A medida que surgieron los sistemas intensivos en software program en la segunda mitad del siglo XX y maduraron hasta convertirse en omnipresentes en el siglo XXI, una serie de interrupciones emergentes en el campo nos obligaron a quienes nos preocupamos por la ingeniería de software program a adoptar nuevos enfoques para llevar el rigor de la ingeniería al software program. y desarrollo de sistemas. Estas interrupciones son de explicit preocupación para el Departamento de Defensa (DoD), que ahora depende del software program para brindar la mayoría de las nuevas capacidades necesarias para mantener la ventaja estratégica. Como el único centro de investigación y desarrollo financiado con fondos federales (FFRDC) centrado en software program, compartimos esta preocupación con nuestros patrocinadores en el Departamento de Defensa. Esta publicación destacará cómo SEI ha remodelado su estrategia de investigación en los últimos años para enfrentar las disrupciones emergentes, y cómo hemos integrado una serie de hilos de investigación para multiplicar nuestro impacto.
Ingeniería de software program en una period de disrupción e inestabilidad
Me concentraré en tres interrupciones que han tenido el mayor impacto en el Departamento de Defensa y nuestro trabajo aquí en el SEI. En primer lugar, hemos visto el surgimiento de la tecnología de las comunicaciones que permite que los programas se conecten directamente entre sí, lo que exige un nivel de confianza completamente nuevo. En segundo lugar, la interconexión de sistemas con múltiples hilos de ejecución que se cruzan ha presentado nuevos desafíos de seguridad: ya no hay un solo punto de entrada y salida para defender, y los complejos programas que operan en estos sistemas presentan muchas más superficies de ataque. Tercero, sistemas a gran escala están en constante evolución porque sus componentes están en constante evolución. Dichos sistemas nunca son estáticos y nunca pueden analizarse estáticamente, lo que permite el siempre presente peligro de consecuencias no deseadas.
Las tres interrupciones presentan amenazas para los sistemas que controlan las cosas en el mundo físico, por lo que ahora debemos preocuparnos por peligros como el disparo involuntario de armas, la falla de los sistemas de defensa contra un ataque o la desinformación que podría causar una orientación incorrecta. Los sistemas que dependen del aprendizaje automático (ML) pueden sufrir envenenamiento de datos y ataques similares.
El resultado es un entorno inestable que da lugar a efectos mucho más devastadores que cualquier cosa que hayamos enfrentado anteriormente. Nuestro trabajo en SEI es abordar las siguientes preguntas: ¿Cómo puede la ingeniería de software program ayudar a crear estabilidad en un mundo de disrupción de software program? ¿Cómo pueden los arquitectos de software program diseñar sistemas completos para que sean más estables y que haya menos oportunidades para los adversarios?
Una nueva estrategia de SEI para abordar la inestabilidad: el software program transforma la misión
En este entorno de interrupción e inestabilidad, la capacidad del Departamento de Defensa para producir y desarrollar software program es elementary para su capacidad de mantener la superioridad en todos los dominios. En consecuencia, en 2019 revisamos la estrategia del SEI. Con nuestro nuevo objetivo estratégico, Software program que transforma la misión, buscamos permitir que el Departamento de Defensa obtenga ventajas a través del software program. Para lograr este objetivo, establecimos cuatro objetivos transversales y específicos:
El primer objetivo optimiza el ciclo de vida de desarrollo y adquisición que produce sistemas habilitados por software program. El segundo objetivo asegura que los sistemas habilitados por software program desarrollados en el objetivo uno sean resistentes una vez que se implementan e informa el desarrollo y la adquisición de sistemas futuros basados en la experiencia de campo. El tercer objetivo desarrolla e identifica tecnologías de software program prometedoras que podrían ser utilizadas en el futuro por los objetivos uno y dos. El cuarto objetivo aborda cómo unimos los hilos de trabajo técnico para mejorar las tecnologías y los paradigmas de desarrollo de los sistemas de hoy y del futuro.
Tres años después de nuestro ajuste de estrategia, estos objetivos que se refuerzan a sí mismos han comenzado a proporcionar al Departamento de Defensa un software program capaz, oportuno, confiable y asequible.
Introducción de resultados de investigación a través de prácticas innovadoras
Para lograr estos objetivos, cerramos el círculo entre la investigación y la práctica. El SEI facilita la transición de los resultados de la investigación a la práctica en los programas del Departamento de Defensa y las iniciativas de Ciencia y Tecnología (S&T) de OSD y la transferencia de esos resultados a organizaciones gubernamentales de EE. UU. que no pertenecen al Departamento de Defensa, donde las mejoras también beneficiarán al Departamento de Defensa. Al hacerlo, obtenemos una visión más profunda de las necesidades de la misión que forma la base para nuevas investigaciones. Además, hacemos la transición de tecnologías maduras de manera más amplia a las organizaciones de base industrial de defensa y otras en la cadena de suministro de software program del Departamento de Defensa. La Figura 1 destaca nuestras principales actividades técnicas: investigación y desarrollo aplicados (AR&D), participación en el campo y transición.
