Hærens neurovidenskabsmænd forudser intelligente agenter på slagmarken

Fremtidens slagmark vil være kompleks, med bjerge af data, der bevæger sig hurtigt mellem befalingsmænd, operationscentre og joint warfighter. I dette mangefacetterede miljø, Hærens forskere og deres partnere søger løsninger.

U.S. Army Research Laboratory dannede en alliance i 2010 med universiteter og industri for at muliggøre "revolutionære fremskridt" inden for soldatsystemteknologi ved at fusionere neurovidenskab, psykologi, tekniske og menneskelige faktorer til at levere disse løsninger.

"Mennesker kan simpelthen ikke behandle mængden af ​​information, der er potentielt tilgængelig, " sagde Dr. Jonathan Touryan, den kollaborative alliancechef og en neuroforsker ved laboratoriets Human Research and Engineering Directorate hos APG. "Endnu, mennesker forbliver uovertruffen i deres evne til at tilpasse sig i komplekse og dynamiske situationer, såsom et slagmarksmiljø. Vi har brug for en større evne til at kunne estimere og forudsige menneskelig variabilitet, adfærd og hensigt på tværs af forskellige kontekster."

Touryan sagde, at forskerne arbejder på nye teknologier, der vil muliggøre mere problemfri integration med intelligente agenter, der drager fordel af kunstig intelligens og maskinlæring.

"I teorien, intelligente agenter vil have parallel beregningskraft, der er meget større end menneskers, " sagde han. "Ved at udvikle principper for menneske-agent integration, vi håber at fremhæve styrkerne ved begge dele, samtidig med at vi afbøder individuelle svagheder."

Alliancen, som vil fortsætte i to år endnu, for nylig afholdt en toårig forskningsledelse, hvor laboratorieledelsen og deres partnere så på fremskridt indtil nu og forestillede sig vejen frem.

"Denne alliance handler om at tage alt det, vi har lært inden for neurovidenskab og neuroteknologi, og flytte det ud af laboratoriet og sætte det ind i den virkelige verden - hærens relevante sammenhænge og miljøer i den virkelige verden, " sagde Touryan.

Under gennemgangen, deltagere så demonstrationer af forskningssucceser, såsom en undersøgelse for at måle, hvor effektiv kommunikation kan være i en situation på liv og død. Udstyret med en sensor, der ser på kroppen og især hjernen, en chauffør og passager kørte op og ned ad en travl motorvej, mens passageren kommunikerede information.

"Det, vi er interesserede i at gøre, er at forstå, om vi kan se på synkroniseringen mellem fysiologierne - hjernens reaktion eller pulsresponsen - mellem føreren og passageren, og brug denne synkronisering til at forudsige, om chaufføren vil huske den information, som passageren fortæller dem, efter at køreturen er slut, " sagde Dr. Jean Vettel, en hærens neuroforsker. "Vi har brug for en større evne til at kunne estimere og forudsige menneskelig variabilitet, adfærd og hensigt på tværs af forskellige sammenhænge. Det betyder mennesker, enkeltpersoner, miljøer og grupper."

Forsøget brugte også et unikt visualiseringsværktøj udviklet på laboratoriet. Kendt som CLIVE, eller Customizable Lighting Interface til visualisering af EEG'er - eller hjernebølger - værktøjet viser, hvor godt to hjerner er synkroniseret.

"Da CLIVE viste denne synkronisering på tværs af hjernen, vi ved som neuroforskere, at visse hjerneområder er involveret i bestemte opgaver, " sagde Dr. Javier Garcia, en hærens neuroforsker. "Når den er gul, betyder det, at der er høj synkronisering i det bestemte hjerneområde mellem passageren og chaufføren. Når det er blåt, der er lav synkronisering mellem passager og fører."

Med 244 individuelle LED-lys, CLIVE kan skildre mange farver og intensiteter.

"En af udfordringerne er, at det ofte er meget svært for os at forklare eller visualisere, hvad der foregår inde i folks hjerner til andre mennesker, som ikke er videnskabsmænd, " sagde Dr. David Hairston, en hærens neuroforsker. "Dette var en kreativ måde, som vi fandt på at vise folk, hvad der rent faktisk foregår inde i en persons hoved, når de laver forskellige typer aktiviteter."

I en anden demonstration, en deltager med hjernebølgesensorer deltog i en computersimulering, mens forskere introducerede eksterne distraktioner og målte, hvordan hendes hjerne reagerede.

"Det er en enorm udfordring, fordi disse er meget subtile elektriske signaler, der kan oversvømmes af en lang række andre processer, fysisk bevægelse eller ændringer i miljøet - og vi har udviklet teknologier, der gør os i stand til at måle disse signaler, både på den fysiske sensorside såvel som gennem signalbehandling, " sagde Touryan.

Som et grundlæggende videnskabeligt forskningsprogram med mange potentielle anvendelser, forskerne sagde, at det er udfordrende at vide præcis, hvordan deres forskning vil omsættes til teknologi i fremtidens hær.

"Inden for det nuværende hærens missionsrum, efterhånden som autonome systemer bliver mere udbredte, en stigende kognitiv byrde vil blive lagt på soldaten, når de engagerer sig i autonome systemer og opretholder situationsbevidsthed, " sagde Touryan. Jo mere vi kan forstå, hvordan hjernen behandler denne information, jo bedre vil vi forstå, hvordan vi kommunikerer med andre intelligente agenter."

Alliancen, officielt kendt som Cognition and Neuroergonomics Collaborative Technology Alliance, har syv hovedorganisationer som konsortiummedlemmer og en række institutioner som delprismodtagere. De er primært akademiske institutioner som University of Florida, University of California San Diego, Columbia University og University of Texas, San Antonio samt internationale partnere og en række mindre programmer med andre universiteter og små virksomheder.

"Samarbejde er, Jeg tror, afgørende, fordi vores akademiske partnere har en bred forståelse af det videnskabelige problem-rum - de har unik indsigt og ressourcer, så de er fremragende partnere, når de udfører grundlæggende videnskabelig forskning, " sagde Touryan. "Vi (ARL) leverer komplementær ekspertise og forståelse inden for hærens problemområde og de kritiske huller, der skal løses i vores forskning. Sammen kan vi udvikle kombinerede projektplaner og forskningsprogrammer, der skubber videnskaben fremad på en måde, der fører til teknologiovergang, som vil være nyttig i fremtidige soldatersystemer."