Entrevista: Dra. Catherine Warner, Diretora, NATRE CMRE

Dra. Catherine Warner, Diretora, NATRE CMRE. Foto: CMRE

Na CMRE, não se trata apenas de ciência. Trata-se de criar confiança em sistemas resilientes. Entrevista com a Dra. Catherine Warner, Diretora, Centro da OTAN de Pesquisa e Experimentação Marítima, La Spezia, Itália

Conte-nos um pouco sobre você e o CMRE. O que o CMRE faz e como você vê sua missão evoluindo?

Eu vim aqui do Pentágono, onde fui consultor científico do diretor de testes e avaliações operacionais. Minha experiência foi trabalhar com operadores em sistemas que eles estão se preparando para colocar em campo. Agora que estou aqui no CMRE, estamos tentando nos tornar relevantes para o combatente. Ciência e tecnologia nem sempre recebem a maior parte do financiamento. Mesmo em um comando militar, se os militares não sabem o que você está fazendo, temos que mostrar que somos relevantes. Fomos financiados pela Allied Command Transformation (ACT), mas agora somos um centro financiado pelo cliente. O ACT ainda é nosso maior cliente. Eles financiam cerca de 75% do nosso trabalho, mas são principalmente pesquisas básicas, com um TRL (nível de prontidão tecnológica) muito baixo. Também estamos interessados em soluções para hoje e tivemos sucesso em trabalhar com o Comando Marítimo da OTAN - MARCOM. Por exemplo, pudemos disponibilizar nossa experiência em guerra anti-submarina (ASW), contramedidas contra minas (MCM) e conhecimento ambiental / eficácia operacional (EKOE), que poderiam ser caracterização do campo de batalha ou uma avaliação ambiental de forças armadas. oceanografia.

O conhecimento ambiental está basicamente caracterizando o estado do mar e da atmosfera, em tempo real, de como isso afetará uma operação. Tivemos alguns sucessos recentes muito bons participando de exercícios da OTAN como o Dynamic Mongoose, que são testes anuais da ASW na lacuna entre o GI e o Reino Unido. Na verdade, fizemos parte do exercício deste ano e faremos novamente em 2019. Participamos do Dynamic Monarch, um exercício submarino angustiado em que pudemos usar nosso protocolo de comunicações subaquáticas digitais para conversar com o submarino que estava jogando o submarino angustiado. Em vez de tentar entender o telefone subaquático ilegível, usamos um aplicativo chamado "WetsApp", que é uma espécie de WhatsApp subaquático, com base no nosso protocolo de comunicação subaquática digital JANUS que desenvolvemos aqui por um período de 10 anos.
Estamos fazendo outro exercício agora, na costa de Portugal, para ver como incorporar essas comunicações digitais em doutrinas e táticas submarinas em dificuldades. Também trabalhamos com os Grupos Marítimos Permanentes da OTAN - SNMG 1 e 2 - com seus exercícios. Portanto, trabalhar com os operadores tem sido uma maneira de mostrar nossa relevância. Vinte anos atrás, as pessoas relutavam em trabalhar com aeronaves não tripuladas, mas hoje são comuns. Agora queremos tornar os operadores confortáveis com sistemas marítimos não tripulados. Há uma nova geração de marinheiros que estão acostumados a trabalhar com sistemas não tripulados. Mas ainda há algum desconhecimento e incerteza. Portanto, cabe a nós, no exercício, mostrar o que esses sistemas podem oferecer. Nossos novos sensores são muito melhores, com sonar de abertura sintético e reconhecimento automático de alvo. Então, queremos ter essa conversa com os operadores para ver o que a ciência pode fazer por eles e para que nossos cientistas entendam o que o operador precisa. E isso é importante para dar o próximo passo no desenvolvimento do sistema.

Você continuará a fazer pesquisa básica?

Definitivamente - você tem que começar por aí. Mas vejo-nos fazendo mais em TRL mais alto, até protótipos e demonstrações no ambiente operacional.

