Årsrapport Verktyg för informationshantering och analys (VIA) 2010

Transkript

1 Årsrapport Verktyg för informationshantering och analys (VIA) 2010 Pontus Svenson, Henrik Artman, Joel Brynielsson, Marianela Garcia Lozano, Tove Gustavi, Andreas Horndahl, Pontus Hörling, Fredrik Johansson, Ronnie Johansson, Lisa Kaati, Birgitta Kylesten, Christian Mårtenson, Jonathan Svensson FOI är en huvudsakligen uppdragsfinansierad myndighet under Försvarsdepartementet. Kärnverksamheten är forskning, metod- och teknikutveckling till nytta för försvar och säkerhet. Organisationen har cirka 1000 anställda varav ungefär 800 är forskare. Detta gör organisationen till Sveriges största forskningsinstitut. FOI ger kunderna tillgång till ledande expertis inom ett stort antal tillämpningsområden såsom säkerhetspolitiska studier och analyser inom försvar och säkerhet, bedömning av olika typer av hot, system för ledning och hantering av kriser, skydd mot och hantering av farliga ämnen, IT-säkerhet och nya sensorers möjligheter. FOI Totalförsvarets forskningsinstitut Tel: Informationssystem Fax: Stockholm FOI-R SE Användarrapport Informationssystem ISSN December 2010

2 Pontus Svenson, Henrik Artman, Joel Brynielsson, Marianela Garcia Lozano, Tove Gustavi, Andreas Horndahl, Pontus Hörling, Fredrik Johansson, Ronnie Johansson, Lisa Kaati, Birgitta Kylesten, Christian Mårtenson, Jonathan Svensson Årsrapport Verktyg för informationshantering och analys (VIA) 2010

3 Titel Title Årsrapport Verktyg för informationshantering och analys (VIA) 2010 Annual report Tools for information management and and and analysis Rapportnr/Report no FOI-R SE Rapporttyp Användarrapport Report Type Månad/Month December Utgivningsår/Year 2010 Antal sidor/pages 22 p ISSN ISSN Kund/Customer FM Projektnr/Project no E53200 Godkänd av/approved by Magnus Jändel FOI, Totalförsvarets Forskningsinstitut Avdelningen för Informationssystem FOI, Swedish Defence Research Agency Information Systems Stockholm SE Stockholm

4 Sammanfattning Denna rapport sammanfattar verksamheten i projektet Verktyg för informationshantering och analys under Projektet är nystartat och har under året dels utfört en användarstudie, dels inlett teknisk forskning om bl a abstraktion av sociala nätverk, inhämtningsstyrning och semantiska nätverk. Nyckelord: informationsfusion, informationshantering, underrättelseanalys 3

5 Summary This report provides a summary of the work within the project Tools for information management and analysis during The project started this year and has performed a user study as well as technical research on, e.g., abstraction of social networks, information acquisition, and semantic networks. Keywords: information fusion, information management, intelligence analysis 4

6 Innehållsförteckning 1 Inledning och projektbeskrivning 7 2 Verksamhet under året Stöd till C-IED-verksamhet EDA CSUI och koppling till projektet Användarprofiler/personas Bakgrund om personas Översikt över bedriven forskning Abstraktion av sociala nätverk Planigenkänning Semantiska nätverk Situations- och hotresonerande Data mining Styrning av informationsinhämtning Publikationer Inskickade eller påbörjade artiklar

7 6

8 1 Inledning och projektbeskrivning Denna rapport beskriver verksamheten i FoT Ledning-projektet Verktyg för informationshantering och analys (VIA) under Projektet är nystartat och har planerat slutår Verksamheten utnyttjar de resultat som togs fram i föregående projekt (Situations- och hotanalys för BG 2011, se FOI-R 2859 SE, 2009) men har en annan inriktning. Nuvarande och framtida insatsförband har att hantera en stor mängd heterogen information från olika källor, från sensorinformation till OSINT (open source intelligence) och skriven text. Projektet ska utveckla och testa verktyg som hjälper analytiker och beslutsfattare att kvalitetsmärka, hantera och analysera denna information, t ex för att besvara underrättelsefrågor, sammanställa lägesbilder eller planera framtida handlingar.. Verktygen ska kunna hantera såväl information från sensorer som underrättelse-information och annan text. Projektet ska också undersöka hur lägesinformation/lägesbilder för informationsarenan kan skapas. Slutmål är att ha utvecklat nya algoritmer, verktyg och metodik för informationsoch underrättelseanalys. Effektmål är att implementering av dessa resultat leder till ökad lägesförståelse och förmåga till informationshantering hos FM. Projektets huvudmottagare av forskningsresultat och konceptprototyper är FM:s funktioner för underrättelseanalys. Exempel på frågeställningar som projektet skall försöka besvara: Hur ska stödverktyg och metodik som hjälper analytiker att göra snabbare och/eller bättre und-analyser/lägesbilder utformas? Hur ska information som matas in eller skapas av program märkas (halv- eller helautomatiskt) så att den blir semantiskt sökbar? Hur ska system för informationsinhämtning utformas? Hur ska resultaten från informationsanalysen visualiseras på bästa sätt? En preliminär strukturering av dessa frågeställningar kan göras i följande indelning INMATNING av information o strukturerad, t ex semantiskt taggad o inhämtning från öppna källor och strukturering av denna AUTOMATISK OCH HALVAUTOMATISK ANALYS av strukturerad information o aktivitetsigenkänning 7

