Najbardziej obiecujące amerykańskie projekty wojskowe, których wykorzystanie jest możliwe w celach pokojowych
Na rozwój wyposażenia technologicznego sił zbrojnych i nauki corocznie przeznaczane są wielomilionowe fundusze. W działania w tej dziedzinie zaangażowana jest Agencja Badawcza Zaawansowanych Projektów Obronnych, która jest lepiej znana pod amerykańskim skrótem DARPA. To właśnie ta agencja jest autorem takich wynalazków jak Internet, GPS i samoloty stealth, które mają ogromne znaczenie nie tylko dla wojska, ale także dla zwykłych cywilów.
W tej chwili agencja opracowuje znaczną liczbę projektów, które mogą mieć również znaczący wpływ na ludzkość, jeśli tylko zostaną dopuszczone do produkcji przemysłowej.
Obecnie DARPA przywiązuje dużą wagę do rozwoju systemy laserowe … Wśród programów Agencji znajdują się następujące programy: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam oraz Compact Mid-ultraviolet technology.
Niewielki pistolet naprowadzany laserowo Excalibur
Wojsko zawsze bardzo troszczy się o użycie idealnej broni w wojnie miejskiej. Aby jednak wyposażyć samoloty i drony w broń laserową, konieczne jest, aby ich wymiary były wystarczająco kompaktowe i znacznie wydajniejsze niż systemy, które obecnie istnieją i są instalowane na dużych platformach. DARPA rozpoczęła opracowywanie kompaktowego i potężnego systemu broni laserowej do użytku w samolotach i innych samolotach.
Wcześniej najłatwiejszym sposobem na stworzenie lasera było użycie dużych pojemników z toksycznymi aktywnymi chemikaliami. W szczególności taki laser jest zainstalowany na Boeing-747, ale używanie tak dużego urządzenia, jak broń w samolocie szturmowym lub myśliwskim, jest co najmniej niepraktyczne.
Nowe działo laserowe Excalibur jest znacznie lżejsze i bardziej kompaktowe. Schematycznie ten pistolet składa się z dużej liczby niezależnych od siebie laserów. W ten sposób można zmniejszyć rozmiar samych emiterów. Emitery te muszą być połączone w jedną wiązkę bez utraty mocy. Dzięki tej zasadzie ilość zużywanej energii jest znacznie zmniejszona. Ale armata ma też pewne wady. Tak więc w szczególności istnieje szereg problemów związanych z łączeniem wielu promieni w jeden, który miałby wysoką jasność i małą rozbieżność. Przeszkodą w osiągnięciu tego są zakłócenia, dyfrakcja i inne efekty nieliniowe. Dlatego, aby rozwiązać ten problem, twórcy zastosowali analogię anteny Phased Array, która jest wykorzystywana we współczesnych radarach i umożliwia nie tylko skupienie wiązki, ale także korektę kąta jej ugięcia bez obracania anteny. samo.
Do końca roku agencja obiecuje zademonstrować prototypowe działo laserowe o mocy zaledwie 3 kilowatów. Ale gotowy system będzie miał znacznie większą moc (około 100 kilowatów). Dzięki temu może być używany do precyzyjnych ataków na cele powietrzne i naziemne. A ponieważ waga pistoletu będzie 10 razy mniejsza niż obecnie istniejących laserów, Excalibur można zainstalować na prawie każdej platformie wojskowej bez pogarszania ich właściwości bojowych.
Architektura diodowego systemu laserowego o wysokiej energii
Drugi nowy program agencji, Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs), poświęcony jest badaniu nowych długości wiązki laserowej w procesie tworzenia nowej generacji kompaktowych, wysokowydajnych laserów o wysokiej energii. Takie systemy mogą być zintegrowane z taktycznymi pojazdami powietrznymi, w szczególności z dronami.
Program ma na celu przede wszystkim opracowanie technologii otrzymywania wiązek laserowych o dużej mocy i jasności, przy małej rozbieżności wiązki.