Você administra todo o espectro, do básico ao aplicado à prototipagem?

Não nos vemos fazendo sistemas que fazem a transição direta para a implantação em serviço operacional na frota. As muitas partes da integração ainda não foram resolvidas. Ainda temos que sair no barco de borracha e colocá-los na água.

Acho que depende do que você está tentando provar - o conceito é bom ou o sistema é capaz de cumprir essa missão em particular?
Você não quer que falhe. Então você quer desenvolver a tecnologia, depois um demonstrador de tecnologia conceitual. Penso que podemos fazer isso pela OTAN.

Você tem instalações de classe mundial aqui. Como você descreveria isso para alguém que não sabe o que você faz?
Sou uma pessoa perfeita para descrevê-lo, porque eu não sabia sobre o CMRE antes de vir para cá. As pessoas podem estar familiarizadas com o Centro SACLANT durante a Guerra Fria, e mais tarde seríamos chamados de Centro de Pesquisa Submarina da OTAN (NURC). Hoje somos CMRE, mas acho que não somos bem conhecidos. Não somos grandes - cerca de 150 pessoas - em comparação com o NUWC Newport ou o NSWC Panama City. Mas o que acho interessante é o fato de termos cientistas que vêm aqui com suas próprias idéias e jovens profissionais que têm a oportunidade de começar a trabalhar em equipe. Nosso departamento de engenharia é incrível e eles são capazes de pegar conceitos e transformá-los em experimentos reais que podem obter dados significativos para os cientistas. Não acho que nosso departamento de engenharia receba elogios suficientes. Eles podem fazer qualquer coisa e farão funcionar. Do lado de fora da minha janela, temos uma rede subaquática de sensores acústicos montados em tripés. Chama-se Rede do Observatório Littoral Ocean (LOON), e um pesquisador pode acessar essa rede do seu escritório em qualquer lugar. Eles podem enviar formas de onda e executá-las no LOON e ver como elas se comportam em um ambiente submarino. Nossos engenheiros constroem e modificam sistemas e levam os sistemas para o mar na Aliança ou no Leonardo, os dois navios de pesquisa que possuímos. Como você pode imaginar, levar a ciência para o mar é realmente difícil e é muito caro, e poucas nações conseguem fazer isso. Nos Estados Unidos, é algo normal, mas a maioria dos países não pode se dar ao luxo de ter essa capacidade. Quando sairmos da Aliança com quaisquer pacotes de missão ou provações que faremos, teremos várias nações diferentes participando. A Alliance é um navio de pesquisa de classe global e é endurecido em gelo para operar em latitudes extremas. Nós estamos indo para o Ártico praticamente todo ano. Neste verão, quando estávamos lá em cima, tivemos colaboradores de sete países diferentes e instituições de pesquisa diferentes. Um deles tinha um planador no qual eles queriam testar um novo sensor. Outra pessoa teve uma série de experimentos em que queria coletar dados da solução. Coletamos dados das Ilhas Faroé até Svalbard. Uma organização não pode simplesmente ir lá com apenas um planador. Tivemos uma carta de Woods Hole, financiada pela National Science Foundation para operar nas águas da Islândia e da Groenlândia de janeiro a março. Estamos em demanda porque somos um dos únicos navios de pesquisa globais capazes de gelo que estão indo para o norte norte todos os anos.

A Alliance existe há 30 anos. Você planeja substituí-la?

Nós já começamos a pensar sobre isso. Não há como a CMRE se dar ao luxo de comprar outra Aliança. Tem que ser uma decisão da OTAN. Temos que ir às nações e perguntar-lhes: "Você deseja manter essa capacidade global de pesquisa para fazer ciência no mar no alto norte?". E se o fizerem, temos que passar pelo processo da OTAN de encontrar financiamento enquanto escrevendo nossos requisitos e, em seguida, encontrando uma empresa para construir o navio.
A Aliança dos Navios de Pesquisa. Foto: CMRE Você deve ter muitos acordos de cooperação e colaboração com parceiros do governo, do setor privado ou da academia.