9 o o o representation av lägesinformation i semantiska nätverk, med autonoma agenter som strukturerar informationen knowledge discovery och klustring i semantiska nätverk visualisering och analys av semantiska nätverk, inklusive sociala nätverk RESONERANDE om situationer och hot o formulering av hypoteser o assistentverktyg för att testa hypoteser o planering av ny inhämtning för att stödja eller förkasta hypoteser Rapporten är indelad i 5 kapitel. Kapitel 2 beskriver överskådligt verksamheten under året, inklusive lämnat direktstöd. Kapitel 3 ger bakgrundsinformation om så kallade personas eller användarprofiler. En studie har genomförts på MUST i syfte att skapa sådana profiler som kan bidra till inriktningen av den tekniska forskningen i projektet. Kapitel 4 beskriver kortfattat en del av den tekniska forskning som bedrivits, medan kapitel 5 listar de vetenskapliga publikationer som producerats och publicerats. Projektet kommer under januari 2011 att avgöra inriktningen på den fortsatta tekniska forskningen. Härvid kommer analysen av användarstudien liksom kontakter med relevanta intressenter att utnyttjas. Den relativt breda tekniska forskning som bedrivits under 2010 kommer att smalnas av och inriktas på några fokusområden som bedöms som särskilt viktiga och inom vilka det går att åstadkomma konkreta forskningsresultat som kan demonstreras Projektet kommer också att ta fram en mer långsiktig plan för forskning om stödverktyg för underrättelseverksamhet. 8

10 2 Verksamhet under året Ett internat genomfördes i januari för att planera årets arbete. En stor mängd idéer på forskning som är relevant för projektets frågeställningar och inriktning har tagits fram dels i samband med internatet, dels i en gemensam brainstorm med FMKE Projektet har under 2010 endast kunnat beröra en del av dessa forskningsområden. Under våren 2010 genomfördes i huvudsak fyra aktiviteter: planering för en användarstudie i form av intervjuer med underrättelseanalytiker och skapande av så kallade personas, korta beskrivningar av typiska användare som kan utnyttjas som stöd för forskningen (se kapitel 3); förberedelse för gemensamt experiment med Singapore; inledande teknisk forskning framförallt om planigenkänning med trädautomater (i samarbete med det Vinnova-finansierade projektet Actress och med Umeå Universitet), inhämtningsstyrning för Impactorium (delvis i form av ett utlagt uppdrag till Högskolan i Skövde) och resonerande om situationer; en inventering av realistiska scenarion och data (underrättelserapporter) som FOI har tillgång till (se FOI Memo 3130). Forskningsförberedelser främst genom litteraturstudier genomfördes också om bland annat fusionsforskning relaterat till semantiska nätverk, hierarkisk bayesiansk modellering med hjälp av så kallade topic models, data mining samt hur compressive sensing kan användas för fusion av heterogen information. Under hösten 2010 inriktades verksamheten främst på genomförande av intervjuer med underrättelseanalytiker, förberedelser för singaporeexperimentet, produktion av en omvärldsanalysrapport (FOI-R 3066 SE) och fortsatt arbete med inhämtningsstyrning och data mining/knowledge discovery. Dessutom har skrivarbete för ett relativt stort antal artiklar utförts, liksom en del arbete relaterat till användning av semantiska nätverk för fusion. Användarstudien avslutades december 2010 och ska tillsammans med diskussioner med relevanta mottagare av forskningsresultat i Försvarsmakten användas för att inrikta den tekniska forskningen under projektets återstående tid. En workshop där projektets forskningsidéer, den inledande tekniska forskningen och preliminära resultat från användarstudien presenterades genomfördes (FOI Memo 3337) och planering för en användardag genomfördes. Resultaten från användarstudien, inklusive krav på framtida system, kommer att redovisas separat kvartal

