Интервью: д-р Кэтрин Уорнер, директор, CMRE НАТО

Доктор Кэтрин Уорнер, директор, CMRE НАТО. Фото: CMRE

В CMRE речь идет не только о науке. Речь идет о создании доверия и уверенности в отказоустойчивых системах. Интервью с доктором Кэтрин Уорнер, директором Центра морских исследований и экспериментов НАТО, Специя, Италия

Расскажите нам немного о себе и CMRE. Что делает CMRE, и как вы видите, как развивается ваша миссия?

Я приехал сюда из Пентагона, где был научным советником директора по оперативным испытаниям и оценке. Мой опыт работы с операторами над системами, которые они готовят к эксплуатации. Теперь, когда я здесь, в CMRE, мы пытаемся сделать себя актуальными для военного истребителя. Наука и техника не всегда получают львиную долю финансирования. Даже в военном командовании, если военные не знают, что вы делаете, мы должны показать, что мы актуальны. Мы были профинансированы Allied Command Transformation (ACT), но теперь мы являемся центром, финансируемым клиентами. ACT по-прежнему является нашим крупнейшим клиентом. Они финансируют около 75% нашей работы, но это в основном фундаментальные исследования, с очень низким TRL (уровень готовности технологии). Мы также заинтересованы в решениях на сегодняшний день, и мы успешно работаем с Морским командованием НАТО - МАРКОМ. Например, мы смогли предоставить наш опыт в области противолодочной войны (ASW), контрмер мин (MCM) и экологических знаний / оперативной эффективности (EKOE), которые могут быть характеристикой боевого пространства или экологической оценки военных океанографии.

Экологические знания в основном характеризуют состояние моря и атмосферы в режиме реального времени, как они влияют на работу. У нас были действительно хорошие недавние успехи в участии в учениях НАТО, таких как Dynamic Mongoose, которые являются ежегодными испытаниями ASW в разрыве между GI и Великобританией. В этом году мы фактически участвовали в учениях, и мы сделаем это снова в 2019 году. Мы приняли участие в «Динамическом монархе», учении для подводных лодок, где мы смогли использовать наш цифровой протокол подводной связи, чтобы общаться с подводной лодкой, которая была играет проблемную подводную лодку. Вместо того, чтобы пытаться понять искаженный подводный телефон, мы использовали приложение под названием «WetsApp», которое является своего рода подводным WhatsApp на основе нашего протокола цифровой подводной связи JANUS, который мы разработали здесь в течение 10 лет.
Сейчас мы проводим еще одно учение у побережья Португалии, чтобы посмотреть, как включить эту цифровую связь в проблемную доктрину и тактику подводных лодок. Мы также работали с постоянными морскими группами НАТО - SNMG 1 и 2 - с их учениями. Поэтому работа с операторами стала способом показать нашу актуальность. Двадцать лет назад люди неохотно работали с беспилотными летательными аппаратами, но сегодня они распространены. Сейчас мы хотим, чтобы операторы чувствовали себя комфортно с беспилотными морскими системами. Есть новое поколение моряков, которые собираются привыкнуть работать с беспилотными системами. Но все еще есть некоторая незнакомость и неопределенность. Таким образом, мы должны как-то пойти в их упражнение, показать им, что могут предложить эти системы. Наши новые датчики намного лучше, с сонаром с синтезированной апертурой и автоматическим распознаванием целей. Поэтому мы хотим поговорить с операторами, чтобы понять, что наука может сделать для них, а наши ученые понять, что нужно оператору. И это важно, чтобы перейти к следующему шагу в разработке системы.

Будете ли вы продолжать проводить фундаментальные исследования?

Определенно - вы должны начать там. Но я вижу, что мы делаем больше на более высоких TRL, вплоть до прототипов и демонстраций в операционной среде.

Вы управляете всем спектром от базового до прикладного к прототипированию?

Я не вижу, чтобы мы создавали системы, которые переходят непосредственно к развертыванию в оперативной службе флота. Многие части интеграции еще не решены. Нам все еще нужно выйти в резиновой лодке и погрузить их в воду.

Я полагаю, это зависит от того, что вы пытаетесь доказать - хороша ли эта концепция или система способна выполнить эту конкретную миссию?
Вы не хотите, чтобы это потерпело неудачу. Итак, вы хотите разработать технологию, а затем продемонстрировать концепцию технологии. Я думаю, что мы можем сделать это для НАТО.

