f Otonom sistemlerin bugünü ve yarını
Kadir Doğan

Otonom sistemlerin bugünü ve yarını

  • Son Güncelleme: 2/10/18 18:13:45
  • 0

https://twitter.com/kdrdgn07

Günümüz dünyasında dünya siyaseti ve ekonomisi harp alanlarına geçmişe göre çok daha bağımlı bir yönelime girmiştir. Özellikle aktif ve re-aktif harbin müşterek bir şekilde yürütüldüğü günümüz dünyasında bu durum hem ülkelerin ekonomi ve dış politikalarını doğrudan etkilerken hem de toplumların sosyal ve kültürel yapılarını dizayn etmek için birbirine karşıt olan veya çıkar çatışması yaşayan ülkeler için ayrı bir önem arz etmektedir.

Bu durumun değerlendirilmesi ve amaca uygun çözümler üretilmesi ise günümüzde tüm büyük dünya devletlerinin kendi stratejileri çerçevesinde çizdikleri planlama doğrultusunda geleceğin harp alanlarını yorumlama, anlama, uygun çözümler üretme, çözümleri test etme ve tüm sisteme entegre etme aşamalarından geçerek uygun stratejilerin uygulanması amacını taşımaktadır.

İnsansız sistemler alanında yaşanan gelişmeler ve gelecekte ortaya çıkacak zorluklar, ülkelerin askeri ve politik kanatlarında her geçen gün daha yüksek sesle düşünülmesine yol açmaktadır. İnsansız araçların kullanımının yaygınlaşması ile birlikte ortaya çıkan yaygın görüş ise “insansızlık” kavramının tekillikten uzaklaştırılıp tamamen bir sistem olarak irdelenmesidir. Bu durumun temelinde yatan açıklama ise hiçbir sistemin tamamen insansızlaştırılamayacağı için insanlı-insansız sistemlerin müşterek bir şekilde, ortak bir akıl yönetiminde, tamamen birbiriyle iletişim halinde görevleri icra etmesi ve çok daha geniş alanlarda, çok daha fazla veriyi değerlendirmek ve bu şekilde karar verme kabiliyetinin artırılması amaçlanmaktadır.

Ülkemizde dünyadaki trende uyarak, özellikle otonom araçlar konusunda son 10 senede çok ciddi bir ivme kazanmış ve belli ölçülerde kabiliyetlerini geliştirmiştir. Özellikle otonom hava ve kara araçları konusunda ülkemizde birçok özel ve devlet kuruluşu dünyadaki muadilleri ile rekabet edebilecek düzeylerde başarılı ürünler ortaya koymaktadır. Ülkemizin bu alanda zaten dünyadaki trendi yakalamış bir vaziyettedir. Bu saatten sonra asıl amacımız ise insansız araçlar geliştirmek değil, insansız sistemler geliştirilmesi hususundadır. Ülkemizde yine son birkaç senede özellikle Baykar Makina, TAI/TUSAŞ ve STM gibi şirketlerimiz bu alandaki trendi fark etmiş ve doğru şekilde yorumlayarak bu alanda çalışmalarına hız vermiştir.

Dünyada da yönelim yine bu yöndedir. Ülkeler artık insanlı ve insansız sistemlerin birlikte ortak bir şekilde çalışabileceği, birlikte karar alabileceği ve bu kararı yine birlikte uygulayabileceği sistemler üzerine çalışmalarını yoğunlaştırmaktadırlar. Bu konudaki son zamanlarda yapılan en detaylı ve en yol gösterici çalışmalardan bir tanesi ise kısa bir süre önce Amerikan Savunma Bakanlığı (DoD) tarafından yayınlanan “Unmanned System Integrated Roadmap 2017-2042” belgesidir.

 Pentagon tarafından yayınlanan yol haritası belgesi

2017-2042 Yılları arasında otonom sistemlerde beklenen gelişmelerin, öncelikli alanların ve bu alanlarda bizleri ne gibi zorlukların beklediği, bu zorlukları çözmek için neler yapılabileceği hakkında PENTAGON tarafından yayınlanan bu rapor ülkemiz basınında ve sosyal medyada her ne kadar yer bulamasa da bu alanda çalışan şirketlerimiz ve karar vericilerimiz için çok önemli veriler içermektedir.