Parte de nossa governança é o Conselho de Ciência e Tecnologia da OTAN, e eles têm um comitê menor chamado Comitê de C&T Marítimo - o MSTC - que inclui os países marítimos. Eles são consultores que vêm aqui duas vezes por ano e realizamos uma revisão completa do nosso programa. As nações dão feedback sobre nossos programas. Embora o ACT seja nosso principal cliente, todo o dinheiro da OTAN vem das nações, portanto, em última análise, são o cliente.

Além das plataformas, sensores ou sistemas que você desenvolve aqui, você também ajuda as nações a testar ou avaliar seus próprios sistemas?

À medida que as nações aumentam o uso de sistemas marítimos autônomos, é necessário que haja algum tipo de alcance para avaliar seus sistemas e tecnologia. Pensamos que poderíamos fornecer essa capacidade às nações para testar e certificar que um sistema autônomo específico pode operar com sucesso em um ambiente específico. Nós nos concentramos na interoperabilidade. Portanto, quando as nações estiverem desenvolvendo capacidades, requisitos e realizando aquisições, podemos compartilhar informações uns com os outros e garantir que funcionem juntos. Acreditamos que o CMRE está em uma boa posição para fornecer essa avaliação e certificação à aliança.

Enquanto o centro costumava se concentrar no ASW, hoje você presta atenção a todos os domínios.

Na verdade, estamos desenvolvendo um sistema de controle não tripulado com vários domínios: sob o mar, a superfície e o ar. Devido à nossa experiência com a JANUS, que é o padrão NATO STANAG, ou padrão da OTAN, para comunicações subaquáticas digitais, na verdade temos alguma experiência nessa área.

Você fabrica seus próprios veículos e plataformas ou compra sistemas no mercado aberto?

Temos UUVs e USVs de planador de flutuação disponíveis comercialmente, e estamos fazendo todo o tipo de trabalho com eles. Temos veículos subaquáticos como o Bluefin 21, Ocean Explorer e Remus. Com todos os nossos vários veículos, nós os pegamos e depois os desmontamos e colocamos todas as nossas coisas neles.

Então, seus engenheiros os personalizam ...

Nosso departamento de engenharia é definitivamente a joia da coroa. Os cientistas vêm com as idéias, mas os engenheiros realmente fazem isso. O JANUS é o protocolo de comunicações subaquáticas que desenvolvemos aqui, que agora é o padrão da OTAN. Realizamos o JANUS-Fest no ano passado e tivemos todas as diferentes empresas que fabricam modems subaquáticos instaladas em nossa bacia. Nossos engenheiros desmontaram os modems subaquáticos e criaram todos para que fossem compatíveis. Colocamos JANUS em cima deles. Isso parece engraçado - porque o JANUS é apenas um protocolo - mas todos eles tinham seus próprios modems proprietários, e nós demos a eles nosso protocolo C ++ de código aberto JANUS. No final da semana, todos eles poderiam conversar usando seu próprio software de modem proprietário, mas com o JANUS no topo. É como o Google Translate. Não estamos competindo com a indústria. Apoiamos as indústrias nacionais - é para isso que somos. Desenvolvemos o conceito e depois deixamos que as indústrias o construíssem. E com a JANUS, esses diferentes fabricantes de modem podem conversar entre si sem precisar alterar nada ou abrir mão de qualquer coisa proprietária.

As nações estão dispostas a pedir ajuda a você?

As nações nos apoiarão se ajudarmos suas indústrias em seu país. Ajudamos a empresa de defesa Leonardo aqui na Itália projetando seu conjunto rebocado, e os trouxemos aqui e mostramos a eles como fazê-lo. Agora, estamos ajudando-os a desenvolver o software e os auxiliares de decisão que entram no sistema de combate para usá-lo. Cobrimos nossos custos, mas é a indústria da Itália que vai construir e vender o sistema.

