Сетевые науки CTA

Альянс совместных технологий сетевых наук (NS CTA) — это совместный исследовательский альянс, финансируемый Исследовательской лабораторией армии США (ARL) и ориентированный на фундаментальные исследования важнейших научных и технических проблем, возникающих в результате тесной взаимозависимости нескольких жанров сетей, таких как социальные/когнитивные, информационные и коммуникационные сети. Основная цель NS CTA — глубоко понять основные общие черты между этими переплетенными сетями и, благодаря пониманию, улучшить нашу способность анализировать, прогнозировать, проектировать и влиять на сложные системы, переплетающие множество типов сетей.

Эта новая область исследований, называемая сетевой наукой ,также имеет потенциал для ускорения понимания каждогожанр сети путем взаимного обогащения идеями, теориями,алгоритмы и подходы и расширяя их изучениев более широкий контекст многожанровых (или составных ) сетевых средвнутри которого каждый должен действовать.

НС СТА

NS CTA представляет собой альянс между ARL и другими правительствами.исследователей и консорциум четырех исследовательских центров:Центр академических исследований (ARC), специализирующийся на социальных/когнитивныхсети (SCNARC), ARC, ориентированный на информационнуюсети (INARC), ARC, специализирующийся на коммуникацияхсети (CNARC) и Междисциплинарный исследовательский центр(IRC) сосредоточился на междисциплинарных исследованиях и переходе на технологии. Всего в число этих центров входит около стаИсследователи с докторской степенью из примерно 30 университетов и промышленных предприятийисследовательские лаборатории, в которых работает как можно больше аспирантов и стажеров.Альянс объединяет исследования разных организаций и исследованиядисциплины для решения важнейших технических проблем, с которыми сталкиваютсяАрмия в мире, где все миссии встроены изависят от многих жанров сетей. Ожидаемый эффектего трансдисциплинарные исследования включают в себя значительно расширенныечеловеческие возможности для сетевых миссий изначительно повышенная скорость и точность для сложных военныхоперации. Помимо этого жизненно важного направления, его исследования такжеожидается, что это ускорит расширение и глубину нашего пониманияпереплетенных сетей, которые так глубоко влияют на все нашижизни.

Альянс проводит междисциплинарные исследования в сетинауку и переводит результаты этого фундаментальногоисследования для решения технических проблем встроенных в сетьАрмейские операции. Исследовательская программа NS CTA используетинтеллектуальное взаимодействие между своими дисциплинами путем объединенияпараллельные фундаментальные и прикладные исследования сетевых наук.Это способствует синергетическому сочетанию этих технических областей.для сетецентрических и сетевых возможностей вподдержка всех миссий, необходимых сегодняшним вооруженным силам,включая гуманитарную поддержку, поддержание мира и боевые действияоперации на любой местности, но особенно на сложнойи городских условиях. Он также поддерживает и стимулирует двойное использованиеприменение этих исследований и полученных технологий на благокоммерческое использование.

В качестве важнейшего элемента этой программы Альянс имеетсоздал центр сетевых научных исследований в Кембридже, штат Массачусетс,а также общие распределенные экспериментальные ресурсы повсюдуАльянс. NS CTA также обслуживает технические нужды армии.через образовательный компонент, который способствует повышениюпул знаний в области сетевых наук в армии и странеодновременно повышая осведомленность о технических проблемах армиив научно-исследовательское сообщество академических и промышленных сетей.Совместно с исследовательской программой NS CTA существуетотдельный компонент перехода к технологии, который обеспечиваетдоговорной механизм, позволяющий другим организациям финансировать работу, ориентированнуюо переводе научно-технических достижений в болееконкретные приложения.

Исследовательские проекты в NS CTA по замыслу являются совместными и междисциплинарными, независимо от того, базируются ли они в одном из трех академических исследовательских центров, междисциплинарном исследовательском центре или в одной из двух сквозных исследовательских инициатив (CCRI).

Основная исследовательская программа

Центр академических исследований сетей связи (CNARC)

Исследования CNARC сосредоточены на характеристике сложных коммуникационных сетей, например тех, которые используются для сетецентрических войн и операций, чтобы можно было предсказать их поведение.точно, а сети можно настроить для оптимального обмена и сбора информации. В частности, CNARC сосредоточится на определении характеристик и контроле емкости оперативного информационного контента (OICC) тактической сети. OICC зависит от качества и объема информации, предоставляемой лицам, принимающим решения. Сюда входят доставка данных и свойства безопасности сети. Таким образом, он сильно отличается от других показателей пропускной способности сети, которые традиционно моделируются. По сути, модели CNARC рассматривают сеть как источник информации.

Центр академических исследований информационных сетей (INARC)

Целью INARC является разработка информационных сетевых технологий, необходимых для улучшения возможностей армии США и предоставления пользователям надежных и действенных разведданных по всему спектру сетецентрических операций. INARC будет систематически разрабатывать основу, методологии, алгоритмы и реализации, необходимые для создания эффективных, масштабируемых, иерархических и, что наиболее важно, динамичных и устойчивых информационных сетей для военных приложений. Центр специализируется на распределенной интеграции данных и данных в реальном времени и объединении информации; Масштабируемая, ориентированная на человека информационная сетевая система; и обнаружение знаний в информационных сетях.