Raporda öncelikli olarak belirlenen ve kritik önem arz eden dört farklı alan sıralanmıştır. Bu alanlar: Interoperability (Müşterek Çalışma), Autonomy(Otonomluk), Secure Network(Güvenli Ağ), Human-Machine Collaboration(İnsan-Makine işbirliği).

Müşterek Çalışma(Interoperability): Türkçesi müşterek veya ortak çalışma anlamına gelen interoperability, otonom sistemler için kritik önem arz eden alanların başında gelmektedir. Müşterek çalışma olarak geçen bu alan özellikle insanlı-insansız sistemlerin ortak bir ağ üzerinden birbirleri ile iletişim halinde olmaları, verileri ortak bir şekilde değerlendirmeleri ve anlamlı hale getirmeleri, bu değerlendirme sonucunda karar almaları ve yine bu ortak ağ üzerinden bu kararın uygulanıp, çıktılarını birbirileri ile değerlendirmeleri anlamına gelmektedir. Bu durumu daha iyi açıklamak için şöyle bir durum modellenebilir: Bir harp alanında seyir eden İHA tarafından alınan görüntüler harp merkezine aktarılır. Harp merkezinde tehdit unsuru olarak tanımlanan hedeflere, İHA tarafından alınan görüntü ve koordinat verileri ile hareket eden İKA tarafından müdahale edilir. Müdahalenin sonucu yine İHA tarafından alınan görüntülerin harp merkezine aktarılması ile süreç değerlendirilir.

Yukarıda yer alan illüstrasyon da müşterek çalışan insanlı ve insansız sistemler gösterilmiştir. Bu sistem içerisinde yer alan tüm araçlar birbirleri ile müşterek çalışma sunucusu(interoperability server) üzerinden haberleşmektedir.

Yayınlanan raporda müşterek çalışma başlığı altında beş alt alan belirlenmiştir. Bu alanlar:

•             Açık/Yaygın Mimari(Common/Open Architecture): Açık ve Yaygın Mimari yapısı ile tüm sistemin ortak bir ağ yapısı üzerine inşa edilmesi, bu yapı üzerinde muharip tüm unsurların birbirleri ile veri paylaşımında bulunması, alınan verilerin yine kendi içerisinde sınıflandırılıp verilerin anlamlı hale getirilmesi ve bu ağ mimarisi üzerinden tüm paydaşların yararlanması amaçlanmaktadır. Böyle bir yapının varlığının en büyük avantajı ise farklı unsurlardan alınan verilerin hızlı bir şekilde değerlendirilip, hem tepki süresinin kısalması, hem tepki verilirken birçok farklı verinin aynı anda değerlendirilip, etkinliğin ve verimliliğin artırılması amaçlanmaktadır.

Bu alandaki en büyük zorluk ise farklı gereklilikleri olan bu unsurların ortak bir ağda buluşması hususudur. Örneğin, İHA’lar tarafından alınan verinin niteliği ve büyüklüğü ile insanlı bir uçak tarafından alınan verinin niteliği ve büyüklüğü açısından oldukça farklı bir yapıda olması, sistemin karar verirken verileri hangi açıdan karşılaştıracağı gibi ciddi birçok problem mevcuttur. Bu problemlerin çözülmesi için PENTAGON tarafından kullanılmakta olan ortak çalışma alanı (DoDAF) içerisine tüm insansız ve yarı-insansız sistemlerin entegre edilmesi ve bu ağ üzerinden veri paketlerinin kısıtlı veya yarı kısıtlı bir şekilde paylaşılması, sistemin haberleşme ağının bu yapı üzerinden sağlanması amaçlanmaktadır. (DoDAF konusunda detaylı bilgi için Bkz. 4)

Pentagon tarafından kullanılan ve geliştirilmesi devam eden ortak çalışma alanı (DoDAF) geliştirilme süreci.

 DoDAF üzerinde görev karar verme süreci.

