Rusya-Ukrayna savaşında ve Orta Doğu’daki çatışmalarda etkisini gösteren ve harp sahasının kurallarını değiştiren insansız hava araçları (İHA), doğada hayvanların yaptığı gibi büyük bir koordinasyon içinde olsa ne olurdu? Arılar, karıncalar gibi görevlerini birbirleriyle haberleşerek ve mükemmel bir şekilde paylaşarak gerçekleştirseler, harp sahasını nasıl etkilerdi? Bu yazımızda bu konuya odaklanan ve İHA’ların birbiri arasında koordinasyonunu sağlayan “Sürü İHA” konseptini yakından inceleyeceğiz ve harp sahasında sebep olabileceği gelişmelere değineceğiz.
Sürü İHA konsepti nedir?
Sürü insansız hava araçları, birden fazla insansız hava aracının birbiriyle koordine bir şekilde görev yürüttüğü bir konsepttir. İHA’lar birbirleri ile konum, hareket, görev gibi durum bilgilerini paylaşır. Bu bilgiler işlenerek her bir İHA’nın diğerlerine koordine bir şekilde görevini yapmasını sağlar.
Arama kurtarma, haritalama gibi sivil alanlarda da uygulamaları olsa da bu yazımızda askeri yönüne ve savaş stratejilerinde değiştireceği unsurlara odaklanacağız.
Merkeze bağlı sistemler ve merkezsiz sistemler olmak üzere iki tip sürü İHA konsepti vardır.
Merkeze bağlı Sürü İHA
Merkeze bağlı Sürü İHA sisteminde her İHA yer kontrol istasyonuna kendi verisini gönderir. Yer kontrol istasyonunda işlenen veriler sonucunda her bir İHA için hareket/görev komutları oluşturulur ve gönderilir. İHA’lar aldıkları komut doğrultusunda hareket eder ve kendilerine atanan görevi gerçekleştirir.
Merkezsiz Sürü İHA
Merkezsiz tipteki İHA sürüleri, veri bir kontrol-komuta merkezinde işlenmeden çalışır. Her bir İHA birbiriyle haberleşerek konum, hareket verilerini aktarır. Her bir İHA bu verileri kendisi işleyerek ilk başta atanan göreve göre kendi aksiyon komutunu üretir. Yer kontrol istasyonu sadece sürünün tamamına yönelik komutlar yollamada kullanılır ve herhangi bir veri işleme görevinde çalışmaz.
Bu iki sistemin bir arada çalıştığı, verinin bir kısmının İHA’larda bir kısmının ise yer kontrol istasyonunda işlendiği hibrit çözümler de bulunmaktadır. Örneğin İHA’lar birbirlerine çarpmamak için konum ve hareket verilerini kendi üzerlerinde işlerken, İHA’lardan alınan görüntü verisi merkezde işlenebilir.
İHA’larda sensör ve haberleşme teknolojileri
İnsansız hava araçlarında farklı amaçlarla kullanılan birçok sensör bulunur. Bunlardan bazıları temel uçuş işlevini gerçekleştirmek için, bazıları görev bazlı kullanım için İHA’nın üzerinde bulunur. GPS, barometre, pusula, ivmeölçer, hava hızı ölçer gibi sensörler temel uçuş işlevinde İHA’nın otonom uçuşunu sağlamada kullanılan sensörlerdir.
Bu sensörlerin yanı sıra sürü İHA konsepti için kullanılan ve diğer İHA’ları algılamaya yarayan sensörler vardır. Lidar, radar, ultrasonik sensörler ve kamera sistemleri; İHA’ların birbirini algılayıp koordine bir şekilde uçmasını sağlar. Bu sensörler GPS ve hareket verilerini destekleyerek İHA sürüsünün 3 boyutlu bir haritasının oluşturulmasını sağlar.
Haberleşme tarafında uydu haberleşmesi, radyo modülleri; daha küçük sistemlere baktığımızda Wi-Fi modülleri, GSM gibi teknolojiler kullanılarak hem İHA’lar arası iletişim hem de yer kontrol istasyonuyla iletişim sağlanır. Bu iletişim sırasında gecikme süresinin minimum olması, İHA’lar arası koordinasyonun sürekliliği açısından kritik önem taşır. Bu sebeple farklı iletişim protokolleri ve farklı modüller, amaçları doğrultusunda bir arada kullanılabilir.
