Наиболее перспективные американские проекты военного назначения, использование которых возможно в мирных целях
Наиболее перспективные американские проекты военного назначения, использование которых возможно в мирных целях
На развитие технологической оснащенности военных сил и науки ежегодно выделяются многомиллионные средства. Разработками в этой области занимается Исследовательское агентство передовых оборонных проектов, которое больше известно по своей американской аббревиатуре – DARPA. Именно это агентство является автором таких изобретений, как Интернет, GPS и самолетов типа стелс, которое имеют большое значение не только для военных, но и для простого гражданского населения.
В данный момент агентство занимается разработками значительного количества проектов, которые также смогут оказать значительное влияние на человечество, если только будут допущены в промышленное производство.
В настоящее время DARPA большое внимание уделяет разработке лазерных систем. Среди программ Агентства можно выделить такие программы: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam и Compact Mid-ultraviolet technology.
Малогабаритная лазерная управляемая пушка Excalibur
Военные ведомства всегда очень обеспокоены тем, чтобы использовать совершенное оружие в условиях городской войны. Но чтобы оснастить самолеты и беспилотники лазерным оружием, необходимо, чтобы его размеры были достаточно компактными и намного более эффективными, чем те системы, которые существуют в настоящее время и которые устанавливаются на больших платформах. Агентство DARPA начало разработки компактной и мощной системы лазерного вооружения, которая предназначена для установки на самолетах и прочих летательных аппаратах.
Ранее наиболее простой способ создания лазера состоял в использовании емкостей большого размера с токсичными активными химикатами. В частности, такой лазер устанавливается на Boeing-747, но использовать столь габаритный аппарат в качестве оружия на штурмовике или истребителе по меньшей мере непрактично.
Новая лазерная пушка Excalibur намного более легкая и компактная. Схематично данная пушка состоит из большого количества лазеров, независимых друг от друга. Таким образом, можно уменьшить размер самих излучателей. Эти излучатели должны объединяться в один луч без потери его мощности. Благодаря этому принципу значительно уменьшается количество потребляемой энергии. Но пушка имеет и определенные недостатки. Так, в частности, существует ряд проблем, связанных с объединением множества лучей в один, который бы имел большую яркость и низкую расходимость. Препятствием к достижению этого являются интерференция, дифракция и прочие нелинейные эффекты. Поэтому, чтобы исправить данную проблему, создатели использовали аналог антенной фазированной решетки, которая используется в современных радарах и дает возможность не только производить фокусировку луча, но и исправлять угол его отклонения, не поворачивая при этом саму антенну.
До конца года агентство обещает продемонстрировать опытный образец лазерной пушки мощностью всего 3 киловатта. Но завершенная система будет иметь гораздо большую мощность (порядка 100 киловатт). Таким образом, ее можно будет использовать для точечных ударов по воздушным и наземным объектам. А поскольку вес пушки будет в 10 раз меньше существующих в настоящее время лазеров, то Excalibur можно будет устанавливать практически на любых военных платформах без ухудшения их боевых характеристик.
Architecture for Diode High Energy Laser System
Еще одна новая программа агентства, которая носит название «Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs)», посвящена исследованиям новой длины лазерного луча в процессе создания нового поколения компактных высокоэффективных высокоэнергетических лазеров. Такие системы могут быть интегрированы на тактических воздушных летательных аппаратах, в частности, на беспилотниках.
Программа в первую очередь направлена на разработку технологий получения лазерных пучков высокой мощности и яркости, с малой расходимостью луча.
Программа рассчитана на 36 месяцев и состоит из двух этапов. На первом этапе предполагается изучение спектрального и когерентного объединения пучка. Второй этап полностью ориентирован на создание спектрального луча высокой эффективности и мощности. Конечная цель проекта заключается в получении дифракционной структуры системы, которая будет работать на длинных лазерных волнах в масштабе систем HEL класса в 100 киловатт.
Ultra Beam
В настоящее время в агентстве проводится несколько проектов по усовершенствованию лазеров. Так, одной из таких программ является «Ultra Beam», целью которой является создание лазера с гамма-лучевым излучением. На первом этапе разработок были уже достигнуты определенные результаты – в лабораторных условиях были созданы рентгеновские лазеры, в которых энергия фотонов была равна 4,5 кэВ, что доказывает тот факт, что гамма-лазер – это дело ближайшего будущего. Такая разработка имеет и гражданское значение, поскольку компактные гамма-лазеры возможно применять с большей эффективностью в лучевой терапии и диагностики.
Уникальный по своим характеристикам рентгеновский лазер, технология которого разработана DARPA, может способствовать развитию лабораторных компактных источников с высокой яркостью когерентного излучения, что в результате позволит выводить трехмерные модели живых клеток.
В программе «Ультралуч» предусмотрено два этапа. На первом этапе достигнуто усиление насыщения рентгеновских лучей на 4,5 кэВ мощностью 10мДж, и доказано, что эти лучи могут передавать импульсы через непрозрачные твердотельные объекты, к примеру, контейнеры. На втором этапе предусматривается на протяжении 36 месяцев заниматься развитием более высокой мощности рентгеновского лазера, провести диагностику гамма-лучей и установить необходимые параметры для усиления гамма-излучения при использовании его на твердотельных материалах с большим количеством атомов.
Compact Mid-ultraviolet technology
Военные должны иметь возможность обнаружить и идентифицировать химическое и биологическое оружие, которое может быть на вооружении противника. Но современные методы обнаружения отличаются большими размерами и большим весом, кроме того, они требуют и большой мощности. С целью устранения этих недостатков DARPA начало разработку программы «Compact Mid-ultraviolet technology». Результаты, которые планируются получить в рамках данной программы, сделают обнаружение и идентификацию биологического и химического оружия с помощью лазерных технологий более эффективным. При помощи ультрафиолетовых волн средней длины можно обнаружить аминокислоты и другие биологические молекулы, поэтому в случае применения такого вида оружия эти элементы можно будет идентифицировать.
Лазерные технологии обнаружения ОМП уже существуют внутри ультрафиолетовых лучей в больших лазерах, в частности, в KrF (248 nm). Небольшие лазеры (Биологическая система обнаружения Point) используются в настоящее время на уровне химических батальонов. Но, как уже отмечалось выше, все эти системы, настолько дорогостоящие и крупногабаритные, поэтому для широкого использования они крайне неудобны. Поэтому предлагаемая агентством программа будет представлена двумя основными направлениями: с ориентацией светодиодов 250-275 нм и выходной мощностью в 100 мВт, а также лазеры с мощностью 10мВт и ориентацией 220-250 ни. Основная часть программы будет направлена на решение проблем, связанных с ограничением расположения группы нитридов в качестве полупроводников среднекоротких ультрафиолетовых волн.
