Proyecto VENOM: La Fuerza Aérea de EE.UU. incorpora pilotos AI A 6 F-16

La Fuerza Aérea de EE.UU. ha anunciado planes para equipar a un pequeño grupo de F-16 Fighting Falcons con pilotos de inteligencia artificial (IA), como parte del Proyecto Viper Experimentation and Next-Gen Operations Mode (VENOM). La noticia llega apenas un mes después de que anunciara que un F-16 pilotado por IA y fuertemente modificado, conocido como X-62A, había volado con éxito en diversas misiones de combate aéreo durante dos semanas el pasado mes de diciembre.

El proyecto VENOM es el último desarrollo de la arquitectura de equipos de aeronaves autónomas Skyborg del Air Force Research Laboratory (Laboratorio de Investigación de las Fuerzas Aéreas), cuyo objetivo es emparejar cazas tripulados con aviones teledirigidos dotados de IA para el combate del siglo XXI. Las Fuerzas Aéreas están invirtiendo mucho en este concepto, con una asignación de 50 millones de dólares en su propuesta de presupuesto para 2024, solo para el proyecto VENOM.

En un seminario en línea organizado por el Instituto Mitchell de Estudios Aeroespaciales, en el que participó Emma Helfrich, de The Warzone, se revelaron muchos datos nuevos sobre el proyecto VENOM.

Este proyecto no sacará a los pilotos de la cabina. En su lugar, se equiparán seis F-16 de la base aérea de Eglin con agentes de inteligencia artificial que compartirán cabina con sus homólogos humanos. El objetivo es emplear estas aeronaves en diversas operaciones de prueba para recopilar datos útiles sobre los conceptos de equipos tripulados-no tripulados y, al mismo tiempo, ayudar a fomentar mayores niveles de confianza entre los pilotos y «agentes» de IA. Este enfoque en la creación de confianza ha sido una parte importante de los trabajos de las Fuerzas Aéreas y de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) para incorporar la IA a la Fuerza Aérea.

«En estos momentos, el proyecto VENOM está incorporando F-16 que dispondrán de autonomía para colaborar en la consecución de la autonomía que necesitamos para incorporarla al funcionamiento diario», declaró el General de División Evan C. Dertien, comandante del Centro de Pruebas de las Fuerzas Aéreas. «Veo muchos retos en la construcción de esta familia de sistemas NGAD, pero también veo muchas oportunidades de ofrecer algo nuevo e innovador que ayude al combatiente».

El Proyecto Venom pretende ponerse en marcha antes de que sus agentes de IA puedan correr, realizando operaciones de prueba rutinarias para ayudar a definir las mejores formas en las que humanos y máquinas pueden trabajar juntos en el combate del siglo XXI. El concepto de equipo tripulado-no tripulado no sólo es vital para el próximo caza furtivo estadounidense en desarrollo, el Next Generation Air Dominance Fighter (NGAD), sino que también se espera que vincule a los próximos F-35 Block 4 con pilotos no tripulados.

Los entresijos del Proyecto VENOM

El proyecto VENOM es uno de los tres programas en curso del Ejército del Aire destinados a equipar los F-35 modernizados y la próxima generación de cazas con sus propias constelaciones de drones de apoyo para ampliar el alcance de los sensores y aumentar la capacidad de combate. Además del VENOM, las Fuerzas Aéreas llevan a cabo una labor similar en el programa Collaborative Combat Aircraft (CCA) y en el equipo de la Unidad de Operaciones Experimentales (EOU).

Todos estos trabajos se solapan en gran medida por su diseño. El programa CCA ha sido descrito como la «idea» del Secretario del Ejército del Aire, Frank Kendall, y podría describirse como la amplia iniciativa de acoplar aviones con y sin tripulación para futuras operaciones. El equipo de EOU se encarga de desarrollar las tácticas y procedimientos reales necesarios para lograr este objetivo, y el Proyecto VENOM, en palabras de la Dra. Victoria Coleman, Científica Jefe del Ejército del Aire, puede considerarse el puente entre ambos.

«Con Venom, tomaremos seis F-16 y los equiparemos con una caja de seguridad autónoma, en la que podremos introducir el código de autonomía y haremos que un piloto humano experimente con él y vuele con él para asegurarnos de que A – funciona, y B – que tiene los beneficios que esperamos que la autonomía proporcione operativamente», explicó Coleman.