•             Modülerlik (Modularity): Modülerlik günümüzdeki tüm endüstriyel ürünlerde olduğu gibi otonom sistemlerde de oldukça önemli bir hale gelmiştir. Aynı araç üzerinden farklı kabiliyetlerin farklı zamanlarda yapılabilme kabiliyeti olarak da düşünülebilecek bu kavram üzerinden insansız sistemlerin sahip oldukları tüm alt sistemlerde modüler bir yapının oluşturulması yine müşterek çalışma için oldukça önemli bir unsur haline gelmiştir. Bu konuda karşımızdaki en büyük problem ise modülerlik kavramının eski ve yeni sistemlerin tamamında bulunması gereken bir özellik olma gerekliliğidir. Sürekli bir şekilde harp alanlarında yaşanan değişiklikler ve bu değişikliklerin sisteme entegre edilmesi sürecinde geçmişteki sistemlerin modülerlik yeteneğini kazanıp daha sonra bu yeteneğin yeni sistemlerin de kazanmasıyla tam modüler bir sistem oluşturulmasıdır. Buradan anlaşılacağı üzere ilk olarak daha eski sistemlerin modüler bir hale getirilmesi öncelik taşımaktadır.

•             Uygunluk, test, değerlendirme, doğrulama ve geçerlilik: Günümüzde hem insansız sistemlerde hem de insanlı sistemlerde geliştiricilerin karşısındaki en büyük problem bu başlıkta sıralanan unsurlardır. Sistemlerin, isterler doğrultusunda geliştirilip, test edilmesi ve bunun sonucunda ürünün hizmete girmesi günümüzde bir ürünün tasarımında en çok zaman isteyen süreçtir. Harp alanlarındaki ve dünyadaki gelişmeler sonucunda kuvvet tarafından ürün geliştiricilere verilen isterler, zamana bağlı olarak sürekli bir şekilde farklılık göstermekte ve özellikle birçok farklı konseptte çalışabilecek muharip sistemlerin geliştirilmesi beklenmektedir. Hal böyle olunca bu farklı konseptlerin her birinin ayrı ayrı test edilmesi ve geliştirilen ürünün tüm isterleri yerine getirmesi beklenmektedir. Günümüzde bir turbofan motorun geliştirilmesi 3-4 sene sürerken, bunun operasyonel hale gelmesi ise 10-12 yıl almaktadır. Bu açıdan bakınca kendisinden modülerlik beklenen insansız sistemlerde bu süreç çok daha sancılı olmaktadır. Bu problemin çözülmesi ise yine insansız sistemlerin yardımıyla, istatistiki metotların geliştirilmesi ve kullanılması ile mümkün olacaktır.

•             Veri İletişim Entegrasyonu: İnsansız ve insanlı sistemlerde kullanılan birçok farklı sensor, kamera, altimetre, pitot tüpü vs. gibi farklı elektronik sistemler bulunmaktadır. Bu sistemlerin hepsinden aynı anda farklı tipteki verileri alan muharip unsurlar, bu verileri değerlendirip ortak ağ üzerinden birbirleri ile verileri paylaşarak entegre bir şekilde tüm sistemi ortak çalışma ağında hareket edebilmesi gerekmektedir. Verilerin farklı tiplerde ve farklı skalalarda değerlendirilmesi gerektiği ve sonuçta aynı ağ üzerinde yer alıp müşterekliği sağlama gerekliliği açısından bakıldığı zaman bu oldukça zor bir durumdur. Birçok anlam içeren tek bir veri üzerinde ise bu verinin anlamsal açıdan farklı değerlendirilmesi gerekliliği bu duruma farklı bir zorluk getirmektedir. Bu konuda PENTAGON tarafından yapılan “ISR(intelligence, surveillance and reconnaissance)  data transport capabilities” isimli çalışma ile ilgili detaylı veriler(1) ilgili belgede işlenmiştir.

ISR veri taşıma kapasitesini gösteren illüstrasyon.

•             Veri Hakları: Modüler ve açık mimarili sistemlerdeki en büyük problemlerden bir tanesi veri haklarıdır. Ağ merkezli ve açık mimarili sistemlerde son kullanıcıdan itibaren ortaya konulan verilerin hepsi açık mimari yapısında işletilmekte ve ülkelerin karar vericileri tarafından kısıtlanan belli alanlar dışında tüm verilere erişim hakkına sahiptirler. Böyle bir sistem yapısı içerisinde veri gizliliğini korumak oldukça zor bir durumdur. Bunu sağlamanın en temel yolu kuvvet tarafından belirlenen gizlilik politikaları çerçevesinde kısıtlı bir alanda, hem politik hem de sosyal açıdan maksimum verimlilikle verilerin kullanılması amaçlanmaktadır.

