Perspektīvākie Amerikas militārie projekti, kuru izmantošana ir iespējama miermīlīgiem mērķiem
Militāro spēku un zinātnes tehnoloģiskā aprīkojuma attīstībai ik gadu tiek piešķirti vairāku miljonu dolāru līdzekļi. Uzlaboto aizsardzības projektu izpētes aģentūra, kas ir labāk pazīstama ar amerikāņu saīsinājumu - DARPA, nodarbojas ar attīstību šajā jomā. Tieši šī aģentūra ir tādu izgudrojumu autors kā internets, GPS un slepenās lidmašīnas, kuriem ir liela nozīme ne tikai militārajā jomā, bet arī parastajiem civiliedzīvotājiem.
Šobrīd aģentūra izstrādā ievērojamu skaitu projektu, kas var arī būtiski ietekmēt cilvēci, ja vien tos atļauj rūpnieciskajā ražošanā.
Pašlaik DARPA pievērš lielu uzmanību attīstībai lāzera sistēmas … Aģentūras programmu vidū ir šādas programmas: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam un Compact Mid-ultravioleto tehnoloģiju.
Maza izmēra lielgabals Excalibur ar lāzeru
Militāristi vienmēr ir ļoti nobažījušies par ideāla ieroča izmantošanu pilsētas karā. Bet, lai lidmašīnas un bezpilota lidaparātus aprīkotu ar lāzera ieročiem, ir nepieciešams, lai tā izmēri būtu pietiekami kompakti un daudz efektīvāki nekā sistēmas, kas pašlaik pastāv un kuras ir uzstādītas uz lielām platformām. DARPA ir sākusi izstrādāt kompaktu un jaudīgu lāzera ieroču sistēmu izmantošanai lidmašīnās un citos lidaparātos.
Iepriekš vienkāršākais veids, kā izveidot lāzeru, bija lielu konteineru ar toksiskām aktīvām ķimikālijām izmantošana. Jo īpaši šāds lāzers ir uzstādīts Boeing-747, taču tik lielas ierīces kā ieroča izmantošana uzbrukuma lidmašīnā vai iznīcinātājlidmašīnā ir vismaz nepraktiska.
Jaunais Excalibur lāzera lielgabals ir daudz vieglāks un kompaktāks. Shematiski šis lielgabals sastāv no liela skaita lāzeru, neatkarīgi viens no otra. Tādējādi var samazināt pašu izstarotāju lielumu. Šie izstarotāji ir jāapvieno vienā starā, nezaudējot savu jaudu. Pateicoties šim principam, tiek ievērojami samazināts patērētās enerģijas daudzums. Bet lielgabalam ir arī zināmi trūkumi. Tātad, jo īpaši ir vairākas problēmas, kas saistītas ar daudzu staru apvienošanu vienā, kam būtu augsts spilgtums un zema atšķirība. Traucējumi, difrakcija un citi nelineāri efekti ir šķēršļi, lai to sasniegtu. Tāpēc, lai atrisinātu šo problēmu, radītāji izmantoja fāzēto masīvu antenas analogu, ko izmanto mūsdienu radaros un kas ļauj ne tikai fokusēt staru, bet arī koriģēt tā novirzes leņķi, negriežot antenu. pati.
Līdz gada beigām aģentūra sola demonstrēt lāzera lielgabala prototipu, kura jauda ir tikai 3 kilovati. Bet pabeigtajai sistēmai būs daudz lielāka jauda (aptuveni 100 kilovati). Tādējādi to var izmantot precīziem triecieniem pret gaisa un zemes mērķiem. Un tā kā lielgabala svars būs 10 reizes mazāks nekā pašlaik esošajiem lāzeriem, Excalibur var uzstādīt uz gandrīz jebkuras militārās platformas, nepasliktinot to kaujas īpašības.
Diodes augstas enerģijas lāzera sistēmas arhitektūra
Cita aģentūras jaunā programma-arhitektūra diodei augstas enerģijas lāzeru sistēmai (ADHEL)-ir veltīta jaunu lāzera staru garumu izpētei, veidojot jaunas paaudzes kompaktus, augstas efektivitātes, augstas enerģijas lāzerus. Šādas sistēmas var integrēt taktiskos gaisa transportlīdzekļos, jo īpaši dronos.