Então, vamos falar um pouco sobre ASW e MCM. Esse costumava ser o foco do Centro quando era o Centro SACLANT, o Centro de Pesquisas Submarinas da OTAN. Qual é a situação atual da ASW?

ASW é uma área de missão muito complicada. ASW é cerca de um terço do nosso programa. Mas muitos de nossos outros programas, como a avaliação ambiental, obviamente também oferecem suporte ao ASW. Se você conhece a coluna de água, por exemplo, sabe onde colocar seus sensores. E penso nas minhas contramedidas como uma extensão extrema do ASW, onde o alvo não está se movendo ou irradiando ruído. Então, de alguma forma, eles são todos relacionados. Aqui no CMRE, chamamos de “ASW colaborativo - CASW”. O ASW sempre será difícil - sempre consumirá muitos recursos. Hoje usamos helicópteros com sonares de imersão; aeronaves de patrulha marítima lançando sonobóias; fragatas com sensores montados no casco; e submarinos com matrizes rebocadas - isso é muito o que fazer com a ASW.

Não acho que uma frota de mil sistemas não tripulados substitua tudo isso, mas acho que pode fazer parte disso. Um de nossos grandes objetivos agora é fazer estudos de pesquisa operacional com os países nos quais partes da ASW são econômicas e operacionalmente eficientes para as quais devemos usar sistemas não tripulados. Existem muitos cenários diferentes que podemos observar, mas um deles é criar uma barreira em um determinado local geograficamente sensível, onde sistemas não tripulados fornecem vigilância persistente. Estamos analisando diferentes tipos de veículos e pacotes de sensores trabalhando juntos. Estamos vendo coisas no fundo do mar, matrizes rebocadas, relés de dados e sistemas multi-estáticos. Estamos fazendo estudos e pesquisas operacionais para encontrar soluções eficazes, interoperáveis e acessíveis. Essa é a parte dos estudos.

E então fazemos o design e conduzimos a parte experimental e de desenvolvimento real, para validar os conceitos. Nós desenvolvemos novas matrizes; desenvolvemos novos algoritmos para processá-los; nós temos o novo protocolo de comunicação JANUS para que eles possam se comunicar e voltar à nave mãe. Faremos alguns testes extensivos aqui no Golfo de La Spezia, examinando algumas das novas peças que temos em funcionamento este ano. Com sorte, podemos integrar nossa experiência em um desses principais exercícios da OTAN, como o exercício ASW da frota da OTAN de Dynamic Mongoose. Estamos tentando descobrir onde os sistemas não-tripulados se encaixam melhor nas operações e, em seguida, estamos fazendo a ciência para torná-los melhores, mais inteligentes, interoperáveis, autônomos e mais eficazes.

E a minha guerra?

Tivemos um bom ano. Agora conseguimos implantar nosso kit no navio de outra pessoa. NATO MARCOM - o Comando Marítimo, possui um grupo permanente de contramedidas para minas. E no ano passado, o navio britânico - HMS Enterprise - foi o carro-chefe e eles nos convidaram a trazer nossos sistemas a bordo. Por isso, levamos nossos sistemas não tripulados, juntamente com nossos cientistas e engenheiros a bordo do HMS Enterprise para participar dos exercícios de mina, o Minex espanhol e o italiano Minex. Cada um deles tem um foco um pouco diferente, mas em ambos os casos lançamos nossos sistemas a partir de um navio. No primeiro, estávamos olhando para mostrar como fazer o planejamento e a avaliação - que é uma grande parte das contramedidas de minas, e concluir a análise pós-missão em mais tempo real, em vez de esperar a recuperação do veículo e puxando os dados para que possamos processá-los e analisá-los.