Program trwa 36 miesięcy i składa się z dwóch etapów. W pierwszym etapie planowane jest badanie łączenia wiązki spektralnej i koherentnej. Drugi etap jest całkowicie skoncentrowany na tworzeniu wiązki widmowej o wysokiej wydajności i mocy. Ostatecznym celem projektu jest uzyskanie struktury dyfrakcyjnej dla systemu, który będzie działał na długich falach laserowych w skali systemów klasy HEL o mocy 100 kilowatów.
Ultra wiązka
Agencja realizuje obecnie kilka projektów usprawnień lasera. Jednym z takich programów jest „Ultra Beam”, którego celem jest stworzenie lasera z promieniowaniem gamma. W pierwszym etapie rozwoju osiągnięto już pewne wyniki – lasery rentgenowskie powstały w warunkach laboratoryjnych, w których energia fotonów wynosiła 4,5 keV, co świadczy o tym, że laser gamma to kwestia niedalekiej przyszłości. Rozwój ten ma również znaczenie cywilne, ponieważ kompaktowe lasery gamma mogą być stosowane z większą skutecznością w radioterapii i diagnostyce.
Unikalny w swoich właściwościach laser rentgenowski, którego technologię opracowała firma DARPA, może przyczynić się do rozwoju laboratoryjnych kompaktowych źródeł o wysokiej jasności promieniowania koherentnego, które w efekcie umożliwią wyświetlanie trójwymiarowe modele żywych komórek.
W programie UltraLuch są dwa etapy. W pierwszym etapie osiągnięto wzrost nasycenia promieni rentgenowskich o 4,5 keV przy mocy 10 mJ i udowodniono, że promienie te mogą przenosić impulsy przez nieprzezroczyste ciała stałe, np. pojemniki. W drugim etapie planuje się opracowanie lasera rentgenowskiego o większej mocy przez 36 miesięcy, diagnostykę promieni gamma oraz ustalenie niezbędnych parametrów wzmocnienia promieniowania gamma przy zastosowaniu go na materiałach ciała stałego o dużej liczbie atomy.
Kompaktowa technologia średniego ultrafioletu
Wojsko musi być w stanie wykryć i zidentyfikować broń chemiczną i biologiczną, która może znajdować się w arsenale wroga. Ale nowoczesne metody wykrywania są duże i ciężkie, a także wymagają dużej mocy. Aby rozwiązać te niedociągnięcia, DARPA rozpoczęła opracowywanie programu technologii Compact Mid-ultraviolet. Wyniki, które planuje się uzyskać w ramach tego programu, pozwolą na skuteczniejsze wykrywanie i identyfikację broni biologicznej i chemicznej przy użyciu technologii laserowych. Aminokwasy i inne cząsteczki biologiczne można wykryć za pomocą fal ultrafioletowych o średniej długości fali, więc te pierwiastki można zidentyfikować, jeśli używa się tego typu broni.
Technologie laserowe do wykrywania NMP istnieją już w promieniowaniu ultrafioletowym w dużych laserach, w szczególności w KrF (248 nm). Małe lasery (Biological Point Detection System) są obecnie używane na poziomie batalionu chemicznego. Ale, jak wspomniano powyżej, wszystkie te systemy są tak drogie i wielkogabarytowe, że są niezwykle niewygodne w powszechnym użyciu. Dlatego program proponowany przez agencję zostanie przedstawiony w dwóch głównych kierunkach: z orientacją LED 250-275 nm i mocą wyjściową 100 mW oraz laserami o mocy 10 mW i orientacji 220-250 nie. Główna część programu będzie miała na celu rozwiązanie problemów związanych z ograniczeniem rozmieszczenia grupy azotków jako półprzewodników średnio-krótkich fal ultrafioletowych.
