GhostPlay – Simulation für KI-basierte Entscheidungsverfahren

»GhostPlay« schafft ein hoch performantes, synthetisches Simulationsumfeld (= Ghost), um mittels KI und in der Interaktion mit Gegnern, die verschiedene Leistungsprofile aufweisen, Entscheidungsverfahren unter Berücksichtigung unterschiedlicher Parameter (= Play) zu entwickeln.

Der Fokus liegt dabei auf der taktischen Ebene und bei Operationen höchsten Tempos (z. B. Duellsituation). Für »GhostPlay« werden die Unterdrückung gegnerischer Flugabwehr (Supression of Enemy Air Defense, SEAD) und der Einsatz der Flugabwehr gegen intervenierende SEAD-Einheiten als spezifische Missionen definiert. Die erlernten Entscheidungsverfahren werden in Ausbildungssimulatoren übertragen, um die optimale Integration KI-basierter Entscheidungsunterstützung im Sensor-Effektor-Verbund bei unterschiedlichen Missionsanforderungen und Umfeldbedingungen darzustellen. Klassische KI fokussiert auf die Extraktion von Mustern aus Massendaten. »GhostPlay« methodischer Ansatz geht deutlich über dieses Vorgehen hinaus. Ziel ist die Entwicklung eines Ansatzes, in dem kontextbewusste, komplexe und optimale, mehrstufige Entscheidungsverfahren für angreifende Einheiten und verteidigende Flugabwehreinheiten entwickelt werden.

Deshalb verwendet »GhostPlay«

• Deep Reinforcement Learning in Kombination mit Operations Research und Spieltheorie
• Transfer Learning, um eine KI-Lösung bereitzustellen, die in auf Basis realer Bedingungen in einem Simulationsumfeld entwickelt wurde
• Meta Learning im Sinne des »lebenslangen Lernens«, um Entscheidungsverfahren kontinuierlich in einem nicht-stationären Umfeld weiterzuentwickeln, das sich mit der Zeit verändern kann

Projektlaufzeit: 01.09.2021 bis 31.12.2024

»GhostPlay« geht über den Status Quo des bisherigen sogenannten Self-Play hinaus. Bei Self-Play stehen sich dem Tit-for-Tat-Ansatz vergleichbar, zwei identische Maschinen gegenüber, die versuchen, sich zu übertrumpfen. »GhostPlay« setzt dagegen auf die Interaktion von Gegnern mit unterschiedlicher Ausstattung und unterschiedlichen Handlungsalternativen und kann dazu gegebenenfalls auch unterschiedliche KI-Paradigmen (z. B. Emergenz oder spieltheoretisch motivierte Interaktionsprotokolle) einsetzen. Diese Differenzierung ist zentral, denn der Schwarm als Multi-Agenten-System könnte in sehr komplexen Einsatzbedingungen außer Kontrolle geraten. Das will das Konsortium umgehen, indem die Flugabwehr eine andere Perspektive einnimmt. Damit versucht »GhostPlay« Evidenz dafür zu erzeugen, ob ein spieltheoretischer Ansatz diese inhärente Verwundbarkeit eines angreifenden Schwarms zugunsten einer leistungsfähigeren Flugabwehr nutzen kann. »GhostPlay« wendet die »Ethics by Design«-Philosophie konsequent an, um unterschiedliche ethisch-rechtliche Anforderungen im Wechselspiel mit der Performanz intervenierender bzw. verteidigender Systeme darzustellen. Daraus resultiert eine neue Entscheidungsgrundlage im Hinblick auf die mögliche Regulierung des Einsatzes (teil-)autonom agierender militärischer Systeme, die es bislang nicht gibt.

Im Projektrahmen wird am Lehrstuhl von Prof. Schaal, HSU, mit dem Defense AI Observatory ein neuer Kompetenzbereich zum KI-Einsatz im Verteidigungsbereich aufgebaut. Vor dem Hintergrund der wissenschaftlichen Diskussion über militärische Innovation und mit besonderem Blick auf die Rolle von KI betrachtet der Kompetenzbereich (1) das Wechselspiel zwischen Kultur, Konzeptentwicklung und Organisationstransformation, untersucht (2) aktuelle Konflikte, Einsatzerfahrungen und Konfliktbilder im Lichte neuer Technologien und erforscht (3) Anforderungen an die Gestaltung wissenschaftlich-technisch-industrieller Ökosysteme im Zeichen neuer Technologien und Einsatzkonzepte.