Реализация данной программы позволит создать компактные приборы, которые смогут обнаруживать химическое и биологическое загрязнение например в воде.
Перспективные программы DARPA в медицинской сфере. К таким можно отнести проекты агентства Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Reliable Neural-Interface Technology.
Dialysis-Like Therapeutics (DLT)
Инфекции, вызванные бактериями, зачастую становятся результатом заражения крови (сепсиса), от которого может умереть даже легкораненый солдат. Американское военное ведомство всерьез обеспокоено этим вопросом, поэтому поручило разработать новую технологию очистки крови от бактерий. В DARPA начались разработки проекта, стоимость которого составила 10 миллионов долларов. Основная его цель сводится к тому, чтобы создать портативное устройство, при помощи которого можно было бы выводить из организма зараженную кровь, очищать ее от вредных веществ с использованием специальных фильтров, а затем возвращать в организм уже чистую кровь. Этот прибор по своим функциям напоминает почечный диализ.
В настоящее время ведутся разработки датчиков патогенных веществ, которые и будут останавливать вирусные и бактериальные токсины. Кроме того, ведутся и разработки технологий отделения этих компонентов от крови. Следующим этапом должно стать проведение теста на проверку эффективности данного устройства. В конечном итоге должна получиться портативная машина, которая будет проводить детальный анализ всего объема крови за один раз, что позволит выявлять появление вирусов и токсинов на ранней стадии.
Подобная технология будет иметь огромное значение для гражданского применения, ведь с его помощью можно будет спасать сотни и тысячи жизней ежегодно.
In Vivo Nanoplatforms
Всевозможные заболевания ограничивают боеготовность солдат и обуславливают существенные расходы для военного ведомства на здравоохранение. Но в настоящее время существующие технологии диагностики заболеваний в основном дорогостоящие и длительные по времени. Поэтому более быстрая диагностика их и лечение необходимы в современной армии.
Агентство DARPA начало разработки еще одного перспективного проекта под названием «In Vivo Nanoplatforms». Суть его сводится к созданию нового класса наночастиц, предназначенных для равномерного точного зондирования организма человека, а также для лечения различного рода инфекционных заболеваний и физиологических отклонений.
По сути, программа направлена на разработку нанокапсулы, которая будет обеспечивать постоянный мониторинг состояния человеческого организма.
Нанокапсула представляет собой полую сферическую частицу, оболочка которой сделана из фосфолипидов или полимеров. Внутри этой капсулы находится низкомолекулярное вещество. Кроме того, оболочка может быть сделана из молекул ДНК, организованных определенным образом, силиката кальция или же гидроксиапатита.
Применение наночастиц может обеспечить точечное введение лекарственных препаратов или генетических конструкций определенного состава (гормоны или ферменты). А для того, чтобы доставить нанокапсулу «к месту назначения», ее оболочка будет оснащена рецепторами или антигенами.
Программа прошла испытания в марте 2012 года. Ожидается, что осенью она будет допущена к использованию.
Living Foundries
Современная инженерия основана на кропотливых специальных разработках, результаты получаются же только после многократных проб и ошибок. И очень часто работа над одним проектом не позволяет начать работы над другим. В итоге, на один биоинженерный проект выделяются десятки лет и сотни миллионов долларов. Усовершенствование биоинженерных технологий позволит решать сложные вопросы, которые в настоящее время либо вообще не имеют решения, либо имеют сразу несколько решений.
Новая программа агентства DARPA под названием «Living Foundries» предназначена для создания новой биологической основы для проектирования систем строительства человеческой биологии и расширения их сложности. Программа направлена на развитие новых технологий и методик, которые сделают возможным решение ранее нерешенных задач. В частности, станет возможным определять генетическую предрасположенность человека к тем или иным заболеваниям, корректировать функции клеток и организма в целом.
С одной стороны может показаться, что подобные технологии не могут быть созданы, однако сама возможность того, что появится массовое производство новых биологических материалов и лекарств, звучит заманчиво.
Reliable Neural-Interface Technology
Проведение разработок и исследования нейронных протезов, в частности, кохлеарных имплантатов (искусственных ушей), доказало, что человеческий организм воспринимает данный материал. С помощью таких протезов были восстановлены утраченные функции многим людям. Несмотря на то, что протезы, которые можно подсоединять к нервной системе человека, являются весьма перспективными и важными для военного министерства, существует два крупных и фундаментальных препятствия, которые не дают возможности использовать такие имплантаты в клинических условиях. Оба препятствия связаны с точностью передачи информации. Так, миниатюрное портативное нейронное устройство не приспособлено для получения точной информации из нервных клеток на протяжении многих лет. Кроме того, подобные протезы не могут использовать полученные сигналы и управлять ими с большой скоростью.
Агентство заинтересовано в том, чтобы решить эти две проблемы, чтобы протезы можно было запустить в клиническое использование. Таким образом, восстановление раненных военнослужащих будет походить быстрее, соответственно, они смогут гораздо быстрее вернуться на службу.
В первую очередь программа направлена на то, чтобы понять, почему имплантаты не могут служить надежно на протяжении нескольких лет. Планируется проведение исследований по параметру взаимодействия между абиотическими и биотическими системами. Кроме того, будет создана новая система, которая будет включать в себя информацию о том, как информация передается от нервных клеток к протезам.
Можно утверждать, что подобная технология будет иметь также обширное гражданское применение.
Программы агентства DARPA, которые ориентированы на развитие систем наблюдения.
Low Cost Thermal Imaging Manufacturing
Система теплового видения имеет много сфер применения в военных целях. Но до настоящего времени эта система является чрезвычайно дорогостоящей, поэтому применение ее не настолько масштабное, как это необходимо. Агентство DARPA предлагает программу разработки экономичного тепловизора. Согласно заверениям разработчиков, такие тепловизоры вполне возможно встраивать в коммуникаторы и мобильные телефоны. На проведение разработок было выделено 13 миллионов долларов. Причем, завершение проекта должно состояться не позже, чем через три года.
Основные требования, которые выдвигаются к тепловизорам нового поколения – это сравнительно небольшая цена – примерно 500 долларов. Кроме того, разрешение получаемого изображения должно быть не меньше 640*480 пикселей, угол обзора – 40 градусов и больше, а энергопотребление – менее 500 милливатт.