Realizacja tego programu umożliwi stworzenie kompaktowych urządzeń, które mogą wykrywać zanieczyszczenia chemiczne i biologiczne np. w wodzie.
Obiecujące programy DARPA w dziedzina medycyny … Są to projekty agencji Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Reliable Neural-Interface Technology.
Terapie podobne do dializy (DLT)
Infekcje wywołane przez bakterie są często wynikiem zatrucia krwi (sepsa), na które nawet lekko ranny żołnierz może umrzeć. Amerykański departament wojskowy jest poważnie zaniepokojony tą kwestią, dlatego polecił opracować nową technologię oczyszczania krwi z bakterii. DARPA rozpoczęła prace rozwojowe nad projektem o wartości 10 milionów dolarów. Jej głównym celem jest stworzenie przenośnego urządzenia, za pomocą którego będzie można usunąć z organizmu skażoną krew, oczyścić ją ze szkodliwych substancji za pomocą specjalnych filtrów, a następnie zwrócić już czystą krew do organizmu. To urządzenie jest podobne w działaniu do dializy nerek.
Obecnie trwają prace nad czujnikami substancji chorobotwórczych, które powstrzymają toksyny wirusowe i bakteryjne. Ponadto opracowywane są technologie oddzielania tych składników od krwi. Kolejnym krokiem powinno być przeprowadzenie testu weryfikującego skuteczność tego urządzenia. Docelowo należy zaopatrzyć się w przenośną maszynę, która przeprowadzi szczegółową analizę całej objętości krwi na raz, co pozwoli na wczesne wykrycie pojawienia się wirusów i toksyn.
Taka technologia będzie miała ogromne znaczenie dla użytku cywilnego, ponieważ z jej pomocą będzie można co roku uratować setki i tysiące istnień ludzkich.
Nanoplatformy In Vivo
Wszelkiego rodzaju choroby ograniczają gotowość bojową żołnierzy i powodują znaczne koszty dla resortu wojskowego związane z opieką zdrowotną. Ale obecnie istniejące technologie diagnozowania chorób są w większości drogie i czasochłonne. Dlatego w nowoczesnej armii konieczna jest ich szybsza diagnoza i leczenie.
DARPA rozpoczęła prace nad kolejnym obiecującym projektem o nazwie „In Vivo Nanoplatforms”. Jego istota sprowadza się do stworzenia nowej klasy nanocząstek przeznaczonych do równomiernego i dokładnego wykrywania ludzkiego organizmu, a także do leczenia różnego rodzaju chorób zakaźnych i nieprawidłowości fizjologicznych.
W rzeczywistości program ma na celu opracowanie nanokapsułki, która zapewni ciągłe monitorowanie stanu organizmu człowieka.
Nanokapsułka to wydrążona kulista cząstka, której otoczka wykonana jest z fosfolipidów lub polimerów. Wewnątrz tej kapsułki znajduje się substancja o niskiej masie cząsteczkowej. Dodatkowo powłoka może być zbudowana z zorganizowanych w określony sposób cząsteczek DNA, krzemianu wapnia lub hydroksyapatytu.
Zastosowanie nanocząstek może zapewnić celowane podawanie leków lub konstruktów genetycznych o określonym składzie (hormony lub enzymy). A żeby dostarczyć nanokapsułkę „do miejsca przeznaczenia”, jej otoczka zostanie wyposażona w receptory lub antygeny.
Program został przetestowany w marcu 2012 roku. Oczekuje się, że zostanie dopuszczony do użytku jesienią.
Żywe odlewnie
Nowoczesna inżynieria opiera się na żmudnych specjalnych opracowaniach, a wyniki uzyskuje się dopiero po wielokrotnych próbach i błędach. I bardzo często praca nad jednym projektem nie pozwala na rozpoczęcie pracy nad innym. W efekcie na jeden projekt bioinżynieryjny przeznacza się dziesiątki lat i setki milionów dolarów. Udoskonalenie technologii bioinżynieryjnych umożliwi rozwiązywanie złożonych problemów, które obecnie albo w ogóle nie mają rozwiązania, albo mają kilka rozwiązań jednocześnie.