У вас есть объекты мирового класса здесь. Как бы вы описали это кому-то, кто не знает, что вы делаете?
Я идеальный человек, чтобы описать это, потому что я сам не знал о CMRE до того, как приехал сюда. Возможно, люди были знакомы с Центром SACLANT во время холодной войны, и позже мы будем называться Подводным исследовательским центром НАТО (NURC). Сегодня мы CMRE, но я не думаю, что мы хорошо известны. Мы не большие - около 150 человек - по сравнению с NUWC Newport или NSWC Panama City. Но что меня поразило, так это то, что у нас есть ученые, которые приезжают сюда со своими собственными идеями, и молодые специалисты, у которых есть возможность начать работать в команде. Наш технический отдел удивителен, и они способны принимать концепции и превращать их в реальные эксперименты, которые могут получить значимые данные для ученых. Я не думаю, что наш инженерный отдел получает достаточно похвалы. Они могут сделать что угодно, и заставят это работать. Прямо за моим окном у нас есть подводная сеть акустических датчиков, установленных на штативах. Она называется Сеть Обсерватории Прибрежного Океана (LOON), и исследователь может получить доступ к этой сети из своего офиса в любом месте. Они могут отправлять сигналы и запускать их на ЛУНЕ и видеть, как они работают в подводной среде. Наши инженеры строят и модифицируют системы и выводят системы в море на Альянс или Леонардо, два наших исследовательских судна. Как вы можете себе представить, вывести науку в море очень сложно, и это действительно дорого, и не многие страны могут это сделать. В Соединенных Штатах это нормально, но большинство стран не могут себе этого позволить. Когда мы вступим в Альянс с какими-либо пакетами миссий или испытаниями, которые мы собираемся сделать, у нас будет несколько разных стран. Альянс - исследовательское судно мирового класса, закаленное на льду для работы в экстремальных широтах. Мы ездили в Арктику почти каждый год. Этим летом, когда мы были там, у нас были сотрудники из семи разных стран и разных исследовательских институтов. У одного был только один планер, на котором они хотели протестировать новый датчик. У кого-то еще была целая серия экспериментов, где они хотели собрать данные решения. Мы собирали данные с Фарерских островов вплоть до Шпицбергена. Организация не может позволить себе пойти туда только с одним планером. У нас был чартер из Вудс-Хоул, финансируемый Национальным научным фондом для работы в водах вокруг Исландии и Гренландии с января по март. Мы востребованы, потому что мы являемся одним из единственных в мире ледокольных исследовательских судов, которые ежегодно отправляются на север.

Альянс существует уже 30 лет. Вы планируете заменить ее?

Мы уже начали думать об этом. CMRE никогда не сможет позволить себе купить еще один альянс. Это должно быть решение НАТО. Мы должны обратиться к странам и спросить их: «Хотите ли вы сохранить этот глобальный исследовательский потенциал для проведения научных исследований в море на Крайнем Севере?» И если они это сделают, то нам придется пройти через процесс поиска финансирования НАТО, пока написать наши требования, а затем найти компанию, чтобы построить корабль.
Альянс исследовательских судов. Фото: CMRE У вас должно быть много соглашений о сотрудничестве и сотрудничестве с партнерами в правительстве, частном секторе или в научных кругах.

Частью нашего управления является Совет по науке и технологиям НАТО, и у них есть меньший комитет, называемый Морским комитетом по науке и технологиям - MSTC, в который входят морские государства. Это консультанты, которые приезжают сюда два раза в год, и мы проводим полный обзор нашей программы. Страны дают отзывы о наших программах. Хотя ACT является нашим основным клиентом, все деньги в НАТО поступают от стран, поэтому в конечном итоге они являются клиентами.

Помимо платформ, датчиков или систем, которые вы здесь разрабатываете, вы также помогаете странам в тестировании или оценке их собственных систем?

По мере того, как страны будут расширять использование автономных морских систем, им потребуется определенный диапазон, в котором они могут оценить свои системы и технологии. Мы считаем, что могли бы предоставить такую возможность странам для тестирования и сертификации того, что конкретная автономная система может успешно работать в конкретной среде. Мы ориентируемся на совместимость. Поэтому, когда страны разрабатывают возможности, требования и проводят приобретение, мы можем делиться информацией друг с другом, и мы можем убедиться, что она работает вместе. Мы считаем, что CMRE имеет хорошие возможности для предоставления этой оценки и сертификации альянсу.

Если раньше центр был ориентирован на ASW, то сегодня вы обращаете внимание на все домены.

