Tecnologie intelligenti per la sorveglianza e la ricognizione

La richiesta di tecnologie e infrastrutture per Isr (Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance) sta crescendo notevolmente. Giusto per fare un esempio concreto, nel decennio 2002-2011, la spesa della difesa americana relativa a queste tecnologie è aumentata di 6 volte, un incremento notevole soprattutto se comparato alla crescita piatta delle spese complessive del settore. Ma non parliamo solo di Stati Uniti: un trend simile si può riscontrare in tutto il mondo. La progettazione assistita e guidata dalla simulazione numerica ha giocato un ruolo fondamentale nello sviluppo di tecnologie innovative: dai velivoli senza equipaggio alle antenne, dall’ingegneria di sistema fino all’embedded software. Lo sviluppo di questo settore è dovuto al fatto che Isr è una capacità fondamentale per prendere decisioni in un teatro bellico o in altri ambiti operativi, come ad esempio le catastrofi naturali o le operazioni di ordine pubblico, e a tendenze che stanno interessando il settore della difesa, quali il passaggio delle flotte militari da unico grande sistema a una serie di unità multiple scalari e asimmetriche che a volte includono attori che non sono parte delle forze armate. In questo scenario, diventa indispensabile ottenere informazioni e poter coordinare le forze sul campo attraverso sistemi Isr. Per rendere più efficaci le strategie area-denial (A2AD) nelle regioni di interesse intorno al globo, sono necessari sistemi che riescano ad operare efficacemente in remoto, in ambienti fisicamente ostili che rendono difficile il funzionamento dei sistemi elettronici. Inoltre, la quantità di dati generata da una piattaforma Isr cresce esponenzialmente, rendendo stressante il processo decisionale e complicando le infrastrutture esistenti, specialmente nell’area della comunicazione dei satelliti militari. La vera sfida è convertire questa immensa quantità di dati in intelligence. Quali sono allora le tendenze e le aree tecnologiche chiave e come può contribuire la simulazione?

Un design affidabile
Europa e Stati Uniti stanno riducendo la spesa per la difesa. Mentre si può fare economia lavorando su diversi fattori come la modifica dei processi di acquisto, come ridurre i costi di prodotti ad alta tecnologia rimane un punto aperto. L’impatto positivo della progettazione basata sulla simulazione incide notevolmente su questo fattore perché cambia il processo di sviluppo prodotto facendolo diventare più efficiente, rendendo i team di progettazione sempre più produttivi e preparati ad affrontare problemi complessi con risorse limitate. Attualmente, nella comunità di contractor nel settore difesa, vi è un rinnovato focus sull’implementazione di strategie model-based system engineering. Un obiettivo importante della comunità di progettisti è quello di collegare le specifiche del progetto attraverso modelli funzionali e ad ordini ridotti a simulazioni fisiche dettagliate, realizzate in un ambiente integrato che gestisca il testing e la validazione, e interagisca direttamente con il software di controllo embedded. Ogni step di questo processo contribuisce a ridurre i rischi (e gli elevati costi) di errori identificati in stadi avanzati, a migliorare la qualità dei prodotti e ad aumentare il tasso di innovazione. La realtà odierna è che lo sviluppo di complessi prodotti Isr richiede una serie di strumenti di simulazione: dal Cad e Plm ai sistemi Cots e a strumenti sviluppati in-house. Questo insieme di tool diversificati riduce però l’efficienza nella progettazione poiché molto deve essere creato appositamente per una simulazione specifica, lo scambio dei dati è inefficiente, gli ingegneri più esperti vengono coinvolti in attività di basso livello, e lo staff deve essere seguito e istruito. Le più grandi aziende del modo, operanti in settori anche molto diversi dall’aerospaziale, si trovano ad affrontare questa situazione e stanno sviluppando soluzioni innovative che includono la messa a punto di workflow di simulazione personalizzati ed automatizzati che consentono agli analisti esperti di delegare parte del loro lavoro ai progettisti senza sacrificarne la qualità, includono conoscenze e soluzioni di gestione dei dati che riducono operazioni ripetitive e facilitano la condivisione di risultati ed esperienze apprese, facendole diventare un patrimonio aziendale riutilizzabile anche quando i team di lavoro sono geograficamente localizzati in siti lontani tra loro.