Nowy program DARPA Living Foundries ma na celu stworzenie nowych ram biologicznych do projektowania systemów budowy biologii człowieka i rozszerzenia ich złożoności. Program ma na celu rozwój nowych technologii i technik, które umożliwią rozwiązywanie dotychczas nierozwiązanych problemów. W szczególności stanie się możliwe określenie genetycznej predyspozycji osoby do niektórych chorób, poprawienie funkcji komórek i całego ciała.
Z jednej strony może się wydawać, że takich technologii nie da się stworzyć, ale sama możliwość masowej produkcji nowych materiałów biologicznych i leków brzmi kusząco.
Niezawodna technologia interfejsu neuronowego
Rozwój i badania protez nerwowych, w szczególności implantów ślimakowych (sztuczne uszy), dowiodły, że organizm ludzki odbiera ten materiał. Za pomocą takich protez wielu osobom przywrócono utracone funkcje. Chociaż protezy, które można przymocować do układu nerwowego człowieka, są bardzo obiecujące i ważne dla Departamentu Wojny, istnieją dwie główne i fundamentalne przeszkody, które uniemożliwiają stosowanie takich implantów w warunkach klinicznych. Obie przeszkody dotyczą dokładności przekazu informacji. Na przykład miniaturowe przenośne urządzenie neuronowe od wielu lat nie było przystosowane do uzyskiwania dokładnych informacji z komórek nerwowych. Ponadto takie protezy nie mogą wykorzystywać odbieranych sygnałów i sterować nimi z dużą prędkością.
Agencja jest zainteresowana rozwiązaniem tych dwóch problemów, tak aby protezy mogły zostać oddane do użytku klinicznego. Tym samym powrót do zdrowia rannych żołnierzy będzie odpowiednio szybszy, będą oni mogli znacznie szybciej wrócić do służby.
Przede wszystkim program ma na celu zrozumienie, dlaczego implanty nie mogą służyć niezawodnie przez kilka lat. Planowane jest przeprowadzenie badań nad parametrem interakcji między układami abiotycznymi i biotycznymi. Ponadto zostanie stworzony nowy system, który będzie zawierał informacje o sposobie przekazywania informacji z komórek nerwowych do protez.
Można argumentować, że ta technologia będzie miała również szerokie zastosowanie cywilne.
Programy rozwojowe DARPA systemy nadzoru.
Niski koszt produkcji termowizyjnej
System termowizyjny ma wiele zastosowań militarnych. Jednak do tej pory system ten jest niezwykle kosztowny, więc jego zastosowanie nie jest tak duże, jak to konieczne. DARPA oferuje program do opracowania ekonomicznej kamery termowizyjnej. Według zapewnień twórców, całkiem możliwe jest zintegrowanie takich kamer termowizyjnych z komunikatorami i telefonami komórkowymi. Na rozwój przeznaczono 13 milionów dolarów. Ponadto zakończenie projektu powinno nastąpić nie później niż trzy lata później.
Główne wymagania dla kamer termowizyjnych nowej generacji to stosunkowo niska cena - około 500 USD. Ponadto rozdzielczość wynikowego obrazu musi wynosić co najmniej 640 * 480 pikseli, kąt widzenia musi wynosić 40 stopni lub więcej, a pobór mocy musi być mniejszy niż 500 miliwatów.
Technologia nowej kamery termowizyjnej opiera się na wykorzystaniu promieniowania podczerwonego, które pomaga odróżnić ciepłe od zimnych obiektów w spektrum barw. Dzięki temu mogą być używane nie tylko w normalnych warunkach, ale także przy złej widoczności i w nocy.
