Miradi ya kijeshi ya Amerika inayoahidi zaidi, ambayo matumizi yake yanawezekana kwa madhumuni ya amani
Kwa maendeleo ya vifaa vya kiteknolojia vya vikosi vya jeshi na sayansi, pesa za mamilioni ya dola hutengwa kila mwaka. Wakala wa Utafiti wa Miradi ya Ulinzi wa Juu, ambayo inajulikana zaidi na kifupi cha Amerika - DARPA, inahusika katika maendeleo katika eneo hili. Ni wakala huyu ndiye mwandishi wa uvumbuzi kama vile mtandao, GPS na ndege za siri, ambazo zina umuhimu mkubwa sio tu kwa wanajeshi, bali pia kwa raia wa kawaida.
Kwa sasa, wakala huo unaendeleza idadi kubwa ya miradi ambayo inaweza pia kuwa na athari kubwa kwa ubinadamu, ikiwa tu inaruhusiwa katika uzalishaji wa viwandani.
Hivi sasa, DARPA inazingatia sana maendeleo ya mifumo ya laser … Miongoni mwa mipango ya Wakala ni programu zifuatazo: Excalibur, Usanifu wa Mfumo wa Laser ya Nishati ya Juu, Ultra Beam na teknolojia ya Compact Mid-ultraviolet.
Bunduki ndogo iliyoongozwa na laser Excalibur
Wanajeshi huwa na wasiwasi sana juu ya kutumia silaha kamilifu katika vita vya mijini. Lakini ili kuandaa ndege na ndege zisizo na rubani na silaha za laser, ni muhimu kwamba vipimo vyake viwe vya kutosha na vyema zaidi kuliko mifumo iliyopo na ambayo imewekwa kwenye majukwaa makubwa. DARPA imeanza kuunda mfumo thabiti na wenye nguvu wa silaha za laser kwa matumizi ya ndege na ndege zingine.
Hapo awali, njia rahisi ya kuunda laser ilikuwa kutumia kontena kubwa za kemikali zenye sumu. Hasa, laser kama hiyo imewekwa kwenye Boeing-747, lakini kutumia kifaa kikubwa kama silaha kwenye ndege ya kushambulia au ndege ya mpiganaji haiwezekani.
Kanuni mpya ya laser ya Excalibur ni nyepesi na thabiti zaidi. Kimsingi, bunduki hii ina idadi kubwa ya lasers, huru kwa kila mmoja. Kwa hivyo, saizi ya watoaji wenyewe inaweza kupunguzwa. Watoaji hawa lazima waunganishwe kwenye boriti moja bila kupoteza nguvu zake. Shukrani kwa kanuni hii, kiwango cha nishati inayotumiwa kimepungua sana. Lakini kanuni pia ina hasara fulani. Kwa hivyo, haswa, kuna shida kadhaa zinazohusiana na kuchanganya miale mingi kuwa moja, ambayo itakuwa na mwangaza mwingi na utofauti mdogo. Kuingiliwa, kutengana na athari zingine zisizo na mkazo ni vizuizi katika kufanikisha hili. Kwa hivyo, ili kurekebisha shida hii, waundaji walitumia analojia ya safu ya safu ya safu, ambayo hutumiwa katika rada za kisasa na inafanya uwezekano sio tu kuzingatia boriti, lakini pia kurekebisha angle ya kupunguka kwake bila kuzungusha antenna yenyewe.
Mwisho wa mwaka, wakala anaahidi kuonyesha mfano wa kanuni ya laser yenye uwezo wa kilowatts 3 tu. Lakini mfumo uliokamilishwa utakuwa na nguvu kubwa zaidi (karibu kilowatts 100). Kwa hivyo, inaweza kutumika kwa mgomo wa kubainisha dhidi ya malengo ya hewa na ardhi. Na kwa kuwa uzito wa bunduki utakuwa chini ya mara 10 kuliko lasers zilizopo, Excalibur inaweza kusanikishwa karibu na jukwaa lolote la kijeshi bila kuzorota kwa tabia zao za kupigana.
Usanifu wa Mfumo wa Laser ya Nishati ya Juu
Programu nyingine mpya ya wakala, Usanifu wa Mfumo wa Laser ya Nishati ya Nishati (ADHELs), imejitolea kutafiti urefu mpya wa boriti ya laser katika mchakato wa kuunda kizazi kipya cha lasers zenye nguvu, zenye ufanisi wa hali ya juu. Mifumo kama hiyo inaweza kuunganishwa kwenye gari zenye busara, haswa, kwenye drones.