Otonomluk: Otonomluk, bir makinenin çevresinde gelişen olayları ve koşulları bağımsız bir şekilde görüp, değerlendirip, karar vermesi ve bu kararı uygulaması olarak tanımlanabilir. Özellikle Yapay Zekâ (Artifical Intellegence) ve Makine Öğrenmesi(Machine Learning) gibi günümüzdeki popüler ve başlıca metotlar ile geliştirilen bu sistemler, otonomluğun temelini oluşturmaktadır.

•             Yapay Zekâ ve Makine Öğrenmesi: Makine öğrenmesi özellikle insansız sistemlerde ve makinelerin otonomlaştırılmasında başvurulan başlıca alandır. Destek Vektör Makinesi(SVM), Yapay Sinir Ağları(Artifical Neural Network), Kümeleme(Clustering) gibi birçok farklı yöntemi içerisinde barındıran Makine Öğrenmesi(ML) üzerinde yapılan ve yapılmaya devam eden çalışmalar ile makinelerin karar mekanizmasına sahip olması amaçlanmaktadır. Özellikle insansız sistemlerdeki komuta ve kontrol, navigasyon, algı, engel tanımlama ve kaçınma (obstacle detection and avoidance), sürü davranışı ve görüntü işleme gibi alanlarda çok yaygın bir şekilde bu yöntemler kullanılmaktadır. Bununla birlikte bu alanlardaki gelişimin önünde ise çok ciddi problemler bulunmaktadır. Geçmişten günümüze süre gelen ve hala çok sıcak bir şekilde tartışılan en temel problemler “güven” ve “etik” kavramları üzerinden yürümektedir.

Otonom sistemlerin yaptıkları davranışların güvenilirliği ve güvenliği hem toplumda hem de karar vericilerde ciddi bir tartışma konusudur. Bununla birlikte bu konuların gelişiminde büyük veri (big data) gibi bazı teknik problemler de yine bu sistemlerin gelişim sürecinde çözülmesi beklenen problemler arasında yer almaktadır.

    İleri beslemeli yapay sinir ağlarının çalışma yöntemi

•             Artırılmış etkinlik ve efektiflik: Otonom sistemlerin etkinliğinin artırılması ile aynı anda, müşterek bir şekilde, hem insanlı hem insansız sistemlerin daha etkin bir şekilde, insanoğlu için yüksek risk teşkil eden veya algısının, fiziksel ve zihinsel becerilerinin yetmediği alanlarda bu sistemlerin kullanılması amaçlanmaktadır. Özellikle karar mekanizmasında ve ağ yapısında çok ciddi gelişmelere gebe olan insansız sistemlerin karşısındaki yine en büyük problem ise yasal ve politik kısıtlamalardır. Bir üst başlıkta bahsedilen temel problemlerin bu alandaki gelişmeleri de derinden etkilemesi beklenmektedir.

•             Güven: Daha önce bahsedilen ve insansız sistemlerde gelecekte gelişim beklenen alanlarda belki de en önemlisi güven meselesidir. Güven kompleks ve çok boyutlu bir kelimedir. Kullanılan insansız sistem hem kendi toplumunu ve karar alıcılarını hem de insanlığı güven açısından tatmin edebilme yeteneğine sahip olmalıdır. Güvenin kalıcı bir şekilde tahsis edilmesinin ise ancak tamamen şeffaf ve etik değerleri gözeten bir ağ yapısının kurulması ile mümkün olacağı özellikle belirtilmelidir.

•             Silahlandırma: Silahlandırma günümüzde insansız ve yarı-insansız sistemlerin gelişimine öncelik eden savunma sektörü açısından oldukça önemli bir alan işgal etmektedir. İnsansız sistemlerin ortaya çıkışı da yine savunma sektöründe yaşanan gelişmeler neticesinde olmuştur. Hem harp alanlarında yaşanan değişimlerle konvansiyonel silahlara olan ilginin azalması hem de operasyonel maliyetlerin gittikçe artması insansız sistemlerin silahlandırılmasında önemli gelişmeler olarak nitelendirilmektedir.

İnsansız ve yarı-insansız sistemlerdeki silahlandırma çalışmaları da yine değişen koşullara göre bu alanda yapılan çalışmaların ciddi bir şekilde ivmelenmesine sebep olmaktadır. Harp koşullarında yaşanan değişiklikler neticesinde ortaya çıkmaya başlayan bu durum artık insansız sistemlerin edilgen olmaktan çıkıp etken bir faktör olmasına, harp alanlarında değişikliklere sebep olmasına olanak sağlamaktadır.

Güvenli Ağ: Günümüzde tüm sektörlerde bilişim sistemleri alanında veri güvenliği ve verilerin güvenli bir ağ üzerinden tüm paydaşlara aktarılması ciddi önem arz etmektedir. Özellikle insansız sistemler oluşturdukları veri miktarı ve verinin niteliği sebebiyle bu perspektiften bakıldığı takdirde çok ciddi riskler barındırmaktadır. Bu risklerin başında da özellikle askeri amaçlarla kullanılan ve müşterek harp yeteneği olan bu sistemlerde yaşanabilecek en ufak veri sızıntısının bile tüm sistemi etkileyeceği bilinen bir durumdur.

Amerika Birleşik Devletlerinin çeşitli kurumlar tarafından kullanılan temel güvenli ağ yapıları

•             Siber Operasyon: Günümüzde devletler artık ordularının ana hatlarını üç farklı alanda (kara, hava ve deniz) değerlendirmeyi bir kenara bırakıp, uzay ve siber güvenlik alanlarını da bu zincire dâhil etmektedirler. Siber operasyon yapabilme ve daha da önemlisi siber operasyonlardan korunabilme kabiliyeti bir kuvvet için oldukça mühim bir durum haline gelmiştir. Özellikle insansız sistemlerde siber güvenlik çok daha kritik bir konumdadır. Bunun temel sebebi ortak bir ağ yapısı üzerinden, birbirleri ile genellikle GPS gibi küresel konumlandırma sistemlerinden aldığı veriler ile haberleşen bu sistemlerde yapılacak bir saldırı tüm sistemi tehdit etmektedir. Siber operasyonların teknik ve sosyal olarak verdikleri zararlar bir kenara verdikleri maddi zararlar da ciddi boyutlara ulaşmaktadır. Sadece Kuzey Amerika’da özel girişimlere yapılan saldırıların maliyeti 2017 yılında 1.3 Milyon $ seviyelerindedir.(2) Hem etken hem de edilgen bir faktör olan siber operasyon yapabilme kabiliyetinin gelişimindeki en büyük zorluk ise yine kendisidir.

•             Bilgi Güvenliği: Siber operasyonların bu denli arttığı ve ciddi risk teşkil ettiği ortamlarda bilgi güvenliği çok daha önemli bir hale gelmiştir. Verilerin alınması, saklanması ve değerlendirilmesi tamamen ortak bir ağ yapısı üzerinden yapıldığı takdirde, verinin güvenliği tüm sistemin güvenliği ile entegre bir hal almaktadır. Bu alanda yapılan en ciddi çalışmalar ise Blok zinciri (Blockchain) teknolojisi alanında gerçekleşmektedir.  Özellikle DARPA tarafından bu alanda çalışmalar yapıldığı bilinmektedir.(3)

Blockchain üzerinde kullanılabilecek ağ yapısı örneği.

•             Elektromanyetik spektrum ve Elektronik Harp: Modern askeri yeteneklere bakıldığı zaman en değerli alanlardan bir tanesi elektronik harp yeteneğidir. Harp sistemlerinin geliştirilmesi sürecinde, sistemin elektronik harp yeteneğinin olmasına veya bu yeteneğe karşıt bir yeteneği olması kuvvet tarafından verilen isterler arasında mutlaka bulunmaktadır. Modern insansız sistemler de günümüzde elektromanyetik spektruma (EMS) bağımlı bir hale gelmiştir. Katmanlı bir sistem yapısına sahip olan elektronik harp yeteneğinde elektronik savunma sistemleri ve elektronik saldırı sistemlerinin geliştirilmesi ve bunların insansız sistemlere entegre edilmesi bu alanda gelecekte bizi bekleyen gelişmelerden bir tanesidir.

İnsan-Makine İşbirliği: İnsanların ve makinelerin ortak bir şekilde elde edilen verileri anlamaları ve yorumlamaları ile birlikte verilerin, enformasyona dönüşme sürecinin çok daha kısa ve efektif bir hal alacağı bilinmektedir. İnsanların ve makinelerin birbirleri ile iki tarafında kendine özgü üstünlüklerini kullanarak, farklı kulvarlarda ortak bir amaç uğruna hareket etmeleri ise gelecekte hem sosyal hem de askeri ve politik alanlarda çok ciddi değişimlere sebep olacaktır. Bu işbirliğinin sağlanması ise aşağıda sıralanacak olan alanlarda ve yukarıda sıralanan alanlarda yapılacak çalışmaların ivmesine bağlı olacaktır.

HMI(İnsan Makine Arayüzü)’nün çalışma prensibini gösteren illüstrasyon

•             İnsan-Makine Arayüzü: İnsan – Makine Arayüzü (HMIs) insanların, makinelerden aldıkları verileri yönettikleri mekanizmaya verilen isimdir. Bu mekanizmanın varlığının gittikçe daha verimli bir hale gelmesi ile özellikle askeri alandaki operasyonların başarı miktarında ciddi bir artış olacağı makul bir düşüncedir. Bu mekanizmanın gelişiminin önemi ve önünde bulunan en büyük zorluk ise çok görevli operasyonlarda, özellikle statik bir halde bulunmayan hedeflere karşı yapılacak olan operasyonlarda, mekanizmanın hızlı çalışmak için karar verme süresinin kısaltılması gerekmektedir. Karar verme sürecinin daha hızlı bir hale gelmesi ise insanların karar verme sürelerinin makinelere göre daha yavaş olması sebebiyle, karar verme mekanizmasında biraz daha arka plana itilmesi anlamına gelebilmektedir.

Bu zorlukların giderilmesi için özellikle çok görevli operasyonlarda havada, denizde ve karada yer alan insanlı unsurların operasyonların içerisinde çok daha aktif bir şekilde yer alması ve karar verme sisteminde insanların payının çok daha fazla olmasından geçmektedir.

•             İnsan-Makine ekipleşmesi: Kara, deniz, hava, amfibi ve sivillerin insanlı ve insansız sistemler ile birlikte, senkronize bir çalışma ağı üzerinden, sistemin hayatta kalma ve durumsal farkındalık açısından gelişmesini amaçlamaktadır. İnsan makine ekipleşmesi ile sistemin doğasında bulunan savaşma kabiliyetini, insanlı ve insansız sistemler ile birlikte, karşılarına çıkan asimetrik dezavantajlara karşı koyma yeteneğini kazanması amaçlanmaktadır. Bu konudaki en büyük zorluk ise sistem içerisinde yer alan ekip üyelerinin doğal bir denge ile sistemin verimli çalışabilir hale getirilmesidir. Günümüzde bu alanda hedeflenen en önemli başarı ise yine askerlerin ve insanlı – insansız sistemlerin, sistem içerisindeki en doğru ve verimli sayıdaki yerleşimidir.

İnsansız sistemlerin gelişiminde gelecekte bizlerin nelerin beklediğini irdelediğimiz bu yazıda, gelecekte bizleri bekleyen zorluklar ve bu zorlukları aşmak için yapılan, yapılması beklenen çalışmaların özellikle insanlı ve insansız sistemlerde gelişme kaydetmek isteyen bizim gibi ülkelerin hem askeri hem politik hem de üreten taraflarında daha yüksek sesle gündeme getirilmesi gerekmektedir. Bu yöndeki atılacak adımlar ile çok daha verimli, operasyonel kabiliyetleri artırılmış ve müşterek çalışma kabiliyeti edinmiş bir askeri güç ile Türkiye, hiç olmadığı kadar güçlü bir konuma erişebilir.

Kadir Doğan

Referanslar:

1. http://www.documentcloud.org/documents/4801652-UAS-2018-Roadmap-1.html?embed=true&responsive=false&sidebar=false

2. https://www.csoonline.com/article/3227065/security/cyber-attacks-cost-us-enterprises-13-million-on-average-in-2017.html

3.       https://cointelegraph.com/news/pentagon-thinks-blockchain-technology-can-be-used-as-cybersecurity-shield

4. https://dodcio.defense.gov/portals/0/documents/dodaf/dodaf_v2-02_web.pdf

Kaynak: www.kokpit.aero

Kokpit Aero

Yorum Yap