11 De flesta projektdeltagare har deltagit i en kurs om IS UndSäk som genomförts av MUST. Diskussioner pågår om att delfinansiera en doktorand vid Umeå Universitet som ska arbeta med algoritmer för aktivitetsigenkänning baserade på formella metoder. FOI:s forskning inom text mining har presenterats vid en workshop på KTH DSV. En översiktlig presentation av projektet och FOI:s forskningsstrategi för informationsfusion har genomförts för representanter för Försvarsdepartementet i samband med ett besök från dessa till FOI. Presentationer genomfördes också vid besök av amerikanska Office of Naval Research (ONR) och Department of Homeland Security (DHS) på FOI. Pontus Hörling gav en presentation vid en trilateral (Tyskland, Nederländerna, Sverige) workshop i Euskirchen, Tyskland, kring innehållet i ett spelkort inom disruptive technologies som VIA delvis bidragit till framtagandet av. Titeln var "Multi-level Information Fusion for Intelligence Staff 2020". Lisa Kaati presenterade FOI:s forskning inom området och hur den kan tillämpas för kriminalunderrättelsetjänst vid konferensen Polisforskning pågår som anordnades av Uppsala Universitets centrum för polisforskning. Christian Mårtenson deltog i företaget i2:s 1 europeiska användarkonferens juni i Bryssel. I syfte att öka kunskapen om relevanta kommersiella produkter har dessutom ett antal företag genomfört presentationer och demonstrationer för projektet, t ex Columba, Detica Netreveal, Infosphere, Recorded Future och Basis Technology. Projektet är genom Pontus Svenson representerat i referensgruppen för NFFPprojektet Informationsfusion för beslutsstöd och människa-systeminteraktion för framtida plattformar" och har deltagit i två referensgruppsmöten. Regelbundna möten har genomförts med projektets huvudmottagare MUST UTV varvid projektets inriktning och planerade aktiviteter har stämts av. Projektet och relaterad verksamhet på FOI har presenterats för HKV PROD LED Ledningsstöd, huvudman Ledningsystem och HKV PROD LED INFO, liksom för FMV. 1 tillverkar systemen Analysts s Notebook och Analyst s Workstation, som är standardprogramvaror för underrättelseanalys. 10

12 2.1 Stöd till C-IED-verksamhet Projektet har deltagit vid flera möten i C-IED 2 -bearbetningsgruppen inom J3 och stöttat med råd om informationshantering vid gruppens arbete. Stödet till C-IEDbearbetningsgruppen började inom ramen för FoT-transfer-projektet Impactorium, men övergick sedan till att utföras inom VIA. Den direkta orsaken till FOIs deltagande var den möjlighet att använda verktyget Impactorium som identifierades vid möten hösten-vintern Impactorium är ett verktyg för strukturering och hantering av information, främst med syfte att underlätta hotanalys, som togs fram i ett tidigare forskningsprojekt och nu ingår i FM:s transferprogram. Tidigt under arbetet konstaterades att det inte skulle gå att använda verktyget direkt (p g a ackrediteringsskäl liksom instabiliteter i programvaran), men att idéerna i det borde kunna gå att tillämpa för strukturering av den information som gruppen skulle gå igenom. FOI tog fram ett förslag på arbetsmetodik där en taxonomi för klassificering av IED-rapporter skulle tas fram och samtliga rapporter sedan märkas med termer från denna. För att säkerställa att taxonomin är relevant behöver denna skapas iterativt först klassificeras ett antal rapporter utgående från en grundtaxonomi, därefter skapas en ny taxonomi när man ser vilka kategorier som saknas. Samtliga rapporter måste sedan märkas med termer från den nya taxonomin. Märkning av rapporter på detta sätt skulle möjliggöra mer precisa sökningar och filtreringar, där t ex en utvecklingsfunktion med ansvar för eget uppträdande vid upptäckt av misstänkta IED vid fotpatrullering kan skapa en sökning innehållande termer från taxonomin som den tror är relevanta. Denna och andra sökningar tillämpas sedan kontinuerligt på allt inkommet material, som då automatiskt sorteras och skickas till relevanta mottagare. Det skulle också vara möjligt att förfina söktermer och skapa nya frågor när nya behov uppstår. Genom den automatiska matchningen mellan sökfrågor och rapporter skulle även gamla rapporter fångas in av sådana nya sökfrågor. Detta tilltänka arbetssätt passar väldigt bra med arbetsmetodiken i Impactorium, men kan också användas med enklare hjälpmedel. En excel-mall för hur märkning av rapporter skulle kunna göras togs fram. I lessons learned-arbete används ofta en form av lottningsförfarande, där en nyinkommen rapport läses av en specialist och sedan skickas till de befattningar som är berörda av den. Fördelen med detta förfarande är att det minskar informationsmängden hos de olika befattningarna då alla inte behöver läsa allt. Nackdelen är att fördelningen av kunskap blir beroende av den som råkar sköta lottningen det gäller att den personen vet exakt vilka behov olika befattningar har av material. Det blir också omöjligt att snabbt hitta relevanta äldre rapporter 2 C-IED = Counter-Improvised Explosive Device, motåtgärder för försåtmineringar. 11