Mpango huo unakusudia kukuza teknolojia za kupata mihimili ya laser ya nguvu kubwa na mwangaza, na utofauti wa boriti ya chini.
Mpango huo umeundwa kwa miezi 36 na ina hatua mbili. Katika hatua ya kwanza, imepangwa kusoma boriti ya kuvutia na inayounganisha. Hatua ya pili inazingatia kabisa kuunda boriti ya wigo wa ufanisi na nguvu. Lengo kuu la mradi ni kupata muundo wa kutenganisha kwa mfumo ambao utafanya kazi kwa mawimbi marefu ya laser kwa kiwango cha mifumo ya darasa la HEL ya kilowatts 100.
Boriti ya Ultra
Wakala sasa unafanya miradi kadhaa ya uboreshaji wa laser. Kwa hivyo, moja ya programu kama hizo ni "Ultra Beam", kusudi lake ni kuunda laser na mionzi ya gamma-ray. Katika hatua ya kwanza ya maendeleo, matokeo kadhaa tayari yamepatikana - lasers za X-ray ziliundwa chini ya hali ya maabara, ambayo nishati ya photon ilikuwa 4.5 keV, ambayo inathibitisha ukweli kwamba laser ya gamma ni suala la siku za usoni. Ukuaji huu pia ni wa umuhimu wa raia, kwani kompakt gamma lasers inaweza kutumika kwa ufanisi zaidi katika tiba ya mionzi na uchunguzi.
Ya kipekee katika sifa zake laser ya X-ray, teknolojia ambayo ilitengenezwa na DARPA, inaweza kuchangia ukuzaji wa vyanzo vyenye maabara na mwangaza mkubwa wa mionzi inayofanana, ambayo, kama matokeo, itafanya iwezekane kuonyesha pande tatu mifano ya seli hai.
Kuna hatua mbili katika mpango wa UltraLuch. Katika hatua ya kwanza, ongezeko la kueneza kwa X-ray na 4.5 keV na nguvu ya 10 mJ ilifanikiwa, na ilithibitishwa kuwa miale hii inaweza kupitisha kunde kupitia vitu vikali visivyo sawa, kwa mfano, vyombo. Katika hatua ya pili, imepangwa kukuza nguvu ya juu ya laser ya X-ray kwa miezi 36, kugundua mionzi ya gamma na kuweka vigezo muhimu vya kukuza mionzi ya gamma wakati wa kuitumia kwenye vifaa vya hali ngumu na idadi kubwa ya atomi.
Teknolojia thabiti ya Mid-ultraviolet
Jeshi lazima liwe na uwezo wa kugundua na kutambua silaha za kemikali na za kibaolojia ambazo zinaweza kuwa kwenye ghala la adui. Lakini njia za kisasa za kugundua ni kubwa na nzito, na zinahitaji nguvu nyingi. Ili kushughulikia mapungufu haya, DARPA ilianza kuunda programu ya teknolojia ya Compact Mid-ultraviolet. Matokeo, ambayo yamepangwa kupatikana katika mfumo wa mpango huu, itafanya ugunduzi na utambuzi wa silaha za kibaolojia na kemikali kwa kutumia teknolojia za laser kuwa bora zaidi. Asidi za amino na molekuli zingine za kibaolojia zinaweza kugunduliwa kwa kutumia mawimbi ya wimbi la kati la urefu wa kati, kwa hivyo vitu hivi vinaweza kutambuliwa ikiwa aina hii ya silaha inatumiwa.
Teknolojia za laser za kugundua NMP tayari zipo ndani ya miale ya ultraviolet kwenye lasers kubwa, haswa, katika KrF (248 nm). Lasers ndogo (Biolojia Point Detection System) zinatumika kwa sasa katika kiwango cha kikosi cha kemikali. Lakini, kama ilivyoonyeshwa hapo juu, mifumo hii yote ni ya bei ghali na kubwa, kwa hivyo ni ngumu sana kwa matumizi ya kuenea. Kwa hivyo, mpango uliopendekezwa na wakala utawasilishwa kwa mwelekeo kuu mbili: na mwelekeo wa LED wa 250-275 nm na nguvu ya pato la 100 mW, na vile vile lasers zilizo na nguvu ya 10 mW na mwelekeo wa 220-250 ni. Sehemu kuu ya programu hiyo itakusudia kusuluhisha shida zinazohusiana na kupunguza mpangilio wa kikundi cha nitridi kama semiconductors ya mawimbi ya ultraviolet ya kati.
Utekelezaji wa mpango huu utafanya iwezekane kuunda vifaa vyenye kompakt ambavyo vinaweza kugundua uchafuzi wa kemikali na kibaolojia, kwa mfano, katika maji.