Programmas galvenais mērķis ir izstrādāt tehnoloģijas, lai iegūtu lielas jaudas un spilgtuma lāzera starus ar zemu staru novirzi.
Programma ir paredzēta 36 mēnešiem un sastāv no diviem posmiem. Pirmajā posmā plānots izpētīt spektrālo un saskaņoto staru apvienošanu. Otrais posms ir pilnībā vērsts uz augstas efektivitātes un jaudas spektra staru radīšanu. Projekta galīgais mērķis ir iegūt difrakcijas struktūru sistēmai, kas darbosies pie gariem lāzera viļņiem HEL-klases sistēmu mērogā 100 kilovatu.
Ultra Beam
Šobrīd aģentūra īsteno vairākus lāzera uzlabošanas projektus. Tātad, viena no šādām programmām ir "Ultra Beam", kuras mērķis ir radīt lāzeru ar gamma staru. Pirmajā attīstības posmā jau ir sasniegti noteikti rezultāti - laboratorijas apstākļos tika radīti rentgena lāzeri, kuros fotonu enerģija bija 4,5 keV, kas pierāda faktu, ka gamma lāzers ir tuvākās nākotnes jautājums. Šai attīstībai ir arī pilsoniska nozīme, jo kompaktos gamma lāzerus var efektīvāk izmantot staru terapijā un diagnostikā.
Unikālais ar savām īpašībām rentgena lāzers, kura tehnoloģiju izstrādāja DARPA, var veicināt laboratoriski kompaktu avotu attīstību ar augstu saskaņotā starojuma spilgtumu, kas rezultātā ļaus attēlot trīsdimensiju dzīvo šūnu modeļi.
Programmā UltraLuch ir divi posmi. Pirmajā posmā tika sasniegts rentgena staru piesātinājuma pieaugums par 4,5 keV ar jaudu 10 mJ, un tika pierādīts, ka šie stari var pārraidīt impulsus caur necaurspīdīgiem cietiem priekšmetiem, piemēram, konteineriem. Otrajā posmā 36 mēnešus plānots attīstīt lielāku rentgena lāzera jaudu, diagnosticēt gamma starus un noteikt nepieciešamos parametrus gamma starojuma pastiprināšanai, ja to izmanto cietvielu materiālos ar lielu skaitu atomi.
Kompakta ultravioletā starojuma tehnoloģija
Militārpersonām jāspēj atklāt un identificēt ķīmiskos un bioloģiskos ieročus, kas var atrasties ienaidnieka arsenālā. Bet mūsdienu noteikšanas metodes ir lielas un smagas, un tās prasa arī daudz enerģijas. Lai novērstu šos trūkumus, DARPA sāka izstrādāt kompaktu ultravioleto staru tehnoloģiju programmu. Rezultāti, kurus plānots iegūt šīs programmas ietvaros, padarīs efektīvāku bioloģisko un ķīmisko ieroču atklāšanu un identificēšanu, izmantojot lāzertehnoloģijas. Aminoskābes un citas bioloģiskās molekulas var noteikt, izmantojot vidēja viļņa ultravioletos viļņus, tāpēc šos elementus var identificēt, ja tiek izmantots šāda veida ierocis.
Lāzera tehnoloģijas NMP noteikšanai jau pastāv ultravioleto staru iekšpusē lielos lāzeros, jo īpaši KrF (248 nm). Mazie lāzeri (bioloģisko punktu noteikšanas sistēma) pašlaik tiek izmantoti ķīmisko vielu bataljona līmenī. Bet, kā minēts iepriekš, visas šīs sistēmas ir tik dārgas un liela izmēra, tāpēc tās ir ārkārtīgi neērtas plašai lietošanai. Tāpēc aģentūras piedāvātā programma tiks prezentēta divos galvenajos virzienos: ar LED orientāciju 250-275 nm un izejas jaudu 100 mW, kā arī lāzeriem ar jaudu 10 mW un orientāciju 220-250 ni. Programmas galvenā daļa būs vērsta uz to problēmu risināšanu, kas saistītas ar nitrīdu grupas kā vidēji īsu ultravioleto viļņu pusvadītāju izvietojuma ierobežošanu.
