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To digitally transform, the Army will need to adapt new commercial capabilities. Many are already converging on the battlespace.
by Chris Thatcher
Remember those PowerPoint slides of 20 years ago with all the lightning bolts connecting troops of soldiers to icons of vehicles and artillery, to various headquarters, and to aircraft and satellites overhead? “It was pure fantasy,” Chris Pogue admits. “It was what we wanted it to be, but nobody could make it happen.”
Pogue, a former CC-130 Hercules aircrew member with the Royal Canadian Air Force (RCAF), is the chief executive officer of Thales Canada, which has supported the Army’s Land Command Support System (LCSS) for years and is currently among the companies delivering the LAV Reconnaissance Surveillance System (LRSS) project that is replacing 141 Coyote surveillance vehicles with 66 fully integrated surveillance platforms.
“Today,” he said, “those lightning bolt diagrams are completely realizable. The technology has progressed dramatically towards achieving what we thought we wanted to be able to do 20 years ago. And that gives promise to the Army’s plan to digitize.”
Since retiring from the RCAF in 2003, Pogue has been immersed in leading-edge technology, from the virtual and augmented reality of simulated training systems with CAE Defence, to advanced system of systems integration with General Dynamics Mission Systems Canada, and most recently, space-based surveillance, robotics and satellite communications with MDA.
Through the late 1990s and early 2000s, militaries and think tanks talked of a revolution in military affairs and net-centric warfare, but the digital backbone necessary to make much of that happen remained elusive. Capabilities from augmented reality to autonomous systems, artificial intelligence, machine learning, and secure, high-speed connectivity evolved along their own paths, underpinned by the progress of digitization.
What was once fiction, however, may now be possible. Pogue believes we are at “a digital nexus of these technologies,” one the Army is “well positioned to be advantaged by.”
The Army’s 2020 modernization strategy sees “digital excellence” as foundational to modernization and calls for future networks that are “designed and implemented to enhance shared understanding, the speed of decision-making, and the effectiveness of command and control,” all of which has the “cumulative potential for transformational change … [E]merging advances in artificial intelligence, such as its use within predictive planning tools, has the potential to greatly shorten the decision-action cycle.”
While the LCSS is often described as the Army’s digital command and control backbone, it is far from a unified network. There are multiple variants, each purpose-built to support different missions. Pogue suggests the lessons learned from constructing and supporting those variations have been valuable learning experiences and have helped steer a logical evolution of the LCSS. But the Army is now in a position “to leverage what is going on in the commercial sector” as it grapples with the requirements of a future tactical network that must align seamlessly with a joint Canadian Armed Forces network architecture that is interoperable with ABCANZ (America, Britain, Canada, Australia, New Zealand) army and NATO networks.
Investment over the years in the LCSS has reached a point “where you are seeing you can build it with common COTS (commercial-off-the-shelf) tools, keep it open, secure the data, and take it to the tactical edge,” he explained.
Thales, for example, was selected in January 2021 to provide NATO with its first theatre-level deployable defence cloud structure, known as Nexium Defence Cloud, a commercial capability modified for the security and interoperability requirements of a multinational army operating at the tactical edge.
Augmented intelligence (AI) – a term Pogue prefers over artificial intelligence – and machine learning are the tools to help the Army organize and understand the massive volume of sensor and other data in the battlespace. But commanders and soldiers in mission critical environments will only trust and accept information over a cloud network, no matter how well secured, if the AI is explainable and the underlying algorithms are understood.
“If I can’t trust that information, I can’t make a decision,” Pogue acknowledged. “The environment is going to be complicated, chaotic, with degrees of ambiguity. How do we address that? This is where I think augmented intelligence serves as a powerful component of that nexus.”
Here as well, Thales has invested in commercial applications such as TrustNest and Cognitive Shadow to develop explainable AI and employ it to help guide decision makers by understanding their typical thinking patterns in difficult circumstances.
Ultimately, the convergence of capabilities could give commanders more time to make critical decisions, he said, creating more decision space in U.S. Air Force Colonel John Boyd’s OODA Loop cycle of Observe, Orient, Decide and Act. Business leaders live in the same loop, he notes, and are adopting these technologies to stay ahead of competitors. Quantum sensors will radically change Observe; AI, machine learning and big data analytics will transform Orient and guide soldiers to faster decisions; and connectivity, the degree to which systems of systems are connected and trust each other, will alter how soldiers Decide and then Act.