13 när en ny frågeställning dyker upp det krävs att alla tillgängliga rapporter gås igenom igen med den nya frågeställningen i tankarna. 2.2 EDA CSUI och koppling till projektet EDA har under genomfört ett projekt med namnet CSUI (Common Standardised User Interface). Det har bekostats av medlemsländer, och haft som mål att utforska möjligheterna i ett gemensamt användargränssnitt för underrättelsetjänst. Projektet har bevistat demonstrationer av detta projekt. En kort redogörelse för CSUI och hur det kan kopplas till projektets verksamhet följer. Under 2009 (januari till november) har IBM haft uppdraget att skapa ett prototyp-användargränssnitt baserat på önskemål från medlemsländerna. Prototypen är tänkt att stödja underrättelseprocessen i allt från RFI 3 -hantering till bearbetning och delgivning i ett och samma system. Användargränssnittet i sig innehåller ingen informationsbearbetningsförmåga. För att utgöra ett fungerande system måste det alltså integreras med andra komponenter som utför det som användargränssnittet efterfrågar. För att skapa en bättre förståelse för hur prototypen skulle fungera i ett riktigt sammanhang har IBM integrerat en mängd underliggande komponenter i CSUI, som t ex GISverktyg, textanalys och översättning. Dessa ingår dock inte i CSUI utan måste köpas separat. CSUI-verksamheten relaterar till flera försvarsmaktsfinansierade projekt på FOI. Gemensamt för dessa projekt är att de är forskningsprojekt som studerar hur nya metoder och tekniker inom informationshantering kan anpassas och utvecklas för att göra nästa generations underrättelsesystem ännu effektivare. Resultaten från dessa projekt liksom den kompetens som de bygger upp hos FOI och FM kopplar till CSUI på flera sätt: Användarkrav. De användarkrav som ligger till grund för framtagningen av CSUI och liknande system baseras dels på FMs nuvarande arbetsmetodik och tekniska stödsystem, dels på FMs visioner och de framtida tekniska möjligheter som FM känner till. FOIs forskningsprojekt bidrar till att hålla en hög kunskapsnivå hos FM när det gäller det sistnämnda. Utvärdering. Forskningsprojekten arbetar bland annat med att utvärdera arbetsmetoder och tekniker för underrättelsehantering. Bland annat undersöks vilken nytta olika typer av automatisk textanalys kan ha vid bearbetning av stora textmängder. Denna typ av arbete kan och bör ha 3 Request for Information 12

14 direkt inverkan på vilka bearbetningskomponenter som köps in och integreras i CSUI. Kompetens som byggs upp kring dessa frågor kan också utnyttjas som expertstöd vid beslut om vidare satsning på CSUI. Ny och förbättrad funktionalitet. De tekniska komponenter som ingår i CSUI bygger på befintlig kommersiell teknik. FOIs forskningsprojekt utvecklar dessa och föreslår nya. Ett exempel är det ovan nämnda forskningsresultatet Impactorium, som kraftigt utvecklar det stöd som föreslås i CSUI. 13

15 3 Användarprofiler/personas Personas är en metodik för att ta fram beskrivningar av fiktiva användare som fångar de verkliga användarnas beteendemönster, mål och behov. Dessa beskrivningar kan till exempel byggas upp av användarstudier och tjänstebeskrivningar. Personas används för att utvecklare ska kunna skapa lämpliga hjälpmedel och stödverktyg. Personas-metoden har potential att skapa en gemensam beskrivning och uppfattning om användarna av ett specifikt system. Denna beskrivning kan ge ett systemutvecklingsteam en gemensam uppfattning om vilka användarna är, vilket kan utnyttjas i utvecklingen av system genom att vara en del av beställarprocessen samt att ge utvecklarna en konkret bild att arbeta utifrån. Personas kan också användas som ett designverktyg för att kommunicera användarbehov och krav kontinuerligt under hela systemutvecklingsprocessen. VIA-projektet beslutade att använda metoden personas för att möjliggöra en starkare koppling mellan den forskning som bedrivs och relevanta användare. Personas-metoden är relativt vanlig inom utvecklingsprojekt, medan VIA:s användning av den för att hjälpa till att inrikta forskning är mer innovativ. En utvärdering av arbetssättet och jämförelse med tidigare FoT-projekt i informationsfusions sätt att genomföra användarstudier kommer därför att genomföras och presenteras Arbetet med personas började under våren då hypotes-personas baserade på inläsning av tidigare FOI- och FHS-material skapades och reviderades efter diskussion med MUST UTV. En säkerhetsanalys av arbetet genomfördes också. Intervjuer genomfördes sedan hösten 2010, följt av analysarbete och skapande av slutgiltiga personas. Förutom själva personas togs också en önskelista över framtida informationshanteringssystem fram under intervjuarbetet. Dessa liksom analysen av personas redovisas i separat sekretessbelagd skrivelse. 3.1 Bakgrund om personas En persona är en fiktiv användarbeskrivning som representerar en användargrupp med gemensamma mål och beteendemönster, avseende ett system. Metoden vänder sig främst till mjukvarudesign och är introducerat som ett designverktyg. En persona är en urtyp/förebild för en användare, som får ett givet namn och ett ansikte som beskrivs i termer av behov, mål och uppgifter. Det blir lättare att tala om och komma ihåg än att få en abstrakt beskrivning av användaren. Skapande av personahypotes Med hjälp av resultat från en förstudie sker en första indelning av användare i personas utifrån förväntade mål och behov. För varje persona skapas en lista med 14