В основу технологии нового тепловизора положено использование инфракрасного излучения, которое помогает отличать в цветном спектре теплые объекты от холодных. Таким образом, их можно будет использовать не только в обычных условиях, но и при плохой видимости и в ночное время.
Те тепловизоры, которые существуют в настоящее время, имеют большие размеры и большую стоимость. Необходимо также сказать, что если исследования пройдут успешно, то результатами смогут пользоваться не только военные, но и гражданские организации. Напомним, что и такие разработки DARPA, как технология гипертекста и графический интерфейс также первоначально были разработаны для военных целей.
Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation
Способность видеть дальше, с более высокой четкостью в любых условиях является одним из факторов успешного проведения боевых операций. Существует необходимость увеличения поля зрения, возможности одинаково хорошо видеть и днем, и в ночное время, при условии небольшой стоимости камеры. Основная причина такой необходимости кроется в обеспечении солдат доступными инструментами визуализации для повышения их боевой эффективности, проще говоря фото и видеокамерами. Поэтому в DARPA была запущена программа «Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE)», которая предназначена для решения подобного рода проблем.
Новая система визуализации, которую планируют получить в рамках реализации данной программы, будет весьма компактной и легкой. Она предполагает увеличения поля обзора, высокое разрешение и качественное изображение в любых погодных условиях, днем или ночью на значительном расстоянии. Она комбинирует более 150 камер в одной линзе. Система предназначена для создания снимков с разрешением от 10 до 50 гигапикселей – такое разрешение значительно превосходит видимый человеческим глазом диапазон.
Первые такие системы будут предназначены для развертывания на наземных объектах, в них будет увеличено расстояние видения, работоспособность, дневное и ночное видение, установлена возможность поиска цели, обеспечено возможность использование большой группы датчиков.
Такие приборы имеют большое военное значение, поскольку их можно использовать в таких целях, как таргетинг, зондирование, ведение постоянного наблюдения.
В настоящее время, практически любое военное изделие напичкано электронными компонентами, микросхемами, чипами и т.д. Поэтому довольно много программ DARPA направлено на разработку и усовершенствование компонентной базы. Среди таких программ можно выделить следующие: Intrachip Enhanced Cooling; Integrity and Reliability of Integrated Circuits; Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies; Tip-Based Nanofabrication и другие.
Intrachip Enhanced Cooling
Увеличение количества компонентов в современной электронике подняло уровень нагревания и рассеивания мощности до небывалых высот. При этом ограничить рост температуры без увеличения объемов и веса самих электронных систем пока невозможно. Использование удаленного охлаждения, при котором тепло должно проводиться от микросхем в воздух, больше не эффективны.
Поэтому DARPA начала разработки программы под названием «Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL)», при помощи которой стремится преодолеть ограничения удаленного охлаждения. Программа будет изучать уровень нагрева внутри чипов, используя для этого кремний. Агентство стремится доказать, что охлаждение – это такой же важный аспект в создании микросхемы, как и остальные компоненты. Проект предполагает, что внутренне охлаждение будет установлено либо непосредственно в микросхему, либо же в микрозазор между чипами.
В случае успешного завершения, проект даст возможность уменьшить уровень плотности самого чипа и систем охлаждения, что станет весьма эффективным для создания нового поколения электронных систем.
Thermal Management Technologies
Значительные улучшения в технологиях и системной интеграции привели к тому, что уровень энергопотребления военным ведомством в значительной степени возрос. Уровень потребляемой мощности увеличился, в то время как размеры микросхем уменьшились. Это привело к тому, что эти системы начали перегреваться. Поэтому в DARPA запустили в разработку программу «Thermal Management Technologies», которая занимается изучением и оптимизацией новых наноматериалов с теплоотводящей системой, которые планируется использоваться при производстве микросхем. Программа развивается в пяти основных направлениях: микротехнологии для охлаждения теплообменников, активное охлаждение модулей, адаптированную технологию тепловых трубок, модернизированные усилители мощности, термоэлектрические кулеры.
Таким образом, основные усилия программы направлены на разработку и создание высокопроизводительных распределителей тепла, в основе которых использовано двухфазное охлаждение и замена ими медных сплавов, которые в настоящее время используются в системах; повышение уровня теплового охлаждения посредством уменьшения теплового сопротивления; разработку новых материалов и структур, способных уменьшить нагревание; изучение технологий охлаждения с использованием термоэлектрических модулей.
Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies
Большинство существующих в настоящее время военных информационных систем были ограничены в плане вычислительных возможностей из-за ограничений электрической мощности, размера и веса, а также проблем охлаждения. Такое ограничение оказывает существенное негативное воздействие на оперативное управления подразделениями военного ведомства, потому как, к примеру, системы разведки и рекогносцировки собирают больше информации, чем можно обработать в режиме реального времени. Поэтому получается так, что ценных данных, необходимых в определенное время, разведка предоставить не в состоянии.
Существующие системы обработки информации способны обработать 1 гигабайт данных за секунду, в то время как, утверждению военных, необходимо в 75 раз больше. Но современные процессоры уже достигли своего максимума в процессе увеличения мощностей без увеличения потребления энергии. Программа DARPA «Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT)» как раз для того и разработана, чтобы обеспечить необходимую энергетическую эффективность.
Программа предусматривает достижение увеличения потенциала обработки информации в 75 раз. Реализация данной программы может сделать возможным создание смартфонов, которые смогут работать неделями, или же ноутбуков, батарею которых надо будет заряжать также часто, как часто Вы заправляете автомобиль.
Tip-Based Nanofabrication
Агентство тратит большие средства на развитие нанотехнологий. Но несмотря на то, что основные концепции в их развитии признаны необходимыми, все еще остаются проблемы с массовым их производством.
Целью программы «Tip-Based Nanofabrication» является установление контроля над качеством производства наноматериалов – нанопроводов, нанотрубок и квантовых точек, который включает в себя контроль размера, ориентации и положения каждого продукта. Программа предполагает объединение контроля с инновационными технологиями, таким образом, создавая высокие температуры, скоростные потоки и мощные электромагнитные поля подобно оптической технологии.
В настоящее время контролировать процесс нанопроизводства невозможно. В последние годы были продемонстрированы определенные методики, но все они имеют существенные недостатки. Так, к примеру, при производстве нанотрубок возможно контролировать только их рост, но не размеры и ориентацию. При создании квантовых точек невозможно создать большой массив с высокой однородностью.
В случае успешного завершения проекта, ее результаты будут крайне важными для производства нанопродуктов.