“If we have trust and understand emergent behaviours, understand the second and third order effects that come from system of systems [interaction], then when we decide we are much more rapid to act,” he suggested. “The evolution of tools and technologies has allowed us to focus on places that can give us more time than potentially the threat has.”
WO Tyler Chetwynd, candidate on the Assistant Instructor-in-Gunnery course, during a live-fire exercise in October 2019. Photo: Cpl Genevieve Lapointe
FROM THE TESTBED TO THE BATTLEFIELD
Pogue believes many of the technological capabilities the Army is seeking can be found in Canadian small and medium companies, entrepreneurs “who have adopted digital transformation in the past decade as part of their fundamental business model.” Some had to “adapt or die” in recent years and have undergone digital culture and mindset changes akin to what the Army wants to achieve.
But testing and validating tech for the battlefield is an arduous process that often involves a lengthy acquisition process. Thales is preparing to deploy in Canada a concept called the Combat Digital Platform (CDP), a multi-sided platform along the lines of Shopify for companies to connect with one another and Thales and trial their technology. Rather than a stage for commerce, CDP would be a secure space to replicate the complex conditions of an austere and hostile battlefield – “the kind of environments we put decision makers in in mission critical operations” – to test and validate their digital concepts.
“Everything you do there will be applicable to the field,” Pogue said. “It will allow you to bring augmented intelligence into that digital frame, move incredibly large datasets together, and orient them in new ways to extract new pieces of information.” The tools and means of sharing information, such as analytical architecture like Data Mesh, “will be built into the Combat Digital Platform.”
Like a sandbox, it would allow companies to connect to a digital backbone almost identical to the Army’s future network and, in a cyber secure environment, have end users evaluate and validate a C4ISR and integrated command and control capability in the same way they would deploy it in the field.
It would also have the potential to reduce acquisition costs and speed up the procurement cycle, he suggested. When soldiers can bring a technology from a testbed to the field with minimal change, “there is a decreased learning curve. It becomes more intuitive. Training costs aren’t suddenly exponential. We see CDP as a key environment, not only to engage the innovation culture of small Canadian companies, but allow the Army to engage and test future concepts in real time and potentially deploy much faster.”
The Army’s modernization strategy places a premium on cyber mission assurance (CMA). “Cyber infrastructure, whether network or vehicle platforms, presents potential single points of failure on operations and in the day-to-day business of the institution,” the document states. So, CMA is “a critical operational consideration … to safeguard system availability, integrity, authentication, confidentiality, and mission assurance of networks, systems and platforms unique to the Canadian Army.”
Pogue concurs about the disruptive potential of cyber threats. But he suggests some of that concern could be mitigated by employing frugal AI at the tactical edge, a concept Thales is developing at its digital factory in Montreal. Rather than requiring large quantities of data to move back and forth over a network, frugal AI would employ machine learning algorithms that do not need “truck loads of data” to learn. “It comes from that edge deployment of AI, how we support trust and explainable decisions, but with less data,” said Pogue. “It is early days there.”
Effective digital transformation will demand a shift in mindset, a way of thinking about problems that is digital in its approach, he noted, but none of the concepts being proposed are new. “We’ve been talking about them for 20 years; this digital nexus is making them a reality today.”
The challenge may be how to import that commercially developed technology into a complex battlespace in a faster and more efficient way than the current procurement system allows. Pogue has seen the potential of relational contracts with Canadarm 3 for the lunar gateway while at MDA and now with the in-service support contract for the Royal Canadian Navy’s Arctic and Offshore Patrol Ship and Joint Support Ship, known as AJISS. The emphasis on performance – ship availability – instead of meeting specifications rebalances some of the risk that can affect the relationship.
“It is perfect for innovation,” he said. “It has incentives for industry and [the military] to innovate. Relational contracting is the most promising procurement evolution I have seen. It has the potential to deliver not only faster procurement, but better procurement, and potentially cheaper because there are incentives to make it cheaper. But we need that shift in mindset to make it work. It is trust-based contracting.”
Au cœur des technologies
Afin d’effectuer une transformation numérique, l’Armée devra adapter de nouvelles ressources commerciales. Plusieurs d’entre elles convergent déjà sur l’espace de combat.