Figura 1: Modelo de ejecución SEI
La investigación aplicada y el desarrollo de tecnología avanzada de SEI, nuestro AR&D, se alinean con las prioridades del Departamento de Defensa. Más allá de la investigación básica, estas actividades incluyen la exploración de tecnologías sin explotar y compromisos con los clientes de los cuales aprendemos más sobre las necesidades de nuestros clientes.
Nuestro trabajo de campo con los clientes produce resultados como prototipos, prácticas y pilotos, todos los cuales se benefician de usuarios reales y datos reales. El trabajo con los usuarios finales mejora las actividades de SEI AR&D con una comprensión del estado del arte y la práctica, los desafíos y brechas actuales y futuros, las consideraciones de adopción y el acceso a datos y entornos del mundo actual para respaldar la experimentación, la validación y la maduración de los enfoques de investigación. .
Durante las actividades de transición, generalizamos o escalamos prototipos o prácticas construidos inicialmente en AR&D para uso en todo el Departamento de Defensa. Esos resultados también se ponen a disposición de la industria de manera más amplia a través de mecanismos de transferencia como la concesión de licencias. Conservamos tecnologías insuficientemente maduras para una mayor incubación y colaboración con la academia y otros laboratorios.
Un ejemplo de este proceso es nuestro trabajo para ayudar al Departamento de Defensa a comprender y adoptar el procesamiento multinúcleo, algo que ha sido reacio a hacer debido a los riesgos que plantean los matices de la sincronización multinúcleo y las consecuencias de los contratiempos de sincronización. Las experiencias del mundo actual informaron nuestra investigación en esta área que, a su vez, informó nuestros esfuerzos para educar al Centro de Aviación y Misiles del Ejército de EE. UU. (AvMC) sobre técnicas y herramientas de temporización multinúcleo. Nuestra experiencia en temporización de procesadores multinúcleo también ha influido en la certificación de vehículos aéreos y la guía de calificación de la Fuerza Aérea de EE. UU. y AvMC. El objetivo remaining de este trabajo es proporcionar al Departamento de Defensa una tecnología de propósito common que desbloquee las capacidades de los procesadores multinúcleo en casi todos los sistemas de guerra.
Nuestro éxito se basa en cómo enfrentamos los desafíos de software program del cliente
Para medir el éxito de nuestra estrategia, evaluamos nuestros proyectos para asegurarnos de que hagan lo siguiente:
- Trae capacidades que hacen posibles nuevas misiones o mejoran la probabilidad de éxito de las existentes.
- ser oportunode modo que la cadencia de adquisición, entrega y despliegue responda y se anticipe al ritmo operativo de los combatientes del DoD y que el DoD pueda desplegar estos nuevos sistemas habilitados por software program y sus actualizaciones más rápido que nuestros adversarios.
- Ser confiable en la construcción e implementación, y resistente frente a las incertidumbres operativas, incluidas las capacidades adversarias conocidas y aún no vistas.
- Sea asequiblede modo que el costo de adquisición y operaciones, a pesar de la mayor capacidad, sea reducido, predecible y proporcione una ventaja de costos sobre nuestros adversarios.
Priorizamos el trabajo en el que podemos insertar capacidades innovadoras en las prácticas de quienes adquieren software program, aseguran datos e información o aportan nuevas habilidades a la fuerza laboral del Departamento de Defensa. Nos involucramos en múltiples niveles (p. ej., política, oficina ejecutiva del programa y programa) y con múltiples organizaciones para ampliar nuestro impacto y fomentar el desarrollo continuo de herramientas, tecnologías y métodos innovadores. El objetivo remaining de toda esta actividad es brindar más y más estabilidad y previsibilidad a un entorno de software program cada vez más complejo e interrumpido.
El SEI FFRDC como líder de investigación y asesor de confianza
Lo animo a estar atento a futuras publicaciones de weblog, podcasts y seminarios internet de SEI que examinen las formas en que varios hilos de investigación de SEI se unen y complementan entre sí para abordar los desafíos de software program más difíciles de la nación. Y les recuerdo que colaboramos en el nexo del gobierno, la industria y la academia para acelerar la innovación en IA, software program y ciberseguridad mediante el desarrollo y la prueba de prototipos de herramientas; construir, aplicar y hacer la transición de soluciones innovadoras; y proporcionar información para las decisiones de política de nuestro patrocinador sobre software program y tecnologías relacionadas. Animo a los interesados a Contáctenos sobre las oportunidades de colaboración.
