Сетевые науки CTA - Network Science CTA

В Альянс технологий сотрудничества в области сетевых наук (NS CTA) альянс совместных исследований, финансируемый Исследовательская лаборатория армии США (ARL) и сосредоточился на фундаментальных исследованиях важнейших научных и технических проблем, которые возникают в результате тесной взаимозависимости нескольких жанров сетей, таких как социальные / когнитивные, информационные и коммуникационные сети. Основная цель NS CTA состоит в том, чтобы глубоко понять общие черты, лежащие в основе этих взаимосвязанных сетей, и, таким образом, улучшить нашу способность анализировать, прогнозировать, проектировать и влиять на сложные системы, объединяющие множество видов сетей.[1]

Эта новая область исследований, получившая название сетевая наука, также имеет потенциал для ускорения понимания каждого жанра сети за счет взаимного обогащения идей, теорий, алгоритмов и подходов и расширения их изучения в более широком контексте мультижанра (или составной) сетевые среды, в которых каждый должен действовать.

NS CTA - это альянс между ARL, другими правительственными исследователями и консорциумом из четырех исследовательских центров: Центр академических исследований (ARC), ориентированный на социальные / когнитивные сети (SCNARC), ARC, ориентированный на информационные сети (INARC), ARC, ориентированный на коммуникационные сети (CNARC) и Междисциплинарный исследовательский центр (IRC) сосредоточены на междисциплинарных исследованиях и переходе на новые технологии. В целом в эти центры входят около ста исследователей с докторской степенью из примерно 30 университетов и промышленных исследовательских лабораторий, которые работают с таким же количеством аспирантов и стажеров. Альянс объединяет исследования различных организаций и исследовательских дисциплин для решения важнейших технических проблем, с которыми сталкивается армия в мире, где все миссии встроены во многие жанры сетей и зависят от них. Ожидаемое влияние его трансдисциплинарных исследований включает в себя значительно улучшенную человеческую производительность для сетевых миссий и значительно увеличенную скорость и точность для сложных военных операций. Помимо этого жизненно важного направления, ожидается, что его исследование ускорит охват и углубит наше понимание взаимосвязанных сетей, которые так глубоко влияют на всю нашу жизнь.

Альянс проводит междисциплинарные исследования в области сетевой науки и передает результаты этого фундаментального исследования для решения технических проблем операций армии, встроенной в сеть. Исследовательская программа NS CTA использует интеллектуальную синергию во всех своих дисциплинах путем параллельного объединения фундаментальных и прикладных сетевых научных исследований. Она стимулирует синергетическое сочетание этих технических областей для сетецентрических и сетевых возможностей для поддержки всех задач, требуемых от современных вооруженных сил, включая гуманитарную поддержку. , поддержание мира и боевые действия на любой местности, но особенно в сложных городских условиях. Он также поддерживает и стимулирует двойное использование этих исследований и полученных технологий для коммерческого использования.

В качестве критически важного элемента этой программы Альянс создал центр сетевых научных исследований в Кембридже, Массачусетс, а также распределил экспериментальные ресурсы по всему Альянсу. NS CTA также обслуживает технические потребности армии посредством образовательного компонента, который действует для увеличения пула знаний о сетевых науках в армии и в стране, одновременно повышая осведомленность о технических проблемах армии в академическом и промышленном сообществе сетевых научных исследований. В исследовательской программе есть отдельный компонент перехода на технологии, который предоставляет другим организациям договорные средства для финансирования работы, направленной на перевод научных и технических достижений в более конкретные приложения.

Исследовательские проекты в NS CTA спланированы, тесно связаны и многопрофильны, независимо от того, базируются ли они в одном из трех академических исследовательских центров, междисциплинарном исследовательском центре или в одном из двух сквозные исследовательские инициативы (CCRI).