Programu za kuahidi za DARPA katika uwanja wa matibabu … Hii ni pamoja na miradi ya shirika la Dialysis-Like Therapeutics (DLT), Katika Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Teknolojia ya Kuaminika ya Neural-Interface.
Matibabu ya Dialysis-Kama (DLT)
Maambukizi yanayosababishwa na bakteria mara nyingi ni matokeo ya sumu ya damu (sepsis), ambayo hata askari aliyejeruhiwa kidogo anaweza kufa. Idara ya jeshi la Amerika ina wasiwasi sana juu ya suala hili, kwa hivyo, imeamriwa kukuza teknolojia mpya ya kutakasa damu kutoka kwa bakteria. DARPA imeanza kazi ya maendeleo kwenye mradi wa dola milioni 10. Lengo lake kuu ni kuunda kifaa kinachoweza kubeba ambacho itawezekana kuondoa damu iliyochafuliwa kutoka kwa mwili, kuitakasa vitu vyenye madhara kwa kutumia vichungi maalum, na kisha kurudisha damu safi mwilini. Kifaa hiki ni sawa katika utendaji na dialysis ya figo.
Hivi sasa, ukuzaji wa sensorer kwa vitu vya pathojeni unaendelea, ambayo itasimamisha sumu ya virusi na bakteria. Kwa kuongezea, teknolojia za utengano wa vitu hivi kutoka kwa damu zinatengenezwa. Hatua inayofuata inapaswa kuwa kufanya mtihani ili kudhibitisha ufanisi wa kifaa hiki. Mwishowe, mashine inayoweza kubeba inapaswa kupatikana ambayo itafanya uchambuzi wa kina wa ujazo mzima wa damu kwa wakati, ambayo itaruhusu kugundua kuonekana kwa virusi na sumu mwanzoni.
Teknolojia kama hiyo itakuwa ya umuhimu mkubwa kwa matumizi ya raia, kwa sababu kwa msaada wake itawezekana kuokoa mamia na maelfu ya maisha kila mwaka.
Katika Vivo Nanoplatforms
Aina zote za magonjwa hupunguza utayari wa mapigano wa wanajeshi na husababisha gharama kubwa kwa idara ya jeshi juu ya utunzaji wa afya. Lakini kwa sasa, teknolojia zilizopo za kugundua magonjwa ni ghali zaidi na zinachukua muda. Kwa hivyo, utambuzi wao wa haraka na matibabu ni muhimu katika jeshi la kisasa.
DARPA imeanza kuendeleza mradi mwingine wa kuahidi uitwao "Katika Vivo Nanoplatforms". Kiini chake kinachemka hadi kuundwa kwa darasa mpya la nanoparticles zilizokusudiwa kuhisi sare na sahihi ya mwili wa binadamu, na pia kwa matibabu ya anuwai ya magonjwa ya kuambukiza na hali mbaya ya kisaikolojia.
Kwa kweli, mpango huo unakusudia kukuza nanocapsule ambayo itatoa ufuatiliaji endelevu wa hali ya mwili wa mwanadamu.
Nanocapsule ni chembe tupu ya duara, ganda ambalo limetengenezwa na phospholipids au polima. Ndani ya kifusi hiki kuna dutu ya uzito mdogo wa Masi. Kwa kuongezea, ganda linaweza kutengenezwa na molekuli za DNA zilizopangwa kwa njia fulani, silicate ya kalsiamu au hydroxyapatite.
Matumizi ya nanoparticles inaweza kutoa usimamizi unaolengwa wa dawa au muundo wa maumbile wa muundo fulani (homoni au enzymes). Na ili kutoa nanocapsule "kwa marudio yake", ganda lake litakuwa na vifaa vya kupokea au antijeni.
Mpango huo ulijaribiwa mnamo Machi 2012. Inatarajiwa kupitishwa kwa matumizi katika msimu wa joto.
Kuishi Foundries
Uhandisi wa kisasa unategemea maendeleo maalum, na matokeo hupatikana tu baada ya jaribio na makosa mara kwa mara. Na mara nyingi sana, kufanya kazi kwenye mradi mmoja hairuhusu kuanza kufanya kazi kwa mwingine. Kama matokeo, makumi ya miaka na mamia ya mamilioni ya dola zimetengwa kwa mradi mmoja wa uhandisi bio. Uboreshaji wa teknolojia za bioengineering itafanya iwezekane kutatua shida ngumu ambazo kwa sasa hazina suluhisho kabisa, au zina suluhisho kadhaa mara moja.
