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Lutando em novas fronteiras

Na guerra urbana e subterrânea, a GEOINT assume o centro do palco

Parte I – Guerra Urbana

As cidades estão vivendo, respirando coisas. Como organismos, eles estão mudando constantemente. No século 19 – antes da tubulação interna, eletricidade ou automóveis – a cidade típica era uma fossa de decomposição, desordem e doença. Sem departamentos de polícia municipais, leis de trânsito ou encanamento interno, as ruas estavam congestionadas de crime, cavalos e lixo. As ruas eram estreitas, os edifícios pequenos e os apartamentos superlotados. Arranha-céus? Condomínios? Os homens urbanos do passado não poderiam sequer imaginar as cidades de hoje.

Claro, as cidades ainda estão mudando. Em poucas décadas, preveem os futuristas, os carros se movimentarão sozinhos, os edifícios gerarão sua própria energia, os drones policiarão as ruas, a realidade aumentada tornará as paisagens das ruas pesquisáveis ​​e os hyperloops de alta velocidade transportarão os passageiros muito longe e muito rápido. Os planejadores urbanos esperam que as cidades do futuro sejam inteligentes, sustentáveis ​​e seguras.

Infelizmente, alguns deles também podem ser zonas de guerra, de acordo com o Exército dos EUA, cujo Grupo de Estudos do Futuro do Exército (AFSG) identificou megacidades – cidades com populações de 10 milhões de pessoas ou mais – como uma preocupação crescente para os militares dos EUA.

“As megacidades estão rapidamente se tornando os epicentros da atividade humana no planeta e, como tal, gerarão a maior parte do atrito que compele a intervenção militar futura”, disse o AFSG, anteriormente conhecido como Grupo de Estudos Estratégicos do Chefe do Estado Maior do Exército, em 2014. relatório, “ Megacidades e o Exército dos Estados Unidos: preparando-se para um futuro complexo e incerto ”. Ignorar megacidades, segundo o relatório, é ignorar o futuro.

O Comando de Treinamento e Doutrina do Exército dos EUA ecoou o sentimento do AFSG em seu panfleto de 2018, O Exército dos EUA em Operações com Vários Domínios 2028: “Taxas de urbanização cada vez maiores e a importância estratégica das cidades… garantem que as operações [futuras] ocorram em terreno de densas áreas urbanas.”

Mas o terreno urbano não é apenas denso. Também é diverso. Juntamente com as ameaças acima do solo – nas estradas e telhados ou dentro de prédios – os combatentes nas cidades também podem enfrentar ameaças abaixo do solo em porões, esgotos, metrôs e túneis.

Os Estados Unidos já enfrentaram e derrotaram inimigos nas cidades e nas cidades. No Departamento de Defesa (DoD), no entanto, há um reconhecimento de que o que antes era a exceção poderia um dia ser a regra. E assim, os líderes militares começaram a estabelecer uma base sobre a qual construir uma futura força de combate que esteja tão pronta para se envolver em ambientes urbanos e subterrâneos quanto em domínios convencionais. Há apenas uma coisa que eles precisam para completar sua missão: uma mais forte e melhor Inteligência Geoespacial (GEOINT), que está sendo desenvolvida graças a programas prospectivos como o One World Terrain (OWT) do Exército e a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA). Desafio Subterrâneo (SubT) .

“Os militares reconheceram que nenhum domínio é um lugar irracional para supor que possamos ter que nos envolver”, explicou Barry Tilton, diretor técnico de operações federais dos EUA e vice-presidente de engenharia do fornecedor de 3D GEOINT Vricon. “Como o mundo não passa de uma série de circunstâncias políticas e ambientais em constante mudança, eles estão dizendo: ‘Vamos nos preparar para o engajamento em qualquer lugar que possa acontecer’. … Seja uma paisagem urbana ou um túnel: quanto mais conhecimento você tiver sobre a paisagem, onde quer que este esteja, mais eficaz será.”

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O One World Terrain permite que os soldados entendam rapidamente o meio ambiente, construam um plano e ensaiem a missão usando o terreno em que estarão treinando ou lutando – mesmo em teatros complexos, como selvas ou megacidades. (Crédito: Exército dos EUA)

OBSTÁCULOS URBANOS

Os exércitos costumam travar guerras terrestres em áreas remotas ou rurais, longe dos principais centros populacionais. Durante a Guerra Civil Americana, por exemplo, a Batalha de Gettysburg ocorreu principalmente nos campos abertos ao redor da cidade da Pensilvânia. A Batalha do Bulge da Segunda Guerra Mundial se desenrolou nas densas florestas da Bélgica e a Batalha do Hambúrguer da Guerra do Vietnã, nas montanhas encobertas pela selva. Até a Operação Liberdade Duradoura ocorreu predominantemente nas montanhas escarpadas do leste do Afeganistão.