Queremos saber o mais rápido possível se encontramos um objeto parecido com uma mina. Então agora estamos vendo essas coisas praticamente em tempo real. Fizemos o aprendizado profundo e temos redes neurais convolucionais para aplicar aos nossos quase 60 anos de experiência com dados acústicos complexos sobre as formas das minas. Pudemos, em laboratório, usá-lo para treinar esses algoritmos para reconhecer as formas das minas. E podemos colocar isso no sistema, com a capacidade dos veículos de determinar por si próprios quando encontrar um alvo real, porque ele aprendeu. Em seguida, ele pode conversar com outro veículo com um tipo diferente de sensor e eles podem decidir a melhor forma de abordar e coletar informações sobre esse alvo e tomar decisões colaborativas. Nós provamos o aprendizado profundo; Colocaram a bordo o reconhecimento automático de alvos; e ter os veículos conversando entre si. Quando fizemos o Minex italiano, a Marinha Italiana colocou seus veículos não tripulados em Efolaga na água e conversamos com eles. Usamos nosso veículo de arquitetura aberta MUSCLE [UUV de Caça às Minas para Expedição Costeira de Águas Rasas], que é um General Dynamics Mission Systems Bluefin-21 modificado. Não fizemos nada com seus veículos - mas nosso veículo MUSCLE podia determinar que tipo de veículo eles eram e que tipo de comunicação era necessária, e MUSCLE foi capaz de dizer: “Ei, Efolaga! Eu sou MÚSCULO. Você pode dar uma olhada nessa foto? ”E funcionou.

O que você pode nos dizer sobre o LOON, a rede subaquática que você tem aqui na baía? O que é isso? Como funciona?

Não parece chique. É basicamente um monte de tripés que ficam no fundo, mas eles têm sensores acústicos. Eles são nós que podem se comunicar. Você pode acessar a rede aqui mesmo no laboratório. De fato, qualquer pessoa que tenha uma forma de onda que queira experimentar pode enviá-la a um de nossos cientistas e ver como ela se comporta na água.

O que você pode me dizer sobre sua equipe?

Eu tenho me gabado da nossa equipe de engenharia. Definitivamente, temos engenheiros incríveis, com idéias incríveis e uma ótima ética de trabalho e as idéias. Temos cerca de 50 engenheiros. E também temos cientistas fantásticos. Sempre conseguimos atrair os cientistas de primeira linha das Nações. Atualmente, temos 47 civis da OTAN e mais de 20 “pesquisadores visitantes” que virão aqui por vários meses para trabalhar conosco. Temos alguns alunos da Academia Naval Francesa aqui no momento e eles estão trabalhando em aprendizado profundo e reconhecimento automático de alvos.

Podemos ter um professor, um estudante de graduação ou alguém de um dos laboratórios de física aplicada nos Estados Unidos. Eles podem ficar aqui por mais tempo, até um ano. Isso é contínuo e rotativo. E esse é realmente o objetivo do CMRE: fazer com que as pessoas venham aqui com sua experiência, experiência e conhecimento e voltem para casa com uma melhor compreensão dos desafios e oportunidades da OTAN. Que eles podem compartilhar com seus colegas. Um cientista pode vir aqui por um contrato de três anos, que pode ser renovado. Eles podem até ficar mais tempo. Mas nós realmente queremos que os cientistas venham aqui e trabalhem em seu campo - seja o processamento de sinais, reconhecimento automático de alvos, roubo de ping, seja qual for o campo - e voltem ao país para continuar desenvolvendo esse trabalho em seu laboratório nacional de pesquisa e depois envie outros cientistas aqui. Essa foi a ideia quando este centro foi criado. Portanto, temos um grupo muito diversificado de cientistas e engenheiros de todas as nações da OTAN. Temos o escritório do navio para gerenciar a Alliance e o Leonardo, nossos navios de pesquisa. E, como a maioria das organizações, temos TI. Mas quando digo TI, é mais do que gerenciar a rede local e as estações de trabalho. Temos a rede científica onde podemos desenvolver o software - porque alguns de nossos produtos são realmente software. Fazemos muitas análises de big data e criamos ferramentas de decisão para analisar a fusão de diferentes tipos de dados de sensores. Na verdade, desenvolvemos software para nossos veículos. Portanto, é muito importante aqui.