Šīs programmas ieviešana ļaus izveidot kompaktas ierīces, kas spēj noteikt ķīmisko un bioloģisko piesārņojumu, piemēram, ūdenī.
DARPA daudzsološās programmas medicīnas joma … Tie ietver aģentūras "Dialīzei līdzīgās terapijas" (DLT), "In Vivo Nanoplatforms", "Dzīvās liešanas", "Uzticamas neironu saskarnes tehnoloģijas" projektus.
Dialīzei līdzīgas zāles (DLT)
Baktēriju izraisītās infekcijas bieži ir asins saindēšanās (sepse) rezultāts, no kura var nomirt pat nedaudz ievainots karavīrs. Amerikas militārais departaments ir nopietni nobažījies par šo jautājumu, tāpēc uzdeva izstrādāt jaunu tehnoloģiju asiņu attīrīšanai no baktērijām. DARPA ir uzsākusi 10 miljonu dolāru projekta izstrādes darbu. Tās galvenais mērķis ir izveidot pārnēsājamu ierīci, ar kuras palīdzību būtu iespējams izvadīt no organisma piesārņotās asinis, attīrīt tās no kaitīgām vielām, izmantojot īpašus filtrus, un pēc tam atgriezt organismā jau tīras asinis. Šīs ierīces funkcijas ir līdzīgas nieru dialīzei.
Šobrīd notiek patogēnu vielu sensoru izstrāde, kas apturēs vīrusu un baktēriju toksīnus. Turklāt tiek izstrādātas tehnoloģijas šo sastāvdaļu atdalīšanai no asinīm. Nākamais solis ir veikt pārbaudi, lai pārbaudītu šīs ierīces efektivitāti. Galu galā ir jāiegādājas pārnēsājama mašīna, kas vienlaikus veiks detalizētu visa asins tilpuma analīzi, kas ļaus agrīnā stadijā atklāt vīrusu un toksīnu parādīšanos.
Šādai tehnoloģijai būs liela nozīme civilā lietošanā, jo ar tās palīdzību katru gadu būs iespējams glābt simtiem un tūkstošiem dzīvību.
In Vivo nanoplatformas
Visu veidu slimības ierobežo karavīru kaujas gatavību un rada ievērojamas izmaksas militārajam departamentam veselības aprūpes jomā. Bet patlaban esošās slimību diagnostikas tehnoloģijas lielākoties ir dārgas un laikietilpīgas. Tāpēc mūsdienu armijā ir nepieciešama viņu ātrāka diagnostika un ārstēšana.
DARPA ir sākusi izstrādāt vēl vienu daudzsološu projektu ar nosaukumu "In Vivo nanoplatforms". Tās būtība ir saistīta ar jaunas nanodaļiņu klases izveidi, kas paredzēta vienveidīgai un precīzai cilvēka ķermeņa uztverei, kā arī dažādu infekcijas slimību un fizioloģisku noviržu ārstēšanai.
Faktiski programmas mērķis ir izstrādāt nanokapsulu, kas nodrošinās nepārtrauktu cilvēka ķermeņa stāvokļa uzraudzību.
Nanokapsula ir doba sfēriska daļiņa, kuras apvalks ir izgatavots no fosfolipīdiem vai polimēriem. Šīs kapsulas iekšpusē ir viela ar zemu molekulmasu. Turklāt apvalku var izgatavot no noteiktā veidā organizētām DNS molekulām, kalcija silikāta vai hidroksiapatīta.
Nanodaļiņu izmantošana var nodrošināt mērķtiecīgu zāļu vai noteikta sastāva ģenētisko konstrukciju (hormonu vai enzīmu) ievadīšanu. Un, lai nogādātu nanokapsulu "galamērķī", tā apvalks tiks aprīkots ar receptoriem vai antigēniem.
Programma tika pārbaudīta 2012. gada martā. Paredzams, ka tas tiks apstiprināts lietošanai rudenī.
Dzīvas lietuves
Mūsdienu inženierija ir balstīta uz rūpīgu īpašu attīstību, un rezultāti tiek iegūti tikai pēc atkārtotiem izmēģinājumiem un kļūdām. Un ļoti bieži darbs pie viena projekta neļauj sākt darbu pie cita. Tā rezultātā vienam bioinženierijas projektam tiek piešķirti desmitiem gadu un simtiem miljonu dolāru. Bioinženierijas tehnoloģiju uzlabošana ļaus atrisināt sarežģītas problēmas, kurām pašlaik vai nu nav risinājuma, vai arī ir vairāki risinājumi vienlaikus.
