Framtidens slagfält kommer att vara komplext, med berg av data som rör sig snabbt mellan befälhavare, operationscentraler och den gemensamma krigsman. I denna mångfacetterade miljö, Arméforskare och deras partners söker lösningar.

U.S. Army Research Laboratory bildade en allians 2010 med universitet och industri för att möjliggöra "revolutionära framsteg" inom soldatsystemteknik genom att slå samman neurovetenskap, psykologi, tekniska och mänskliga faktorer för att leverera dessa lösningar.

"Människor kan helt enkelt inte behandla mängden information som är potentiellt tillgänglig, " sa Dr Jonathan Touryan, samarbetsallianschefen och en neurovetare vid labbets direktorat för mänsklig forskning och teknik vid APG. "Än, människor förblir oöverträffade i sin förmåga att anpassa sig i komplexa och dynamiska situationer, som en slagfältsmiljö. Vi behöver en större förmåga att kunna uppskatta och förutsäga mänsklig variation, beteende och avsikt i olika sammanhang."

Touryan sa att forskarna arbetar med ny teknik som kommer att möjliggöra mer sömlös integration med intelligenta agenter, som drar fördel av artificiell intelligens och maskininlärning.

"I teorin, intelligenta agenter kommer att ha parallell beräkningskraft som är mycket större än människors, ", sa han. "Vid utvecklingen av principer för integration mellan människa och agent, vi hoppas kunna accentuera styrkorna hos båda samtidigt som vi mildrar individuella svagheter."

Alliansen, som kommer att fortsätta i två år till, höll nyligen en forskningsstyrelse vartannat år där laboratorieledningen och deras partners tittade på framstegen hittills och föreställde sig vägen framåt.

"Denna allians handlar om att ta allt vi har lärt oss inom området neurovetenskap och neuroteknik och flytta ut det från laboratoriet och placera det i den verkliga världen – armérelevanta sammanhang och verkliga miljöer, " sa Touryan.

Under granskningen, deltagare såg demonstrationer av forskningsframgångar, till exempel en studie för att mäta hur effektiv kommunikation kan vara i en situation på liv och död. Utrustad med en sensor som tittar på kroppen och i synnerhet hjärnan, en förare och passagerare körde upp och ner på en trafikerad motorväg medan passageraren kommunicerade information.

"Vad vi är intresserade av att göra är att förstå om vi kan titta på synkroniseringen mellan fysiologierna - hjärnans svar eller pulssvaret - mellan föraren och passageraren, och använd den synkroniteten för att förutsäga om föraren kommer att komma ihåg informationen som passageraren berättar för dem efter att körningen är över, sade Dr Jean Vettel, en neuroforskare i armén. "Vi behöver en större förmåga att kunna uppskatta och förutsäga mänsklig variation, beteende och avsikt i olika sammanhang. Det betyder människor, individer, miljöer och grupper."

I experimentet användes också ett unikt visualiseringsverktyg som utvecklats vid laboratoriet. Känd som CLIVE, eller anpassningsbart ljusgränssnitt för visualisering av EEG – eller hjärnvågor – verktyget visar hur väl två hjärnor är synkroniserade.

"När CLIVE visade denna synkronisering över hjärnan, vi vet som neuroforskare att vissa hjärnregioner är inblandade i särskilda uppgifter, " sa Dr Javier Garcia, en neuroforskare i armén. "När det är gult betyder det att det är hög synkronisering i just den hjärnregionen mellan passageraren och föraren. När det är blått, det är låg synkronisering mellan passagerare och förare."

Med 244 individuella LED-lampor, CLIVE kan skildra många färger och intensiteter.

"En av utmaningarna är att det ofta är väldigt svårt för oss att förklara eller visualisera vad som händer i människors hjärnor för andra människor som inte är vetenskapsmän, " sa Dr. David Hairston, en neuroforskare i armén. "Det här var ett kreativt sätt som vi kom på för att visa människor vad som faktiskt händer i någons huvud när de gör olika typer av aktiviteter."

I en annan demonstration, en deltagare med hjärnvågssensorer deltog i en datorsimulering medan forskare introducerade externa distraktioner och mätte hur hennes hjärna reagerade.

"Det är en enorm utmaning eftersom det här är mycket subtila elektriska signaler som kan översvämmas av ett stort antal andra processer fysisk rörelse eller förändringar i miljön - och vi har utvecklat teknologier som gör det möjligt för oss att mäta dessa signaler, både på den fysiska sensorsidan och genom signalbehandling, " sa Touryan.

Som ett grundläggande vetenskapligt forskningsprogram med många potentiella tillämpningar, forskarna sa att det är utmanande att veta exakt hur deras forskning kommer att omvandlas till teknik i den framtida armén.

"Inom det nuvarande arméns uppdragsutrymme, när autonoma system blir vanligare, en ökande kognitiv börda kommer att läggas på soldaten när de engagerar sig i autonoma system och upprätthåller situationsmedvetenhet, "Sa Touryan. Ju mer vi kan förstå hur hjärnan bearbetar denna information desto bättre kommer vi att förstå hur vi kommunicerar med andra intelligenta agenter."

Alliansen, officiellt känd som Cognition and Neuroergonomics Collaborative Technology Alliance, har sju huvudorganisationer som konsortiummedlemmar och ett antal institutioner som delpristagare. De är främst akademiska institutioner som University of Florida, University of California San Diego, Columbia University och University of Texas, San Antonio samt internationella partners och ett antal mindre program med andra universitet och småföretag.

"Samarbete är Jag tror, viktiga eftersom våra akademiska partners har en bred förståelse av det vetenskapliga problemområdet - de har unika insikter och resurser så att de är utmärkta partners när de utför grundläggande vetenskaplig forskning, ", sade Touryan. "Vi (ARL) tillhandahåller kompletterande expertis och förståelse inom arméns problemområde och de kritiska luckorna som måste åtgärdas i vår forskning. Tillsammans kan vi utveckla kombinerade projektplaner och forskningsprogram som driver vetenskapen framåt på ett sätt som leder till teknikövergång som kommer att vara användbar i framtida soldatsystem."