Operare in ambienti ostili
Con la crescita di sofisticate strategie A2AD (Anti-Access and Area-Denial), le tecnologie Isr devono performare perfettamente in ambienti ostili. Alte temperature, interferenze elettromagnetiche, presenza di agenti come sabbia, acqua, salsedine… e tutto lontano da una base dove si può accedere a un’assistenza sufficiente. La progettazione basata sulla simulazione ha un ruolo chiave in questa transizione. Comprendere il comportamento radar di velivoli elettrici, analizzare la suscettibilità dei sistemi elettronici e la capacità dei componenti di resistere a condizioni ambientali estreme sono solo alcuni dei problemi che i progettisti si trovano ad affrontare e che possono gestire in un ambiente virtuale, sottoponendo il prodotto a cicli di test impossibili da immaginare in precedenza. Non è solo la precisione del software che permette tutto questo, ma anche la possibilità di fare analisi multifisiche avanzate e di utilizzare la tecnologia Hpc (High performance computing) per effettuare centinaia o migliaia di simulazioni in tempi limitati sfruttando le moderne architetture multicore di workstation e cluster.

Quantum computing
Per essere efficaci, i dati Isr devono essere convertiti in informazioni pratiche. L’aumento di dati generati è sbalorditivo, basti considerare la rapida crescita nella raccolta di dati video che ciascuno di noi effettua con il proprio cellulare. Trasmettere e processare questi dati in maniera sicura per le esigenze Isr è un punto importante lungo tutta la catena del processo. Una volta ricevuti, i dati devono essere elaborati il più velocemente possibile. Numerosi fornitori e agenzie nel settore della difesa stanno investendo molto nel potenziale del quantum computing.

Materiali evoluti
Nell’era dei sistemi con materiali avanzati, come quelli che adempiono a più di una singola funzione, il ruolo dei materiali nella tecnologia Isr tende a proliferare. A livello tattico, i materiali elettronici portabili e i sensori renderanno possibile l’informazione immediata in tempo reale. Le nuove tecnologie a display, come ad esempio i Google Glass, consentiranno un’efficienza assoluta. Le armature leggere e i sistemi di protezione accresceranno le capacità di sopravvivenza di soldati e la resistenza degli equipaggiamenti. Materiali multifunzionali verranno impiegati nelle ali dei velivoli e nei sistemi di accumulo di energia, aumentando la resistenza grazie a maggior potenza e minor peso. In ambienti rigidi e in cui vi è l’attenzione alla progettazione sostenibile, i nuovi materiali saranno impiegati per ampliare il ciclo di vita minimizzando i costi. La simulazione ha un ruolo primario in ogni stadio di sviluppo dei materiali innovativi - dalla scienza dei materiali fino al design, alla produzione e al supporto al ciclo di vita.

Modularità e consolidamento
Poiché lo sviluppo di tecnologia Isr è rapidamente progredito in anni recenti, sono state create piattaforme personalizzate che spesso sovrappongono le loro funzioni. Questo approccio, che soddisfa sicuramente le emergenti ed ancora non sempre ben definite necessità tattiche a breve termine, non è adatto a soddisfare le esigenze di disponibilità ed economicità a lungo termine o le richieste pratiche e logistiche di supportare le piattaforme sul campo. Negli anni futuri, la community Isr vedrà un consolidamento di tecnologie comuni, una transizione verso la modularità delle piattaforme che permetterà ai sistemi di assolvere a funzioni multiple, e un’interoperabilità per fare in modo che i sistemi possano comunicare tra loro senza barriere. Questi obiettivi sensibili di alto livello pongono delle sfide ambiziose e la simulazione è la risposta. Oltre alle problematiche di natura strutturale quali dimensioni, peso, potenza e raffreddamento, una delle difficoltà maggiori riguarda l’integrazione di software e le interfacce di comunicazione. Le piattaforme diventano sempre più complesse e dipendenti dal software quindi la modularità e l’interoperabilità del software e dell’hardware rappresentano elementi importanti.

Pubblica i tuoi commenti