Emir komutada yapay zeka kullanımı
Sürü İHA sistemlerinin önemli noktalarından biri, arkaplanda çalışan algoritmaları sayesinde tam otonom olmasıdır. İHA’lara atanan görev veya uçuş planı, bu algoritmalar tarafından işlenerek uçuş komutlarına dönüştürülür. Yani herhangi bir pilot veya operatör İHA’yı manuel olarak kontrol etmeksizin algoritmanın oluşturduğu uçuş kontrol komutları pilot görevini üstlenir.
İHA’lardan alınan veriler ile büyük bir veri kümesi oluşur. Bu verileri işlemede yine yapay zeka algoritmaları kullanılır. Makine öğrenmesi yoluyla daha önce benzer veriler ile eğitilen yapay zeka modelleri, gelen verileri işleyerek eğitim sırasında kullanılan veri setiyle karşılaştırır ve buna göre tespit yapar.
Yapay zeka dil modellerinin hayatımıza girmesiyle, yapay zeka modellerinin birçok farklı konuda plan, yol haritası, strateji geliştirebileceğine şahit olduk. Peki bu modeller kullanılarak ordular için komuta merkezi, strateji oluşturma asistanı gibi bir çözüm geliştirilebilir mi?
Bu konuda ABD merkezli Palantir firmasının geliştirdiği Palantir AIP hakkında bir incelemede bulunmuştuk. Palantir yayınladığı demoda, bir radardan gelen tehdit tespitine ilişkin aksiyon almada yapay zekanın nasıl kullanılacağına dair bir gösterimde bulunmuştu. Palantir AIP; düşmanı tespit etmede kullanılabilecek farklı seçenekleri, müdahale etmede kullanılabilecek birimleri, bu birimlerin tehdide ulaşmada kullanabileceği en optimal yolu operatöre sunarak geleneksel yöntemlerle saatler sürebilecek strateji oluşturma aşamasını basite indirgiyordu.
Geçtiğimiz haftalarda Baykar’da buna benzer bir gösterimde bulundu. Saha Expo 2024 fuarında Selçuk Bayraktar’ın sunumunda gösterdiği videoda 5 adet Kızılelma SİHA’nın yaptığı formasyon uçuşunu kontrol eden sistem, operatöre 2 adet kimliği belirsiz F-35 savaş uçağı tespit edildiğini bildiriyordu. Videoda operatör, basit birkaç tıklama ile Kızılelma SİHA’ları istediği konuma yönlendirebiliyor ve aksiyon alabiliyordu.
Sürü İHA konseptinde de kontrol istasyonunda, bu İHA’ların kontrolünü en basite indirgeyecek ve operatörün yalnızca basit komutlar ile sistemi yönetmesini sağlayacak bir yapay zeka modeli kullanımının konseptin etkisini en üst seviyeye çıkaracağını söylemek yanlış olmaz. Zira Palantir ve Baykar örneklerinde olduğu gibi, normalde kullanımı için detaylı ve uzun süren eğitimlerden geçmek gereken bu sistemleri yönlendirmek için yapay zekanın kullanımı; eğitim süreleri, operatör yetersizliği, uçuş doğruluğu gibi konularda sistemin verimini artıracaktır. Bunun yanında sürüyü oluşturan her bir İHA’dan alınan verileri işlemek, kontrol etmek, hedef tespit etmek gibi konularda yapay zeka; tespit için operatöre bağımlı sistemlere kıyasla çok daha verimli olacak.
Basit bir örnek ile bu sistemin etkisini anlayalım: Uydu görüntüsü yoluyla bir askeri yığınak tespit ettiniz. Ancak düşman unsurlarının sayısı ve türleriyle ilgili detaylı bilgi toplayamıyorsunuz. Bu koşulları spesifik olarak bu alan için bile geliştirilmemiş olan ChatGPT’ye söylediğimizde ürettiği strateji, emir komutada yapay zekanın ne kadar etkili olabileceğini gösteriyor. Ürettiği strateji 4 temel aşama ile olaya yaklaşıyor. İlk aşamada yüksek irtifadan geniş alan taraması yapan İHA’lar ile konum, alan bilgisi gibi veriler toplanıyor. İkinci aşamada daha alçak irtifada uçan çok sayıda mini İHA ile detaylı görüntü verisi toplanıyor. Üçüncü aşamada görüntü işleme yoluyla tespit edilen sistemlerin sayısı ve türleri belirleniyor. Son aşamada elde edilen veriye göre harekat planı hazırlanarak en etkili ve optimal yol ile hedeflerin imhası sağlanıyor.