Integrity and Reliability of Integrated Circuits
В основе многих электронных систем, которые были разработаны для Министерства обороны США, находятся интегральные схемы. Вместе с тем, военное ведомство крайне осторожно использует их, беспокоясь о целостности этих систем. Поскольку в условиях глобализации рынка большая часть микросхем изготовляется на нелегальных предприятиях, существует опасность, что приобретенные для систем военного ведомства схемы не будут соответствовать спецификациям, и соответственно, не будут надежными.
Агентство DARPA, в рамках программы «Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS)» стремится разработать такие методы, которые смогут обеспечить проверку функций каждой микросхемы без ее разрушения. В систему этих методов входит расширенное распознавание устройств глубокой субмикронной схемы, а также вычислительные методы для определения связи между устройствами.
Кроме того, программа предусматривает создание инновационных методов моделирования устройств и проведения аналитических процессов, направленных на определение надежности интегральных схем при помощи тестирования небольшого числа образцов.
Leading Edge Access Program
Как уже говорилось выше, большинство микросхем, которые используются на территории Соединенных Штатов, изготовлены за пределами страны. Подобное положение вещей, по мнению американцев, имеет пагубный характер. Во-первых, отсутствие доступа к передовым технологиям способствует оттоку из страны высококвалифицированных кадров. Во-вторых, Министерство обороны не слишком доверяет таким микросхемам.
Исследования в области полупроводниковых технологий имеют огромное значение для введения технологических разработок не только в коммерческие структуры, но и в военное ведомство. Поэтому агентство и запустило новую программу под названием «Leading Edge Access Program», целью которой является обеспечение университетов, промышленности и правительственных структур передовым военным полупроводниковым технологиям. Все это делается в надежде на скорое возвращение производства микросхем обратно в Америку.
Области применения передовых технологий включает в себя цифровую замену аналоговой или интегрированной микросхемы со смешанными сигналами, вспомогательные интегрированные микросхемы со смешанным сигналом, решение проблемы высокой скорости и низкой мощности аналого-цифровых преобразователей и многоядерных процессоров. В определенное время военное ведомство будет предоставлять агентству новые проекты. Основными критериями отбора станет новизна конструкции, возможность применения в военной отрасли, а также потенциал для успешной мобилизации эффективности работы.
Diverse Accessible Heterogeneous
Одной из главных проблем, которые в настоящее время мешают дальнейшему развитию компьютерной техники, является то, что микросхемы для них приходится делать из различных материалов. Агентство DARPA проводит разработки по программе «Diverse Accessible Heterogeneous», целью которой является создание новой единой кремниевой платформы, на которой будут созданы микрочипы нового поколения. Таким образом, по мнению разработчиков, гетерогенная интеграция должна преодолеть ряд серьезных проблем, связанных с процессом передачи данных, определить плотность гетерогенных соединений, установить оптимальный температурный режим и оптимизировать новую платформу для массового производства.
В случае успешной разработки, гетерогенную платформу можно будет использовать в таких отраслях, как оптико-электронные микросхемы, оптические системы зондирования, оптически генераторы произвольных сигналов, многоволновые тепловизоры с интегрированной обработкой изображений и считыванием информации.
Результаты программы будут важны и для гражданского использования, поскольку создание универсальной платформы поможет сделать работу компьютеров более быстрой и эффективной.
Ubiquitous High Performance Computing
Среди разработок агентства существует программа, которая подходит к процессу создания компьютерной техники практически с нуля – «Ubiquitous High Performance Computing». Она направлена на разработку и развитие технологий, обеспечивающих основы создания компьютеров с небольшим уровнем энергопотребления, защитой от кибернетических атак и с большей производительностью. Кроме того, программа предполагает, что такие компьютеры будут намного легче в плане программирования, таким образом, что это смогут сделать даже специалисты с небольшим опытом.
Такие компьютеры будут более надежными, а работа их станет более эффективна за счет улучшения масштабируемой высокопрограммируемой системы. В данном проекте принимают участие такие серьезные структуры, как Массачусетский технологический университет, Intel, NVIDIA. Таким образом, можно утверждать, что данная программа – одна из наиболее амбициозных разработок DARPA.
Кроме того, агентство активно работает над разработкой интегральных трехмерных микросхем. В настоящее время микросхемы являются одним из ключевых моментов микроэлектроники. Но в условиях постоянных уменьшений размеров микросхем, современные полупроводниковые технологии сталкиваются с большим количеством специфических и фундаментальных проблем. Поэтому, несмотря на большой успех полупроводников, разработчики ищут новые типы универсальной микросхемы, которая будет обладать более высокими рабочими характеристиками.
Создание трехмерной интегральной микросхемы откроет большие возможности для более быстрого и эффективного развития компьютерных технологий, поскольку будет преодолено ограничение двух измерений. Ведь прогресс дошел до такой точки развития, когда микросхемы настолько сложные, что для необходимых соединений на двухмерном чипе просто нет места.
Создание трехмерной микросхемы, при всех проблемах, связанных с ее практическим применением, даст возможность сделать технологии более компактными.
Micro-technology for Positioning, Navigation, and Timing
На протяжении многих десятилетий в большинстве военного навигационного оборудования была встроена Global Positioning System или GPS. Таким образом, многие виды вооружения зависят от данных о местоположении, направлении движения, времени полета и тому подобной информация, передаваемой системой. Но такая зависимость может создавать большие проблемы, поскольку в условиях затрудненного приема или глушения сигнала оружие, которое требует постоянной связи с системой, работать не будет.
Агентство DARPA начало разработку программы «Micro-technology for Positioning, Navigation, and Timing (MICRO-PNT)», суть которой сводится к созданию технологий, позволяющих работать в автономном режиме. Ключевыми проблемами приспособления на данном этапе являются размеры, вес и мощность. Успешное проведение исследований позволит создать единое приспособление, в котором будут объединены все необходимые девайсы: акселерометры, часы, калибровка, гироскопы. Микроскопическая калибровка должна обеспечить более точное наведение на объект за счет внутреннего исправления погрешностей.
В 2010 году начались исследования в области развития микротехнологий, связанных с созданием высокоточных часов и инерционных инструментов.
Разработки программы в первую очередь направлены на то, чтобы увеличить динамический диапазон инерциальных датчиков, снизить погрешность часов, а также разработать микрочипы для определения положения и траектории движения.
Если программа реализуется, то представьте себе Google Maps в метро.