Vous vous souvenez des diapositives PowerPoint qu’on utilisait il y a 20 ans, où on pouvait voir tous les éclairs qui connectaient les troupes de soldats à des icônes de véhicules et d’artillerie, à divers postes de commandement, à des aéronefs et à des satellites qui passaient au-dessus? « C’était de la pure fiction, admet Chris Pogue. C’est ce que nous souhaitions, mais personne ne pouvait concrétiser nos rêves. »
Monsieur Pogue, un ancien membre d’équipage du CC130 Hercules de l’Aviation royale canadienne (ARC) , est aujourd’hui président-directeur général de Thales Canada. L’entreprise, qui appuie depuis plusieurs années le Système de soutien du commandement de la Force terrestre (SSCFT), travaille, en compagnie de quelques autres, au projet du Système de surveillance du Véhicule blindé léger de reconnaissance (SSVLRECO), dont le but est de remplacer 141 véhicules de surveillance Coyote par 66 plateformes de surveillance entièrement intégrées.
« Aujourd’hui, affirme-t-il, ces diagrammes à éclairs sont tout à fait envisageables. La technologie a fait des progrès énormes, de sorte que nous pouvons réaliser ce que nous pensions pouloir être en mesure de faire il y a 20 ans. Lorsqu’on pense au plan de numérisation de l’Armée, c’est prometteur. »
Depuis qu’il a pris sa retraite de l’ARC en 2003, monsieur Pogue baigne dans le secteur de la technologie de pointe. En effet, il a travaillé dans le domaine de la réalité virtuelle et de la réalité augmentée des systèmes d’entraînement sur simulateur chez CAE Defence, sur les systèmes avancés d’intégration des systèmes chez General Dynamics Mission Systems–Canada et, tout récemment, sur la surveillance à partir de l’espace, la robotique et les communications par satellite alors qu’il travaillait chez MDA.
À la fin des années 1990 et au début des années 2000, les militaires et les groupes de réflexion parlaient d’une révolution dans le monde des affaires militaires et de la guerre réseaucentrique, mais la fondation numérique que requérait la concrétisation de ces idées demeurait inatteignable. Les capacités en matière de réalité augmentée, de systèmes autonomes, d’intelligence artificielle, d’apprentissage machine et de connectivité haute vitesse sécurisée se sont améliorées, chacune de leur côté, soutenues par les progrès réalisés en matière de numérisation.
Ce qui était un jour de la fiction, cependant, pourrait aujourd’hui devenir réalité. Monsieur Pogue croit que nous sommes à un « carrefour numérique de ces technologies », un carrefour dans lequel l’Armée « se trouve dans une position avantageuse ».
Dans la Stratégie de modernisation de l’Armée canadienne de 2020, on énonce que « l’excellence numérique » est un élément fondamental à la modernisation et on demande que les réseaux à venir soient « conçus et mis en œuvre pour améliorer la compréhension commune, la rapidité de prise de décision et l’efficacité du commandement et du contrôle ». Tout ceci a le « potentiel cumulatif de changement transformationnel […] Les nouvelles avancées en matière d’intelligence artificielle, telles que son utilisation dans les outils de planification prédictive, peuvent raccourcir considérablement le cycle décision-action. »
Bien qu’on dise souvent que le SSCFT constitue le réseau de base du commandement et du contrôle, il n’est pas unifié, loin de là. Au contraire, il est composé de multiples variantes ayant été conçues pour appuyer diverses missions. Monsieur Pogue est d’avis que les leçons retenues lors de la construction et du soutien de ces variantes constituent des expériences d’apprentissage précieuses et qu’elles ont contribué à guider l’évolution logique du SSCFT. Cependant, l’Armée est maintenant en mesure de « tirer parti de la situation du secteur commercial ». Cette dernière est d’ailleursaux prises avec les exigences d’un réseau tactique de l’avenir devant cadrer parfaitement avec l’architecture de réseau des Forces armées canadiennes, qui est interopérable avec les forces de l’ABCANZ (États-Unis, Grande-Bretagne, Canada, Australie, Nouvelle-Zélande) et l’OTAN.
Les investissements réalisés dans le SSCFT au fil des ans ont atteint un niveau « où il est possible d’entrevoir qu’on puisse bâtir ce réseau à l’aide d’outils commerciaux standard, le garder ouvert, sécuriser les données qu’il contient et le faire passer au niveau tactique », explique monsieur Pogue.
Par exemple, on a retenu Thales en janvier 2021 afin que l’entreprise fournisse à l’OTAN la toute première structure infonuagique de défense à déploiement au niveau du théâtre, connue sous le nom de Nexium Defence Cloud. Il s’agit d’un produit commercial modifié permettant de répondre aux exigences en matière de sécurité et d’interopérabilité d’une armée multinationale qui opère au niveau tactique.
