Om redskap för bättre situationsuppfattning

Transkript

1 En uppfattning om uppfattningen: Om redskap för bättre situationsuppfattning Klas Wallenius, 15 mars Bedömning av läget utgör en väsentlig del i beslutsprocessen för att lösa militära uppdrag. Ändå är distinktionen mellan vad människan kan uppfatta och förstå och hur tekniken kan hjälpa henne, ganska dåligt utredd, liksom vilken slags stöd som behövs för att samarbeta och fatta beslut. Detta kan bli ett problem, då förståelsen av läget i grunden är subjektiv, medan verktyg som datafusion tenderar att betona objektiva aspekter av verkligheten. Begreppet situationsuppfattning kan vara till hjälp för att förstå detta. DISCCO (Decision Support for Command and Control) är ett koncept under utveckling för att stödja situationsuppfattning i en vidare mening än vad som tidigare varit fallet i våra ledningssystem. I försvarsindustrin har vi länge utvecklat teknik för att ge militären information om läget. Radarn har sedan ett halvsekel varit ett viktig redskap för upptäckt och ledning av flygande förband. Med datafusion har utnyttjandet av signaler från radarn för att framställa en luftlägesbild blivit allt mer automatiserat. Även till sjöss är radarn ett naturligt redskap för att ha koll på situationen. Däremot har det varit svårare att automatisera hanteringen av arméns lägeskartor. För dessa har man i större utsträckning varit beroende av mänskliga resurser för att samla in och bearbeta information. Att åstadkomma en gemensam lägesuppfattning är det viktigaste målet för det nätverksbaserade försvaret. Med en satsning på sensorer av olika slag och utveckling av datafusion ska man automatiskt upprätthålla beskrivningar av läget. Dessa beskrivningar ska dessutom hållas tillgängliga för olika beslutsfattare över ett nätverk. Därigenom nås ett informationsöverläge som ger dramatiska fördelar gentemot motståndaren. suppfattning OODA-loopen (Observe Orient Decide Act) är en vanligt förekommande modell för hur piloter ska kunna bilda sig en uppfattning om situationen som grund för att fatta beslut och agera. Den amerikanske flygöversten John Boyd använde denna modell av dynamiskt beslutsfattande för att illustrera betydelsen av snabbhet för att få övertag i luftstriden. Forskningen om situationsuppfattning (på engelska Awareness) har vuxit fram för att studera i vilken utsträckning individer (typiskt personer i stressade situationer, som brandmän, piloter och flygledare) har tillräcklig kunskap om situationen. En modell av detta begrepp föreslogs av Mica Endsley, 1985, se figur 1. Denna modell utgår, liksom OODAloopen, från att beslutsfattandet är dynamiskt och att det finns olika nivåer av medvetande. Således torde de två lägsta nivåerna, varseblivning och förståelse, motsvara O:na i OODA, medan den tredje nivån, projicering, eller förmågan att bedöma framtida status, inte betonas i Boyds modell. Subjektivt och objektivt delad glädje är dubbel glädje Endsleys modell av situationsuppfattning kan kritiseras för sitt alltför individualistiska och objektivistiska perspektiv. Enligt denna kritik kan situationsuppfattningen inte härledas från verkligheten i objektiv mening. I stället baseras situationsuppfattningen på subjektiva