16 beteendevariabler som anses relevanta, användningsmiljö, samt vilka användargrupper som kan vara lämpliga att intervjua. Kontextuella intervjuer genomförs med utvalda användare Syftet med intervjun är att få underlag för att beskriva hur användaren arbetar. Sammanställningen av intervjuerna blir till generaliseringar gjorda av indata från många tänkbara användare. En del frågor som berör livet utanför tjänsten syftar framför allt till att beskriva bakgrundskunskaper och drivkrafter som påverkar hur man arbetar och tillgodogör sig tekniska hjälpmedel. Svaren på frågorna behandlas konfidentiellt. Agendan för intervjun är i stora drag: Några inledande frågor kring användaren och hur han/hon generellt arbetar och skulle vilja arbeta. Därefter är intervjun i områdena mål, uppgifter, information, arbetsformer, kompetensutveckling, samt drivkrafter/personliga mål. Modelleringsfas I detta steg revideras personahypotesen och en berättelse skapas kring varje persona. För att levandegöra personas väljs också ett fotografi ut som visar en bild på personan. Figur 1 nedan visar exempel på personas, framtagna i ett civilt forskningsprojekt 4. 4 Se Markensten, E., Artman, H. (2004). Procuring Usable Systems Using Unemployed Personas. Proceedings of NordiCHI'04 15

17 Kerstin Detaljer Linda Beskrivning Ålder: 37 Anställning: Rekryterare Kerstin är rekryteringsansvarig på ett större företag i Stockholm. Även om det alltid är mycket att göra trivs hon med sitt jobb, framförallt eftersom hon tycker det är givande att kunna påverka att människor ges sysselsättning och utvecklar sig själva. Detaljer Beskrivning Mål Ålder: 33 Eftersom henens företag rekryterar relativt många personer ställer Kerstin som professionell rekryterare höga krav på de verktyg hon Anställning: Arbetslös använder. Hon använder ams.se mycket, framförallt därför att de har flest sökande registrerade och för att dess annonser även visas i Linda har varit arbetssökande andra i sökmotorer två år och är som inskriven t.ex. Jobsafari. på Arbetsförmedlingen. Innan hon blev arbetslös jobbade hon i butik. Hon sa upp sig för att hon Eftersom inte trivdes det är och viktigt för att för hon hennes ville företag utnyttja att synas och sin utbildning; en kandidatexamen marknadsföras i nationalekonomi. bland sökande föredrar hon att annonsera framför att söka bland CV:n. Denna strategi påverkas också av att hon tycker att Sedan hon blev arbetslös sökfunktionen har Linda sökt är många väldigt jobb. knepig Hittills att hantera har hon och att det är svårt att fått avslag på alla jobb hon veta sökt, om vilket man i sänkt tidigare hennes anställningsomgångar självförtroende. har gett avslag till de Hon känner att hon har svårt sökande att konkurrera som man hittar. om de När lediga hon jobben ibland har använt sök CV trots eftersom hon inte har tillräckliga detta för meriter att snabbt och hitta erfarenhet. sökande Som med ett speciella färdigheter har hon resultat har hon också försökt också bredda tänkt på sitt att sökande kvaliteten och på söka många mindre sökandes kvalificerade jobb. ansökningshandlingar är relativt låg. Hon har varit i kontakt med AMS om att införa kontroller av dessa som med annonser, eller göra Linda kollar efter lediga jobb det möjligt i DN och att filtrera på ams.se bort i stort ofullständiga sett ansökningar men inget har dagligen. På ams.se använder hittills hon hänt. framförallt Platsbanken där hon söker på yrken. Hon tycker att kategorierna som finns inte riktigt passar henne. Hon har dock Eftersom ett antal Kerstins kategorier företag som har hon flera kollar kontor varje med egna gång hon går in på ams.se rekryteringsavdelningar och ser vilka nya jobb ingår som kommit det i hennes in. jobb att redovisa statistik för hur många de anställer, hur många som söker mm. Hon har ännu Eftersom Linda har en ganska inte hittat bred någon utbildning sådan är funktion hon osäker i de på verktyg vad hon använder men hon egentligen kan arbeta skulle som. använda Hon har det kikat om lite det på fanns. information om olika yrken på ams.se, men tyckte inte att den hjälpte så mycket. Hon skulle vilja ha lite tydligare Hitta information kandidater om som vad matchar man kan profil jobba med som nationalekonom. Eftersom Linda bara får avslag på sina Hantera administration kring rekrytering ansökningar undrar hon om hon kanske skulle försöka förbättra sitt CV eller sättet som hon skriver Ha sina kontroll ansökningsbrev. över rekryteringsprocessen Hon har försökt hitta information om detta G på fams.se, bb men inte h ffhittat k i något. k i Figur 1 Exempel på personas (från Markensten, E., Artman, H. (2004). Procuring Usable Systems Using Unemployed Personas. Proceedings of NordiCHI'04) 16