DARPA jaunā Dzīvo lietuves programma ir izstrādāta, lai izveidotu jaunu bioloģisko ietvaru cilvēka bioloģijas ēku sistēmu projektēšanai un paplašinātu to sarežģītību. Programmas mērķis ir attīstīt jaunas tehnoloģijas un paņēmienus, kas ļaus atrisināt iepriekš neatrisinātas problēmas. Jo īpaši būs iespējams noteikt cilvēka ģenētisko noslieci uz noteiktām slimībām, labot šūnu un ķermeņa funkcijas kopumā.
No vienas puses, var šķist, ka šādas tehnoloģijas nav iespējams izveidot, bet pati jaunu bioloģisko materiālu un zāļu masveida ražošanas iespēja izklausās vilinoši.
Uzticama neironu saskarnes tehnoloģija
Nervu protēžu, jo īpaši kohleāro implantu (mākslīgo ausu), izstrāde un izpēte pierādīja, ka cilvēka ķermenis uztver šo materiālu. Ar šādu protēžu palīdzību daudziem cilvēkiem ir atjaunotas zaudētās funkcijas. Lai gan protēzes, kuras var piestiprināt cilvēka nervu sistēmai, ir ļoti daudzsološas un svarīgas Kara departamentam, pastāv divi lieli un būtiski šķēršļi, kas liedz šādu implantu izmantošanu klīniskā vidē. Abi šķēršļi ir saistīti ar informācijas pārsūtīšanas precizitāti. Piemēram, miniatūra pārnēsājama neironu ierīce daudzus gadus nav pielāgota, lai iegūtu precīzu informāciju no nervu šūnām. Turklāt šādas protēzes nevar izmantot saņemtos signālus un kontrolēt tos lielā ātrumā.
Aģentūra ir ieinteresēta atrisināt šīs divas problēmas, lai protēzes varētu nodot klīniskai lietošanai. Tādējādi ievainoto karavīru atveseļošanās būs ātrāka, attiecīgi, viņi varēs atgriezties dienestā daudz ātrāk.
Pirmkārt, programmas mērķis ir saprast, kāpēc implanti nevar uzticami kalpot vairākus gadus. Plānots veikt pētījumus par abiotisko un biotisko sistēmu mijiedarbības parametru. Turklāt tiks izveidota jauna sistēma, kas ietvers informāciju par to, kā informācija tiek pārraidīta no nervu šūnām uz protēzēm.
Var apgalvot, ka šai tehnoloģijai būs arī plaši civilie pielietojumi.
DARPA uz attīstību vērstās programmas novērošanas sistēmas.
Zemu izmaksu termiskās attēlveidošanas ražošana
Termiskās redzes sistēmai ir daudz militāru pielietojumu. Bet līdz šim šī sistēma ir ārkārtīgi dārga, tāpēc tās pielietojums nav tik liels, cik nepieciešams. DARPA piedāvā programmu, lai izstrādātu rentablu termokameru. Saskaņā ar izstrādātāju apliecinājumiem, ir pilnīgi iespējams integrēt šādus siltuma attēlveidotājus komunikatoros un mobilajos tālruņos. Attīstībai tika piešķirti 13 miljoni ASV dolāru. Turklāt projekta pabeigšanai jānotiek ne vēlāk kā trīs gadus vēlāk.
Galvenās prasības jaunās paaudzes termokamerām ir salīdzinoši zemā cena - aptuveni 500 USD. Turklāt iegūtā attēla izšķirtspējai jābūt vismaz 640 * 480 pikseļiem, skata leņķim jābūt 40 grādiem vai vairāk, un enerģijas patēriņam jābūt mazākam par 500 milivatiem.
Jaunā termokameras tehnoloģija ir balstīta uz infrasarkanā starojuma izmantošanu, kas krāsu spektrā palīdz atšķirt siltus no aukstiem objektiem. Tādējādi tos var izmantot ne tikai normālos apstākļos, bet arī sliktas redzamības apstākļos un naktī.