Использованы материалы:
http://flot2017.com/posts/new/eti_20_voennyh_proektov__mogut_izmenit_privychnuju_nam_zhizn_foto
На развитие технологической оснащенности военных сил и науки ежегодно выделяются многомиллионные средства. Разработками в этой области занимается Исследовательское агентство передовых оборонных проектов, которое больше известно по своей американской аббревиатуре – DARPA. Именно это агентство является автором таких изобретений, как Интернет, GPS и самолетов типа стелс, которое имеют большое значение не только для военных, но и для простого гражданского населения.
В данный момент агентство занимается разработками значительного количества проектов, которые также смогут оказать значительное влияние на человечество, если только будут допущены в промышленное производство.
В настоящее время DARPA большое внимание уделяет разработке лазерных систем. Среди программ Агентства можно выделить такие программы: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam и Compact Mid-ultraviolet technology.
Малогабаритная лазерная управляемая пушка ExcaliburВоенные ведомства всегда очень обеспокоены тем, чтобы использовать совершенное оружие в условиях городской войны. Но чтобы оснастить самолеты и беспилотники лазерным оружием, необходимо, чтобы его размеры были достаточно компактными и намного более эффективными, чем те системы, которые существуют в настоящее время и которые устанавливаются на больших платформах. Агентство DARPA начало разработки компактной и мощной системы лазерного вооружения, которая предназначена для установки на самолетах и прочих летательных аппаратах.
Ранее наиболее простой способ создания лазера состоял в использовании емкостей большого размера с токсичными активными химикатами. В частности, такой лазер устанавливается на Boeing-747, но использовать столь габаритный аппарат в качестве оружия на штурмовике или истребителе по меньшей мере непрактично.
Новая лазерная пушка Excalibur намного более легкая и компактная. Схематично данная пушка состоит из большого количества лазеров, независимых друг от друга. Таким образом, можно уменьшить размер самих излучателей. Эти излучатели должны объединяться в один луч без потери его мощности. Благодаря этому принципу значительно уменьшается количество потребляемой энергии. Но пушка имеет и определенные недостатки. Так, в частности, существует ряд проблем, связанных с объединением множества лучей в один, который бы имел большую яркость и низкую расходимость. Препятствием к достижению этого являются интерференция, дифракция и прочие нелинейные эффекты. Поэтому, чтобы исправить данную проблему, создатели использовали аналог антенной фазированной решетки, которая используется в современных радарах и дает возможность не только производить фокусировку луча, но и исправлять угол его отклонения, не поворачивая при этом саму антенну.
До конца года агентство обещает продемонстрировать опытный образец лазерной пушки мощностью всего 3 киловатта. Но завершенная система будет иметь гораздо большую мощность (порядка 100 киловатт). Таким образом, ее можно будет использовать для точечных ударов по воздушным и наземным объектам. А поскольку вес пушки будет в 10 раз меньше существующих в настоящее время лазеров, то Excalibur можно будет устанавливать практически на любых военных платформах без ухудшения их боевых характеристик.
Architecture for Diode High Energy Laser SystemЕще одна новая программа агентства, которая носит название «Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs)», посвящена исследованиям новой длины лазерного луча в процессе создания нового поколения компактных высокоэффективных высокоэнергетических лазеров. Такие системы могут быть интегрированы на тактических воздушных летательных аппаратах, в частности, на беспилотниках.
Программа в первую очередь направлена на разработку технологий получения лазерных пучков высокой мощности и яркости, с малой расходимостью луча.
Программа рассчитана на 36 месяцев и состоит из двух этапов. На первом этапе предполагается изучение спектрального и когерентного объединения пучка. Второй этап полностью ориентирован на создание спектрального луча высокой эффективности и мощности. Конечная цель проекта заключается в получении дифракционной структуры системы, которая будет работать на длинных лазерных волнах в масштабе систем HEL класса в 100 киловатт.
Ultra BeamВ настоящее время в агентстве проводится несколько проектов по усовершенствованию лазеров. Так, одной из таких программ является «Ultra Beam», целью которой является создание лазера с гамма-лучевым излучением. На первом этапе разработок были уже достигнуты определенные результаты – в лабораторных условиях были созданы рентгеновские лазеры, в которых энергия фотонов была равна 4,5 кэВ, что доказывает тот факт, что гамма-лазер – это дело ближайшего будущего. Такая разработка имеет и гражданское значение, поскольку компактные гамма-лазеры возможно применять с большей эффективностью в лучевой терапии и диагностики.
Уникальный по своим характеристикам рентгеновский лазер, технология которого разработана DARPA, может способствовать развитию лабораторных компактных источников с высокой яркостью когерентного излучения, что в результате позволит выводить трехмерные модели живых клеток.
В программе «Ультралуч» предусмотрено два этапа. На первом этапе достигнуто усиление насыщения рентгеновских лучей на 4,5 кэВ мощностью 10мДж, и доказано, что эти лучи могут передавать импульсы через непрозрачные твердотельные объекты, к примеру, контейнеры. На втором этапе предусматривается на протяжении 36 месяцев заниматься развитием более высокой мощности рентгеновского лазера, провести диагностику гамма-лучей и установить необходимые параметры для усиления гамма-излучения при использовании его на твердотельных материалах с большим количеством атомов.
Compact Mid-ultraviolet technologyВоенные должны иметь возможность обнаружить и идентифицировать химическое и биологическое оружие, которое может быть на вооружении противника. Но современные методы обнаружения отличаются большими размерами и большим весом, кроме того, они требуют и большой мощности. С целью устранения этих недостатков DARPA начало разработку программы «Compact Mid-ultraviolet technology». Результаты, которые планируются получить в рамках данной программы, сделают обнаружение и идентификацию биологического и химического оружия с помощью лазерных технологий более эффективным. При помощи ультрафиолетовых волн средней длины можно обнаружить аминокислоты и другие биологические молекулы, поэтому в случае применения такого вида оружия эти элементы можно будет идентифицировать.
Лазерные технологии обнаружения ОМП уже существуют внутри ультрафиолетовых лучей в больших лазерах, в частности, в KrF (248 nm). Небольшие лазеры (Биологическая система обнаружения Point) используются в настоящее время на уровне химических батальонов. Но, как уже отмечалось выше, все эти системы, настолько дорогостоящие и крупногабаритные, поэтому для широкого использования они крайне неудобны. Поэтому предлагаемая агентством программа будет представлена двумя основными направлениями: с ориентацией светодиодов 250-275 нм и выходной мощностью в 100 мВт, а также лазеры с мощностью 10мВт и ориентацией 220-250 ни. Основная часть программы будет направлена на решение проблем, связанных с ограничением расположения группы нитридов в качестве полупроводников среднекоротких ультрафиолетовых волн.