L’intelligence amplifiée (IA), un terme que monsieur Pogue préfère à celui d’intelligence artificielle, et l’apprentissage machine sont des outils conçus pour aider l’Armée à organiser et à comprendre le grand nombre de données provenant de capteurs et d’autres sources dans l’environnement d’opérations. Cependant, les commandants et les soldats qui se trouvent dans des environnements essentiels à la mission feront confiance aux renseignements qu’ils reçoivent par réseau infonuagique et ils en accepteront la valeur seulement si l’IA peut être expliquée et si l’on comprend les algorithmes sous-jacents, et ce, peu importe à quel point les renseignements sont sécurisés.
« Si je n’ai pas la certitude que les renseignements sont fiables, je ne peux pas prendre de décision, reconnaît monsieur Pogue. L’environnement sera compliqué, chaotique et on y retrouvera divers degrés d’ambiguïté. Comment s’attaquer à ce problème? C’est là que l’intelligence amplifiée constitue une puissante composante du point de convergence. »
Une fois de plus, Thales a investi dans des logiciels commerciaux comme TrustNest et Cognitive Shadow afin de concevoir de l’IA qui puisse être expliquée et de l’utiliser afin d’aider à orienter les décideurs en comprenant leurs façons habituelles de penser dans des circonstances difficiles.
Au bout du compte, avec la convergence des capacités, les commandants pourraient disposer, selon ses dires, de plus de temps pour prendre des décisions critiques. Par le fait même, davantage d’espace de décision sera créé dans la boucle d’OODA (observer, orienter, décider et agir) du colonel de l’US Air Force John Boyd. Il mentionne d’ailleurs que les leaders d’entreprise utilisent cette même boucle et qu’ils adoptent ces technologies pour conserver une longueur d’avance sur les concurrents. Les capteurs quantiques changeront radicalement la façon « d’observer »; l’IA, l’apprentissage machine et l’analyse des mégadonnées transformeront, pour leur part, la manière de « s’orienter » en guidant les soldats vers une prise de décision plus rapide. Quant à la connectivité et au degré auxquels les systèmes de systèmes sont connectés et dépendent les uns des autres, ils altéreront la façon dont les soldats vont « décider », puis « agir ».
« Si nous faisons confiance aux comportements émergents et que nous les comprenons, en plus de comprendre les effets de deuxième et de troisième ordre qui proviennent de [l’interaction] des systèmes de systèmes, nous pouvons alors passer à l’action beaucoup plus rapidement après avoir pris une décision, fait-il valoir. L’évolution des outils et des technologies nous a permis de nous concentrer sur les éléments qui nous donneront davantage de temps que celui dont la menace dispose. »
The command team of 3rd Battalion, R22eR, and an officer of the Surete du Quebec examine an area of responsibility during the G7 Summit in June 2018.
DU BANC D’ESSAI AU CHAMP DE BATAILLE
Monsieur Pogue est d’avis que l’Armée peut trouver plusieurs des capacités technologiques dont elle souhaite se doter chez les petites et les moyennes entreprises, auprès d’entrepreneurs « qui ont adopté, au cours de la dernière décennie, la transformation numérique dans le cadre de leur modèle de gestion fondamental ». Certaines d’entre elles ont dû « s’adapter ou mourir » au cours des dernières années et elles ont traversé des changements semblables à ce que l’Armée compte apporter en matière de culture numérique et de mentalités.
Cependant, il est ardu de tester et de valider de la technologie pour le champ de bataille. En effet, il faut souvent passer par un très long processus d’acquisition. En ce sens, Thales s’apprête à lancer au Canada un concept appelé la Combat Digital Platform (CDP), une plateforme multitalérale qui s’apparente à Shopify. Elle permet aux compagnies d’interagir entre elles et, avec Thales, de tester leurs technologies. Au lieu d’être une vitrine pour le commerce, la CDP serait un espace sécurisé reproduisant les conditions complexes d’un champ de bataille austère et hostile, afin que les compagnies puissent tester leurs concepts numériques et les valider. « C’est le genre d’environnement dans lequel on place les décideurs dans le cadre d’opérations essentielles à la mission. », affirme monsieur Pogue.
