Des chercheurs de Duke dirigent le projet $5M pour améliorer les réseaux de l'Air Force

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DURHAM– Les chercheurs de l'Université Duke travailleront avec des collègues de tout le pays pour garantir que les futurs protocoles de communication utilisés par l'armée de l'air américaine soient adaptés à la gestion des tâches les plus gourmandes en données imaginables, telles que le vol d'UAV, et à l'abri des attaques adverses.

Dirigé par Robert Calderbank, professeur émérite Charles S. Sydnor d'informatique, de génie électrique et informatique et de mathématiques, et directeur de la Rhodes Information Initiative à Duke, et Vahid Tarokh, professeur de génie électrique et informatique de la famille Rhodes, le nouveau programme quinquennal d'un montant de $5 millions s'appelle Centre d'excellence universitaire du Laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air/Bureau de recherche scientifique de l'Armée de l'Air (AFRL/AFOSR) : Conception agile de formes d'onde pour les réseaux de communication. dans des environnements contestés. Le nouveau centre s'appuie également sur l'expertise en recherche de Virginia Tech, de l'Université de Princeton, de l'Université Carnegie Mellon, de l'Université d'État du Colorado et de l'Université d'État de l'Arizona.

"Ce centre développera des méthodologies pour de nouvelles techniques de conception et d'optimisation de formes d'onde qui sont à la fois agiles face à l'évolution de la dynamique des réseaux et robustes face aux adversaires dans des environnements contestés, avec des limites de performance prouvables", a déclaré Lauren Huie, Laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air, Direction de l'information (AFRL/ RI), Conseiller Technique pour la Division Informatique & Communication. « Les techniques innovantes de cette approche sont sur le point de réenvisager ce domaine et d’associer cette équipe universitaire exceptionnelle et les scientifiques et ingénieurs de l’AFRL/RI pour ouvrir l’avenir de la conception de formes d’onde pour les réseaux de communication. »

Les protocoles sont à la communication ce que les langages de programmation sont au calcul ; il s'agit d'un ensemble de règles et de formats bien définis qui permettent la transmission d'informations entre appareils. À mesure que les canaux de communication sans fil deviennent plus efficaces en termes de bande passante, ces protocoles deviennent plus complexes. Par exemple, ils peuvent utiliser des informations géographiques et topographiques, être résistants aux interférences des bâtiments et d'autres signaux et savoir comment corriger ou remplacer les erreurs qui se produisent en cours de route.

Bien que cette tâche soit déjà assez difficile dans les applications commerciales telles que pour la dernière génération de smartphones et d'ordinateurs portables, elle est encore plus difficile pour les appareils et machines utilisés par l'armée de l'air. Outre le bruit de fond régulier provoqué par le terrain local et les signaux concurrents, les flux de communication doivent également résister aux attaques adverses. Et les exigences imposées aux réseaux de communication par les drones sont bien supérieures à celles d'un smartphone classique.

L’Armée de l’Air ne souhaite cependant pas réinventer complètement la roue. Il est souhaitable que les protocoles contrôlant le transfert de communication sur leurs appareils fonctionnent avec les applications commerciales disponibles dans le commerce. Mais comme leurs flux de données sont plus volatils, évoluent plus rapidement que les réseaux commerciaux et sont sujets à des attaques adverses, les protocoles commerciaux ne sont pas à la hauteur de la tâche.

Le nouveau Centre d'excellence universitaire AFRL/AFOSR développera la recherche fondamentale nécessaire à la conception et à l'exploitation de protocoles pouvant répondre aux besoins de l'Armée de l'Air en travaillant avec les solutions existantes. En créant un nouveau logiciel intégrant des méthodes d'apprentissage automatique, les chercheurs développeront de nouvelles formes d'onde prenant en charge une communication à faible latence tout en offrant une robustesse aux adversaires dans des environnements contestés.

"Notre approche s'écarte des méthodes traditionnelles qui utilisent des modèles mathématiques décrivant le processus de transmission, la propagation du signal, le bruit du récepteur, le trafic réseau et de nombreux autres composants du système qui affectent les performances de bout en bout", a déclaré Calderbank, qui occupe également des postes dans génie électrique et informatique, mathématiques et physique. « Les méthodes traditionnelles ont toujours de la valeur, mais elles perdent du terrain à mesure que les liaisons sans fil deviennent plus variables et que les composants du système deviennent plus difficiles à modéliser. Nous conserverons cette valeur en développant des algorithmes d’apprentissage automatique inspirés et basés sur les méthodes d’optimisation traditionnelles.

"Duke possède des connaissances et une expérience approfondies qui proviennent d'une longue histoire de travail avec des méthodes d'apprentissage automatique qui ont révolutionné le traitement de la parole et de l'image", a ajouté Tarokh, qui occupe également des postes en informatique et en mathématiques. "Ces mêmes méthodes constitueront la base des nouveaux réseaux et protocoles qui permettront à l'Air Force de sécuriser ses besoins de communication sans fil du futur."

Le projet approfondira les collaborations existantes entre les universités impliquées et l'AFRL/RI. En relevant ce nouveau défi, les chercheurs augmenteront les capacités, les connaissances, les compétences et l'expertise du personnel de l'AFRL, tout en donnant à son personnel la possibilité de travailler avec un large bassin d'étudiants talentueux grâce à des programmes tels que Données+ et Code+, deux expériences de recherche d'été de dix semaines qui associent des équipes mixtes d'étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs de Duke à des ensembles de données et à des problèmes réels provenant d'entreprises partenaires.

(C) Université Duke

Source originale de l’article : WRAL TechWire