Реализация данной программы позволит создать компактные приборы, которые смогут обнаруживать химическое и биологическое загрязнение например в воде.
Перспективные программы DARPA в медицинской сфере. К таким можно отнести проекты агентства Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Reliable Neural-Interface Technology.
Dialysis-Like Therapeutics (DLT)Инфекции, вызванные бактериями, зачастую становятся результатом заражения крови (сепсиса), от которого может умереть даже легкораненый солдат. Американское военное ведомство всерьез обеспокоено этим вопросом, поэтому поручило разработать новую технологию очистки крови от бактерий. В DARPA начались разработки проекта, стоимость которого составила 10 миллионов долларов. Основная его цель сводится к тому, чтобы создать портативное устройство, при помощи которого можно было бы выводить из организма зараженную кровь, очищать ее от вредных веществ с использованием специальных фильтров, а затем возвращать в организм уже чистую кровь. Этот прибор по своим функциям напоминает почечный диализ.
В настоящее время ведутся разработки датчиков патогенных веществ, которые и будут останавливать вирусные и бактериальные токсины. Кроме того, ведутся и разработки технологий отделения этих компонентов от крови. Следующим этапом должно стать проведение теста на проверку эффективности данного устройства. В конечном итоге должна получиться портативная машина, которая будет проводить детальный анализ всего объема крови за один раз, что позволит выявлять появление вирусов и токсинов на ранней стадии.
Подобная технология будет иметь огромное значение для гражданского применения, ведь с его помощью можно будет спасать сотни и тысячи жизней ежегодно.
In Vivo NanoplatformsВсевозможные заболевания ограничивают боеготовность солдат и обуславливают существенные расходы для военного ведомства на здравоохранение. Но в настоящее время существующие технологии диагностики заболеваний в основном дорогостоящие и длительные по времени. Поэтому более быстрая диагностика их и лечение необходимы в современной армии.
Агентство DARPA начало разработки еще одного перспективного проекта под названием «In Vivo Nanoplatforms». Суть его сводится к созданию нового класса наночастиц, предназначенных для равномерного точного зондирования организма человека, а также для лечения различного рода инфекционных заболеваний и физиологических отклонений.
По сути, программа направлена на разработку нанокапсулы, которая будет обеспечивать постоянный мониторинг состояния человеческого организма.
Нанокапсула представляет собой полую сферическую частицу, оболочка которой сделана из фосфолипидов или полимеров. Внутри этой капсулы находится низкомолекулярное вещество. Кроме того, оболочка может быть сделана из молекул ДНК, организованных определенным образом, силиката кальция или же гидроксиапатита.
Применение наночастиц может обеспечить точечное введение лекарственных препаратов или генетических конструкций определенного состава (гормоны или ферменты). А для того, чтобы доставить нанокапсулу «к месту назначения», ее оболочка будет оснащена рецепторами или антигенами.
Программа прошла испытания в марте 2012 года. Ожидается, что осенью она будет допущена к использованию.
Living FoundriesСовременная инженерия основана на кропотливых специальных разработках, результаты получаются же только после многократных проб и ошибок. И очень часто работа над одним проектом не позволяет начать работы над другим. В итоге, на один биоинженерный проект выделяются десятки лет и сотни миллионов долларов. Усовершенствование биоинженерных технологий позволит решать сложные вопросы, которые в настоящее время либо вообще не имеют решения, либо имеют сразу несколько решений.
Новая программа агентства DARPA под названием «Living Foundries» предназначена для создания новой биологической основы для проектирования систем строительства человеческой биологии и расширения их сложности. Программа направлена на развитие новых технологий и методик, которые сделают возможным решение ранее нерешенных задач. В частности, станет возможным определять генетическую предрасположенность человека к тем или иным заболеваниям, корректировать функции клеток и организма в целом.
С одной стороны может показаться, что подобные технологии не могут быть созданы, однако сама возможность того, что появится массовое производство новых биологических материалов и лекарств, звучит заманчиво.
Reliable Neural-Interface TechnologyПроведение разработок и исследования нейронных протезов, в частности, кохлеарных имплантатов (искусственных ушей), доказало, что человеческий организм воспринимает данный материал. С помощью таких протезов были восстановлены утраченные функции многим людям. Несмотря на то, что протезы, которые можно подсоединять к нервной системе человека, являются весьма перспективными и важными для военного министерства, существует два крупных и фундаментальных препятствия, которые не дают возможности использовать такие имплантаты в клинических условиях. Оба препятствия связаны с точностью передачи информации. Так, миниатюрное портативное нейронное устройство не приспособлено для получения точной информации из нервных клеток на протяжении многих лет. Кроме того, подобные протезы не могут использовать полученные сигналы и управлять ими с большой скоростью.
Агентство заинтересовано в том, чтобы решить эти две проблемы, чтобы протезы можно было запустить в клиническое использование. Таким образом, восстановление раненных военнослужащих будет походить быстрее, соответственно, они смогут гораздо быстрее вернуться на службу.
В первую очередь программа направлена на то, чтобы понять, почему имплантаты не могут служить надежно на протяжении нескольких лет. Планируется проведение исследований по параметру взаимодействия между абиотическими и биотическими системами. Кроме того, будет создана новая система, которая будет включать в себя информацию о том, как информация передается от нервных клеток к протезам.
Можно утверждать, что подобная технология будет иметь также обширное гражданское применение.
Программы агентства DARPA, которые ориентированы на развитие систем наблюдения.
Low Cost Thermal Imaging ManufacturingСистема теплового видения имеет много сфер применения в военных целях. Но до настоящего времени эта система является чрезвычайно дорогостоящей, поэтому применение ее не настолько масштабное, как это необходимо. Агентство DARPA предлагает программу разработки экономичного тепловизора. Согласно заверениям разработчиков, такие тепловизоры вполне возможно встраивать в коммуникаторы и мобильные телефоны. На проведение разработок было выделено 13 миллионов долларов. Причем, завершение проекта должно состояться не позже, чем через три года.
Основные требования, которые выдвигаются к тепловизорам нового поколения – это сравнительно небольшая цена – примерно 500 долларов. Кроме того, разрешение получаемого изображения должно быть не меньше 640*480 пикселей, угол обзора – 40 градусов и больше, а энергопотребление – менее 500 милливатт.