Основная исследовательская программа

Центр академических исследований коммуникационных сетей (CNARC)

Исследования CNARC сосредоточены на характеристике сложных сетей связи, например, используемых для сетецентрическая война и операции, чтобы их поведение можно было точно предсказать, а сети можно было настроить для оптимального обмена и сбора информации. В частности, CNARC сосредоточится на характеристике и управлении емкостью оперативного информационного содержимого (OICC) тактической сети. OICC зависит от качества и количества информации, которая предоставляется лицам, принимающим решения. Это включает в себя доставку данных и свойства безопасности сети. Таким образом, он сильно отличается от других показателей емкости сети, которые традиционно моделируются. По сути, модели CNARC рассматривают сеть как источник информации.


Центр академических исследований информационных сетей (INARC)

INARC нацелен на развитие информационных сетевых технологий, необходимых для улучшения возможностей армии США, и предоставления пользователям надежных и действенных данных по всему спектру сетевых операций. INARC будет систематически разрабатывать основы, методологии, алгоритмы и реализации, необходимые для эффективных, масштабируемых, иерархических и, что наиболее важно, динамических и устойчивых информационных сетей для военных приложений. Центр специализируется на распределенной интеграции данных и данных в реальном времени и слиянии информации; Масштабируемая, ориентированная на человека информационная сетевая система; и открытие знаний в информационных сетях.


Центр академических исследований социальных / когнитивных сетей (SCNARC) [2]

Современным военным все чаще приходится полагаться на сетевые процессы снизу вверх по сравнению с иерархическими процессами сверху вниз. Как характер взаимодействия внутри воинской части влияет на выполнение задач? Какие связи за пределами армии необходимы для успеха? Как мы можем использовать огромные потоки данных для обнаружения враждебных сетей? Как может социальная и когнитивная сеть быстро извлечь для солдата и лиц, принимающих решения, наиболее значимую информацию, которая будет полезна во всех аспектах их операций, от поддержки гуманитарных операций до защиты сил и полных боевых операций? Это всего лишь образец сетевых вопросов, с которыми армия 21 века должна бороться. Долгосрочная цель центра - продвинуть научное понимание того, как социальные сети формируются, действуют и развиваются и как они влияют на функционирование крупных и сложных организаций, таких как армия; как вредоносные сети, скрытые в крупных социальных сетях, могут быть обнаружены, отслежены или ликвидированы; и как человеческое познание направляет и влияет на сетецентрические взаимодействия. SCNARC будет проводить исследования, чтобы получить фундаментальное понимание лежащей в основе теории, а также создавать научные основы для моделирования, моделирования, измерений, анализа, прогнозирования и влияния социальных / когнитивных сетей и их влияния на армию США.


Междисциплинарный исследовательский центр (IRC)

IRC ориентирован на выполнение междисциплинарных исследований (как фундаментальных, так и прикладных), которые охватывают интересы Альянса и приводят к сквозному пониманию сетевой науки и инновационных технологий. IRC переводит фундаментальные исследования всего Консорциума (своего собственного и ARC) в прикладные исследования и, через компонент Technology Transition, способствует быстрому переходу технологий для удовлетворения конкретных потребностей сетецентрической армии. IRC возглавляет образовательный компонент в рамках совместной программы всех четырех центров. IRC также управляет центром NS CTA, который поддерживает и координирует распределенные совместные исследования и эксперименты.

Программно IRC является лидером Консорциума как в интеллектуальном плане (отвечает за определение направлений исследований для четырех центров, чтобы гарантировать, что исследования сосредоточены на фундаментальных проблемах сетевой науки, имеющих отношение к сетецентрическим операциям и миссии армии), так и в административном (ответственный для финансового управления, а также для отслеживания и отчетности о работе Консорциума).


Проблемы сквозных исследований (CCRI)

В дополнение к основному исследованию NS CTA изучает два исследовательских вопроса, которые фундаментально пересекают жанры социальных / когнитивных, информационных и коммуникационных сетей.

Доверие к распределенному принятию решений

Целью Trust CCRI является расширение возможностей армии по распределенному принятию решений в контексте сетецентрических операций, в частности, для нерегулярных войн и противоповстанческих действий, путем понимания роли, которую доверие играет в составных сетях, которые состоят из больших систем со сложным взаимодействием между ними. коммуникации, информация и социальные / когнитивные сети. Сложность усугубляется тем, что само доверие может быть очень динамичным с однонаправленными и двунаправленными отношениями, которые формируются, адаптируются и растворяются в различных временных масштабах. Наша работа напрямую направлена ​​на эту динамику от распространения и размещения данных в сети для поддержки установления доверия и отмены сетевых привилегий или использования в ситуациях недоверия.