Tie termovizori, kas pastāv šodien, ir lieli un dārgi. Jāsaka arī - ja pētījums būs veiksmīgs, tad rezultātus varēs izmantot ne tikai militārās, bet arī civilās organizācijas. Atgādinām, ka tādi DARPA izstrādājumi kā hiperteksta tehnoloģija un grafiskais interfeiss sākotnēji tika izstrādāti arī militāriem mērķiem.
Uzlabotas plašas FOV arhitektūras attēlu rekonstrukcijai un izmantošanai
Spēja redzēt tālāk, ar lielāku skaidrību visos apstākļos, ir viens no faktoriem veiksmīgai kaujas operāciju veikšanai. Nepieciešams palielināt redzamības lauku, iespēju vienlīdz labi redzēt dienā un naktī, ja vien kamera nav dārga. Šīs vajadzības galvenais iemesls ir karavīru nodrošināšana ar pieejamiem vizualizācijas rīkiem, lai palielinātu viņu kaujas efektivitāti, citiem vārdiem sakot, foto un video kameras. Tāpēc DARPA uzsāka programmu “Advanced Wide FOV Architecture For Image Reconstruction and Exploitation” (AWARE), kas izstrādāta, lai risinātu šāda veida problēmas.
Jaunā vizualizācijas sistēma, kuru plānots iegūt šīs programmas īstenošanas ietvaros, būs ļoti kompakta un viegla. Tas paredz redzes lauka palielināšanos, augstu izšķirtspēju un augstas kvalitātes attēlus jebkuros laika apstākļos, dienā vai naktī ievērojamā attālumā. Tas apvieno vairāk nekā 150 kameras vienā objektīvā. Sistēma ir paredzēta attēlu radīšanai ar izšķirtspēju no 10 līdz 50 gigapikseļiem - šī izšķirtspēja ievērojami pārsniedz cilvēka acij redzamo diapazonu.
Pirmās šādas sistēmas būs paredzētas izvietošanai uz zemes objektiem, tās palielinās redzamības attālumu, darbības spēju, redzamību dienā un naktī, izveidos spēju meklēt mērķi un nodrošinās lielas sensoru grupas izmantošanu.
Šādām ierīcēm ir liela militāra nozīme, jo tās var izmantot tādiem mērķiem kā mērķēšana, noteikšana un pastāvīga novērošana.
Mūsdienās gandrīz jebkurš militārs produkts ir pārpildīts ar elektroniskām sastāvdaļām, mikroshēmām, mikroshēmām utt. Tāpēc diezgan daudz DARPA programmu ir vērstas uz attīstību un uzlabošanu komponentu bāze … Starp šādām programmām ir šādas: Intrachip Enhanced Cooling; Integrēto shēmu integritāte un uzticamība; Energoefektivitātes revolūcija iegultām skaitļošanas tehnoloģijām; Nanofabrication uz padomiem un citi.
Intrachip uzlabota dzesēšana
Komponentu skaita pieaugums mūsdienu elektronikā ir paaugstinājis apkures un jaudas izkliedes līmeni līdz nebijušiem augstumiem. Tajā pašā laikā joprojām nav iespējams ierobežot temperatūras paaugstināšanos, nepalielinot pašu elektronisko sistēmu apjomu un svaru. Tālvadības dzesēšana, kurā siltums no mikroshēmām jānovada gaisā, vairs nav efektīva.
Tāpēc DARPA sāka izstrādāt programmu ar nosaukumu Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL), kuras mērķis ir pārvarēt attālinātās dzesēšanas ierobežojumus. Programma pētīs sildīšanas līmeni mikroshēmās, izmantojot silīciju. Aģentūras mērķis ir pierādīt, ka dzesēšana mikroshēmas dizainā ir tikpat svarīga kā pārējās sastāvdaļas. Projektā tiek pieņemts, ka iekšējā dzesēšana tiks uzstādīta vai nu tieši mikroshēmā, vai mikro spraugā starp mikroshēmām.
Ja projekts tiks veiksmīgi pabeigts, tas dos iespēju samazināt pašas mikroshēmas un dzesēšanas sistēmu blīvuma līmeni, kas būs ļoti efektīvi jaunas paaudzes elektronisko sistēmu radīšanai.