Obecnie istniejące kamery termowizyjne są duże i drogie. Trzeba też powiedzieć, że jeśli badania zakończą się sukcesem, to z wyników będą mogły korzystać nie tylko organizacje wojskowe, ale także cywilne. Przypomnijmy, że takie osiągnięcia DARPA, jak technologia hipertekstowa i interfejs graficzny, zostały pierwotnie opracowane do celów wojskowych.
Zaawansowane architektury szerokiego pola widzenia do rekonstrukcji i eksploatacji obrazu
Umiejętność patrzenia dalej, z większą jasnością w każdych warunkach, jest jednym z czynników powodzenia prowadzenia działań bojowych. Istnieje potrzeba zwiększenia pola widzenia, możliwości widzenia równie dobrze w dzień iw nocy, o ile aparat nie jest drogi. Głównym powodem tej potrzeby jest udostępnienie żołnierzom dostępnych narzędzi wizualizacyjnych w celu zwiększenia ich skuteczności bojowej, czyli kamer fotograficznych i wideo. Dlatego DARPA uruchomiła program Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE), który ma na celu rozwiązanie tego rodzaju problemów.
Nowy system wizualizacji, który ma zostać uzyskany w ramach realizacji tego programu, będzie bardzo kompaktowy i lekki. Zakłada zwiększenie pola widzenia, wysoką rozdzielczość i wysoką jakość obrazu w każdych warunkach pogodowych, w dzień iw nocy ze znacznej odległości. Łączy ponad 150 kamer w jednym obiektywie. System przeznaczony jest do tworzenia obrazów o rozdzielczości od 10 do 50 gigapikseli – rozdzielczość ta znacznie przekracza zakres widoczny dla ludzkiego oka.
Pierwsze takie systemy będą przeznaczone do rozmieszczania na obiektach naziemnych, zwiększą zasięg widzenia, operacyjność, widzenie w dzień iw nocy, umożliwią wyszukiwanie celu oraz zapewnią wykorzystanie dużej grupy czujników.
Takie urządzenia mają ogromne znaczenie militarne, ponieważ mogą być wykorzystywane do celów takich jak celowanie, wykrywanie i stały nadzór.
W dzisiejszych czasach prawie każdy produkt wojskowy jest wypełniony komponentami elektronicznymi, mikroukładami, chipami itp. Dlatego sporo programów DARPA ma na celu rozwój i doskonalenie baza komponentów … Wśród takich programów są następujące: Intrahip Enhanced Cooling; integralność i niezawodność układów scalonych; Rewolucja w zakresie efektywności energetycznej dla wbudowanych technologii obliczeniowych; Nanoprodukcja oparta na końcówkach i inne.
Ulepszone chłodzenie wewnątrzukładowe
Wzrost liczby komponentów w nowoczesnej elektronice podniósł poziom nagrzewania i rozpraszania mocy na niespotykane dotąd wyżyny. Jednocześnie nadal nie da się ograniczyć wzrostu temperatury bez zwiększania objętości i wagi samych układów elektronicznych. Zastosowanie zdalnego chłodzenia, w którym ciepło musi być odprowadzone z chipów do powietrza, nie jest już skuteczne.
Dlatego DARPA rozpoczęła opracowywanie programu o nazwie Intrahip Enhanced Cooling (ICECOOL), który ma na celu przezwyciężenie ograniczeń zdalnego chłodzenia. Program będzie badał poziom nagrzewania się chipów za pomocą krzemu. Agencja ma na celu udowodnienie, że chłodzenie jest tak samo ważne dla projektu układu, jak pozostałe komponenty. Projekt zakłada, że chłodzenie wewnętrzne zostanie zainstalowane albo bezpośrednio w mikroukładzie, albo w mikroprzerwie między chipami.
Pomyślnie zakończony projekt da możliwość obniżenia poziomu gęstości samego chipa i układów chłodzenia, co będzie bardzo skuteczne w tworzeniu nowej generacji układów elektronicznych.