На самом деле мы разрабатываем беспилотную систему управления, которая является многодоменной: под морем, на поверхности и в воздухе. Благодаря нашему опыту работы с JANUS, который является стандартом НАТО STANAG или стандартом НАТО для цифровой подводной связи, у нас фактически есть некоторый опыт в этой области.

Вы делаете свои собственные транспортные средства и платформы, или вы покупаете системы на открытом рынке?

У нас есть коммерчески доступные UUVs и USV на планерах плавучести, и мы делаем все виды работы с ними. У нас есть подводные аппараты, такие как Bluefin 21, Ocean Explorer и Remus. Со всеми нашими различными транспортными средствами, мы получаем их, а затем мы разбираем их и складываем в них все наши вещи.

Так что ваши инженеры настраивают их ...

Наш инженерный отдел, безусловно, является жемчужиной короны. Ученые придумывают идеи, но инженеры действительно делают это. JANUS - это протокол подводной связи, который мы здесь разработали и который теперь является стандартом НАТО. Мы провели JANUS-Fest в прошлом году, и вокруг нашего бассейна были созданы все различные компании, которые производят подводные модемы. Наши инженеры разобрали подводные модемы и сделали их всех совместимыми. Мы ставим ЯНУСА поверх них. Это звучит забавно - потому что JANUS - это просто протокол, но у них у всех были свои проприетарные модемы, и мы дали им наш JANUS-протокол с открытым исходным кодом C ++. К концу недели все они могли общаться друг с другом, используя собственное программное обеспечение для модемов, но с JANUS. Это как гугл переводчик. Мы не конкурируем с промышленностью. Мы поддерживаем национальные отрасли - вот для чего мы. Мы разрабатываем концепцию и затем позволяем отраслям строить ее. А с JANUS эти разные производители модемов могут общаться друг с другом без необходимости что-либо менять или отказываться от чего-либо собственного.

Готовы ли народы прийти к вам за помощью?

Народы поддержат нас, если мы поможем их промышленности в их стране. Мы помогли оборонной компании Леонардо здесь, в Италии, спроектировать их буксируемый массив, и мы привезли их сюда и показали, как это сделать. Теперь мы помогаем им разработать программное обеспечение и вспомогательные средства для принятия решений, которые используются в боевой системе, чтобы использовать его. Мы покрываем наши расходы, но именно итальянская индустрия собирается строить и продавать эту систему.

Итак, давайте немного поговорим об ASW и MCM. Когда-то это был центр внимания, когда это был Центр SACLANT, Центр подводных исследований НАТО. Каково состояние игры здесь для ASW?

ASW - очень сложная область миссии. ASW составляет около трети нашей программы. Но многие другие наши программы, такие как экологическая экспертиза, также явно поддерживают ASW. Например, если вы знаете о толще воды, вы знаете, где разместить датчики. И я считаю, что мои контрмеры - это экстремальное продолжение ASW, когда цель не движется и не излучает шум. Так или иначе, они все связаны. Здесь, в CMRE, мы называем это «Совместное ASW - CASW». ASW всегда будет трудным - оно всегда будет ресурсоемким. Сегодня мы используем вертолеты с погружными сонарами; морской патрульный самолет сбрасывает сонобои; фрегаты с установленными на корпусе датчиками; и подводные лодки с буксируемыми массивами - это много для ASW.

Я не думаю, что парк из тысячи беспилотных систем заменит все это, но я думаю, что он может сделать часть этого. В настоящее время одним из наших главных направлений является проведение исследований в области оперативного исследования со странами, в которых части ASW являются экономически эффективными и эффективными в плане эксплуатации, для которых нам следует использовать беспилотные системы. Существует множество различных сценариев, которые мы можем рассмотреть, но один из них заключается в создании барьера в определенном географически чувствительном месте, где беспилотные системы обеспечивают постоянное наблюдение. Мы смотрим на различные типы транспортных средств и пакетов датчиков, работающих вместе. Мы смотрим на вещи на дне моря, буксируемые массивы, ретрансляторы данных и мультистатические системы. Мы проводим исследования и исследования операций, чтобы найти эффективные, совместимые и доступные решения. Это учебная часть.

А затем мы делаем дизайн и проводим экспериментальную часть и часть разработки, чтобы подтвердить концепцию. Мы разработали новые массивы; мы разработали новые алгоритмы их обработки; у нас есть новый протокол связи JANUS, чтобы они могли общаться друг с другом и возвращаться на основной корабль. Здесь, в заливе Специя, мы проведем несколько обширных испытаний, рассмотрев некоторые из новых произведений, которые мы выпустили в этом году. Затем, мы надеемся, мы сможем интегрировать наши эксперименты в одно из этих крупных учений НАТО, такое как учение ASW флота «Динамичный мангуст». Мы пытаемся выяснить, где беспилотные системы лучше всего подходят для операций, и затем мы делаем все возможное, чтобы сделать их лучше, интеллектуальнее, интероперабельнее, автономными и более эффективными.