Siltuma pārvaldības tehnoloģijas
Ievērojami uzlabojumi tehnoloģiju un sistēmu integrācijā ir ievērojami palielinājuši militārpersonu enerģijas patēriņu. Enerģijas patēriņa līmenis ir palielinājies, bet mikroshēmu izmērs ir samazinājies. Tas izraisīja šo sistēmu pārkaršanu. Tāpēc DARPA uzsāka programmu Thermal Management Technologies, kas nodarbojas ar jaunu nanomateriālu ar siltuma izlietnes sistēmu izpēti un optimizāciju, kurus plānots izmantot mikroshēmu ražošanā. Programma attīstās piecās galvenajās jomās: mikrotehnoloģija siltummaiņu dzesēšanai, moduļu aktīva dzesēšana, pielāgota siltuma cauruļu tehnoloģija, modernizēti jaudas pastiprinātāji, termoelektriskie dzesētāji.
Tādējādi programmas galvenie centieni ir vērsti uz augstas veiktspējas siltuma sadalītāju izstrādi un izveidi, pamatojoties uz divfāžu dzesēšanu un to aizstāšanu ar vara sakausējumiem, ko pašlaik izmanto sistēmās; termiskās dzesēšanas līmeņa paaugstināšana, samazinot termisko pretestību; jaunu materiālu un konstrukciju izstrāde, kas var samazināt apkuri; dzesēšanas tehnoloģiju izpēte, izmantojot termoelektriskos moduļus.
Energoefektivitātes revolūcija iegultām skaitļošanas tehnoloģijām
Lielākajai daļai pašreizējo militāro informācijas sistēmu ir ierobežota skaitļošanas jauda elektroenerģijas, izmēra un svara ierobežojumu un dzesēšanas problēmu dēļ. Šim ierobežojumam ir būtiska negatīva ietekme uz militāro departamentu operatīvo vadību, jo, piemēram, izlūkošanas un izlūkošanas sistēmas savāc vairāk informācijas, nekā to var apstrādāt reālā laikā. Tāpēc izrādās, ka izlūkdati nespēj sniegt vērtīgus datus, kas nepieciešami noteiktā laikā.
Esošās informācijas apstrādes sistēmas spēj apstrādāt 1 gigabaitu datu sekundē, savukārt, pēc militārpersonu domām, nepieciešams 75 reizes vairāk. Bet mūsdienu procesori jau ir sasnieguši maksimumu jaudas palielināšanas procesā, nepalielinot enerģijas patēriņu. DARPA programma Energoefektivitātes revolūcija iegultajām skaitļošanas tehnoloģijām (PERFECT) ir izstrādāta, lai nodrošinātu nepieciešamo energoefektivitāti.
Programma paredz panākt informācijas apstrādes kapacitātes palielināšanos par 75 reizēm. Šīs programmas ieviešana var ļaut izveidot viedtālruņus, kas var darboties nedēļām ilgi, vai klēpjdatorus, kuru akumulatoru būs jāuzlādē tik bieži, kamēr uzpildāt automašīnu.
Nanofabrication uz padomiem
Aģentūra daudz tērē nanotehnoloģiju attīstībai. Bet, neskatoties uz to, ka pamatjēdzieni to izstrādē tiek atzīti par nepieciešamiem, joprojām pastāv problēmas ar to masveida ražošanu.
Programmas, kas balstīta uz uzgaļiem, mērķis ir izveidot kontroli pār nanomateriālu - nanovadu, nanocauruļu un kvantu punktu - ražošanas kvalitāti, kas ietver katra produkta izmēra, orientācijas un pozīcijas kontroli. Programma ietver vadības apvienošanu ar inovatīvām tehnoloģijām, tādējādi radot augstu temperatūru, ātrgaitas plūsmas un spēcīgus elektromagnētiskos laukus, kas līdzīgi optiskajai tehnoloģijai.
Pašlaik nav iespējams kontrolēt nano ražošanas procesu. Pēdējos gados ir pierādīti daži paņēmieni, taču tiem visiem ir būtiski trūkumi. Tā, piemēram, nanocauruļu ražošanā ir iespējams kontrolēt tikai to augšanu, bet ne izmēru un orientāciju. Veidojot kvantu punktus, nav iespējams izveidot lielu masīvu ar augstu viendabīgumu.
