiimin ja AFRL/RI:n tutkijat ja insinöörit tasoittamaan viestintäverkkojen aaltomuotosuunnittelun tulevaisuutta."

Protokollat ovat viestinnän kannalta samat kuin ohjelmointikielet laskennassa; ne ovat joukko hyvin määriteltyjä sääntöjä ja muotoja, jotka mahdollistavat tiedon siirron laitteiden välillä. Kun langattomat viestintäkanavat tehostavat kaistanleveyttä, näistä protokollista tulee monimutkaisempia. Ne voivat esimerkiksi käyttää maantieteellisiä ja topografisia tietoja, olla kestäviä rakennusten ja muiden signaalien aiheuttamia häiriöitä vastaan ja osata korjata tai korvata matkan varrella ilmeneviä virheitä.

Vaikka tämä tehtävä on tarpeeksi vaikea kaupallisissa sovelluksissa, kuten uusimman sukupolven älypuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa, se on vielä vaikeampaa ilmavoimien käyttämille laitteille ja koneille. Paikallisen maaston ja kilpailevien signaalien aiheuttaman säännöllisen taustamelun lisäksi viestintävirtojen on kestettävä myös vastustavia hyökkäyksiä. Ja UAV:iden viestintäverkkoille asettamat vaatimukset ovat paljon korkeammat kuin tyypillisen älypuhelimen.

Ilmavoimat eivät kuitenkaan halua keksiä pyörää kokonaan uudelleen. On toivottavaa, että heidän laitteissaan viestinnän siirtoa ohjaavat protokollat toimivat olemassa olevien kaupallisten valmiiden sovellusten kanssa. Mutta koska niiden tietovirrat ovat epävakaampia, muuttuvat nopeammin kuin kaupalliset verkot ja altistuvat vastakkaisille hyökkäyksille, kaupalliset protokollat eivät ole helposti tehtäviensä tasalla.

Uusi AFRL/AFOSR-yliopiston huippuyksikkö kehittää perustutkimusta, joka tarvitaan sellaisten protokollien suunnitteluun ja käyttöön, jotka voivat vastata ilmavoimien tarpeisiin nykyisten ratkaisujen kanssa. Luomalla uusia ohjelmistoja, jotka integroivat koneoppimismenetelmiä, tutkijat kehittävät uusia aaltomuotoja, jotka tukevat alhaisen latenssin viestintää ja tarjoavat samalla kestävyyttä vastustajille kiistanalaisissa ympäristöissä.

"Lähestymistapamme poikkeaa perinteisistä menetelmistä, jotka käyttävät matemaattisia malleja, jotka kuvaavat lähetysprosessia, signaalin etenemistä, vastaanottimen kohinaa, verkkoliikennettä ja monia muita järjestelmän komponentteja, jotka vaikuttavat päästä päähän -suorituskykyyn", sanoi Calderbank, jolla on myös tapaamisia sähkö- ja tietokonetekniikka, matematiikka ja fysiikka. ”Perinteisillä menetelmillä on edelleen arvoa, mutta ne menettävät jalansijaa langattomien linkkien muuttuessa vaihtelevammiksi ja järjestelmän komponenttien mallintamisen vaikeutuessa. Säilytämme tämän arvon kehittämällä koneoppimisalgoritmeja, jotka ovat saaneet inspiraationsa perinteisistä optimointimenetelmistä ja perustuvat niihin."

"Dukella on syvällinen tieto ja kokemus, joka on peräisin pitkästä työskentelystä koneoppimismenetelmien kanssa, jotka ovat mullistaneet puheen ja kuvankäsittelyn", lisäsi Tarokh, jolla on myös nimityksiä tietojenkäsittelytieteen ja matematiikan parissa. "Nämä samat menetelmät muodostavat perustan uusille verkoille ja protokollille, joiden avulla ilmavoimat voivat turvata tulevaisuuden langattoman viestinnän tarpeet."

Hanke syventää olemassa olevien yliopistojen ja AFRL/RI:n välistä yhteistyötä. Vastaamalla tähän uuteen haasteeseen tutkijat lisäävät AFRL:n työvoiman valmiuksia, tietoja, taitoja ja asiantuntemusta ja antavat henkilöstölleen mahdollisuuden työskennellä suuren joukon lahjakkaiden opiskelijoiden kanssa mm. Data+ ja Koodi+, molemmat kymmenen viikon kesäiset tutkimuskokemukset, jotka yhdistävät Duken perustutkinto- ja jatko-opiskelijoista koostuvat ryhmät tosielämän tietoaineistoihin ja kumppanuusyritysten ongelmiin.

(C) Duken yliopisto

Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire