La Network Science Collaborative Technology Alliance (NS CTA) es una alianza de investigación colaborativa financiada por el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos (ARL) y centrada en la investigación fundamental sobre los desafíos científicos y técnicos críticos que surgen de la estrecha interdependencia de varios géneros de redes, como las redes sociales/cognitivas, de información y de comunicaciones. El objetivo principal de la NS CTA es comprender en profundidad los puntos en común subyacentes entre estas redes entrelazadas y, a través de esa comprensión, mejorar nuestra capacidad para analizar, predecir, diseñar e influir en sistemas complejos que entrelazan muchos tipos de redes. [1]
Este dominio de investigación emergente, denominado ciencia de redes , también tiene el potencial de acelerar la comprensión de cada género de red mediante el intercambio de conocimientos, teorías, algoritmos y enfoques y ampliando su estudio al contexto más amplio de los entornos de redes multigénero (o compuestos ) dentro de los cuales cada uno debe actuar.
El NS CTA es una alianza entre ARL, otros investigadores del gobierno y un consorcio de cuatro centros de investigación: un Centro de Investigación Académica (ARC) centrado en redes sociales/cognitivas (SCNARC), un ARC centrado en redes de información (INARC), un ARC centrado en redes de comunicaciones (CNARC) y un Centro de Investigación Interdisciplinaria (IRC) centrado en la investigación interdisciplinaria y la transición tecnológica. En total, estos centros incluyen aproximadamente cien investigadores de nivel de doctorado de unas 30 universidades y laboratorios de investigación industrial, que trabajan con otros tantos estudiantes de posgrado y pasantes. La Alianza une la investigación en distintas organizaciones y disciplinas de investigación para abordar los desafíos técnicos críticos que enfrenta el Ejército en un mundo donde todas las misiones están integradas en muchos tipos de redes y dependen de ellas. El impacto esperado de su investigación transdisciplinaria incluye un desempeño humano enormemente mejorado para misiones integradas en redes y una velocidad y precisión enormemente mejoradas para operaciones militares complejas. Más allá de este enfoque vital, también se espera que su investigación acelere el alcance y la profundidad de nuestra comprensión de las redes entrelazadas que influyen tan profundamente en todas nuestras vidas.
La Alianza lleva a cabo investigaciones interdisciplinarias en materia de ciencia de redes y aplica los resultados de estas investigaciones fundamentales para abordar los desafíos técnicos de las operaciones del Ejército integradas en redes. El programa de investigación NS CTA explota las sinergias intelectuales entre sus disciplinas al unir en paralelo la investigación fundamental y aplicada en materia de ciencia de redes. Impulsa la combinación sinérgica de estas áreas técnicas para lograr capacidades centradas en redes y que las posibiliten en apoyo de todas las misiones que requieren las fuerzas militares actuales, incluido el apoyo humanitario, el mantenimiento de la paz y las operaciones de combate en cualquier tipo de terreno, pero especialmente en entornos complejos y urbanos. También apoya y estimula las aplicaciones de doble uso de esta investigación y la tecnología resultante para beneficiar el uso comercial.
Como elemento fundamental de este programa, la Alianza ha creado un centro de investigación en ciencias de redes en Cambridge, MA, así como recursos experimentales distribuidos y compartidos en toda la Alianza. La NS CTA también atiende las necesidades técnicas del Ejército a través de un componente educativo, que actúa para aumentar el conjunto de conocimientos sobre ciencias de redes en el Ejército y en la nación, al tiempo que genera una mayor conciencia de los desafíos técnicos del Ejército en la comunidad de investigación en ciencias de redes académica e industrial. En asociación con el programa de investigación de la NS CTA, existe un componente de transición tecnológica independiente que proporciona un vehículo contractual para que otras organizaciones financien el trabajo centrado en la transición de los avances científicos y técnicos a aplicaciones más específicas.
Los proyectos de investigación en el NS CTA son, por diseño, altamente colaborativos y multidisciplinarios, ya sea que se basen en uno de los tres centros de investigación académica, el centro de investigación interdisciplinario o una de las dos iniciativas de investigación transversales (CCRI).
La investigación del CNARC se centra en la caracterización de redes de comunicaciones complejas, como las que se utilizan para operaciones y guerras centradas en la red , de modo que se pueda predecir con precisión su comportamiento y se puedan configurar las redes para compartir y recopilar información de manera óptima. En particular, el CNARC se centrará en la caracterización y el control de la capacidad de contenido de información operativa (OICC) de una red táctica. La OICC es una función de la calidad y la cantidad de información que se entrega a los responsables de la toma de decisiones. Esto incluye la entrega de datos y las propiedades de seguridad de la red. Por lo tanto, es muy diferente de otras medidas de capacidad de red que se modelan tradicionalmente. En esencia, los modelos del CNARC tratan la red como una fuente de información.
El objetivo del INARC es desarrollar las tecnologías de redes de información necesarias para mejorar las capacidades del Ejército de los EE. UU. y proporcionar a los usuarios información fiable y procesable en todo el espectro de operaciones centradas en la red. El INARC desarrollará sistemáticamente las bases, las metodologías, los algoritmos y las implementaciones necesarias para redes de información eficaces, escalables, jerárquicas y, lo más importante, dinámicas y resistentes para aplicaciones militares. El centro se centra en la integración de datos distribuidos y en tiempo real y la fusión de información; en sistemas de redes de información escalables y centrados en el ser humano; y en el descubrimiento de conocimientos en redes de información.
El ejército moderno necesita cada vez más recurrir a procesos de red de abajo hacia arriba, en comparación con los procesos jerárquicos de arriba hacia abajo. ¿Cómo afecta el patrón de interacciones dentro de una unidad militar al desempeño de las tareas? ¿Qué tipos de vínculos externos al Ejército son necesarios para el éxito? ¿Cómo podemos utilizar flujos masivos de datos para detectar redes adversarias? ¿Cómo puede una red social y cognitiva extraer rápidamente la información más significativa para el soldado y el que toma las decisiones que sea útil en todos los aspectos de sus operaciones, desde el apoyo a las operaciones humanitarias hasta la protección de la fuerza y las operaciones de combate total? Estas son solo una muestra de las preguntas relacionadas con las redes con las que debe lidiar el Ejército del siglo XXI. El objetivo a largo plazo del centro es avanzar en la comprensión científica de cómo se forman, operan y evolucionan las redes sociales y cómo afectan el funcionamiento de organizaciones grandes y complejas como el Ejército; cómo se pueden detectar, monitorear o disolver las redes adversarias ocultas en grandes redes sociales; y cómo la cognición humana dirige y se ve afectada por las interacciones centradas en la red. El SCNARC realizará investigaciones para obtener una comprensión fundamental de la teoría subyacente, así como para crear bases científicas para el modelado, la simulación, las mediciones, el análisis, la predicción y la influencia de las redes sociales/cognitivas y su impacto en el Ejército de los EE. UU.
El IRC se centra en la realización de investigaciones interdisciplinarias (tanto básicas como aplicadas) que abarcan los intereses de la Alianza y conducen a conocimientos transversales sobre ciencia de redes y tecnologías innovadoras. El IRC convierte la investigación básica de todo el Consorcio (la suya y la de los ARC) en investigación aplicada y, a través del componente de Transición Tecnológica, promueve la rápida transición de la tecnología para satisfacer las necesidades específicas de un Ejército centrado en la red. El IRC lidera el componente Educativo como un programa cooperativo entre los cuatro centros. El IRC también opera la instalación NS CTA, que apoya y coordina la investigación y experimentación colaborativa distribuida.
Desde el punto de vista programático, el IRC es el líder del Consorcio, tanto intelectualmente (responsable de establecer las direcciones de investigación para los cuatro centros a fin de garantizar que la investigación se centre en cuestiones fundamentales de la ciencia de redes que son relevantes para las operaciones centradas en redes y la misión del Ejército) como administrativamente (responsable de la gestión financiera y del seguimiento e informes sobre el trabajo del Consorcio).
Además de la investigación principal, el NS CTA está investigando dos temas de investigación que abarcan fundamentalmente los géneros de redes sociales/cognitivas, de información y de comunicaciones.
El objetivo del Trust CCRI es mejorar las capacidades de toma de decisiones distribuidas del Ejército en el contexto de operaciones centradas en la red, en particular, para la guerra irregular y la contrainsurgencia, mediante la comprensión del papel que desempeña la confianza en redes compuestas que consisten en grandes sistemas con interacciones complejas entre la comunicación, la información y las redes sociales/cognitivas. Para aumentar la complejidad, la confianza en sí misma puede ser muy dinámica, con relaciones unidireccionales y bidireccionales que se forman, adaptan y disuelven en múltiples escalas de tiempo. Nuestro trabajo aborda directamente estas dinámicas desde la propagación y la puesta en escena de los datos en la red para respaldar el establecimiento de la confianza y la revocación de los privilegios de la red o su uso en situaciones de desconfianza.
La confianza es contextual, y el grado de confianza depositado en una relación puede estar directamente relacionado con factores que existen en cada tipo de red. La contrainsurgencia y la guerra irregular exigen una toma de decisiones tácticas fiable, ya que una serie de factores sociales y culturales pueden influir en las relaciones con la población local y los funcionarios gubernamentales. Nuestro trabajo en el desarrollo de modelos de confianza en redes compuestas identificará estos factores y desarrollará métricas de confianza que expondrán la utilidad frente al riesgo en cursos de acción específicos.
La confianza también es un factor importante en la forma en que los soldados perciben y actúan en función de la información que se les proporciona a través de los sistemas de información táctica. Nuestro trabajo en el desarrollo de modelos cognitivos de confianza en la interfaz hombre-máquina (HMI), modelos de corroboración para desambiguar los datos y el uso de la argumentación como mecanismo para respaldar el razonamiento automatizado de confianza tendrá un impacto directo en la forma en que construimos sistemas confiables para transmitir información al combatiente.
El objetivo del EDIN CCRI es desarrollar representaciones matemáticas y modelos apropiados de redes dinámicas compuestas de redes sociales, de información y de comunicación; y establecer teorías para analizar su comportamiento y predecir la evolución de propiedades específicas de dichas redes a lo largo del tiempo. El objetivo de una red táctica puede considerarse como el de proporcionar la información correcta en el momento adecuado al usuario adecuado (personas, aplicaciones y sistemas) para permitir una toma de decisiones oportuna y precisa y, por lo tanto, el éxito de la misión. La red táctica está compuesta por múltiples redes que interactúan: redes de comunicaciones, redes de información, redes de comando y control y otras redes sociales. Comprender la estructura de las redes componentes y la dinámica de las mismas, así como las interacciones dinámicas entre estas redes, es crucial para el diseño de redes interdisciplinarias robustas (o compuestas1), que es uno de los objetivos principales del programa NS CTA.
El enfoque general de EDIN es caracterizar matemáticamente las ricas interacciones entre redes compuestas (que pueden comprender múltiples redes con distintos niveles de acoplamiento entre ellas) y la dinámica que ocurre dentro de cada red o entre redes. Algunos ejemplos de enfoques técnicos clave dentro de EDIN incluyen el desarrollo de modelos formales para razonar sobre redes interactuantes; el desarrollo de una teoría de grafos compuestos para modelar redes interactuantes; el modelado y análisis de comportamientos grupales utilizando técnicas que van más allá de la teoría de grafos tradicional; el desarrollo de algoritmos de descubrimiento de comunidades; la caracterización de propiedades temporales de grafos; el desarrollo de modelos de movilidad táctica matemáticamente manejables; el desarrollo de teorías de coevolución de redes interactuantes, etc.
El modelado de la evolución y la dinámica de una red implica comprender tanto las propiedades estructurales de las redes dinámicas como la dinámica de los procesos (o comportamientos) de interés integrados en la red. Normalmente, la dinámica de la estructura de la red afecta a determinados procesos (por ejemplo, cómo se propaga la información a través de la red); pero al mismo tiempo, la dinámica de los procesos (o comportamientos) puede provocar la alteración de las estructuras de la red. Por lo tanto, obtener una comprensión fundamental de dichas relaciones en varios tipos de dinámicas de red es de suma importancia para obtener conocimientos significativos sobre el comportamiento y la evolución de redes militares complejas, así como de redes adversarias. EDIN también investigará un tipo particular de dinámica de red, es decir, la movilidad (no solo de los dispositivos de comunicación, sino también de los seres humanos, la información, etc.), que es particularmente importante en el contexto de la red militar.
Hay aproximadamente 30 instituciones (universidades y laboratorios de I+D industrial) involucradas en el NS CTA.
Las instalaciones de NS CTA están ubicadas en Cambridge, Massachusetts, en el campus de BBN Technologies . [3]