De meest bekende klasse van systemen met autonome functionaliteit die momenteel door de strijdkrachten van sommige landen worden ingezet, zijn actieve beschermingssystemen (SAZ) voor gepantserde voertuigen, die in staat zijn zelfstandig aanvallende antitankraketten, ongeleide raketten en granaten te vernietigen. AES is meestal een combinatie van radars of infraroodsensoren die aanvallende middelen detecteren, met een vuurleidingssysteem dat bedreigingen opspoort, evalueert en classificeert.
Het hele proces van het moment van detectie tot het moment van afvuren van het projectiel is volledig geautomatiseerd, omdat menselijk ingrijpen het kan vertragen of tijdig activeren volledig onmogelijk maakt. De operator heeft niet alleen fysiek geen tijd om het commando te geven om het tegenprojectiel af te schieten, hij zal zelfs niet in staat zijn om afzonderlijke fasen van dit proces te besturen. De BACS zijn echter altijd vooraf geprogrammeerd, zodat gebruikers precies kunnen voorspellen onder welke omstandigheden het systeem wel en niet moet reageren. De soorten dreigingen die de BAC-respons zullen activeren, zijn vooraf bekend, of in ieder geval voorspelbaar met een hoge mate van zekerheid.
Soortgelijke principes zijn ook van toepassing op de werking van andere autonome grondwapensystemen, zoals systemen voor het onderscheppen van ongeleide raketten, artilleriegranaten en mijnen die worden gebruikt om militaire bases in oorlogsgebieden te beschermen. Zowel het APS als de interceptiesystemen kunnen dus worden beschouwd als autonome systemen die, eenmaal geactiveerd, geen menselijke tussenkomst vereisen.
Uitdaging: autonomie voor mobiele grondrobots
Tegenwoordig worden mobiele systemen op de grond meestal gebruikt om explosieven te detecteren en te neutraliseren of om terreinen of gebouwen te verkennen. In beide gevallen worden robots op afstand bestuurd en gecontroleerd door operators (hoewel sommige robots eenvoudige taken kunnen uitvoeren, zoals van punt naar punt bewegen zonder constante menselijke hulp). “De reden waarom menselijke participatie erg belangrijk blijft, is dat mobiele robots op de grond enorm veel moeite hebben om zelfstandig te opereren op moeilijk en onvoorspelbaar terrein. Bestuur een auto die onafhankelijk over het slagveld rijdt, waar hij obstakels moet omzeilen, weg moet rijden met bewegende objecten en onder vijandelijk vuur moet staan. veel moeilijker - door onvoorspelbaarheid - dan het gebruik van autonome wapensystemen, zoals de eerder genoemde SAZ'', zegt Marek Kalbarczyk van het Europees Defensieagentschap (EDA). Daarom is de autonomie van grondrobots vandaag de dag nog steeds beperkt tot eenvoudige functies, bijvoorbeeld "volg mij" en navigatie naar bepaalde coördinaten. Volg mij kan worden gebruikt door onbemande voertuigen om een ander voertuig of soldaat te volgen, terwijl via waypoint-navigatie het voertuig coördinaten kan gebruiken (bepaald door de operator of opgeslagen door het systeem) om de gewenste bestemming te bereiken. In beide gevallen gebruikt het onbemande voertuig GPS, radar, visuele of elektromagnetische handtekeningen, of radiokanalen om de leider of een specifieke / onthouden route te volgen.
Keuze van de soldaat
Vanuit operationeel oogpunt is het doel van het gebruik van dergelijke zelfstandige functies over het algemeen:
• risico's voor soldaten in gevaarlijke gebieden te verminderen door chauffeurs te vervangen door onbemande voertuigen of onbemande rijuitrustingen door autonoom volgen van konvooien, of
• ondersteuning van troepen in afgelegen gebieden.