18 4 Översikt över bedriven forskning Detta kapitel ger korta beskrivningar över en del av den tekniska forskning som bedrivits inom projektet. För mer utförliga beskrivningar hänvisas till publikationerna listade i kapitel 5 samt kommande publikationer. Valet av forskningsämnen för 2010 gjordes för att skapa ett så brett underlag som möjligt för den insnävning av projektets verksamhet som genomförs efter analysen av personas. Den forskning som bedrivits inom området styrning av informationsinhämtning kopplar till forskningsfrågan om hur system för informationsinhämtning ska utformas. Ämnet är relevant för såväl MUST som dagens insatsförband och kan också knytas till forskningen om planigenkänning. Forskningen om abstraktion av sociala nätverk relaterar till projektbeskrivningens frågeställning om visualisering av analysresultat. Förutom tillämpningar för social nätverksanalys och visualisering kan de framtagna algoritmerna för abstraktion också användas för semantiska nätverk. Området planigenkänning drar nytta av det Vinnova-finansierade projeket Actress, som utvecklar algoritmer vilka anpassas för underrättelsetillämpningar i VIA. Detta område liksom semantiska nätverk och situations- och hotresonerande försöker tillsammans besvara frågan hur stödverktyg för skapande av underrättelseanalyser kan utformas. Den inledande litteraturstudie som genomförts i data mining syftar framförallt till att undersöka hur metoder från området kan användas för att märka stora mängder ostrukturerad information så att den blir semantiskt sökbar. 4.1 Abstraktion av sociala nätverk Social nätverksanalys är ett grundläggande verktyg inom underrättelseanalys. Det är dock svårt att visualisera och analysera stora nätverk. Ett sätt att lösa detta är att försöka hitta mindre, enklare nätverk som fångar de mest viktiga särdragen hos det stora nätverket. Det mindre nätverket kallar vi en abstraktion av det större. Ett enkelt exempel på nätverksabstraktion är så kallade block-modeller, där man i ett stort nätverk slår samman noder som t ex tillhör samma organisation. Genom att endast visa organisationer och deras förbindelser får man en mer lättförståelig bild än om alla enskilda personer som tillhör organisationerna och deras länkar visas. Ett annat exempel på abstraktion är community clustering, där man skapar grupper i nätverket genom att hitta delmängder av noder som har tätare förbindelser inbördes än utanför gruppen. 17

19 I publikation nr 5 i kapitel 5 studerar vi hur mer avancerade abstraktioner kan skapas genom att utnyttja algoritmer från området automatateori inom datalogi. Metoden används för att identifiera sociala roller i nätverk, t ex kan man i ett nätverk över ett företag hitta alla chefer, sekreterare och projektledare. Det mindre nätverk som bildas genom att slå samman alla noder som har samma sociala roll kan användas som en abstraktion av originalnätverket. Genom att studera de ekvivalensklasser av sociala roller som algoritmen ger ifrån sig kan man också hitta sårbarheter och styrkor i nätverket. Forskningen inom området är nystartad och behöver utvidgas med fler möjliga abstraktionsalgoritmer och kopplingar mellan dessa och konkreta användningsfall. Beroende på vad en analytiker är intresserad av i nätverket behöver olika abstraktioner skapas. Förutom för sociala nätverk kan abstraktionsmetoder också användas för att skapa mer lättförståeliga bilder av situations- och hotmodeller. Forskningsområdet kan därför kopplas till såväl semantiska nätverk som situations- och hotresonerande. 4.2 Planigenkänning Planigenkänning allmänt syftar till att identifiera vad en viss aktör håller på med och har tillämpningar inom t ex robotik och datorseende. Forskningen som bedrivs inom VIA syftar dock till att försöka skapa förbättrade hotmodeller för underrättelseanalys. Fördelen jämfört med de enkla trädmodeller eller Bayesianska nätverk som FOI hittills använt som hotmodeller är att det går att representera mer komplexa samband mellan olika aktiviteter som ingår i motståndarens plan. Metoder från teoretisk datalogi används för att skapa mer avancerade modeller som t ex innehåller temporala operatorer. Forskningen har nyligen inletts men har resulterat i publikation nr 2 i kapitel Semantiska nätverk Semantiska nätverk är ett sätt att representera kunskap om olika entiteter och deras inbördes relationer. Varje nod och relation i nätverket har en typ, och man kan t ex representera att en Volvo är en bil genom att ha en länk av typen är en mellan noderna för Volvo och bil. Ett socialt nätverk kan ses som en enkel form av ett semantiskt nätverk, där noderna är personer eller organisationer och länkarna uttrycker kommunikationssätt eller t ex släktskap eller organisationstillhörighet. Semantiska nätverk relaterar också till situations- och hotmodeller de modeller som är implementerade i Impactorium kan ses som förenklade semantiska nätverk. Genom att tillåta mer komplicerade semantiska nätverk som modeller 18