Ja projekts tiks veiksmīgi pabeigts, tā rezultāti būs ārkārtīgi svarīgi nanoproduktu ražošanai.
Integrēto shēmu integritāte un uzticamība
Daudzu ASV Aizsardzības departamentam izstrādāto elektronisko sistēmu pamatā ir integrālās shēmas. Tajā pašā laikā militārais departaments tos izmanto ļoti piesardzīgi, uztraucoties par šo sistēmu integritāti. Tā kā tirgus globalizācijas apstākļos lielākā daļa mikroshēmu tiek ražotas nelegālos uzņēmumos, pastāv risks, ka militārā departamenta sistēmām iegādātās shēmas neatbildīs specifikācijām un attiecīgi nebūs uzticamas..
DARPA, integrētās shēmas integritātes un uzticamības (IRIS) programmas ietvaros, cenšas izstrādāt metodes, kas var pārbaudīt katras mikroshēmas funkcijas, to neiznīcinot. Šo metožu sistēma ietver dziļu submikronu shēmu ierīču progresīvu atpazīšanu, kā arī skaitļošanas metodes, lai noteiktu attiecības starp ierīcēm.
Turklāt programma paredz izveidot inovatīvas metodes ierīču modelēšanai un analītisko procesu veikšanai, kuru mērķis ir noteikt integrālo shēmu uzticamību, pārbaudot nelielu paraugu skaitu.
Vadošās malas piekļuves programma
Kā minēts iepriekš, lielākā daļa mikroshēmu, kas tiek izmantotas ASV, tiek ražotas ārpus valsts. Šāds stāvoklis, pēc amerikāņu domām, ir kaitīgs. Pirmkārt, piekļuves trūkums progresīvām tehnoloģijām veicina augsti kvalificēta personāla aizplūšanu no valsts. Otrkārt, Aizsardzības departaments ne pārāk uzticas šādām mikroshēmām.
Pētījumiem pusvadītāju tehnoloģiju jomā ir liela nozīme tehnoloģiju ieviešanā ne tikai komerciālajās struktūrās, bet arī militārajā departamentā. Tāpēc aģentūra uzsāka jaunu programmu ar nosaukumu Leading Edge Access Program, kuras mērķis ir nodrošināt universitātes, rūpniecību un valsts aģentūras ar progresīvu militāro pusvadītāju tehnoloģiju. Tas viss tiek darīts, cerot uz ātru mikroshēmu ražošanas atgriešanos Amerikā.
Uzlaboto tehnoloģiju lietojumi ietver analogo vai jaukto signālu integrālo shēmu digitālo nomaiņu, papildu jaukto signālu integrālās shēmas, risinājumus problēmas ar ātrgaitas un mazjaudas analogo ciparu pārveidotājiem un daudzkodolu procesoriem. Noteiktā laikā militārais departaments nodrošinās aģentūru ar jauniem projektiem. Galvenie atlases kritēriji būs dizaina novitāte, pielietošanas iespēja militārajā rūpniecībā, kā arī darbības efektivitātes veiksmīgas mobilizācijas potenciāls.
Daudzveidīgs pieejams neviendabīgs
Viena no galvenajām problēmām, kas šobrīd kavē datortehnoloģijas tālāku attīstību, ir tāda, ka tām paredzētās mikroshēmas ir jāizgatavo no dažādiem materiāliem. DARPA izstrādā daudzveidīgi pieejamo neviendabīgo programmu, kuras mērķis ir izveidot jaunu vienotu silīcija platformu, uz kuras tiks izveidotas jaunas paaudzes mikroshēmas. Tādējādi, pēc izstrādātāju domām, neviendabīgai integrācijai vajadzētu pārvarēt vairākas nopietnas problēmas, kas saistītas ar datu pārsūtīšanas procesu, jānosaka neviendabīgu savienojumu blīvums, jānosaka optimālais temperatūras režīms un jāoptimizē jaunā platforma masveida ražošanai.
Veiksmīgas izstrādes gadījumā neviendabīgo platformu var izmantot tādās nozarēs kā optoelektroniskās mikroshēmas, optiskās sensoru sistēmas, patvaļīgu signālu optiskie ģeneratori, daudzviļņu termiskie attēli ar integrētu attēlu apstrādi un informācijas nolasīšanu.