2 definitioner av sådana element som bedöms vara relevanta. Med en sociologisk syn växer dessa betydelser fram först i interaktionen mellan individer. Dock kan åtminstone en del av uppfattningen betraktas som objektiv, genom att den berör sådant som man skulle komma fram till oavsett vem som observerar verkligheten annars hade man ju inte behövt observera verkligheten överhuvudtaget. Denna objektiva del torde vara mest dominant på den lägsta nivån av situationsuppfattning, medan de övre nivåerna i så fall har större subjektiva inslag. Som en följd av detta finns det två orsaker till att situationsuppfattning bör hållas gemensam mellan individer i olika delar av organisationen. Enligt den objektiva aspekten av situationsuppfattning så är informationen en resurs som är nästan gratis så fort den har uppstått. Därför kan resurser för informationsinsamling som radaranläggningar och spaningsförband, liksom kapacitet att bearbeta informationen, utnyttjas mer effektivt om informationen kan delas. Beträffande den subjektiva aspekten måste den uppfattning som skapas om situationen delas mellan beslutsfattare, för att underlätta samarbete mellan dessa. Datafusion suppfattning är ett mentalt tillstånd som i grunden är beroende av människans perceptiva och kognitiva förmåga. För att förstärka denna kunskap används teknik och metoder för att skaffa och sammanställa information om situationen. Konsten att kombinera data och information för att bedöma tillståndet hos olika entiteter i verkligheten kallar vi datafusion. JDL-modellen i figur 2 utvecklades ursprungligen av U.S. Joint Directors of Laboratories, Enligt denna modell kan man dela in datafusion i fem nivåer, varav nivå 1 till 3 stämmer väl överens med Endsleys tre nivåer av situationsuppfattning: På nivå 0 estimeras tillstånd på signalnivån hos sensorn. På nivå 1 estimeras tillstånden hos enskilda objekt. Nivå 2 handlar om uppskattning av relationer mellan objekt. Nivå 3 bedömer effekter av olika handlingsalternativi form av t.ex. hot och sårbarheter. Nivå 4, slutligen, innebär optimering av insamlingen och bearbetningen av data för att stödja målen för uppdraget. JDL nivå 0 och 1 tillsammans kallas ofta för multisensorfusion, eller liknande, för att betona att man använder sig av data från (flera) sensorer. Nivå 2 och 3 benämns informationsfusion för att betona användningen av redan fusionerade data tillsammans med andra slags informationskällor. Även om denna åtskillnad av källor för fusionen är ganska skakig så finns det andra grunder för varför en sådan uppdelning skulle vara bra. Enligt den tidigare diskussionen så är de subjektiva inslagen större på högre nivåer, vilket ställer högre krav på att användaren kan interagera med fusionen. Vidare är världsbilden betydligt mer komplex på högre nivåer eftersom olika möjliga relationer mellan objekt ska kunna representeras. Världsbilden, d.v.s. vilka slags objekt som kan finnas och vilka relationer de kan ha, måste representeras med någon slags begreppsapparat, eller ontologi. Detta är något som man inte behöver bekymra sig om lika mycket på de lägre nivåerna, där i stället numeriska beräkningar är i fokus. Multisensorfusion är ett ganska välutvecklat område i militära sammanhang. SaabTech har genom MST (Multi-Sensor Tracker) en framstående produkt för att estimera tillstånd och typ för luft- och sjömål baserat på olika slags sensorer. Med WASP (Wide Area Picture) kan flera olika multisensorfusion-källor synkroniseras för att åstadkomma en gemensam lägesbeskrivning tillgänglig över nätverket. Utvecklingen av informationsfusion har inte kommit lika långt, vare sig globalt eller inom Saab, kanske beroende på ovanstående svårigheter. På FOI arbetar man dock med att estimera vilka förband som finns på olika