Центр академических исследований социальных/когнитивных сетей (SCNARC)

Современным вооруженным силам все чаще приходится полагаться на сетевые процессы «снизу вверх», а не на иерархические процессы «сверху вниз». Как влияет схема взаимодействия внутри воинской частивыполнение задач? Какие связи за пределами армии необходимы для успеха? Как мы можем использовать огромные потоки данных для обнаружения враждебных сетей? Как социальная и когнитивная сеть может быстро извлечь наиболее значимую информацию для солдата и лица, принимающего решения, которая будет полезна во всех аспектах их операций, от поддержки гуманитарных операций до силовой защиты и полноценных боевых операций? Это всего лишь примеры вопросов, связанных с сетями, с которыми предстоит бороться армии 21-го века. Долгосрочная цель центра — продвигать научное понимание того, как социальные сети формируются, работают и развиваются и как они влияют на функционирование крупных и сложных организаций, таких как армия; как можно обнаружить, отслеживать или ликвидировать враждебные сети, скрытые в крупных социальных сетях; и как человеческое познание направляет и подвергается влиянию сетецентрических взаимодействий. SCNARC проведет исследования, чтобы получить фундаментальное понимание лежащей в основе теории, а также создать научные основы для моделирования, симуляции, измерений, анализа, прогнозирования и влияния социальных/когнитивных сетей и их влияния на армию США.

Междисциплинарный исследовательский центр (ИРЦ)

IRC ориентирован на проведение 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 Консорциума (свои и ARC) в прикладные исследования и через компонент «Переход технологий» способствует быстрому переходу технологий для удовлетворения конкретных потребностей сетецентрической армии. IRC возглавляет компонент «Образование» как программу сотрудничества во всех четырех центрах. IRC также управляет центром NS CTA, который поддерживает и координирует распределенные совместные исследования и эксперименты.

В программном отношении IRC является лидером Консорциума, как интеллектуально (отвечает за определение направлений исследований для четырех центров, чтобы гарантировать, что исследования сосредоточены на фундаментальныхвопросы сетевой науки, которые имеют отношение к сетецентрическим операциям и миссии армии) и административно (отвечает за управление финансами, а также за отслеживание и отчетность поРабота Консорциума).

Сквозные исследовательские проблемы (CCRI)

В дополнение к основному исследованию NS CTA исследует две исследовательские проблемы, которые фундаментально затрагивают жанры социальных/когнитивных, информационных и коммуникационных сетей.

Доверьтесь распределенному принятию решений

Целью Trust CCRI является расширение возможностей армии по распределенному принятию решений в контексте сетецентрических операций, в частности, для нерегулярных боевых действий ипротивоповстанческой деятельности путем понимания роли, которую доверие играет в составных сетях, состоящих из больших систем со сложным взаимодействием между коммуникацией, информацией исоциальные/когнитивные сети. Еще больше усложняет то, что доверие само по себе может быть очень динамичным: одно- и двунаправленные отношения формируются, адаптируются и распадаются в различных временных масштабах. Наша работа напрямую направлена ​​на эту динамику: от распространения и размещения данных в сети до поддержки установления доверия и отзыва сетевых привилегий или использования в ситуацияхнедоверие.

Доверие зависит от контекста, и степень доверия в отношениях может напрямую зависеть от факторов, существующих в каждом типе сети. Меры по подавлению повстанцев и нерегулярные военные действия предъявляют значительные требования к доверительному принятию 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 составных сетях позволит выявить эти факторы и разработать показатели доверия , а затем выявить полезность и риск в конкретных действиях.

Доверие также является важным фактором в том, как солдаты воспринимают информацию, предоставляемую 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 использованию аргументации в качестве механизма поддержки автоматизированного обоснования доверия будет напрямую влиять на то, как мы создаем надежные системы для передачи информации боец.

Развитие динамических интегрированных сетей (EDIN)

Целью EDIN CCRI является разработка соответствующих математических представлений и моделей динамических составных сетей, состоящих из социальных, информационных и коммуникационных сетей; и создать теории для анализа их поведения и прогнозирования эволюции конкретных свойств таких сетей с течением времени. Цель тактической сети можно рассматривать как доставку нужной информации в нужное время нужному пользователю (лицам, приложениям и системам), чтобы обеспечить своевременное и точное принятие решений и, следовательно, успех миссии. Тактическая сеть состоит из множества взаимодействующих сетей: сетей связи, информационных сетей, сетей управления и контроля и других социальных сетей. Понимание структуры составных сетей и динамики в них, а также динамических взаимодействий между этими сетями имеет решающее значение для разработки надежных междисциплинарных (или составных1) сетей, что является одной из основных целей программы NS CTA.

Общий подход в EDIN заключается в математической характеристике богатых взаимодействий между составными сетями (которые могут включать несколько сетей с разными 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 анализа взаимодействующих сетей; развитие теории составных графов для моделирования взаимодействующих сетей; моделирование и анализ группового поведения с использованием методов, выходящих за рамки традиционной теории графов; разработка алгоритмов обнаружения сообществ; характеристика свойств темпорального графа; разработка математически обоснованных моделей тактической мобильности; развитие теорий коэволюции взаимодействующих сетей и т.д.

Моделирование эволюции и динамики сети предполагает понимание как структурных свойств динамических сетей, так и понимания динамики интересующих 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. Поэтому 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 сетей противника. EDIN также будет исследовать особый 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 учреждения в Альянсе

• Армейская исследовательская лаборатория
• СЕРДЕК
• BBN Technologies (главный член IRC и руководитель консорциума). Директор центра: доктор Уилл Э. Леланд .
• Университет штата Пенсильвания (главный член CNARC). Директор центра: профессор Томас Ла Порта .
• Университет Иллинойса, Урбана-Шампейн (главный член INARC). Директор центра: профессор Цзявэй Хан .
• Политехнический институт Ренсселера (принципиальный член SCNARC). Директор центра: профессор Болеслав Шиманский .

В NS CTA участвуют около 30 учреждений (университетов и промышленных научно-исследовательских лабораторий).

Объект NS CTA

Завод NS CTA расположен в Кембридже, штат Массачусетс, на территории кампуса BBN Technologies .