20 (jfr planigenkänning ovan), kopplingar mellan dem och skapandet av objektorienterade modeller kan en mer komplett representation av tillgänglig lägesinformation lagras och bearbetas av underrättelseanalytikern. Området har också stark koppling till andra verksamheter på FOI, t ex den forskning om konceptuell modellering och semantisk interoperabilitet som sedan länge bedrivits. Sensorfusionsmetoden attributfusion som använts av FOI i EU-projekt kan också kopplas till semantiska nätverk. Ingen egentlig forskningsverksamhet inom området har bedrivits av VIA under 2010, men ämnet och dess kopplingar till flera forskningsfrågor har diskuterats vid några tillfällen. Begreppet företeelsehavet har myntats som ett arbetsnamn för den representation av lägesinformation som kan skapas med hjälp av semantiska nätverk. Två viktiga frågor att utreda under kommande år är om semantiska nätverk kan användas som en samordnande formalism för forskningen i VIA samt om det är möjligt att hantera tillräckligt stora semantiska nätverk i datorer för att formalismen ska vara användbar, det vill säga om den är skalbar. 4.4 Situations- och hotresonerande Forskningen om situations- och hotresonerande tar sin utgångspunkt dels i tidigare doktorandarbete vid KTH, dels i kopplingar till verksamhet om modellering av situationer som utförts vid FOI. En plan för arbetet har presenterats i publikation nr 6 i kapitel 5. Att formulera och resonera om hypoteser är en väsentlig del av underrättelsearbetet. T ex efterfrågas ofta den mest troliga och den mest farliga alternativa händelseutvecklingen. Det är också viktigt att kunna resonera kring möjliga egna handlingsalternativ för att antingen minska konsekvenserna av en motståndares handlingar eller proaktivt agera för att förhindra dennes plan. VIA har undersökt möjligheten att ta fram ett datorstöd för detta, som tillåter användaren att mata in en representation av nuvarande läge och viktiga parametrar. Genom att använda metoder från spelteori kan sedan användaren pekas mot handlingsalternativ som är optimala givet nuvarande kunskap om läget. Förutom för underrättelseanalys kan funktionaliteten också vara viktig vid krishantering. Framtida forskningsfrågor inom området är först och främst att närmare utreda vilka de viktigaste användningsfallen är, därefter att ta fram algoritmer för att stötta användarens skapande av och resonerande kring hypoteserna. 19

21 4.5 Data mining Data mining handlar om att ur stora mängder data upptäcka nya mönster och ny kunskap. Området är relevant för underrättelseverksamhet på flera sätt, kanske framför allt för möjligheten att upptäcka nya hot som vi inte kunnat modellera i förväg (datadriven hotanalys istället för modelldriven). VIA har under 2010 genomfört en mindre litteraturstudie inom området. 4.6 Styrning av informationsinhämtning De situations- och hotmodeller som används för underrättelseanalys måste kopplas till inkommande information, från sensorer, webben eller mänskliga källor, för att vara användbara. För att vara säker på att inhämtningsresurser används optimalt behöver de styras så att de levererar den data och information som efterfrågas mest. Arbetet är inriktat på att undersöka hur metoder för att prioritera informationsinhämtning om olika indikatorer i en hotmodell, implementerad som ett Bayesianskt nätverk, kan utformas och har presenterats internationellt i ett konferensbidrag (nr 3 i kapitel 5), en poster (nr 8) och en presentation (nr 9). Forskningen bygger vidare på tidigare forskning vid FOI och Högskolan i Skövde om sensorstyrning och relaterar till ett ramverk som togs fram av en FOIfinansierad doktorand vid KTH Entropirelaterade mått används för att jämföra olika inhämtningsplaner, där den strategi som ger den största minskning i entropi väljs. Hittills har förhållandevis enkla hotmodeller använts som exempel för att utvärdera metoden. Möjliga utvidgningar av arbetet är t ex att undersöka hur metoden kan anpassas till mer realistiska (större, mer komplexa) situations- och hotmodeller eller att närmare undersöka kopplingen till planigenkänning. Det vore också intressant att undersöka möjligheten att genom störningsräkning på den totala sannolikhetsfördelningen för ett Bayesianskt nätverk ta fram en optimeringsfunktion för inhämtningsstyrningen. De inhämtningsresurser som styrs behöver inte vara traditionella sensorplattformar (t ex UAV-er), utan kan också vara t ex riktad inhämtning från webbplatser. 20