3 nivåer, baserat på observationer av olika slags fordon på en väg. Ett annat område som utforskas hos FOI rör estimering av motståndarens intentioner. En gemensam situationsmodell Kopplingen mellan datafusion och situationsuppfattning har i militära sammanhang skett genom att objektens estimerade läge har visats i förhållande till en karta på en dataskärm. Detta har traditionellt kallats lägesbild, en benämning som känns förlegad när informationen blir gemensam och allt mer komplex. Olika användare tittar ju på radikalt olika bilder genererade från en gemensam mängd information. Det som datafusionen, tillsammans med beslutsfattaren, kommer fram till är snarare en situationsmodell som kan hållas tillgänglig över nätverket. Denna modell ska kunna studeras utifrån olika aspekter och ur olika abstraktionsgrad beroende på de olika användarnas behov. I figur 3, föreslås vilken slags information som den gemensamma situationsmodellen bör innehålla för att stödja situationsuppfattning för militär ledning. Informationen delas in i fysiska objekt, organisation och intentioner (och deras konsekvenser), motsvarande de olika nivåerna i Endsleys modell av situationsuppfattning, liksom JDL-modellens nivåer av datafusion. smodellen innefattar sålunda det fysiska tillståndet hos, och beslut fattade i, den egna organisationen, men också det som man tror om motståndarens tillstånd och beslut. En komplikation i det militära fallet som inte kommer fram i Endsleys modell är att konsekvenserna av de egna intentionerna är beroende av motståndarens beslut, och vad denne i sin tur tror om våra beslut. Dessa beroenden mellan besluten kan redovisas som en spelsituation och kan ses som ytterligare en nivå i situationsuppfattningen. DISCCO DISCCO (Decision Support for Command and Control) är ett koncept under utveckling på SaabTech AB för att upprätthålla en sådan situationsmodell med olika slags verktyg (vilka antyds i figur 3) som stöd för ledning och beslutsfattande. Som diskuterats tidigare så är situationsuppfattningen till stora delar subjektiv, vilket gör att den kan vara svår att stödja med automatiska processer. En av utgångspunkterna vid utvecklingen av DISCCO är därför att situationsmodellen i första hand måste underhållas av människor runt om i organisationen. Ledningsstöd (Command Support) utgör i grunden ickeintelligenta verktyg med vilka man kan manuellt interagera med situationsmodellen för att beskriva vad man bedömer vara viktigt i situationen, tillsammans med möjligheten att formulera hur man tänker lösa uppsatta mål. Efterhand som den tekniska utvecklingen leder till smarta verktyg som kan förstärka människans kognitiva förmåga, ska dessa ändå kunna utnyttjas. Sålunda kan multisensorfusion användas för att estimera tillståndet hos fysiska resurser medan informationsfusion kan användas för att estimera motståndarens organisation och intentioner. Vidare kan beslutsstöd (Decision Support) användas för att föreslå och värdera olika alternativa handlingssätt för den egna organisationen. Dessa består av olika AI-baserade verktyg tillsammans med möjligheten att simulera framtida händelseförlopp och metoder, för att värdera dessa gentemot målen. DISCCO är generiskt, genom att konceptet baseras på en konceptuell syn på ledning och beslutsfattande. Med begrepp som planer, uppgifter, resurser och roller kan man formulera egna beslut och det man tror om motståndarens beslut, oavsett situation och ledningsnivå. På så vis kan situationsmodellen, med tillhörande verktyg, hållas gemensam och tillgänglig över

4 nätverket. Detta leder i sin tur till bättre situationsuppfattning och ett effektivare beslutsfattande. Feedback Awareness Level 1 Perception of Elements in Current Level 2 Comprehension of Current Level 3 Projection of Future Status Decision Performance of Actions Goals & Objectives Preconceptions Figur 1. Endsleys modell av situationsuppfattning. Data Fusion Domain Level 0 Sub-Object Level 1 Object Level 2 Level 3 Impact Sources Human/ Computer Interface Level 4 Process Refinement Database Management System Figur 2. Olika nivåer av datafusion enligt JDL-modellen.

5 Complete SA - Manually Maintained by Command Support SA on Game Interdependency of Decisions Game Theoretic Approaches Decisions Organization Resources, Roles Decision Support Intentions Potential Plans, Consequences Decision Support Intentions Probable Plans, Consequences Info Fusion (JDL Level 3, Impact ) Decisions Organization Resources, Roles Info Fusion (JDL Level 2, ) SA on Physical Entities: Id, Kinematical State Multi Sensor Data Fusion (JDL Level 1, Object ) Figur 3. Den gemensamma situationsmodellen underhålls med hjälp av olika verktyg i DISCCO.