Você está fazendo muito com a conscientização do domínio marítimo e o AIS?

Sim. Temos um grupo que está reunindo e fundindo grandes quantidades de dados de AIS e de radar e fazendo muitas previsões, como para onde um navio poderia estar se desligasse seu AIS. Fazemos padrões de vida marítimos para entender o que está acontecendo dentro e ao redor do mar em uma determinada área. Também estamos tentando ensinar as máquinas a pensar como seres humanos. Quando se trata de analisar o que uma nave pode estar fazendo, mesmo com informações conflitantes, um humano é melhor para entender o que está acontecendo. Mas um humano não pode assimilar grandes quantidades de dados. Estamos tentando ensinar nossos algoritmos a pensar como humanos, por isso fazemos muitos jogos sérios. Uma das minhas prioridades é tornar nossa rede mais robusta, mais resiliente e melhorá-la e modernizá-la.

Que tipo de conselho você daria para um estudante ou um acadêmico? Existem oportunidades para eles virem aqui?

Absolutamente. É para isso que estamos aqui. Temos posições para cientistas juniores locais. Colaboramos com a maioria das academias navais dos diferentes países e eles enviam seus cadetes para cá. A Bélgica teve um aluno aqui neste verão e eles querem continuar fazendo isso todos os anos.

Você também tem um programa STEM muito envolvente.

Trabalhamos com as escolas de La Spezia. Isso está próximo do meu coração, porque queremos incentivar os jovens, e principalmente as mulheres jovens, a entrar no STEM. Quando procuramos manter nossa vantagem tecnológica, uma das coisas de que precisamos são pessoas qualificadas, e isso começa com a educação das pessoas em STEM. Em La Spezia, o sistema escolar é muito interessante e diferente dos EUA. Você escolhe em qual escola você deseja cursar e, se você quer fazer parte da área técnica, pode escolher a escola técnica. No primeiro e último ano, eles precisam trabalhar como estagiários, e nós trabalhamos com eles para ser um daqueles lugares onde seus alunos do ensino médio podem vir. Você não acreditaria em como eles são tecnicamente avançados. Fizemos algumas pesquisas aqui no CMRE sobre o impacto da energia acústica em mamíferos marinhos. Fizemos uma longa série de experimentos e acumulamos muitos dados. Isso é de interesse de nossas nações, porque queremos evitar ferir mamíferos marinhos. Por isso, fornecemos esses dados acústicos aos alunos e eles puderam fazer um projeto de ciências para analisá-los e, em seguida, puderam apresentar suas descobertas nesta conferência muito grande e prestigiada aqui em maio com a Sociedade Europeia de Cetáceos. Os alunos fizeram uma série de apresentações sobre os resultados de suas análises. Foi um enorme sucesso, e esperamos continuar esse relacionamento. Esperamos que os alunos projetem seus próprios experimentos que eles poderão realizar aqui no CMRE.

Talvez eles venham aqui para trabalhar algum dia?

A mulher que lidera esse esforço para o Sistema Escolar La Spezia realmente trabalhou aqui. De fato, o pai dela trabalhava aqui.

Seu cliente final é o guerreiro. O que você gostaria que eles soubessem sobre o que você está fazendo aqui?

Voltarei ao que estava dizendo no início - que é tão importante para nós fazer esses exercícios. Não é apenas para que possamos fazer ciência. Podemos fazer isso quando tivermos o ambiente certo, os alvos e os links de comunicação. Mas há mais do que isso. Para os combatentes e para esta nova geração de operadores, queremos que eles sejam confortáveis e confiantes trabalhando com sistemas autônomos. Eles precisam ter confiança.
Quero que eles saibam o que estamos fazendo aqui - construindo sistemas resilientes nos quais possam confiar. Queremos que os marinheiros confiem neles para que possam usá-los.