El proyecto VENOM se basará directamente en el éxito recientemente revelado por la Fuerza Aérea en el uso de IA para volar su X-62A VISTA (Variable Stability In-flight Simulator Test Aircraft) en una serie de ejercicios de combate aéreo el pasado diciembre. Pero mientras que el X-62A es un F-16D del bloque 30 muy modificado, una iteración del famoso Viper que entró en servicio a finales de la década de 1980, VENOM pondrá la inteligencia artificial en la cabina de cazas más contemporáneos equipados con conjuntos de sensores mucho más robustos.
El X-62A, anteriormente conocido como NF-16D, es un banco de pruebas experimental equipado con una tobera de motor de vectorización de empuje multiaxial (MATV) similar a las empleadas por los cazas rusos supermaniobrables como el Su-35. El avión combina esta capacidad con un motor de vectorización de empuje multiaxial (MATV). La aeronave combina esta capacidad con un sistema único de pilotaje electrónico que le permite imitar el comportamiento en vuelo de cualquier avión en servicio, lo que permite a los pilotos del X-62A sentirse como si estuvieran pilotando cualquier aparato, desde un C-130 hasta un F-22 Raptor.

Este sistema de control único hacía que el X-62A fuera idóneo para incorporar un agente de IA a sus sistemas de a bordo, lo que lo convertía en la primera opción lógica para este proyecto. Pero a pesar de las increíbles capacidades acrobáticas del X-62A, no es un avión de combate y, como tal, no lleva a la lucha los modernos sistemas que llevan los F-16.

«El avión VISTA es estupendo para el desarrollo del control y tenemos una especie de envoltorio de seguridad para desarrollar la autonomía, pero lo que no tenemos en ese avión son muchos sensores», dijo Dertien. «Al incorporar [el motor de autonomía] al avión VENOM, ahora disponemos de un radar [de barrido electrónico activo], de un sistema de alerta electrónica y de todos esos elementos que pueden ampliar el algoritmo de autonomía para que reaccione a los datos que recibe y tome decisiones por sí mismo».

Pero aunque la clara intención del Proyecto VENOM es desarrollar un agente de IA capaz de gestionar la complejidad de las operaciones de combate aéreo, este intento aún está madurando. Al principio, estos F-16 dotados de IA no se sumergirán directamente en maniobras de combate avanzadas. Al igual que un nuevo piloto necesita tiempo para dominar su avión, la IA del Proyecto VENOM aún tiene mucho que aprender. Pero mientras la inteligencia artificial asiste a clase, sus homólogos humanos también estudiarán la mejor manera de combinar las habilidades que ofrece con los operadores humanos a medida que el programa siga madurando.

«Los coches autónomos no pasaron de ser totalmente manuales a totalmente automáticos, ¿verdad? Los Tesla y todos los demás vehículos eléctricos han recorrido millones o miles de millones de kilómetros en los que han aprendido y descubierto cómo interactuar con un operador humano y hacerlo de forma segura. En la Fuerza Aérea no podemos saltarnos esa parte», explicó Coleman. «Así que Venom es precisamente esa capacidad que nos permite salvar el abismo de un estado a otro. Así que estamos muy entusiasmados».

Y, por supuesto, los retos técnicos inherentes a la creación de un sistema que pueda pilotar un ágil F-16 en combate son significativamente mayores que los de un coche autoconducido. Los aviones no sólo añaden un eje de movimiento adicional (tanto vertical como horizontal) y un inmenso aumento de la velocidad, sino que también suelen recibir disparos de misiles tierra-aire y aire-aire extremadamente rápidos y capaces. Antes de que los F-16 del Proyecto Venom puedan asumir los rigores de una misión de este tipo, primero tienen que dominar los aspectos básicos.

«El F-16 nos permite centrarnos en que, al ser un caza con tripulación, podemos trabajar en el transporte de la aeronave desde y hacia el espacio aéreo para desarrollar su autonomía», explicó Dertien. «Y también en el espacio aéreo para trabajar en la formación de equipos tripulados y en la operación sin tripulación. Así que creo que es una evolución natural de todo lo que se ha visto antes».

No sustituyen a los pilotos, sino que les ayudan

Aunque las aeronaves pilotadas por IA se están convirtiendo rápidamente en una realidad, la intención de iniciativas como el proyecto VENOM no es sustituir a los pilotos humanos, sino complementarlos con agentes de inteligencia artificial, no sólo en funciones de copiloto, sino también dentro de la cabina.

En la actualidad, Estados Unidos tiene dos programas de cazas furtivos de sexta generación en fase de desarrollo que se hayan hecho públicos. Se espera que ambos funcionen como «familias de sistemas», en las que un caza tripulado vuele junto a drones dotados de inteligencia artificial encargados de diversas operaciones de combate, desde inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR) hasta guerra electrónica y operaciones de ataque cinético.