Technologie zarządzania ciepłem
Znaczące postępy w technologii i integracji systemów doprowadziły do znacznego wzrostu zużycia energii przez wojsko. Wzrósł poziom zużycia energii, a zmniejszył się rozmiar mikroukładów. To spowodowało przegrzanie tych systemów. Dlatego DARPA uruchomiła program Thermal Management Technologies, który zajmuje się badaniem i optymalizacją nowych nanomateriałów z systemem radiatorów, które mają być wykorzystane w produkcji mikroukładów. Program rozwija się w pięciu głównych obszarach: mikrotechnologia chłodzenia wymienników ciepła, aktywne chłodzenie modułów, zaadaptowana technologia rur cieplnych, zmodernizowane wzmacniacze mocy, chłodnice termoelektryczne.
Stąd główne wysiłki programu skierowane są na rozwój i tworzenie wysokowydajnych rozdzielaczy ciepła opartych na dwufazowym chłodzeniu i zastąpienie ich stopami miedzi, które są obecnie stosowane w układach; zwiększenie poziomu chłodzenia termicznego poprzez zmniejszenie oporu cieplnego; opracowanie nowych materiałów i konstrukcji, które mogą zmniejszyć ogrzewanie; badanie technologii chłodzenia z wykorzystaniem modułów termoelektrycznych.
Rewolucja w zakresie efektywności energetycznej dla wbudowanych technologii obliczeniowych
Większość obecnych wojskowych systemów informacyjnych ma ograniczoną moc obliczeniową z powodu ograniczeń mocy elektrycznej, rozmiaru i wagi oraz problemów z chłodzeniem. Ograniczenie to ma istotny negatywny wpływ na zarządzanie operacyjne departamentami wojskowymi, ponieważ np. systemy wywiadowcze i rozpoznawcze gromadzą więcej informacji, niż można przetworzyć w czasie rzeczywistym. Okazuje się zatem, że inteligencja nie jest w stanie dostarczyć cennych danych wymaganych w określonym czasie.
Istniejące systemy przetwarzania informacji są w stanie przetwarzać 1 gigabajt danych na sekundę, podczas gdy według wojska potrzeba 75 razy więcej. Ale nowoczesne procesory osiągnęły już maksimum w procesie zwiększania pojemności bez zwiększania zużycia energii. Program DARPA Power Efficiency Revolution for Embedded Computing Technologies (PERFECT) ma na celu zapewnienie wymaganej efektywności energetycznej.
Program zakłada osiągnięcie 75-krotnego wzrostu zdolności przetwarzania informacji. Wdrożenie tego programu może umożliwić stworzenie smartfonów, które mogą pracować tygodniami, czy laptopów, których baterię trzeba będzie ładować tak często, jak zatankujesz samochód.
Nanoprodukcja oparta na końcówkach
Agencja dużo wydaje na rozwój nanotechnologii. Ale pomimo tego, że podstawowe koncepcje w ich rozwoju są uznawane za konieczne, nadal występują problemy z ich masową produkcją.
Celem programu Tip-Based Nanofabrication jest ustanowienie kontroli nad jakością produkcji nanomateriałów – nanodrutów, nanorurek i kropek kwantowych, co obejmuje kontrolę nad wielkością, orientacją i położeniem każdego produktu. Program polega na łączeniu sterowania z innowacyjnymi technologiami, tworząc w ten sposób wysokie temperatury, szybkie przepływy i silne pola elektromagnetyczne podobne do technologii optycznej.
Obecnie nie ma możliwości kontrolowania procesu nanoprodukcji. Niektóre techniki zostały zademonstrowane w ostatnich latach, ale wszystkie mają istotne wady. Na przykład przy produkcji nanorurek można kontrolować tylko ich wzrost, ale nie ich wielkość i orientację. Podczas tworzenia kropek kwantowych niemożliwe jest stworzenie dużej tablicy o wysokiej jednorodności.