« Tout ce qui sera réalisé là-dedans sera applicable sur le terrain, dit-il. Cela vous permettra d’insérer l’intelligence amplifiée dans un cadre numérique, de combiner d’énormes ensembles de données et de les orienter de façon à extraire de nouveaux renseignements. » Les outils et les moyens de communiquer de l’information, dont l’architecture analytique telle que Data Mesh « seront intégrés dans la Combat Digital Platform ».
À l’image d’un environnement de type bac à sable, la CDP permettrait aux entreprises de se connecter à un réseau de base numérique quasi identique au futur réseau de l’Armée. Ils pourraient alors, dans un environnement de cybersécurité, demander aux utilisateurs finaux d’évaluer et de valider un C4ISR et une capacité de commandement et de contrôle, et ce, de la même façon qu’ils le feraient s’ils étaient sur le terrain.
Selon lui, il serait également possible de réduire les coûts de l’achat et d’accélérer le cycle d’approvisionnement. Lorsque les soldats sont en mesure d’amener un outil technologique du banc d’essai au champ de bataille et que les changements sont minimes, « la courbe d’apprentissage s’en trouve réduite. Le processus est davantage intuitif. Soudainement, les coûts d’instruction ne sont plus exponentiels. Nous considérons que la CDP est un environnement clé, non seulement pour participer à la culture d’innovation des petites entreprises canadiennes, mais aussi pour permettre à l’Armée de se mobiliser, de tester des concepts futurs en temps réel et de peut-être permettre leur déploiement beaucoup plus rapide. »
La Stratégie de modernisation de l’Armée canadienne accorde une grande importance à l’assurance des cybermissions (ACM). Tel que l’énonce le document, « la cyber infrastructure, qu’il s’agisse de réseaux ou de plateformes de véhicules, présente de possibles points de défaillance lors des opérations et dans les activités quotidiennes de l’institution ». L’ACM est donc « une considération opérationnelle critique […] afin de sauvegarder la disponibilité, l’intégrité, l’authentification, la confidentialité et le maintien des réseaux, des systèmes et des plateformes uniques à l’Armée canadienne ».
Monsieur Pogue est d’accord en ce qui concerne le potentiel perturbateur des cybermenaces. Cependant, il est d’avis que l’emploi d’IA frugale sur le plan tactique – un concept auquel Thales travaille à son usine numérique de Montréal – pourrait atténuer certaines de ces inquiétudes. Plutôt que de devoir faire circuler une quantité importante de données d’un endroit à l’autre sur un réseau, l’IA frugale aurait recours à des algorithmes d’apprentissage automatique qui ne requièrent pas « des tas de données » pour apprendre. « Ça provient d’un déploiement à la fine pointe de l’IA, c’est-à-dire que nous appuyons la confiance et les décisions explicables, mais nous le faisons avec moins de données, affirme monsieur Pogue. On en est aux tout débuts à ce niveau-là. »
Monsieur Pogue souligne qu’un changement de mentalités sera essentiel à une transformation numérique efficace. En effet, il faudra adopter une manière de songer aux problèmes selon une approche numérique, mais aucun des concepts proposés n’est nouveau. « Nous parlons de ces concepts depuis 20 ans – le carrefour numérique les concrétise simplement maintenant. »
Le défi pourrait consister à trouver comment importer une technologie élaborée à l’échelle commerciale dans un espace de bataille complexe, et ce, plus rapidement et plus efficacement que ce que permet le système d’approvisionnement actuel. Lorsqu’il travaillait pour MDA, Monsieur Pogue a vu le potentiel que représentent les contrats relationnels avec le Canadarm 3 de la station spatiale lunaire Gateway. Il en est témoin à nouveau avec le contrat de soutien en service des navires de patrouille extracôtiers et de l’Arctique et des navires de soutiens interarmées (NPEA/NSI) de la Marine royale canadienne. Le fait que l’accent soit mis sur le rendement – la disponibilité des navires – plutôt que sur la conformité aux spécifications rééquilibre certains des risques qui peuvent nuire à la relation.
« C’est parfait pour l’innovation, affirme-t-il. On y retrouve des mesures incitatives pour que l’industrie et [les militaires] innovent. Les contrats relationnels constituent l’évolution la plus prometteuse dont j’ai été témoin en matière d’approvisionnement. Ils peuvent assurer un approvisionnement plus rapide, de meilleure qualité et possiblement à plus faible coût, vu que des incitatifs encouragent la réduction des coûts. Mais pour que ça fonctionne, il faut que les mentalités changent. On parle de contrats basés sur la confiance. »