El concepto de emplear una constelación de drones, cada uno de los cuales recibe instrucciones de un piloto humano en el centro de una red aérea, promete convertir a cada piloto en una formación completa en sí misma, aumentando drásticamente la capacidad de combate. Pero incluso si el Pentágono puede resolver todos los circuitos y la programación implicados, todavía se enfrenta a un obstáculo más: la carga cognitiva que toda esta capacidad añadida supondrá para los pilotos.

La cabina del actual F-35 ya representa un enorme salto adelante en la gestión de la carga mental que supone pilotar un caza de alto rendimiento tras las líneas enemigas, al racionalizar las docenas de indicadores y lecturas que normalmente pueblan la cabina de un caza en una combinación de pantallas montadas en el casco y grandes pantallas táctiles interactivas. Pero incluso con toda la potencia informática de fusión de sensores del F-35, los pilotos siguen teniendo la tarea de gestionar las complejas funciones de un avión a reacción que vuela a cientos de kilómetros por hora, al tiempo que realizan un seguimiento de objetivos, amigos, amenazas potenciales y mucho más.

Como explicó Hasard Lee, piloto del F-35, en una entrevista reciente con Sandboxx News, hay tanto que gestionar que no es raro que los pilotos noveles e inexpertos se vean tan atrapados en la misión que cometan un grave error al pilotar la aeronave.

«Es fácil dejarse absorber por el momento, por la pajita de refresco, como lo llamamos nosotros», explica Hasard Lee, que voló 82 misiones de combate en el F-16 antes de pasar al F-35. «Esto les pasa a los nuevos copilotos todo el tiempo. Escuchan que hay una situación de tropas en contacto y se quedan tan atrapados en ella que vuelan hacia una montaña o no son capaces de evaluar, ‘¿deberíamos lanzar esta munición de peligro cercano o deberíamos hacer una demostración de fuerza?»

Crear confianza con las máquinas

Este límite real de la capacidad humana ha dado lugar a una cultura de pilotos de caza que pone un enorme énfasis en la gestión de la carga cognitiva mediante una combinación de entrenamiento mental y concentración activa para permitir una toma de decisiones rápida pero acertada. Esto representa un reto constante en los avanzados y altamente automatizados F-35 de hoy en día, pero el desafío no hará más que crecer a medida que los pilotos tengan que dar cada vez más órdenes a copilotos dotados de IA que esperan recibir las indicaciones de sus operadores humanos que vuelan cerca.

Debido a este problema de enfoque, la inteligencia artificial no quedará relegada únicamente a los pilotos auxiliares de drones. También volará junto a pilotos humanos en la cabina.

Una vez que estos agentes de IA conozcan a fondo cómo gestionar las operaciones de vuelo rutinarias, gracias a esfuerzos como el Proyecto VENOM, podrán asumir cada vez más las tareas de vuelo estándar de sus operadores humanos, liberando el tiempo y la atención del piloto para asuntos más urgentes, como el combate. Los copilotos de IA podrían pilotar la aeronave por la ruta prevista mientras los pilotos inspeccionan el espacio de batalla mediante toda la gama de sensores de a bordo, reaccionan a la llegada de misiles tierra-aire más rápido que cualquier humano e incluso emplean contramedidas cuando la aeronave está en peligro.

Pero antes de que la inteligencia artificial permita a los pilotos humanos centrarse en la batalla en lugar de pilotar su avión, los pilotos tendrán que aprender a confiar en ella, y eso es gran parte de lo que se ha pretendido con el Proyecto VENOM y los anteriores esfuerzos de IA. Y la única forma de crear esa confianza es demostrar sistemáticamente el valor de estos sistemas de IA a pilotos reales y esperar a que la cultura se ponga al día.

«Todo se basa en la confianza en la autonomía, ¿verdad? Aquí es donde empieza ahora», dijo el General Dale R. White, oficial ejecutivo del programa de Cazas y Aviones Avanzados del Ejército del Aire. «Vamos a integrarlo en el F-16. Vamos a empezar a practicar con nuestros algoritmos … aprovechando todas esas cosas y el trabajo previo que se ha hecho entendiendo que fundacionalmente tendremos ese motor autónomo y luego tendremos que continuar el desarrollo de algoritmos.»

Hace ahora casi tres años, DARPA celebró sus pruebas AlphaDogfight, una serie de combates de IA contra IA que culminaron con el enfrentamiento entre el agente de IA más capaz, un participante de Heron Systems, y un piloto humano de un F-16 en un combate sólo con armas de fuego celebrado íntegramente en un entorno digital. La aplastante victoria de la IA sobre el piloto humano fue considerada en gran medida como un paso hacia la eliminación de este tipo de pilotos, pero incluso ese esfuerzo, según DARPA, tenía más que ver con demostrar a los pilotos humanos que la IA puede ser una ventaja que otra cosa.