22 5 Publikationer Detta kapitel listar de publikationer som producerats och publicerats under Av publikationerna nedan är 2, 3, 4 och 5 peer review-granskade konferensbidrag, 6, 7, 8 peer-review granskade extended abstract (1 sida), 9 peerreview granskat abstract och 1, 10, 11 och 12 FOI-publikationer. 1. Joel Brynielsson, Redovisning av workshop om scenarier, FOI Memo 3130, Johanna Högberg, Lisa Kaati, Weighted Unranked Tree Automata as a Framework for Plan Recognition, In Proceedings of the 13th International Conference on Information Fusion (FUSION 2010), Edinburgh, UK, July 2010, Paper Tu2.4.4, pp (FOI-S SE) 3. Ronnie Johansson, Christian Mårtenson, Information Acquisition Strategies for Bayesian Network-based Decision Support, In Proceedings of the 13th International Conference on Information Fusion (FUSION 2010), Edinburgh, UK, July 2010, Paper We1.4.5, pp (FOI-S SE) 4. Pontus Svenson, Robert Forsgren, Birgitta Kylesten, Peter Berggren, Wong Rong Fah, Magdalene S. Choo, John K. Yew Hann, Swedish- Singapore studies of Bayesian Modelling techniques for tactical Intelligence analysis, In Proceedings of the 13th International Conference on Information Fusion (FUSION 2010), Edinburgh, UK, July 2010, Paper Th3.4.1, pp (FOI-S SE) 5. Joel Brynielsson, Johanna Högberg, Lisa Kaati, Christian Mårtenson, Pontus Svenson, Detecting social positions using simulation, In Proceedings The 2010 International Conference on Advances in Social Networks Analysis and Mining, Odense, Denmark, 9-11 August 2010 (FOI-S SE) 6. Pontus Svenson, Situation monitoring and threat reasoning for infrastructure protection, Proceedings National Symposium on Technology and Methdology for Security and Crisis Management (TAMSEC), Linköping oktober 2010 FOI-S SE 7. Sten F Andler, Mikael Fredin, Pontus Svenson, Smart Tracking of Information for Maritime Domain Awareness, Proceedings National Symposium on Technology and Methdology for Security and Crisis Management (TAMSEC), Linköping oktober 2010 FOI-S SE 21

23 8. Ronnie Johansson, Christian Mårtenson, Information Acquisition for Bayesian Network-based Threat Analysis, Proceedings National Symposium on Technology and Methdology for Security and Crisis Management (TAMSEC), Linköping oktober 2010 FOI-S SE 9. Ronnie Johansson, Christian Mårtenson, Information Acquisition for General Bayesian Networks with Uncertain Observations, Presented at 1 st International Workshop on Advanced Methodologies for Bayesian Networks,, FOI-S SE, Pontus Hörling (red.), Marianela Garcia-Lozano, Tove Gustavi, Fredrik Johansson, Ronnie Johansson, Christian Mårtenson, Omvärldsanalys informationsfusion , FOI-R 3066 SE, Pontus Svenson, "Milstolperedovisning workshop ", Memo Pontus Svenson, "Milstolperedovisning planering användardag ", Memo Inskickade eller påbörjade artiklar En artikel om informationsfusion för asymmetriska operationer har skickats in till tidskriften Journal of Advances in Information Fusion. Artikeln är skriven i samarbete med tyska och italienska forskare och bygger på resultaten från NATO-gruppen IST_065 Information Fusion for Asymmetric Operations. En utvidgad version av publikationen 5 har efter inbjudan skickats in till en tidskrift. Vidare har ett inbjudet bokkapitel om social nätverksanalys skrivits, och skrivarbete pågår om ytterligare publikationer om bl a planigenkänning, fusion av information inhämtad från webben, dynamisk morfologisk analys och situations- och hotresonerande. Forskningssamarbete med FHS har resulterat i ett inskickat abstract till konferensen ICCRTS. 22