Beide functies steunen over het algemeen op een zogenaamd obstakelvermijdingselement om botsingen met obstakels te voorkomen. Vanwege de complexe topografie en vorm van afzonderlijke delen van het terrein (heuvels, valleien, rivieren, bomen, enz.), moet het puntnavigatiesysteem dat in grondplatforms wordt gebruikt een laserradar of lidar (LiDAR - Light Detection And Ranging) of in staat zijn om vooraf geladen kaarten te gebruiken. Omdat lidar echter afhankelijk is van actieve sensoren en daarom gemakkelijk te detecteren is, ligt de focus van het onderzoek nu op passieve beeldvormingssystemen. Voorgeladen kaarten zijn echter voldoende wanneer onbemande voertuigen opereren in bekende omgevingen waarvoor al gedetailleerde kaarten beschikbaar zijn (bijvoorbeeld voor het bewaken en beschermen van grenzen of kritieke infrastructuur). Elke keer dat grondrobots een complexe en onvoorspelbare ruimte moeten betreden, is een lidar echter essentieel om tussenliggende punten te navigeren. Het probleem is dat de lidar ook zijn beperkingen heeft, dat wil zeggen dat de betrouwbaarheid ervan alleen kan worden gegarandeerd voor onbemande voertuigen die op relatief eenvoudig terrein opereren.
Daarom is verder onderzoek en ontwikkeling op dit gebied nodig. Hiertoe zijn verschillende prototypes ontwikkeld om technische oplossingen te demonstreren, zoals de ADM-H of EuroSWARM, om meer geavanceerde functies te verkennen, testen en demonstreren, waaronder autonome navigatie of samenwerking met onbemande systemen. Deze monsters bevinden zich echter nog in de beginfase van het onderzoek.
Er zijn veel moeilijkheden in het verschiet
De beperkingen van lidar zijn niet het enige probleem waarmee mobiele robots op de grond (HMP's) worden geconfronteerd. Volgens de studie "Terrain fit and integratie van onbemande grondsystemen", evenals de studie "Bepaling van alle fundamentele technische en veiligheidseisen voor militaire onbemande voertuigen bij gebruik in een gecombineerde missie met bemande en onbemande systemen" (SafeMUVe), gefinancierd door het Europees Defensieagentschap kunnen uitdagingen en kansen worden onderverdeeld in vijf verschillende categorieën:
1. Operationeel: Er zijn veel potentiële taken die kunnen worden overwogen voor mobiele grondrobots met autonome functies (communicatiecentrum, observatie, verkenning van zones en routes, evacuatie van gewonden, verkenning van massavernietigingswapens, het volgen van de leider met een lading, escorteren van voorraden, vrijmaken van routes, etc.), maar operationele concepten om dit alles te ondersteunen ontbreken nog. Het is dus moeilijk voor ontwikkelaars van mobiele robots op de grond met autonome functies om systemen te ontwikkelen die nauwkeurig voldoen aan de eisen van het leger. De organisatie van fora of werkgroepen voor gebruikers van onbemande voertuigen met autonome functies zou dit probleem kunnen oplossen.
2. Technisch: De potentiële voordelen van op zichzelf staande HMP's zijn aanzienlijk, maar er zijn technische hindernissen die nog moeten worden overwonnen. Afhankelijk van de beoogde taak kan NMR worden uitgerust met verschillende uitrustingen aan boord (sensoren voor verkenning en observatie of monitoring en detectie van massavernietigingswapens, manipulatoren voor het hanteren van explosieven of wapensystemen, navigatie- en geleidingssystemen), informatieverzamelingskits, bedieningskits en bedieningsapparatuur …Dit betekent dat sommige disruptieve technologieën hard nodig zijn, zoals besluitvorming/cognitief computergebruik, mens-machine-interactie, computervisualisatie, batterijtechnologie of collaboratieve informatieverzameling. Vooral de ongestructureerde en omstreden omgeving maakt navigatie- en geleidingssystemen erg moeilijk te bedienen. Hier is het nodig om op weg te gaan naar de ontwikkeling van nieuwe sensoren (thermische neutronendetectoren, interferometers op basis van onderkoelde atomentechnologie, slimme actuatoren voor monitoring en controle, geavanceerde elektromagnetische inductiesensoren, infraroodspectroscopen) en technieken, bijvoorbeeld decentrale en gezamenlijke SLAM (Gelijktijdige lokalisatie en kartering) lokalisatie en kartering) en driedimensionaal terreinonderzoek, relatieve navigatie, geavanceerde integratie en fusie van gegevens van bestaande sensoren, evenals mobiliteit met behulp van technische visie. Het probleem ligt niet zozeer in de technologische aard, aangezien de meeste van deze technologieën al in gebruik zijn in de civiele sfeer, maar in de regulering. Dergelijke technologieën kunnen immers niet onmiddellijk voor militaire doeleinden worden gebruikt, aangezien ze moeten worden aangepast aan specifieke militaire vereisten.
