Durerà fino al novembre 2021 la Fase 2 del progetto dell’US DoD che punta a sfruttare le capacità di rilevamento naturali degli organismi marini allo scopo di monitorare quanto accade in acque di interesse strategico.
Gli organismi marini osservano i cambiamenti nel loro ambiente utilizzando una combinazione di sensi, ed è per questo che sono potenzialmente in grado di offrire informazioni senza pari su quanto accade sotto la superficie dell’acqua, difficili da ottenere con tecniche ingegneristiche tradizionali. Il programma Persistent Aquatic Living Sensors (PALS) della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) del Pentagono cerca di sfruttare tale fenomeno per aumentare le esistenti capacità di monitoraggio marittimo basate su hardware del Dipartimento della Difesa. Lanciato nel novembre 2018, il programma è ora entrato ufficialmente nella sua seconda fase, che durerà fino al novembre 2021. Fino ad allora, i team al lavoro sul progetto svilupperanno sistemi di rilevamento artificiali per osservare, registrare e interpretare le risposte fornite dagli organismi, per poi trasmettere i risultati analizzati agli utenti finali remoti in forma di allerta sintetizzati. Una volta ultimati, i sistemi PALS saranno in grado di discriminare tra gli obiettivi d’interesse e altre fonti dei fenomeni rilevati, come detriti e altri organismi marini, così da limitare il numero di “falsi positivi”. Unendo organismi marini con sistemi di rilevamento distribuiti, PALS mira a estendere notevolmente la durata e la gamma delle capacità di sorveglianza sottomarina.
“Poiché gli organismi marini sono onnipresenti nei loro ambienti, i sistemi di rilevamento auto-replicanti e in gran parte autosufficienti basati su di essi sarebbero discreti, economici, e fornirebbero una sorveglianza sottomarina persistente con un’impronta logistica minima”, ha osservato la dottoressa Lori Adornato del Biological Technologies Office (BTO) della DARPA, responsabile del programma PALS.
Contratti assegnati a quattro organizzazioni
La DARPA ha assegnato i contratti della Fase 2 a quattro organizzazioni differenti con l’obiettivo di far progredire il progetto PALS. In particolare, Raytheon BBN sta lavorando con lo snapping shrimp (“gambero pistola”, così detto per il suono prodotto dallo schioccare della sua chela più grande, che genera onde d’urto in grado di stordire le sue prede) da utilizzare in un sonar bistatico passivo. Anche Northrop Grumman, il secondo contractor, sta lavorando con il “gambero pistola”, utilizzandone lo “snap” come input per un sistema di imaging acustico 3D. Il terzo team selezionato proviene dalla Florida Atlantic University e utilizza la cernia gigante (Goliath Grouper) come un sensore biologico. Infine, il Naval Undersea Warfare Center – Newport Division, un partner governativo del programma utilizza un approccio ecosistemico per determinare se un veicolo sottomarino senza pilota è passato vicino a una barriera corallina.
“I team coinvolti hanno soddisfatto i parametri fissati per la Fase 1 e hanno dimostrato che esisteva una via per arrivare a soddisfare quelli più impegnativi delle Fasi 2 e 3”, ha commentato Adornato. “Siamo molto soddisfatti di proseguire il lavoro con questi team talentuosi, creativi e scientificamente rigorosi per affrontare le sfide poste dal programma PALS.”.
Il lavoro compiuto nella Fase 1 del programma
La DARPA aveva previsto per PALS un programma di ricerca della durata di quattro anni con contributi dai settori della biologia, chimica, fisica, machine learning (apprendimento automatico), analisi, oceanografia, ingegneria meccanica ed elettrica, rilevamento di segnali deboli.
Durante la prima fase, i team coinvolti hanno dimostrato che gli organismi marini potevano percepire la presenza di un veicolo sottomarino (o di un “confondente”, confounder) nel loro ambiente e rispondere con un “segnale di output” o un comportamento osservabile. Ciò richiedeva agli esecutori non solo di identificare gli organismi con un segnale unico e misurabile, ma anche di distinguere questo segnale dai rumori d’ambiente.
In occasione del lancio del programma nel 2018, Adornato aveva dichiarato: “L’attuale approccio della Marina degli Stati Uniti per rilevare e monitorare i veicoli sottomarini è incentrato sull’hardware e richiede molte risorse. Di conseguenza, tale capacità viene utilizzata principalmente a livello tattico per proteggere asset di alto valore come le portaerei, e meno a un livello strategico più ampio. Se riuscissimo a sfruttare le capacità di rilevamento innate degli organismi viventi che sono onnipresenti negli oceani, potremmo estendere la nostra capacità di tracciare l’attività degli avversari e farlo in modo discreto, su base persistente e con sufficiente precisione da caratterizzare le dimensioni e il tipo di veicoli rilevati.”
I sistemi di sensori costruiti attorno agli organismi viventi offrono una serie di vantaggi rispetto al solo hardware. La vita marina si adatta e risponde al suo ambiente, si autoreplica e si autosostiene. L’evoluzione ha dato agli organismi marini la capacità di percepire gli stimoli provenienti da tutti i domini: tattile, elettrico, acustico, magnetico, chimico e ottico. Anche la luce molto scarsa non rappresenta un ostacolo per gli organismi che si sono evoluti per cacciare e fuggire nel buio.
“Il nostro scenario ideale per PALS è sfruttare una vasta gamma di organismi marini nativi, senza la necessità di addestrarli, ospitarli o modificarli in alcun modo, il che renderebbe possibile questo tipo di rilevamento in molte località”, aveva commentato Adornato.