Jeśli projekt zakończy się sukcesem, jego wyniki będą niezwykle ważne dla produkcji nanoproduktów.
Integralność i niezawodność układów scalonych
Sercem wielu systemów elektronicznych opracowanych dla Departamentu Obrony USA są układy scalone. Jednocześnie resort wojskowy korzysta z nich z niezwykłą ostrożnością, martwiąc się o integralność tych systemów. Ponieważ w kontekście globalizacji rynku większość mikroukładów jest produkowana w nielegalnych przedsiębiorstwach, istnieje niebezpieczeństwo, że obwody nabyte dla systemów departamentu wojskowego nie będą spełniać specyfikacji, a zatem nie będą niezawodne.
DARPA, w ramach programu Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS), dąży do opracowania metod, które mogą weryfikować funkcje każdego układu bez jego niszczenia. System tych metod obejmuje zaawansowane rozpoznawanie urządzeń o głębokich obwodach submikronowych, a także metody obliczeniowe do określania relacji między urządzeniami.
Ponadto program przewiduje tworzenie innowacyjnych metod modelowania urządzeń i prowadzenia procesów analitycznych mających na celu określenie niezawodności układów scalonych poprzez badanie niewielkiej liczby próbek.
Wiodący program dostępu
Jak wspomniano powyżej, większość chipów używanych w Stanach Zjednoczonych jest produkowana poza krajem. Ten stan rzeczy, zdaniem Amerykanów, jest zgubny. Po pierwsze, brak dostępu do zaawansowanych technologii przyczynia się do odpływu wysoko wykwalifikowanej kadry z kraju. Po drugie, Departament Obrony nie ufa zbytnio takim mikroukładom.
Badania w dziedzinie technologii półprzewodnikowej mają ogromne znaczenie dla wprowadzania zdobyczy technologicznych nie tylko w strukturach komercyjnych, ale także w departamencie wojskowym. Dlatego agencja uruchomiła nowy program o nazwie Leading Edge Access Program, którego celem jest dostarczanie uniwersytetom, przemysłowi i agencjom rządowym zaawansowanej wojskowej technologii półprzewodnikowej. Wszystko to odbywa się w nadziei na szybki powrót produkcji chipów do Ameryki.
Zaawansowane aplikacje technologiczne obejmują cyfrowe zastępowanie układów scalonych sygnałów analogowych lub mieszanych, pomocnicze układy scalone sygnałów mieszanych, rozwiązania problemu dużej szybkości i małej mocy przetworników analogowo-cyfrowych i procesorów wielordzeniowych. W pewnym momencie resort wojskowy przekaże agencji nowe projekty. Głównymi kryteriami wyboru będą nowatorstwo konstrukcji, możliwość zastosowania w przemyśle wojskowym, a także możliwość skutecznej mobilizacji sprawności operacyjnej.
Różnorodne dostępne heterogeniczne
Jednym z głównych problemów, które obecnie utrudniają dalszy rozwój technologii komputerowej, jest to, że ich mikroukłady muszą być wykonane z różnych materiałów. DARPA rozwija program Diverse Accessible Heterogenic, którego celem jest stworzenie nowej pojedynczej platformy krzemowej, na której będą tworzone mikrochipy nowej generacji. W związku z tym, zdaniem twórców, integracja heterogeniczna powinna przezwyciężyć szereg poważnych problemów związanych z procesem przesyłania danych, określić gęstość związków heterogenicznych, ustalić optymalny reżim temperaturowy i zoptymalizować nową platformę do masowej produkcji.
W przypadku pomyślnego rozwoju, heterogeniczna platforma może być wykorzystywana w takich branżach jak mikroukłady optoelektroniczne, optyczne systemy czujnikowe, optyczne generatory dowolnych sygnałów, wielofalowe kamery termowizyjne ze zintegrowanym przetwarzaniem obrazu i odczytem informacji.