Também houve batalhas urbanas – Aachen, Alemanha, em 1944; Hue, Vietnã, em 1968; Mogadíscio, Somália, em 1993 – mas as cidades são geralmente um teatro de último recurso.

Existem boas razões para isso, de acordo com Patrick Cozzi, CEO da Cesium, uma empresa de software geoespacial cuja plataforma permite aplicativos 3D baseados em dados geoespaciais do mundo real.

“Os ambientes urbanos são infinitamente mais complexos que as áreas abertas, onde você pode ver tudo”, explicou Cozzi. “Entrada e saída – entrar e sair de prédios de vários andares – e ser capaz de entender o movimento das pessoas para atingir com precisão maus atores e evitar civis antes do tempo e em tempo real são os principais desafios.”

Tanto os desafios quanto as possíveis consequências – incluindo destruição generalizada e alto número de vítimas – podem ser ainda maiores em megacidades, das quais haverá 43 até 2030, segundo as Nações Unidas. A maioria dessas cidades estará em regiões em desenvolvimento, e 37 delas serão 200 a 400% maiores que Bagdá, onde as forças americanas passaram quase uma década envolvidas em conflitos urbanos durante a Guerra do Iraque. Enquanto cerca de 6,5 milhões de pessoas vivem em Bagdá, Nova Délhi tem uma população de 29 milhões e Xangai uma população de 26 milhões. Enquanto isso, a Cidade do México e São Paulo têm aproximadamente 22 milhões de habitantes, enquanto Cairo, Mumbai, Pequim e Daca têm quase 20 milhões.

Segundo o AFSG, a atual doutrina do Exército dos EUA pede às tropas que “isolem e moldem o ambiente urbano e utilizem abordagens terrestres da periferia para o Centro da cidade”. Mas em cidades com tantas pessoas, isso não funciona.

“Controlar fisicamente uma população urbana composta por dezenas de milhões de pessoas espalhadas por centenas de quilômetros quadrados, com forças militares numeradas na casa das dezenas de milhares, não apenas ignora as relações de força recomendadas na doutrina, mas na verdade as inverte”, explica o AFSG em suas “Megacidades e White Paper do Exército dos Estados Unidos”. “O isolamento virtual é ainda mais improvável, dada a saturação do telefone celular em ambientes urbanos em todo o mundo e a interconexão global através da Internet. A manobra de solo da periferia também não é realista. O congestionamento das vias de abordagem terrestres, combinado com o tamanho massivo dos ambientes de megacidade, torna questionável até mesmo alcançar um objetivo da periferia, sem falar em obter um efeito operacional.”

Mas não é apenas a doutrina que fica aquém das megacidades, mas também os mapas.

“Se um comandante da empresa ou líder de esquadrão quiser ver o que há além da montanha para o planejamento de rotas ou a análise de ameaças, eles precisam de um nível de resolução, fidelidade e moeda que você não pode obter atualmente”, disse Ryan McAlinden, diretor de modelagem , simulação e treinamento no Instituto de Tecnologias Criativas da Universidade do Sul da Califórnia (ICT), um Centro de Pesquisa Afiliado da Universidade patrocinado pelo Departamento de Defesa que trabalha em colaboração com o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA.

O déficit é especialmente aparente em ambientes urbanos, que exigem um ponto de vista tridimensional em vez de bidimensional.

“Nosso mundo é inerentemente 3D”, disse Cozzi. “Em um ambiente urbano onde existem prédios que podem ter saliências e vários andares, a terceira dimensão é fundamental para ter consciência situacional – onde estou, o que posso ver, se há outros atores, onde estão, o que podem ver e qual é o potencial da mobilidade nas três dimensões: X, Y e Z. “

Infelizmente, os dados 3D até agora foram limitados a fontes grosseiras, como a Missão de Topografia por Radar da Shuttle da NASA, que fornece dados de elevação global com resolução de 30 metros.

“Isso é praticamente inútil. Você não pode fazer nada em uma área urbana com dados de 30 metros, exceto talvez algum planejamento básico de voo para garantir que você não bata nos prédios”, disse McAlinden. “Mesmo dados de 1 metro ou submetro são de uso marginal em áreas urbanas. Devido à densidade das estruturas e ao contraste da inclinação – você tem arestas muito afiadas que, por serem feitas pelo homem, são menos orgânicas e muito perpendiculares ao solo -, você realmente precisa de conteúdo de alta resolução.”