Dit is precies het doel van het OSRA Comprehensive Strategic Research Program van de EAO, een instrument dat de nodige oplossingen kan bieden. Binnen de OSRA worden verschillende zogenaamde technologische bouwstenen of TBB (Technology Building Block) ontwikkeld, die technologische lacunes bij grondrobots moeten wegwerken, bijvoorbeeld: gezamenlijke acties van bemande en onbewoonde platforms, adaptieve interactie tussen een mens en een onbemand systeem met verschillende niveaus van autonomie; controle- en diagnosesysteem; nieuwe gebruikersinterfaces; navigatie bij afwezigheid van satellietsignalen; autonome en geautomatiseerde geleiding, navigatie en controle en besluitvormingsalgoritmen voor bemande en onbemande platforms; besturing van meerdere robots en hun gezamenlijke acties; zeer nauwkeurige geleiding en controle van wapens; actieve visualisatiesystemen; kunstmatige intelligentie en big data om de besluitvorming te ondersteunen. Elke TVB is eigendom van een speciale groep of CapTech, die bestaat uit experts van de overheid, de industrie en de wetenschap. De uitdaging voor elke CapTech-groep is om een roadmap voor hun TVB te ontwikkelen.
3. Regelgevend / Juridisch: Een belangrijk obstakel voor de introductie van autonome systemen in de militaire arena is het ontbreken van geschikte verificatie- en beoordelingsmethoden of certificeringsprocessen die nodig zijn om te bevestigen dat zelfs een mobiele robot met de meest basale autonome functies in staat is correct en veilig te werken, zelfs in vijandige en uitdagende omgevingen. In de civiele wereld hebben zelfrijdende auto's dezelfde problemen. Volgens de SafeMUVe-studie zit de grootste achterstand in termen van specifieke normen / best practices in modules die verband houden met hogere niveaus van autonomie, namelijk automatisering en gegevenssamenvoeging. Modules zoals bijvoorbeeld "Perceptie van de externe omgeving", "Lokalisatie en mapping", "Surveillance" (besluitvorming), "Verkeersplanning", enz., zijn nog steeds op een gemiddeld niveau van technologische paraatheid en hoewel er verschillende oplossingen en algoritmen ontworpen om verschillende taken uit te voeren, maar er is nog geen standaard beschikbaar. In dit opzicht is er ook een achterstand met betrekking tot de verificatie en certificering van deze modules, gedeeltelijk verholpen door het Europese initiatief ENABLE-S3. Het nieuw opgerichte netwerk van testcentra van EAO was de eerste stap in de goede richting. Hierdoor kunnen nationale centra gezamenlijke initiatieven ontplooien ter voorbereiding op het testen van veelbelovende technologieën, bijvoorbeeld op het gebied van robotica.
4. Personeel: Het uitgebreide gebruik van onbemande en autonome grondsystemen vereist veranderingen in het militaire onderwijssysteem, inclusief de opleiding van operators. Allereerst moeten militairen de technische principes van de autonomie van het systeem begrijpen om het zo nodig goed te kunnen bedienen en controleren. Het creëren van vertrouwen tussen de gebruiker en het autonome systeem is een voorwaarde voor de bredere toepassing van terrestrische systemen met een hoger niveau van autonomie.
5. Financieel: Terwijl wereldwijde commerciële spelers zoals Uber, Google, Tesla of Toyota miljarden euro's investeren in zelfrijdende auto's, besteedt het leger veel bescheidener bedragen aan onbemande grondsystemen, die ook worden verspreid onder landen die hun eigen nationale plannen hebben voor de ontwikkeling van dergelijke platforms. Het opkomende Europees Defensiefonds moet de financiering helpen consolideren en een gezamenlijke aanpak ondersteunen voor de ontwikkeling van mobiele robots op de grond met meer geavanceerde autonome functies.