¿Por qué recurrir a la IA en lugar de aviones teledirigidos?

Las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos ya cuentan con una amplia flota de aeronaves sin tripulación, muchas de las cuales se consideran RPA (vehículos pilotados por control remoto). Aviones como el MQ-9 Reaper, por ejemplo, pueden volar merodeando sobre una zona objetivo durante más de 24 horas, pero no están automatizados. Los Reaper están controlados por equipos de dos personas formados por un piloto y un operador de sensores que se turnan cada ocho horas aproximadamente. Este enfoque ha demostrado su eficacia en operaciones de ISR e incluso de ataque, en las que los MQ-9 atacan objetivos en tierra con munición como el misil AGM-114 Hellfire, o incluso su variante altamente especializada, el R9X.

Así pues, si este modelo pilotado a distancia funciona en operaciones aire-tierra, ¿qué impide a la Fuerza Aérea incorporar simplemente esta capacidad en aviones no tripulados de apoyo a cazas más ágiles? Aunque sin duda hay una serie de retos inherentes a tal esfuerzo, el mayor que la IA puede ayudar a superar… es el retraso.

Según un piloto del MQ-9 de las Fuerzas Aéreas de EE.UU. al que entrevisté en 2021 (que pidió ser identificado únicamente como capitán Dennis), la señal de vídeo y los sensores del MQ-9 tardan aproximadamente 1,2 segundos en llegar a su puesto de control. Una vez que ve algo en su pantalla que justifica una respuesta, introduce las órdenes y éstas tardan otros 1,2 segundos en retransmitirse hasta el Reaper aerotransportado al otro lado del globo.

Como resultado, suele haber un retraso de 2-3 segundos (o más) entre el momento en que el MQ-9 detecta una amenaza y el momento en que reacciona ante ella. En un Reaper de hélice y movimiento lento que vuela en un espacio aéreo no disputado, esos tres segundos no son un gran problema, pero en un combate aéreo, las decisiones de vida o muerte se toman en fracciones de segundo.

Estas preocupaciones sobre la demora y la integridad de la señal quedan prácticamente eliminadas cuando se equipa a una aeronave sin tripulación con una IA que le permite tomar decisiones rápidas por sí sola. Por supuesto, es importante recordar que esta capacidad de toma de decisiones no es la conciencia tal y como se suele describir en la ciencia ficción, sino más bien la capacidad rápida de analizar la situación, compararla con cientos de miles de horas de datos de vuelos anteriores y determinar rápidamente el curso de acción correcto para las circunstancias.

Los agentes de IA que controlan aeronaves se limitan, en cierta medida, a ordenar una lista enorme de instrucciones «si, entonces», elegir las adecuadas para la situación y ejecutarlas. Si se lanza un misil tierra-aire desde detrás del avión, entonces despliega contramedidas y ejecuta maniobras… y así sucesivamente. Cuantos más datos de la experiencia tengan estos sistemas, más sólida será su capacidad para ejecutar tareas complejas.

Todo gira en torno a los datos

El proyecto VENOM es sólo un aspecto de un programa mucho más amplio para incorporar la inteligencia artificial al campo de batalla moderno, pero aunque este programa no está necesariamente en su infancia, aún le queda mucho camino por recorrer antes de que podamos considerarlo maduro. Llegar a ese punto exigirá muchas horas de vuelo en aeronaves como los F-16 de VENOM y el X-62A, así como esfuerzos futuros en una variedad de aeronaves con y sin tripulación. Pero el calendario se acelera rápidamente.

«Lo bueno de esto es que se puede hacer muy rápidamente. Normalmente se tarda mucho tiempo en certificar el software para volar en aviones. Si tuviéramos que esperar, quizá haríamos una entrega al año», explica Coleman. «VENOM nos permite realizar decenas de miles de lanzamientos en frío a la semana. Se trata de un tipo de capacidad realmente fundamental que tiende un puente y acelera la transición de un modo totalmente tripulado a este modo mixto. Equipo humano-máquina».

Se espera que esta capacidad de trabajo en equipo con IA forme parte de la próxima generación de cazas de dominación aérea de las Fuerzas Aéreas, cuya entrada en servicio está prevista para mediados de la década de 2030, lo que significa que programas como el Proyecto VENOM tendrán que funcionar a esa velocidad para mantener el ritmo.

Fte. SANDBOXX (Alex Hollings)

Alex Hollings es escritor, padre y veterano de la Infantería de Marina especializado en política exterior y análisis de tecnología de defensa. Tiene un máster en Comunicación por la Southern New Hampshire University, así como una licenciatura en Comunicación Corporativa y Organizativa por la Framingham State University.