“Human in the loop” ve güvenlik tedbirleri
Sürü İHA teknolojisinin altyapısına tüm bu yapay zeka algoritmalarını yerleştirirken dikkat edilmesi gereken bir konu da güvenlik. Zira terabyte’larca veri ile eğitilmiş yapay zeka modellerinin bile hâlen hata yaptığını görüyoruz. Bu durumda askeri ekipmanlarla donatılmış yüzlerce İHA’yı olduğu gibi yapay zeka kontrolüne vermek mantıklı ve güvenli değil.
Bu durum literatürde “human in the loop” olarak adlandırılan ve yapay zeka ile donatılmış sistemin insan müdahalesi/kontrolü ile çalışmasını sağlayan tedbir ile çözülüyor. Karar alma mekanizmasının son evresinde mecburi tutulan insan onayı, yapay zekanın olası hatalarının önüne geçmeyi sağlıyor.
Bunun yanında yazılımsal kısıtlamalar ve tedbirler de bulunuyor. Prototip aşamasında yüzlerce simülasyon testinden geçen sistemin davranışları incelenerek hata ayıklama yapılıyor ve gerçek sistem testlerinde belirli yazılımsal limitler ile İHA’ların uçuşu gerçekleştiriliyor.
Elektronik harbe karşı çözümler
Sürü İHA konseptini harp sahasında engelleyebilecek en büyük unsur elektronik harp. Çünkü verimliliği ve sağladığı faydaları tamamen iletişime bağlı olan bu sistemler, elektronik harbe maruz kalmaları durumunda etkisiz hale geleceklerdir.
Son günlerde, yeniden seçilen ABD Başkanı Donald Trump ile yakınlığı ile bilinen Elon Musk da sürü İHA konsepti ile ilgili bir paylaşım yaparak F-35 savaş uçağını eleştirdi. Ancak yaptığı paylaşım, savunma uzmanları tarafından “elektronik harbe karşı bu sistemler etkisiz kalacak” eleştirisinin odağı oldu.
Meanwhile, some idiots are still building manned fighter jets like the F-35 🗑️ 🫠
pic.twitter.com/4JX27qcxz1— Kekius Maximus (@elonmusk) November 24, 2024
Bu soruna yönelik çözümlerin ilki, elektronik harbe karşı dayanıklı haberleşme modülleri kullanan araçlar tasarlamak. Bu çözüm ancak ucuz yollu, mobil sistemlere karşı işe yarıyor. Doğrudan elektronik harp için geliştirilmiş savaş uçaklarının uçtuğu bir bölgede, İHA’lar arası iletişimin neredeyse hiç kurulamayacağını söyleyebiliriz.
İkinci bir çözüm ise belli basamaklardan oluşuyor. Bu basamakların ilki, sürüyü oluşturan İHA’ların GPS bağımsız uçuş sağlayabilmesi. Ataletsel seyrüsefer sistemleri ile uçuş sağlayan İHA’ların otonom uçuşunun, elektronik harpten etkilenmeyeceğini söyleyebiliriz. İkinci basamak ise sürünün merkezsiz sürü İHA tipinde bir sürü olması. Böylece her İHA kendi içinde bir bilgisayar barındıracak ve veriyi kendi üzerinde işleyecek. Üçüncü basamak ise iletişimin kesildiği taktirde yürütmek üzere bir operasyon planı oluşturulması. Her İHA’nın, diğer İHA’lardan aldığı son verilere göre yapacağı çıkarım, önceden oluşturulan operasyon planı ile birleştirilerek İHA’ların iletişim olmadan da koordine olmaları sağlanabilir. Her ne kadar iletişim sağlanabilen andaki kadar verimli olmasa da bu çözümle sürünün belli bir görev planını yürütmeye devam edebileceğini söyleyebiliriz.
Savaş konjonktüründe geliştireceği unsurlar
Öncelikle pek de birbiriyle koordine çalışmayan ama sayıca çokluğuyla harp sahasında şok etkisi oluşturmuş kamikaze FPV İHA’lara bakalım.