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Ao contrário dos jogos populares, as simulações militares exigem recursos de terreno em 3D que exibem os atributos apropriados. Estruturas de madeira, prédios de concreto e vegetação devem reagir realisticamente aos efeitos do campo de batalha para melhor apoiar o planejamento da missão e reduzir o potencial de treinamento negativo. (Crédito: Exército dos EUA)

TREINAMENTO PARA O AMANHÃ

Gerar, federar e utilizar conteúdo 3D de alta resolução é o foco do programa OWT do Exército, cujo resultado será um mapa 3D geoespecífico realista e preciso do mundo que o Exército pode usar para treinar combatentes para conflitos futuros – incluindo aqueles em megacidades.

OWT – o banco de dados geoespacial 3D que sustentará uma plataforma de treinamento virtual maior conhecida como Ambiente de Treinamento Sintético (STE) – é, em alguns aspectos, uma resposta direta ao AFSG, que declarou claramente nas Megacities e no Exército dos Estados Unidos que “o Exército não está preparado para operações ”em megacidades e que“ são necessários conceitos inteiramente novos ”para preencher a lacuna.

OWT é, de fato, um conceito inteiramente novo. Liderado pela Major-General Maria Gervais, diretora da Equipe Funcional STE Cross do Exército, o esforço do OWT buscará uma vantagem estratégica americana, abordando uma lacuna geoespacial no atual regime de treinamento do Exército.

“Temos que ser capazes de replicar em um ambiente de treinamento qualquer ambiente operacional que um soldado ou comandante possa enfrentar no futuro”, disse Gervais. “Nosso ambiente atual de treinamento não nos permite fazer isso.”

A atual plataforma de treinamento do Exército, o Ambiente de Treinamento Integrado, foi construída usando a tecnologia de jogos das décadas de 80 e 90. Substituí-lo por tecnologia moderna – simulações virtuais com imagens 3D de alta resolução – redefinirá a prontidão militar dos EUA.

“Embora tenham sido realmente bons há vários anos, as simulações de jogos não foram projetadas para suportar dados reais em seus sistemas. Para minimizar o tamanho dos arquivos, eles tendem a preencher texturas de edifícios e criar estruturas genéricas”, disse Tilton, da Vricon, que está construindo OWT para o Exército usando sua solução de mapeamento 3D em larga escala. “Falar de um terreno mundial é falar sobre a mudança desse ambiente para outro. Se você estiver simulando Paris, não apenas a Torre Eiffel estará no lugar certo – o que acontece nas simulações agora – mas também os edifícios ao seu redor, as passarelas subindo àqueles prédios e ao restaurante que você lembra de comer na rua. ”

Onde quer que estejam indo, os soldados podem ensaiar a guerra tática como se já estivessem lá. Isso é especialmente valioso no contexto de ambientes urbanos densamente povoados, onde não é possível realizar treinamento ao vivo realista.

“A capacidade de virtualizar um ambiente – vê-lo no terreno com antecedência – é tão poderosa”, explicou Gervais, acrescentando que ambientes de treinamento virtual hiper-realistas ajudam os soldados a fortalecer suas decisões, desenvolver habilidades cognitivas, aprimorar trabalho em equipe, reforça a autoconfiança e cria memória muscular.

Para realizar sua visão OWT, o Exército deve resolver uma infinidade de desafios familiares à Comunidade GEOINT. Uma é a resolução espacial e temporal. Para obter a melhor e mais atual visualização possível, a Vricon está construindo uma camada básica do 3D GEOINT usando imagens de satélite comerciais de meio metro da Maxar, que co-fundou a Vricon com a Saab em 2015. Além disso, o Exército pode adicionar uma camada de cobertura tática de alta resolução que compreende dados de 2 a 15 centímetros coletados por sistemas aéreos não tripulados (UAS), aeronaves tripuladas, veículos terrestres etc.

“A OWT terá uma base construída a partir de imagens de satélite para permitir o registro consistente e preciso de conjuntos de dados adquiridos por outras fontes”, disse Cozzi, da Cesium, que está em parceria com a Vricon para executar os requisitos 3D da OWT. “Esses conjuntos de dados podem ter resolução mais recente ou mais alta ou ambos, dependendo da fonte. O sistema deve ser flexível o suficiente para usar com precisão os melhores dados de origem disponíveis – de onde quer que venham – para produzir o resultado mais detalhado possível.”

Dessa maneira, os próprios soldados se tornam sensores.

