Parviälyn vaikutus sotilaallisten miehittämättömien alusten käyttöön Itämerellä lähitulevaisuudessa
Vitikainen, Jarkko (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025110226878
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025110226878
Tiivistelmä
Miehittämättömien pinta- ja ilma-alusten (USV, UAV) rooli merellisessä sodankäynnissä kasvaa nopeasti. Tämä opinnäytetyö tarkastelee, miten parviäly, hajautettuun päätöksentekoon nojaava yhteistyö useiden autonomisten yksiköiden välillä, vaikuttaa näiden järjestelmien käyttöön Itämeren turvallisuusympäristössä lähivuosina (5–10 vuotta). Tavoitteena on tuottaa operatiivisesti hyödynnettävä, ajantasainen kokonaiskuva mahdollisuuksista, rajoitteista ja kehitystarpeista.
Työ yhdistää kirjallisuuskatsauksen ja laadullisen empiirisen otteen. Empiirinen aineisto kerättiin teemahaastatteluina suomalaisilta sotilas-, tutkimus- ja teollisuusasiantuntijoilta ja analysoitiin temaattisella analyysillä. Teoriaosuudessa jäsennetään parviälyn keskeiset käsitteet (ohjausparadigmat, sensorifuusio, viestintä, autonomia) sekä UAV/USV-järjestelmien merelliset käyttötavat.
Tulosten mukaan parviäly tarjoaa lyhyellä aikavälillä eniten lisäarvoa tiedustelussa, valvonnassa ja tilannekuvan ylläpidossa (ISR/MDA) sekä viestiverkon laajentajana (releointi). Suurimmat tekniset esteet liittyvät GNSS-häirintään ja -monitieheijastuksiin, katkonaisiin yhteyksiin, sää-/meriolosuhteiden kuormittamiin sensoreihin sekä laskentatehon ja kaistan rajoitteisiin. Vaikuttamis- ja torjuntatehtävissä ihmisen päätösvalta säilyy eettisten ja poliittisten reunaehtojen vuoksi, vaikka osittain autonomiset toiminnot yleistyvät.
Johtopäätöksissä suositellaan (1) vaihtoehtoisten paikannus- ja suhteellisen navigoinnin ratkaisujen kehittämistä GNSS-häiriöiden varalle, (2) monikanavaisen viestinnän (UHF/5G/SATCOM) ja reunalaskennan hyödyntämistä datavirtojen hallintaan, (3) vaiheittaisia pilotteja heterogeenisilla UAV–USV-parvilla ISR-tehtävissä sekä (4) osallistumista kansainvälisiin kehitysohjelmiin kotimaisen teollisuuden modulaarisuuden ja huoltovarmuu-den vahvistamiseksi. Kokonaisarviona parviäly toimii lähivuosina voiman kertoimena erityisesti tiedustelu- ja valvontatehtävissä, ja sen laajamittainen operatiivinen käyttö edellyttää edelleen teknologisia kypsyysaskeleita ja selkeitä käyttöperiaatteita. Unmanned surface and aerial vehicles (USVs, UAVs) are rapidly expanding their role in maritime warfare. This thesis examines how swarm intelligence, cooperative behaviour among multiple autonomous units relying on distributed decision-making, will shape the employment of these systems in the Baltic Sea security environ-ment over the next 5–10 years. The objective is to deliver an operationally useful, up-to-date synthesis of opportunities, constraints, and development needs.
The study combines a literature review with a qualitative empirical approach. Empirical data were collected through semi-structured theme interviews with Finnish military, research, and industry experts and analysed using thematic analysis. The theoretical section organises the core concepts of swarm intelligence (control paradigms, sensor fusion, communications, autonomy) and maps maritime use cases for UAV/USV systems.
Findings indicate that, in the near term, swarm intelligence provides the greatest added value in intelligence, surveillance, and reconnaissance and maritime domain awareness (ISR/MDA), as well as in extending com-munications networks (relay/mesh). The principal technical hurdles involve GNSS jamming and multipath, intermittent connectivity, sensors stressed by harsh weather/sea states, and constraints in computing and bandwidth. In strike and defensive counter-measure tasks, human decision authority remains essential due to ethical and political constraints, even as semi-autonomous functions proliferate.