Sayıca çok, maliyeti düşük, ufak boyuttaki bu sistemler Rusya-Ukrayna savaşının seyrinde önemli bir etkiye sahip. Birkaç bin dolara hatta daha ucuza mâl edilen bu İHA’lar milyon dolarlık sistemler üzerinde büyük zayiatlara yol açtı. Öyle ki orduların Ar-Ge birimleri anti-İHA sistemler üzerine yoğunlaşarak bu tehditten korunmak için çözümler aramaya başladı. Tankların üstüne eklenen korumalar, piyade tüfeği altına takılan av fişeği aparatları, elektronik harp cihazları gibi birçok farklı çözüm geliştirildi. Ancak bu çözümlerin tamamen yeterli olmadığı, her iki tarafın da yayınladığı videolara göre aşikar.
Sonuç olarak çok sayıda ve koordinasyonları insan eliyle sağlanan bu sistemler dahi tankların, hava savunma sistemlerinin, uçakların yok edilmesinde kompleks seyir füzesi sistemlerinin şart olmadığını göstermeye yetti.
Bu konsepti bir adım daha ileriye taşıyarak eklenecek sürü İHA kabiliyeti, bu sistemlerden alınan verimi en üst seviyeye taşıyacaktır. Örneklerle açıklayalım:
Bir bölgede düşman unsurları tespit edildi. Sıradan FPV kamikaze İHA mantığıyla olaya yaklaştığımızda, imha edilmesiyle düşmanda en çok zarara sebep olacak unsur hedef alınır ve saldırılır.
Sürü İHA altyapısında yer alan kamikaze İHA’lar ile aynı duruma yaklaştığınızda, bölgeyi daha detaylı tarama ve bilgi toplama imkanınız vardır. Karşı tedbirler var mı, hangi unsur nasıl korunuyor, hangi unsuru yok etmek daha çok zarar verir gibi bilgiler toplanarak sistemin ana algoritmasında olası harekat senaryoları oluşturulup operatöre bildirilir. Operatör önerilen seçenekler arasından bir karar seçer ve saldırıyı gerçekleştirir. Ayrıca sayıca çokluk avantajı da unsurlar arasından seçim yapmak yerine tüm düşman unsurlarına aynı anda koordine bir saldırı gerçekleştirmeyi sağlar.
Bunun yanında kontrol etmesi alışık olduğumuz sivil İHA’lara kıyasla daha zor olan FPV İHA’larda oluşması muhtemel pilot hataları mevcuttur. Ancak görüntü işleme ile hedef tespit ve takip algoritmalarına sahip sürü İHA’larda bu hatalar minimum seviyeye indirilerek uçuş süresi, pil miktarı gibi değişkenler de gözetilerek en optimum yol ile otonom uçuş gerçekleştirilir.
Her ne kadar yazının bu kısmına kadar sürü İHA teknolojilerine ufak boyutlu quadcopter İHA’larmış gibi yaklaşsak da bu sistem tüm İHA sistemlerine entegre edilebilir bir sistem.
Büyük boyuttaki İHA’ların kendi aralarında haberleşerek koordine görev gerçekleştirmesi, uçurması dahi oldukça maliyetli olan bu sistemler için görev verimliliğini oldukça artıracaktır. Bunu tam da sürü İHA mantığında olmasa da iki İHA’nın koordine çalışmasına örnek olacak bir olayla açıklayalım:
2022 yılında Bayraktar Akıncı’nın TEBER-82 ile gerçekleştireceği atış testinde, Akıncı’nın bulunduğu irtifadaki hava koşulları nedeniyle lazer ile işaretleme mümkün değildi. Test, farklı konumda ve irtifadaki bir Bayraktar TB2’nin hedefi lazer ile işaretlemesiyle gerçekleştirildi ve Akıncı hedefini tam isabetle vurdu.
Bu örnekte TEBER-82 taşıma kabiliyeti olmayan TB2 ve mühimmatı taşıyabilen ancak lazer işaretleme için uygun koşullara sahip olmayan Akıncı’nın koordine çalışmasıyla atış gerçekleştirilebildi. Bu gibi durumlarda sürü İHA altyapısı, havada konuşlu unsurlardan topladığı bilgi ile en verimli çözümü üretmeyi sağlayacak. Bu senaryoda bir test söz konusu olduğu için bölgede olan bir TB2’den yararlanıldı. Ancak gerçek bir saldırı senaryosunda durum böyle olmayabilir. Bu durumda sürü İHA sistemi, bölgeye en yakın lazer işaretleme kabiliyeti olan İHA’yı hedefe otomatik bir şekilde yönlendirebilirdi.