И моя война?

У нас был хороший год. Теперь мы смогли развернуть наш комплект на чужом корабле. НАТО МАРКОМ - Морское командование, имеет постоянную группу по контрмерам мин. А в прошлом году британское судно - HMS Enterprise - было флагманом, и они пригласили нас использовать наши системы. Поэтому мы взяли наши беспилотные системы вместе с нашими учеными и инженерами на борту HMS Enterprise для участия в шахтных учениях, испанских Minex и итальянских Minex. Каждый из них имеет немного различную направленность, но в обоих случаях мы запустили наши системы с корабля. В первом из них мы смотрели на то, как показать, как выполнять планирование и оценку - что является огромной частью контрмер мин, и завершать анализ после миссии в более реальном времени, а не ждать, пока автомобиль будет восстановлен. и извлечение данных, чтобы мы могли обрабатывать и анализировать их.

Мы хотим как можно быстрее узнать, нашли ли мы похожий на мины объект. Так что теперь мы видим это в значительной степени в режиме реального времени. Мы провели глубокое изучение и имеем сверточные нейронные сети, чтобы применить к нашему почти 60-летнему опыту работы со сложными акустическими данными о формах шахт. В лаборатории мы смогли использовать это для обучения этих алгоритмов распознаванию шахтных фигур. И мы можем поместить это в систему, имея возможность на транспортных средствах самостоятельно определять, когда он найдет реальную цель, потому что он научился. Затем он может общаться с другим транспортным средством с датчиком другого типа, и они могут решить, как лучше всего подойти и собрать информацию об этой цели и принять совместное решение. Мы доказали глубокое обучение; установили автоматическое распознавание цели на транспортных средствах; и пусть машины разговаривают друг с другом. Когда мы делали итальянские Minex, итальянские ВМС поместили свои беспилотные машины Efolaga в воду, и мы поговорили с ними. Мы использовали нашу открытую архитектуру MUSCLE [Minehunting UUV for Shallow Water Covert Littoral Expedition], которая является модифицированной General Dynamics Mission Systems Bluefin-21. Мы ничего не делали с их транспортными средствами, но наш автомобиль MUSCLE мог определить, какие это были транспортные средства, и какие коммуникации были необходимы, и MUSCLE смог сказать: «Привет, Эфолага! Я МУСКУЛ Можете ли вы пойти посмотреть на эту картину? »И это сработало.

Что вы можете рассказать нам о LOON, подводной сети, которая у вас есть здесь, в бухте? Что это такое? Как это работает?

Это не выглядит необычно. Это в основном куча штативов, которые находятся на дне, но на них есть акустические датчики. Это узлы, которые могут общаться друг с другом. Вы можете получить доступ к сети прямо здесь, в лаборатории. Фактически, любой, у кого есть форма волны, которую он хочет попробовать, может отправить ее одному из наших ученых и посмотреть, как она работает в воде.

Что вы можете рассказать мне о своих сотрудниках?

Я хвастался нашей инженерной командой. У нас определенно есть замечательные инженеры, с невероятными идеями, отличной рабочей этикой и идеями. У нас около 50 инженеров. И у нас тоже есть фантастический ученый. Нам всегда удавалось привлечь ведущих ученых из стран мира. В настоящее время у нас есть 47 гражданских лиц НАТО, а также более 20 «приезжих исследователей», которые приедут сюда на несколько месяцев, чтобы работать с нами. У нас сейчас есть пара студентов из Военно-морской академии Франции, и они работают над глубоким обучением и автоматическим распознаванием целей.