В основу технологии нового тепловизора положено использование инфракрасного излучения, которое помогает отличать в цветном спектре теплые объекты от холодных. Таким образом, их можно будет использовать не только в обычных условиях, но и при плохой видимости и в ночное время.
Те тепловизоры, которые существуют в настоящее время, имеют большие размеры и большую стоимость. Необходимо также сказать, что если исследования пройдут успешно, то результатами смогут пользоваться не только военные, но и гражданские организации. Напомним, что и такие разработки DARPA, как технология гипертекста и графический интерфейс также первоначально были разработаны для военных целей.
Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and ExploitationСпособность видеть дальше, с более высокой четкостью в любых условиях является одним из факторов успешного проведения боевых операций. Существует необходимость увеличения поля зрения, возможности одинаково хорошо видеть и днем, и в ночное время, при условии небольшой стоимости камеры. Основная причина такой необходимости кроется в обеспечении солдат доступными инструментами визуализации для повышения их боевой эффективности, проще говоря фото и видеокамерами. Поэтому в DARPA была запущена программа «Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE)», которая предназначена для решения подобного рода проблем.
Новая система визуализации, которую планируют получить в рамках реализации данной программы, будет весьма компактной и легкой. Она предполагает увеличения поля обзора, высокое разрешение и качественное изображение в любых погодных условиях, днем или ночью на значительном расстоянии. Она комбинирует более 150 камер в одной линзе. Система предназначена для создания снимков с разрешением от 10 до 50 гигапикселей – такое разрешение значительно превосходит видимый человеческим глазом диапазон.
Первые такие системы будут предназначены для развертывания на наземных объектах, в них будет увеличено расстояние видения, работоспособность, дневное и ночное видение, установлена возможность поиска цели, обеспечено возможность использование большой группы датчиков.
Такие приборы имеют большое военное значение, поскольку их можно использовать в таких целях, как таргетинг, зондирование, ведение постоянного наблюдения.
В настоящее время, практически любое военное изделие напичкано электронными компонентами, микросхемами, чипами и т.д. Поэтому довольно много программ DARPA направлено на разработку и усовершенствование компонентной базы. Среди таких программ можно выделить следующие: Intrachip Enhanced Cooling; Integrity and Reliability of Integrated Circuits; Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies; Tip-Based Nanofabrication и другие.
Intrachip Enhanced CoolingУвеличение количества компонентов в современной электронике подняло уровень нагревания и рассеивания мощности до небывалых высот. При этом ограничить рост температуры без увеличения объемов и веса самих электронных систем пока невозможно. Использование удаленного охлаждения, при котором тепло должно проводиться от микросхем в воздух, больше не эффективны.
Поэтому DARPA начала разработки программы под названием «Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL)», при помощи которой стремится преодолеть ограничения удаленного охлаждения. Программа будет изучать уровень нагрева внутри чипов, используя для этого кремний. Агентство стремится доказать, что охлаждение – это такой же важный аспект в создании микросхемы, как и остальные компоненты. Проект предполагает, что внутренне охлаждение будет установлено либо непосредственно в микросхему, либо же в микрозазор между чипами.
В случае успешного завершения, проект даст возможность уменьшить уровень плотности самого чипа и систем охлаждения, что станет весьма эффективным для создания нового поколения электронных систем.
Thermal Management TechnologiesЗначительные улучшения в технологиях и системной интеграции привели к тому, что уровень энергопотребления военным ведомством в значительной степени возрос. Уровень потребляемой мощности увеличился, в то время как размеры микросхем уменьшились. Это привело к тому, что эти системы начали перегреваться. Поэтому в DARPA запустили в разработку программу «Thermal Management Technologies», которая занимается изучением и оптимизацией новых наноматериалов с теплоотводящей системой, которые планируется использоваться при производстве микросхем. Программа развивается в пяти основных направлениях: микротехнологии для охлаждения теплообменников, активное охлаждение модулей, адаптированную технологию тепловых трубок, модернизированные усилители мощности, термоэлектрические кулеры.
Таким образом, основные усилия программы направлены на разработку и создание высокопроизводительных распределителей тепла, в основе которых использовано двухфазное охлаждение и замена ими медных сплавов, которые в настоящее время используются в системах; повышение уровня теплового охлаждения посредством уменьшения теплового сопротивления; разработку новых материалов и структур, способных уменьшить нагревание; изучение технологий охлаждения с использованием термоэлектрических модулей.
Power Efficiency Revolution For Embedded Computing TechnologiesБольшинство существующих в настоящее время военных информационных систем были ограничены в плане вычислительных возможностей из-за ограничений электрической мощности, размера и веса, а также проблем охлаждения. Такое ограничение оказывает существенное негативное воздействие на оперативное управления подразделениями военного ведомства, потому как, к примеру, системы разведки и рекогносцировки собирают больше информации, чем можно обработать в режиме реального времени. Поэтому получается так, что ценных данных, необходимых в определенное время, разведка предоставить не в состоянии.
Существующие системы обработки информации способны обработать 1 гигабайт данных за секунду, в то время как, утверждению военных, необходимо в 75 раз больше. Но современные процессоры уже достигли своего максимума в процессе увеличения мощностей без увеличения потребления энергии. Программа DARPA «Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT)» как раз для того и разработана, чтобы обеспечить необходимую энергетическую эффективность.
Программа предусматривает достижение увеличения потенциала обработки информации в 75 раз. Реализация данной программы может сделать возможным создание смартфонов, которые смогут работать неделями, или же ноутбуков, батарею которых надо будет заряжать также часто, как часто Вы заправляете автомобиль.
Tip-Based NanofabricationАгентство тратит большие средства на развитие нанотехнологий. Но несмотря на то, что основные концепции в их развитии признаны необходимыми, все еще остаются проблемы с массовым их производством.
Целью программы «Tip-Based Nanofabrication» является установление контроля над качеством производства наноматериалов – нанопроводов, нанотрубок и квантовых точек, который включает в себя контроль размера, ориентации и положения каждого продукта. Программа предполагает объединение контроля с инновационными технологиями, таким образом, создавая высокие температуры, скоростные потоки и мощные электромагнитные поля подобно оптической технологии.
В настоящее время контролировать процесс нанопроизводства невозможно. В последние годы были продемонстрированы определенные методики, но все они имеют существенные недостатки. Так, к примеру, при производстве нанотрубок возможно контролировать только их рост, но не размеры и ориентацию. При создании квантовых точек невозможно создать большой массив с высокой однородностью.
В случае успешного завершения проекта, ее результаты будут крайне важными для производства нанопродуктов.