Bu sistemin hava muharebesinde kullanılmasına yönelik çalışmalar olduğunu biliyoruz. Muharip insansız uçak sistemlerinin kendi aralarında haberleşerek koordine görev gerçekleştirmesi, henüz savaş uçaklarının yerini tam olarak alamayan MİUS’lar için çözüm olabilir. Zira hava muharebesinde insansız uçakların henüz insanlı uçakların yerini alamamasının arkasındaki sebep, durumsal farkındalığın ve buna bağlı olarak uçuş hızının insansız sistemlerde düşük olması. Durumsal farkındalığın yetersiz olması, bu sistemlerin daha iyi çalışabilmesi, daha hassas kontrol edilebilmesi ve hedef tespiti yapabilmesi için uçuşun yavaş olmasını gerektiriyor. Bu da mühimmatların menzili ve düşman uçaklarına karşı enerji üstünlüğünü düşürdüğünden önemli bir dezavantaj olarak öne çıkıyor.
Sürü İHA altyapısının MİUS sistemlerinde kullanılması aslında tam olarak durumsal farkındalık sorununu, sensör teknolojilerinin gelişmesini beklemeye gerek kalmadan, kısa vadede çözmeye yarıyor.
Boeing tarafından Avustralya Hava Kuvvetleri için geliştirilen MQ-28 Ghost Bat için, insanlı bir savaş uçağı maliyetinin %10’u kadar bir maliyet hedefleniyor. Yani bir insanlı savaş uçağı maliyeti ile 10 adet insansız savaş uçağı sistemi üretilebileceğini bu bilgiden yola çıkarak varsayabiliriz.
Sürü İHA konseptinde temel amaç, çok sayıda birimden aynı anda bilgi almak ve bu bilgiyi işlemek. Bir insanlı savaş uçağı ve pilotunun durumsal farkındalığına, 10 adet MİUS ve arka planında çalışan bir yapay zeka algoritması ile rahatlıkla ulaşılabileceğini söylemek yanlış olmaz. Birebir kıyas yapıldığında insanlı savaş uçağını öne çıkaran pilot farkındalığı, 1’e karşı 10 durumunda sensör füzyonuna yenik düşer. Düşmanın savaş uçağının ilgilenmesi gereken hedef sayısı artacağından, o MİUS’lardan biri ile meşgulken diğerleri stratejik tüm kozları kullanacak ve hedefi imha edeceklerdir.
Henüz bunun sahada bir örneğini görmemiş olsak da yapay zekanın gelişme hızı ve sergiledikleri, çok yakın bir gelecekte bunun gerçekleşeceğini gösteriyor. Firmaların duyurdukları çalışmalar ve gerçekleştirdikleri demonstrasyonlar da bunu destekliyor.
Sonuç
Her boyutta ve özellikteki insansız hava araçlarına entegre edilebilecek sürü İHA algoritmaları, bu sistemlerin halihazırda yüksek olan verimliliğini en üst seviyeye taşıyacaktır. Her İHA birimi için ayrı bir operatöre ihtiyaç duyulmayacak, strateji belirlemek için her İHA’dan gelen bilgiler elle işlenmek zorunda olmayacak. İHA’lar arasında haberleşme ve yapay zeka ile, otonom uçuş algoritmaları görevi en doğru ve verimli şekilde gerçekleştirecek.
Harp sahasında İHA’lar dolayısıyla alışılmadık olaylara şahit olduğumuz şu yıllarda, sürü İHA teknolojilerinin potansiyelinden haberdar olan büyük savunma firmaları bu alanda yatırım ve Ar-Ge yapmaya başladılar. Yapay zeka modellerinin geliştirilmesine yatırım yapan firmalar, bu modellerin İHA’lara entegrasyonu için çalışmalar yürütüyorlar. Henüz eksikler olsa da ve harp sahasında “proof of concept” olarak nitelendirilebilecek bir örneğini görmemiş olsak da teknolojinin gelişme hızındaki ivme ile bu sistemlere geçişin çok da uzak bir zamanda olmayacağını söylemek yanlış olmayacaktır.