The thesis recommends: (1) developing alternative positioning and relative navigation solutions to mitigate GNSS-denied/degraded conditions; (2) leveraging multi-bearer communications (UHF/5G/SATCOM) and edge computing to manage data flows; (3) conducting phased pilots with heterogeneous UAV–USV swarms in ISR missions; and (4) engaging in international development programmes to strengthen domestic industry modu-larity and security of supply. Overall, swarm intelligence is assessed to be a near-term force multiplier, especially for ISR and MDA, while its large-scale operational use still requires further technological maturation and clearly defined concepts and rules of employment.
Työ yhdistää kirjallisuuskatsauksen ja laadullisen empiirisen otteen. Empiirinen aineisto kerättiin teemahaastatteluina suomalaisilta sotilas-, tutkimus- ja teollisuusasiantuntijoilta ja analysoitiin temaattisella analyysillä. Teoriaosuudessa jäsennetään parviälyn keskeiset käsitteet (ohjausparadigmat, sensorifuusio, viestintä, autonomia) sekä UAV/USV-järjestelmien merelliset käyttötavat.
Tulosten mukaan parviäly tarjoaa lyhyellä aikavälillä eniten lisäarvoa tiedustelussa, valvonnassa ja tilannekuvan ylläpidossa (ISR/MDA) sekä viestiverkon laajentajana (releointi). Suurimmat tekniset esteet liittyvät GNSS-häirintään ja -monitieheijastuksiin, katkonaisiin yhteyksiin, sää-/meriolosuhteiden kuormittamiin sensoreihin sekä laskentatehon ja kaistan rajoitteisiin. Vaikuttamis- ja torjuntatehtävissä ihmisen päätösvalta säilyy eettisten ja poliittisten reunaehtojen vuoksi, vaikka osittain autonomiset toiminnot yleistyvät.
Johtopäätöksissä suositellaan (1) vaihtoehtoisten paikannus- ja suhteellisen navigoinnin ratkaisujen kehittämistä GNSS-häiriöiden varalle, (2) monikanavaisen viestinnän (UHF/5G/SATCOM) ja reunalaskennan hyödyntämistä datavirtojen hallintaan, (3) vaiheittaisia pilotteja heterogeenisilla UAV–USV-parvilla ISR-tehtävissä sekä (4) osallistumista kansainvälisiin kehitysohjelmiin kotimaisen teollisuuden modulaarisuuden ja huoltovarmuu-den vahvistamiseksi. Kokonaisarviona parviäly toimii lähivuosina voiman kertoimena erityisesti tiedustelu- ja valvontatehtävissä, ja sen laajamittainen operatiivinen käyttö edellyttää edelleen teknologisia kypsyysaskeleita ja selkeitä käyttöperiaatteita.
The study combines a literature review with a qualitative empirical approach. Empirical data were collected through semi-structured theme interviews with Finnish military, research, and industry experts and analysed using thematic analysis. The theoretical section organises the core concepts of swarm intelligence (control paradigms, sensor fusion, communications, autonomy) and maps maritime use cases for UAV/USV systems.
Findings indicate that, in the near term, swarm intelligence provides the greatest added value in intelligence, surveillance, and reconnaissance and maritime domain awareness (ISR/MDA), as well as in extending com-munications networks (relay/mesh). The principal technical hurdles involve GNSS jamming and multipath, intermittent connectivity, sensors stressed by harsh weather/sea states, and constraints in computing and bandwidth. In strike and defensive counter-measure tasks, human decision authority remains essential due to ethical and political constraints, even as semi-autonomous functions proliferate.
The thesis recommends: (1) developing alternative positioning and relative navigation solutions to mitigate GNSS-denied/degraded conditions; (2) leveraging multi-bearer communications (UHF/5G/SATCOM) and edge computing to manage data flows; (3) conducting phased pilots with heterogeneous UAV–USV swarms in ISR missions; and (4) engaging in international development programmes to strengthen domestic industry modu-larity and security of supply. Overall, swarm intelligence is assessed to be a near-term force multiplier, especially for ISR and MDA, while its large-scale operational use still requires further technological maturation and clearly defined concepts and rules of employment.