Europees Agentschap werk
EOA is al enkele jaren actief op het gebied van mobiele grondrobots. Speciale technologische aspecten zoals mapping, routeplanning, het volgen van de leider of het vermijden van obstakels zijn ontwikkeld in gezamenlijke onderzoeksprojecten zoals SAM-UGV of HyMUP; beide worden medegefinancierd door Frankrijk en Duitsland.
Het SAM-UGV-project heeft tot doel een stand-alone technologiedemonstratiemodel te ontwikkelen op basis van een mobiel grondplatform, dat wordt gekenmerkt door een modulaire architectuur van zowel hardware als software. Met name het technologiedemonstratiemonster bevestigde het concept van schaalbare autonomie (schakelen tussen afstandsbediening, semi-autonomie en volledig autonome modus). Het SAM-UGV-project werd verder ontwikkeld in het kader van het HyMUP-project, dat de mogelijkheid bevestigde om gevechtsmissies uit te voeren met onbemande systemen in coördinatie met bestaande bemande voertuigen.
Daarnaast worden de bescherming van autonome systemen tegen opzettelijke interferentie, de ontwikkeling van veiligheidseisen voor gemengde taken en de standaardisatie van HMP momenteel aangepakt door respectievelijk het PASEI-project en de SafeMUVe- en SUGV-studies.
Op water en onder water
Automatische maritieme systemen (AMS) hebben een aanzienlijke impact op de aard van oorlogsvoering, en overal. De wijdverbreide beschikbaarheid en kostenreductie van componenten en technologieën die in militaire systemen kunnen worden gebruikt, stellen een toenemend aantal statelijke en niet-statelijke actoren in staat toegang te krijgen tot de wateren van de wereldzeeën. In de afgelopen jaren is het aantal geëxploiteerde AWS's verschillende keren toegenomen en daarom is het absoluut noodzakelijk dat passende programma's en projecten worden geïmplementeerd die de vloten de nodige technologieën en capaciteiten bieden om veilige en vrije navigatie in de zeeën en oceanen te garanderen.
De invloed van volledig autonome systemen is nu al zo sterk dat elke defensie-industrie die deze technologische doorbraak mist, ook de technologische ontwikkeling van de toekomst zal missen. Onbemande en autonome systemen kunnen met groot succes in de militaire sfeer worden gebruikt om complexe en zware taken uit te voeren, vooral in vijandige en onvoorspelbare omstandigheden, wat de maritieme omgeving duidelijk en illustreert. De maritieme wereld is gemakkelijk uit te dagen, is vaak afwezig op kaarten en moeilijk te navigeren, en deze autonome systemen kunnen helpen bij het overwinnen van een aantal van deze uitdagingen. Ze hebben het vermogen om taken uit te voeren zonder directe menselijke tussenkomst, met behulp van bedieningsmodi vanwege de interactie van computerprogramma's met de externe ruimte.
Het is veilig om te zeggen dat het gebruik van AMS bij maritieme operaties de breedste perspectieven heeft en allemaal "dankzij" de vijandigheid, onvoorspelbaarheid en omvang van de zeeruimte. Het is vermeldenswaard dat de onstuitbare dorst naar het veroveren van zeegebieden, gecombineerd met de meest complexe en geavanceerde wetenschappelijke en technologische oplossingen, altijd de sleutel tot succes is geweest.
AMS wint steeds meer aan populariteit onder zeilers en wordt een integraal onderdeel van vloten, waar ze voornamelijk worden gebruikt bij niet-dodelijke missies, bijvoorbeeld bij mijnacties, voor verkenning, bewaking en het verzamelen van informatie. Maar autonome maritieme systemen hebben het grootste potentieel in de onderwaterwereld. De onderwaterwereld wordt een arena van steeds fellere geschillen, de strijd om mariene hulpbronnen wordt heviger en tegelijkertijd is er een grote behoefte om de veiligheid van zeeroutes te waarborgen.