Доверие зависит от контекста, и степень доверия в отношениях может напрямую зависеть от факторов, существующих в каждом типе сети. Меры по подавлению восстания и нерегулярные войны предъявляют серьезные требования к принятию надежных тактических решений, поскольку любое количество социальных и культурных факторов может влиять на отношения с местным населением и правительственными чиновниками. Наша работа по разработке моделей доверия в композитных сетях позволит выявить эти факторы и разработать показатели доверия чем противопоставлять полезность риску при определенных действиях.

Доверие также является важным фактором того, как солдаты воспринимают информацию, поступающую через тактические информационные системы, и действуют в соответствии с ней. Наша работа по разработке когнитивных моделей доверия в человеко-машинном интерфейсе (HMI), моделей подтверждения для устранения неоднозначности данных и использования аргументации в качестве механизма поддержки автоматического обоснования доверия напрямую повлияет на то, как мы создаем надежные системы для передачи информации. боец.

Развивающиеся динамические интегрированные сети (EDIN)

Целью EDIN CCRI является разработка соответствующих математических представлений и моделей динамических, составных сетей, состоящих из социальных, информационных и коммуникационных сетей; и разработать теории для анализа их поведения и предсказания эволюции конкретных свойств таких сетей во времени. Задача тактической сети может рассматриваться как доставка нужной информации в нужное время нужному пользователю (людям, приложениям и системам), чтобы обеспечить своевременное и точное принятие решений и, следовательно, успех миссии. Тактическая сеть состоит из нескольких взаимодействующих сетей: сетей связи, информационных сетей, командно-административных и других социальных сетей. Понимание структуры компонентных сетей и их динамики, а также динамических взаимодействий между этими сетями имеет решающее значение для проектирования надежных междисциплинарных (или составных1) сетей, что является одной из основных целей программы NS CTA.

Общий подход в EDIN заключается в математическом описании разнообразных взаимодействий между составными сетями (которые могут включать несколько сетей с различными уровнями связи между ними) и динамики, которая происходит внутри каждой сети или между сетями. Примеры ключевых технических подходов в рамках EDIN включают разработку формальных моделей для рассуждений о взаимодействующих сетях; развитие теории составных графов для моделирования взаимодействующих сетей; моделирование и анализ группового поведения с использованием методов, выходящих за рамки традиционной теории графов; разработка алгоритмов открытия сообщества; характеристика свойств временного графа; разработка математически поддающихся обработке моделей тактической мобильности; разработка теорий коэволюции взаимодействующих сетей и др.

Моделирование эволюции и динамики сети влечет за собой понимание как структурных свойств динамических сетей, так и понимания динамики представляющих интерес процессов (или поведения), встроенных в сеть. Обычно динамика сетевой структуры влияет на определенные процессы (например, на то, как информация распространяется по сети); но в то же время динамика процессов (или поведения) может привести к изменению сетевых структур. Следовательно, получение фундаментального понимания таких отношений в рамках нескольких видов сетевой динамики имеет первостепенное значение для получения существенного понимания поведения и эволюции сложных военных сетей, а также противоборствующих сетей. EDIN также будет исследовать конкретный тип сетевой динамики, то есть мобильность (не только устройств связи, но также людей, информации и т. Д.), Что особенно важно в контексте военной сети.

Участвующие организации в Альянсе

В NS CTA участвует около 30 институтов (университеты и промышленные научно-исследовательские лаборатории).

Средство NS CTA

Центр NS CTA расположен в Кембридже, Массачусетс, в кампусе BBN Technologies.[3]

Примечания

  1. ^ URL: Главная страница Network Science CTA
  2. ^ URL: Социальные / когнитивные сети Академический исследовательский центр Домашняя страница
  3. ^ 10 Fawcett Street, Кембридж, Массачусетс на карте Google