У нас может быть профессор, аспирант или кто-то из одной из лабораторий прикладной физики в Соединенных Штатах. Они могут быть здесь дольше, до года. Это продолжается и вращается. И в этом и заключается смысл CMRE, чтобы люди приходили сюда со своими знаниями, опытом и знаниями, а домой лучше понимали проблемы и возможности НАТО. Что они могут поделиться со своими коллегами. Ученый может приехать сюда на трехлетний контракт, который может быть продлен. Они могут даже остаться подольше. Но мы действительно хотим, чтобы ученые приехали сюда и работали в своей области - будь то обработка сигналов, автоматическое распознавание целей, кража пинга, в какой бы области они ни работали - и вернуться в свою страну, чтобы продолжить развивать эту работу в своей национальной исследовательской лаборатории, а затем отправьте сюда других ученых. Это была идея, когда этот центр был создан. Таким образом, у нас очень разнообразная группа ученых и инженеров из стран НАТО. У нас есть судовой офис, чтобы управлять Альянсом и Леонардо, нашими исследовательскими судами. И, как и большинство организаций, у нас есть ИТ. Но когда я говорю ИТ, это больше, чем просто управление локальной сетью и рабочими станциями. У нас есть научная сеть, где мы можем заниматься разработкой программного обеспечения, потому что некоторые из наших продуктов на самом деле являются программными. Мы много занимаемся анализом больших данных и создаем инструменты для принятия решений, чтобы взглянуть на объединение различных типов данных датчиков. Мы фактически разрабатываем программное обеспечение для наших транспортных средств. Так что это очень важно, здесь.

Много ли вы делаете с осознанием морских доменов и АИС?

Да. У нас есть группа, которая собирает и объединяет огромные объемы данных АИС и РЛС и делает много прогнозов, например, куда может пойти корабль, если он выключил свою АИС. Мы делаем морские образы жизни, чтобы понять, что происходит в море и вокруг него в определенной области. Мы также пытаемся научить машины мыслить как люди. Когда дело доходит до анализа того, что может делать корабль, даже с противоречивой информацией, человек лучше всех понимает, что происходит. Но человек не может ассимилировать такие огромные объемы данных. Мы пытаемся научить наши алгоритмы мыслить как люди, поэтому мы играем много серьезных игр. Один из моих приоритетов - сделать нашу сеть более устойчивой, более устойчивой, а также улучшить и модернизировать ее.

Какой совет вы бы дали студенту или академику? Есть ли у них возможности приехать сюда?

Абсолютно. Вот для чего мы здесь. У нас есть позиции для местных молодых ученых. Мы сотрудничаем с большинством военно-морских академий в разных странах, и они посылают сюда своих курсантов. Этим летом у Бельгии был студент, и они хотят продолжать делать это каждый год.

У вас также есть очень интересная программа STEM.

Мы работаем со школами в Специи. Это близко к моему сердцу, потому что мы хотим побудить молодых людей, и особенно молодых женщин, войти в STEM. Когда мы смотрим на поддержание нашего технологического преимущества, одной из вещей, которые нам нужны, являются квалифицированные люди, и это начинается с обучения людей STEM. В La Spezia школьная система очень интересна и отличается от США. Вы можете выбрать, в какую среднюю школу вы хотите пойти, и если вы хотите учиться в технической области, вы можете выбрать техническую среднюю школу. В младших и старших классах они должны работать стажерами, и мы работали с ними, чтобы стать одним из тех мест, куда могут приезжать их ученики старших классов. Вы не поверите, насколько они технически продвинуты. Здесь, в CMRE, мы провели некоторые исследования воздействия акустической энергии на морских млекопитающих. Мы провели длинную серию экспериментов и накопили много данных. Это представляет интерес для наших народов, потому что мы хотим избежать нанесения вреда морским млекопитающим. Таким образом, мы предоставили эти акустические данные студентам, и они смогли выполнить научный проект для анализа данных, а затем они смогли представить свои результаты на этой очень большой и престижной конференции, которая состоялась здесь в мае с Европейским обществом китообразных. Студенты провели серию презентаций по результатам своего анализа. Это был огромный успех, и мы надеемся продолжить эти отношения. Мы надеемся, что студенты разработают свои собственные эксперименты, которые они смогут провести здесь, в CMRE.

Может быть, они когда-нибудь придут сюда на работу?

Женщина, которая возглавляет эти усилия для школьной системы La Spezia, действительно работала здесь. На самом деле ее отец работал здесь.

Ваш конечный клиент - воин. Что бы вы хотели, чтобы они знали о том, что вы здесь делаете?

Я вернусь к тому, что я говорил в самом начале - что для нас так важно выполнять эти упражнения. Это не просто так, мы можем заниматься наукой. Мы можем сделать это, когда у нас будет подходящая среда, цели и каналы связи. Но это еще не все. Мы хотим, чтобы боевики и это новое поколение операторов чувствовали себя комфортно и уверенно в работе с автономными системами. Им нужно иметь доверие.
Я хочу, чтобы они знали о том, что мы делаем здесь - строим отказоустойчивые системы, которым они могут доверять. Мы хотим, чтобы моряки доверяли им, чтобы они использовали их.