Wyniki programu będą ważne również dla zastosowań cywilnych, ponieważ stworzenie uniwersalnej platformy pozwoli na szybsze i wydajniejsze działanie komputerów.
Wszechobecne obliczenia o wysokiej wydajności
Wśród opracowań agencji znajduje się program, który podchodzi do procesu tworzenia sprzętu komputerowego praktycznie od podstaw - „Ubiquitous High Performance Computing”. Koncentruje się na projektowaniu i rozwoju technologii, które stanowią podstawę do tworzenia komputerów o niskim poborze mocy, ochrony przed cyberatakami i większej wydajności. Dodatkowo program zakłada, że takie komputery będą znacznie łatwiejsze pod względem programowania, dzięki czemu poradzą sobie z tym nawet specjaliści z niewielkim doświadczeniem.
Te komputery będą bardziej niezawodne i wydajniejsze dzięki ulepszeniu skalowalnych, wysoce programowalnych systemów. W tym projekcie biorą udział tak poważne struktury jak Massachusetts Technological University, Intel, NVIDIA. Można więc argumentować, że ten program jest jednym z najbardziej ambitnych osiągnięć DARPA.
Ponadto agencja aktywnie pracuje nad rozwojem zintegrowanych mikroukładów 3D. Obecnie mikroukłady są jednym z kluczowych punktów mikroelektroniki. Jednak w obliczu stale malejących rozmiarów chipów, nowoczesne technologie półprzewodnikowe napotykają na wiele specyficznych i fundamentalnych problemów. Dlatego pomimo wielkiego sukcesu półprzewodników programiści szukają nowych typów mikroukładów ogólnego przeznaczenia, które będą miały wyższą wydajność.
Stworzenie trójwymiarowego układu scalonego otworzy ogromne możliwości szybszego i wydajniejszego rozwoju technologii komputerowej, ponieważ zostanie pokonane ograniczenie dwóch wymiarów. W końcu postęp osiągnął punkt rozwoju, gdy mikroukłady są tak złożone, że po prostu nie ma miejsca na niezbędne połączenia w dwuwymiarowym chipie.
Stworzenie trójwymiarowego mikroukładu, ze wszystkimi problemami związanymi z jego praktycznym zastosowaniem, pozwoli na bardziej zwarte technologie.
Mikrotechnologia do pozycjonowania, nawigacji i pomiaru czasu
Od wielu dziesięcioleci globalny system pozycjonowania (GPS) jest wbudowany w większość wojskowych urządzeń nawigacyjnych. W związku z tym wiele rodzajów broni zależy od danych dotyczących lokalizacji, kierunku podróży, czasu lotu i tym podobnych informacji przesyłanych przez system. Ale taka zależność może stwarzać duże problemy, ponieważ w warunkach trudnego odbioru lub zagłuszania sygnału broń wymagająca ciągłej komunikacji z systemem nie będzie działać.
DARPA rozpoczęła rozwój programu Micro-technology for Positioning, Navigation and Timing (MICRO-PNT), którego istotą jest tworzenie technologii umożliwiających pracę offline. Kluczowymi kwestiami osprzętu na tym etapie są rozmiar, waga i moc. Pomyślne badania stworzą jedno urządzenie, które połączy wszystkie niezbędne urządzenia: akcelerometry, zegary, kalibrację, żyroskopy. Kalibracja mikroskopowa powinna zapewnić dokładniejsze celowanie dzięki korekcji błędów wewnętrznych.
W 2010 roku rozpoczęto badania nad rozwojem mikrotechnologii związanej z tworzeniem zegarów o wysokiej precyzji i przyrządów inercyjnych.
Rozwój programu ma na celu przede wszystkim zwiększenie zakresu dynamicznego czujników bezwładnościowych, zmniejszenie błędu zegara, a także opracowanie mikrochipów do określania pozycji i trajektorii ruchu.
Jeśli program jest wdrażany, wyobraź sobie Mapy Google w metrze.