Programmas rezultāti būs svarīgi arī civilām vajadzībām, jo universālas platformas izveide palīdzēs datoriem strādāt ātrāk un efektīvāk.
Visuresoša augstas veiktspējas skaitļošana
Starp aģentūras sasniegumiem ir programma, kas praktiski no nulles pieiet datortehnikas radīšanas procesam - "Visuresoša augstas veiktspējas skaitļošana". Tā koncentrējas uz tādu tehnoloģiju izstrādi un izstrādi, kas nodrošina pamatu tādu datoru radīšanai, kuriem ir zems enerģijas patēriņš, aizsardzība pret kiberuzbrukumiem un ar lielāku veiktspēju. Turklāt programmā tiek pieņemts, ka šādi datori būs daudz vieglāki programmēšanas ziņā, lai to varētu paveikt pat speciālisti ar nelielu pieredzi.
Šie datori būs uzticamāki un efektīvāki, uzlabojot mērogojamas, ļoti programmējamas sistēmas. Šajā projektā piedalās tādas nopietnas struktūras kā Masačūsetsas Tehnoloģiskā universitāte, Intel, NVIDIA. Tādējādi var apgalvot, ka šī programma ir viena no vērienīgākajām DARPA norisēm.
Turklāt aģentūra aktīvi strādā pie integrētu 3D mikroshēmu izstrādes. Pašlaik mikroshēmas ir viens no galvenajiem mikroelektronikas punktiem. Bet, ņemot vērā arvien mazāko mikroshēmu izmēru, mūsdienu pusvadītāju tehnoloģijas saskaras ar daudzām specifiskām un fundamentālām problēmām. Tāpēc, neskatoties uz pusvadītāju lielajiem panākumiem, izstrādātāji meklē jauna veida vispārējas nozīmes mikroshēmas, kurām būs lielāka veiktspēja.
Trīsdimensiju integrētās shēmas izveide pavērs lieliskas iespējas ātrākai un efektīvākai datortehnoloģijas attīstībai, jo tiks pārvarēts divu dimensiju ierobežojums. Galu galā progress ir sasniedzis attīstības punktu, kad mikroshēmas ir tik sarežģītas, ka divdimensiju mikroshēmā vienkārši nav vietas nepieciešamajiem savienojumiem.
Trīsdimensiju mikroshēmas izveide ar visām problēmām, kas saistītas ar tās praktisko pielietojumu, ļaus padarīt tehnoloģijas kompaktākas.
Mikrotehnoloģija pozicionēšanai, navigācijai un laika noteikšanai
Daudzus gadu desmitus globālā pozicionēšanas sistēma jeb GPS ir iebūvēta lielākajā daļā militārās navigācijas iekārtu. Tādējādi daudzi ieroču veidi ir atkarīgi no datiem par atrašanās vietu, braukšanas virzienu, lidojuma laiku un tamlīdzīgu informāciju, ko pārraida sistēma. Bet šāda atkarība var radīt lielas problēmas, jo sarežģītas signāla uztveršanas vai traucēšanas apstākļos ieroči, kuriem nepieciešama pastāvīga saziņa ar sistēmu, nedarbosies.
DARPA ir sākusi izstrādāt programmu MICRO-PNT (Pozicionēšanas, navigācijas un laika noteikšanas), kuras būtība ir radīt tehnoloģijas, kas ļauj strādāt bezsaistē. Galvenie armatūras jautājumi šajā posmā ir izmērs, svars un jauda. Veiksmīgi pētījumi radīs vienu ierīci, kas apvienos visas nepieciešamās ierīces: akselerometrus, pulksteņus, kalibrēšanu, žiroskopus. Mikroskopiskai kalibrēšanai vajadzētu nodrošināt precīzāku mērķauditorijas atlasi, koriģējot iekšējās kļūdas.
2010. gadā sākās pētījumi mikrotehnoloģijas attīstībā, kas saistīti ar augstas precizitātes pulksteņu un inerces instrumentu izveidi.
Programmas izstrādes mērķis galvenokārt ir palielināt inerciālo sensoru dinamisko diapazonu, samazināt pulksteņa kļūdu, kā arī izstrādāt mikroshēmas kustības stāvokļa un trajektorijas noteikšanai.
Ja programma tiek īstenota, tad iedomājieties Google Maps metro.