“Nós coletaremos dados de fontes de meios técnicos nacionais e satélites comerciais, mas também produziremos nossos próprios dados de fontes”, disse McAlinden, da ICT, que está realizando pesquisa e desenvolvimento em apoio ao OWT e ao STE. “As próprias unidades estão coletando imagens e, em seguida, alimentando essas imagens no pipeline do One World Terrain para produzir conteúdo geo-específico altamente atualizado e altamente preciso”.

Várias centenas desses kits de mapeamento 3D dos UAS foram implantados nas unidades do Exército, do Corpo de Fuzileiros Navais e das Operações Especiais, cujos membros podem usar dispositivos móveis para definir áreas que desejam simular para fins de treinamento. O UAS então pesquisa automaticamente as áreas definidas para gerar modelos de terreno a partir dos quais os recursos individuais (por exemplo, estradas, vegetação, edifícios, portas, janelas) podem ser extraídos e classificados. A GEOINT é subsequentemente processada, armazenada e distribuída aos soldados na forma de simulações que eles podem acessar em qualquer lugar e em qualquer dispositivo, incluindo óculos de realidade virtual que lhes permitem interagir com os ambientes de treinamento como se estivessem realmente neles.

“Queremos poder pegar todos os dados do terreno que estão espalhados e torná-los independentes de simuladores ou motores de jogos, para que possamos trazê-los rapidamente para aplicativos em que os soldados possam treinar”, explicou Gervais, que descreveu estradas, estruturas , e as árvores no local certo são apenas o primeiro passo para fornecer representações precisas do terreno. O modelo 3D também requer recursos de terreno com atributos apropriados para oferecer suporte a treinamento realista. Por exemplo, uma rua lamacenta ou uma trilha de terra devem restringir os veículos mais do que uma estrada de asfalto, e os muros de concreto devem reagir diferentemente às munições do que as de madeira. O aprendizado de máquina e a inteligência artificial estão acelerando a atribuição de atributos apropriados durante as fases de coleta e processamento com a ajuda da computação em nuvem.

“Não se trata apenas de realismo nos pixels; é sobre ter dados semânticos”, disse Cozzi. “A fusão de dados geoespaciais 3D altamente precisos com a semântica que descreve esses dados abre um novo nível de casos de uso além da visualização”.

A chave para todo o fluxo de trabalho, de acordo com Gervais, é a arquitetura aberta que permite que os dados do terreno fluam livremente entre as mídias.

“Diferentes sistemas de treinamento tradicionalmente exigem diferentes formatos de dados em diferentes níveis de resolução”, disse McAlinden, acrescentando que os dados do terreno existem atualmente em 57 formatos diferentes, adequados a diferentes sistemas de treinamento do Exército. “Se você estivesse fazendo um simulador de tanques, um simulador de aviação e um simulador de solo, teria que construir um terreno para cada um deles, porque não havia um mecanismo para movê-los de maneira concisa, coordenada e credenciada. O STE consolidará todos esses diferentes sistemas de treinamento em um, com um conjunto de dados de terreno fundamental. ”

Com um sistema em vez de 57, os programas de treinamento avançarão da concepção para a implementação mais rapidamente, de forma mais acessível e com menos chaminés.

“A visão é obviamente muito grande”, disse McAlinden, reconhecendo que as grandes visões enfrentam grandes desafios. Devido ao tipo e tamanho dos dados envolvidos, esses desafios incluem armazenamento, distribuição, fusão e acreditação de dados.

As soluções estão em andamento, de acordo com Gervais, que disse que o OWT está no caminho de fornecer sua capacidade operacional inicial no final de 2021 e sua capacidade operacional total em 2023. Com base no feedback inicial dos soldados – que também podem usar os dados do OWT além de treinamento, para incluir o planejamento da missão, o ensaio da missão e até as operações – o sucesso é iminente.

“Ainda temos muitas coisas para resolver”, disse Gervais, “mas já provou seu valor”.

AMEAÇAS ESCONDIDAS

Embora tenha sido projetado para simular praticamente qualquer ambiente na Terra, o OWT será especialmente útil para ajudar os combatentes a se prepararem para o combate urbano.

“Para praticar a guerra, geralmente é preciso quebrar as coisas”, disse Tilton. “Obviamente, você não quer quebrar cidades reais, e construir uma cidade artificial não é fácil.”

As cidades virtuais são, portanto, uma solução ideal.

Autor: Matt Alderton, Revista Trajectory, em 11 de Novembro de 2019

Tradução: Evenuel V. Veloza

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