Integrity and Reliability of Integrated CircuitsВ основе многих электронных систем, которые были разработаны для Министерства обороны США, находятся интегральные схемы. Вместе с тем, военное ведомство крайне осторожно использует их, беспокоясь о целостности этих систем. Поскольку в условиях глобализации рынка большая часть микросхем изготовляется на нелегальных предприятиях, существует опасность, что приобретенные для систем военного ведомства схемы не будут соответствовать спецификациям, и соответственно, не будут надежными.
Агентство DARPA, в рамках программы «Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS)» стремится разработать такие методы, которые смогут обеспечить проверку функций каждой микросхемы без ее разрушения. В систему этих методов входит расширенное распознавание устройств глубокой субмикронной схемы, а также вычислительные методы для определения связи между устройствами.
Кроме того, программа предусматривает создание инновационных методов моделирования устройств и проведения аналитических процессов, направленных на определение надежности интегральных схем при помощи тестирования небольшого числа образцов.
Leading Edge Access ProgramКак уже говорилось выше, большинство микросхем, которые используются на территории Соединенных Штатов, изготовлены за пределами страны. Подобное положение вещей, по мнению американцев, имеет пагубный характер. Во-первых, отсутствие доступа к передовым технологиям способствует оттоку из страны высококвалифицированных кадров. Во-вторых, Министерство обороны не слишком доверяет таким микросхемам.
Исследования в области полупроводниковых технологий имеют огромное значение для введения технологических разработок не только в коммерческие структуры, но и в военное ведомство. Поэтому агентство и запустило новую программу под названием «Leading Edge Access Program», целью которой является обеспечение университетов, промышленности и правительственных структур передовым военным полупроводниковым технологиям. Все это делается в надежде на скорое возвращение производства микросхем обратно в Америку.
Области применения передовых технологий включает в себя цифровую замену аналоговой или интегрированной микросхемы со смешанными сигналами, вспомогательные интегрированные микросхемы со смешанным сигналом, решение проблемы высокой скорости и низкой мощности аналого-цифровых преобразователей и многоядерных процессоров. В определенное время военное ведомство будет предоставлять агентству новые проекты. Основными критериями отбора станет новизна конструкции, возможность применения в военной отрасли, а также потенциал для успешной мобилизации эффективности работы.
Diverse Accessible HeterogeneousОдной из главных проблем, которые в настоящее время мешают дальнейшему развитию компьютерной техники, является то, что микросхемы для них приходится делать из различных материалов. Агентство DARPA проводит разработки по программе «Diverse Accessible Heterogeneous», целью которой является создание новой единой кремниевой платформы, на которой будут созданы микрочипы нового поколения. Таким образом, по мнению разработчиков, гетерогенная интеграция должна преодолеть ряд серьезных проблем, связанных с процессом передачи данных, определить плотность гетерогенных соединений, установить оптимальный температурный режим и оптимизировать новую платформу для массового производства.
В случае успешной разработки, гетерогенную платформу можно будет использовать в таких отраслях, как оптико-электронные микросхемы, оптические системы зондирования, оптически генераторы произвольных сигналов, многоволновые тепловизоры с интегрированной обработкой изображений и считыванием информации.
Результаты программы будут важны и для гражданского использования, поскольку создание универсальной платформы поможет сделать работу компьютеров более быстрой и эффективной.
Ubiquitous High Performance ComputingСреди разработок агентства существует программа, которая подходит к процессу создания компьютерной техники практически с нуля – «Ubiquitous High Performance Computing». Она направлена на разработку и развитие технологий, обеспечивающих основы создания компьютеров с небольшим уровнем энергопотребления, защитой от кибернетических атак и с большей производительностью. Кроме того, программа предполагает, что такие компьютеры будут намного легче в плане программирования, таким образом, что это смогут сделать даже специалисты с небольшим опытом.
Такие компьютеры будут более надежными, а работа их станет более эффективна за счет улучшения масштабируемой высокопрограммируемой системы. В данном проекте принимают участие такие серьезные структуры, как Массачусетский технологический университет, Intel, NVIDIA. Таким образом, можно утверждать, что данная программа – одна из наиболее амбициозных разработок DARPA.
Кроме того, агентство активно работает над разработкой интегральных трехмерных микросхем. В настоящее время микросхемы являются одним из ключевых моментов микроэлектроники. Но в условиях постоянных уменьшений размеров микросхем, современные полупроводниковые технологии сталкиваются с большим количеством специфических и фундаментальных проблем. Поэтому, несмотря на большой успех полупроводников, разработчики ищут новые типы универсальной микросхемы, которая будет обладать более высокими рабочими характеристиками.
Создание трехмерной интегральной микросхемы откроет большие возможности для более быстрого и эффективного развития компьютерных технологий, поскольку будет преодолено ограничение двух измерений. Ведь прогресс дошел до такой точки развития, когда микросхемы настолько сложные, что для необходимых соединений на двухмерном чипе просто нет места.
Создание трехмерной микросхемы, при всех проблемах, связанных с ее практическим применением, даст возможность сделать технологии более компактными.
Micro-technology for Positioning, Navigation, and TimingНа протяжении многих десятилетий в большинстве военного навигационного оборудования была встроена Global Positioning System или GPS. Таким образом, многие виды вооружения зависят от данных о местоположении, направлении движения, времени полета и тому подобной информация, передаваемой системой. Но такая зависимость может создавать большие проблемы, поскольку в условиях затрудненного приема или глушения сигнала оружие, которое требует постоянной связи с системой, работать не будет.
Агентство DARPA начало разработку программы «Micro-technology for Positioning, Navigation, and Timing (MICRO-PNT)», суть которой сводится к созданию технологий, позволяющих работать в автономном режиме. Ключевыми проблемами приспособления на данном этапе являются размеры, вес и мощность. Успешное проведение исследований позволит создать единое приспособление, в котором будут объединены все необходимые девайсы: акселерометры, часы, калибровка, гироскопы. Микроскопическая калибровка должна обеспечить более точное наведение на объект за счет внутреннего исправления погрешностей.
В 2010 году начались исследования в области развития микротехнологий, связанных с созданием высокоточных часов и инерционных инструментов.
Разработки программы в первую очередь направлены на то, чтобы увеличить динамический диапазон инерциальных датчиков, снизить погрешность часов, а также разработать микрочипы для определения положения и траектории движения.
Если программа реализуется, то представьте себе Google Maps в метро.
Использованы материалы:
http://flot2017.com/posts/new/eti_20_voennyh_proektov__mogut_izmenit_privychnuju_nam_zhizn_foto
Информация