Het slagveld van de toekomst zal complex zijn, met bergen gegevens die snel bewegen tussen commandanten, operatiecentra en de gezamenlijke oorlogsjager. In deze veelzijdige omgeving Legeronderzoekers en hun partners zoeken naar oplossingen.

Het onderzoekslaboratorium van het Amerikaanse leger vormde in 2010 een alliantie met universiteiten en de industrie om 'revolutionaire vooruitgang' in de technologie van Soldier-systemen mogelijk te maken door neurowetenschappen samen te voegen, psychologie, engineering en menselijke factoren om die oplossingen te leveren.

"Mensen kunnen de hoeveelheid informatie die mogelijk beschikbaar is eenvoudigweg niet verwerken, " zei dr. Jonathan Touryan, de collaboratieve alliantiemanager en een neurowetenschapper bij de Human Research and Engineering Directorate van het laboratorium bij APG. "Nog, mensen blijven ongeëvenaard in hun aanpassingsvermogen in complexe en dynamische situaties, zoals een slagveldomgeving. We hebben een groter vermogen nodig om menselijke variabiliteit te kunnen inschatten en voorspellen, gedrag en intentie in verschillende contexten."

Touryan zei dat de onderzoekers werken aan nieuwe technologieën die een meer naadloze integratie met intelligente agenten mogelijk maken. die profiteren van kunstmatige intelligentie en machine learning.

"In theorie, intelligente agenten zullen parallelle rekenkracht hebben die veel groter is dan die van mensen, " zei hij. "Bij het ontwikkelen van principes voor integratie van mens en agent, we hopen de sterke punten van beide te accentueren en tegelijkertijd de individuele zwakheden te verminderen."

De alliantie, die nog twee jaar zal duren, heeft onlangs een tweejaarlijkse onderzoeksmanagementraad gehouden waar laboratoriumleiders en hun partners de voortgang tot nu toe bekeken en de weg voor ogen hadden.

"Deze alliantie gaat over het nemen van alles wat we hebben geleerd op het gebied van neurowetenschap en neurotechnologie en dat uit het laboratorium halen en in de echte wereld plaatsen - relevante contexten voor het leger en echte omgevingen, ' zei Touryan.

Tijdens de recensie, aanwezigen keken naar demonstraties van onderzoekssuccessen, zoals een onderzoek om te peilen hoe effectief communicatie kan zijn in een situatie van leven en dood. Uitgerust met sensoren die naar het lichaam en in het bijzonder de hersenen kijken, een bestuurder en passagier reden een drukke snelweg op en neer terwijl de passagier informatie doorgaf.

"Wat we willen doen, is begrijpen of we kunnen kijken naar de synchronie tussen de fysiologieën - de hersenrespons of de hartslagrespons - tussen de bestuurder en de passagier, en die synchronisatie gebruiken om te voorspellen of de bestuurder de informatie zal onthouden die de passagier hem vertelt nadat de rit voorbij is, " zei Dr. Jean Vettel, een leger neurowetenschapper. "We hebben een groter vermogen nodig om menselijke variabiliteit te kunnen schatten en voorspellen, gedrag en intentie in verschillende contexten. Dit betekent mensen, individuen, omgevingen en groepen."

Het experiment maakte ook gebruik van een unieke visualisatietool die in het laboratorium was ontwikkeld. Bekend als CLIVE, of aanpasbare verlichtingsinterface voor de visualisatie van EEG's - of hersengolven - de tool laat zien hoe goed twee hersenen zijn gesynchroniseerd.

"Terwijl CLIVE deze synchronisatie in de hersenen liet zien, we weten als neurowetenschappers dat bepaalde hersengebieden betrokken zijn bij bepaalde taken, " zei dr. Javier Garcia, een leger neurowetenschapper. "Als het geel is, betekent dat dat er een hoge synchronisatie is in dat specifieke hersengebied tussen de passagier en de bestuurder. Wanneer het blauw is, er is weinig synchronie tussen de passagier en de bestuurder."

Met 244 individuele LED-lampjes, CLIVE kan vele kleuren en intensiteiten weergeven.

"Een van de uitdagingen is dat het voor ons vaak erg moeilijk is om uit te leggen of te visualiseren wat er in de hersenen van mensen gebeurt aan andere mensen die geen wetenschappers zijn, " zei Dr. David Hairston, een leger neurowetenschapper. "Dit was een creatieve manier die we bedachten om mensen te laten zien wat er werkelijk in iemands hoofd omgaat wanneer ze verschillende soorten activiteiten doen."

Bij een andere demonstratie een deelnemer met hersengolfsensoren nam deel aan een computersimulatie terwijl onderzoekers externe afleiding introduceerden en maten hoe haar hersenen reageerden.

"Dat is een enorme uitdaging, want dit zijn zeer subtiele elektrische signalen die kunnen worden overspoeld door een groot aantal andere processen, fysieke bewegingen of veranderingen in de omgeving - en we hebben technologieën ontwikkeld waarmee we deze signalen kunnen meten, zowel aan de fysieke sensorzijde als via signaalverwerking, ' zei Touryan.

Als een fundamenteel wetenschappelijk onderzoeksprogramma met veel potentiële toepassingen, de wetenschappers zeiden dat het een uitdaging is om precies te weten hoe hun onderzoek zich zal vertalen in technologie in het toekomstige leger.

"Binnen de huidige missieruimte van het leger, naarmate autonome systemen steeds vaker voorkomen, een toenemende cognitieve last zal op de soldaat worden gelegd als ze zich bezighouden met autonome systemen en situationeel bewustzijn behouden, "Zei Touryan. Hoe meer we kunnen begrijpen hoe de hersenen deze informatie verwerken, hoe beter we zullen begrijpen hoe we met andere intelligente agenten moeten communiceren."

De alliantie, officieel bekend als de Cognition and Neuroergonomics Collaborative Technology Alliance, heeft zeven hoofdorganisaties als consortiumleden en een aantal instellingen als subprijswinnaars. Het zijn voornamelijk academische instellingen zoals de Universiteit van Florida, de Universiteit van Californië, San Diego, Columbia University en de Universiteit van Texas, San Antonio evenals internationale partners en een aantal kleinere programma's met andere universiteiten en kleine bedrijven.

"Samenwerking is I denk, essentieel omdat onze academische partners een breed begrip hebben van de wetenschappelijke probleemruimte - ze hebben unieke inzichten en middelen, zodat ze uitstekende partners zijn bij het uitvoeren van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, " zei Touryan. "Wij (ARL) bieden complementaire expertise en begrip binnen de probleemruimte van het leger en de kritieke hiaten die in ons onderzoek moeten worden aangepakt. Samen kunnen we gecombineerde projectplannen en onderzoeksprogramma's ontwikkelen die de wetenschap vooruit helpen op een manier die leidt tot een technologische transitie die nuttig zal zijn in toekomstige Soldier-systemen."