Programu mpya ya Foundries ya DARPA imeundwa kuunda mfumo mpya wa kibaolojia wa muundo wa mifumo ya ujenzi wa biolojia ya wanadamu na kupanua ugumu wao. Mpango huo unakusudia kukuza teknolojia mpya na mbinu ambazo zitawezesha kusuluhisha shida ambazo hapo awali zilikuwa hazijasuluhishwa. Hasa, itawezekana kuamua upendeleo wa maumbile ya mtu kwa magonjwa fulani, kurekebisha kazi za seli na mwili kwa ujumla.
Kwa upande mmoja, inaweza kuonekana kuwa teknolojia kama hizo haziwezi kuundwa, lakini uwezekano wa uzalishaji wa wingi wa vifaa vipya vya kibaolojia na dawa za kulevya huonekana kuwa wa kuvutia.
Teknolojia ya kuaminika ya Neural-Interface
Ukuzaji na utafiti wa bandia za neva, haswa, vipandikizi vya cochlear (masikio bandia), ilithibitisha kuwa mwili wa mwanadamu hugundua nyenzo hii. Kwa msaada wa bandia kama hizo, kazi zilizopotea zimerejeshwa kwa watu wengi. Ingawa bandia ambazo zinaweza kushikamana na mfumo wa neva wa binadamu zinaahidi sana na ni muhimu kwa Idara ya Vita, kuna vikwazo viwili vikubwa na vya msingi vinavyozuia utumiaji wa vipandikizi kama hivyo katika hali ya kliniki. Vikwazo vyote vinahusiana na usahihi wa uhamishaji wa habari. Kwa mfano, kifaa kidogo kinachoweza kubeba cha neural hakijabadilishwa kupata habari sahihi kutoka kwa seli za neva kwa miaka mingi. Kwa kuongeza, bandia kama hizo haziwezi kutumia ishara zilizopokelewa na kuzidhibiti kwa kasi kubwa.
Chombo hicho kina nia ya kutatua shida hizi mbili ili bandia ziweze kutumiwa kliniki. Kwa hivyo, kupona kwa askari waliojeruhiwa kutakua haraka, mtawaliwa, wataweza kurudi kwenye huduma haraka zaidi.
Kwanza kabisa, mpango huo unakusudia kuelewa ni kwanini vipandikizi haviwezi kutumikia kwa uaminifu kwa miaka kadhaa. Imepangwa kufanya utafiti juu ya kigezo cha mwingiliano kati ya mifumo ya kibaiotiki na kibaolojia. Kwa kuongezea, mfumo mpya utaundwa ambao utajumuisha habari juu ya jinsi habari zinavyosambazwa kutoka kwa seli za neva kwenda kwa bandia.
Inaweza kusema kuwa teknolojia hii pia itakuwa na matumizi mengi ya raia.
Mipango inayolenga maendeleo ya DARPA mifumo ya ufuatiliaji.
Utengenezaji wa Picha ya Gharama ya Chini
Mfumo wa maono ya joto una matumizi mengi ya jeshi. Lakini hadi sasa, mfumo huu ni ghali sana, kwa hivyo matumizi yake sio makubwa kama inahitajika. DARPA inatoa mpango wa kukuza picha ya gharama nafuu ya joto. Kulingana na uhakikisho wa watengenezaji, inawezekana kabisa kujumuisha picha kama hizo za joto kwenye mawasiliano na simu za rununu. Maendeleo yalitengwa $ 13 milioni. Kwa kuongezea, kukamilika kwa mradi kunapaswa kufanyika kabla ya miaka mitatu baadaye.
Mahitaji makuu ya taswira mpya ya mafuta ya kizazi kipya ni bei ya chini - karibu $ 500. Kwa kuongeza, azimio la picha inayotokana lazima iwe angalau saizi 640 * 480, pembe ya kutazama lazima iwe digrii 40 au zaidi, na matumizi ya nguvu lazima iwe chini ya milliwatts 500.
Teknolojia ya picha mpya ya joto inategemea utumiaji wa mionzi ya infrared, ambayo husaidia kutofautisha joto na vitu baridi kwenye wigo wa rangi. Kwa hivyo, zinaweza kutumiwa sio tu katika hali ya kawaida, lakini pia katika mwonekano mbaya na usiku.
Picha hizo za joto ambazo zipo leo ni kubwa na za gharama kubwa. Inapaswa pia kusemwa kuwa ikiwa utafiti umefanikiwa, basi matokeo yataweza kutumia sio tu jeshi, bali pia mashirika ya raia. Kumbuka kwamba maendeleo kama hayo ya DARPA kama teknolojia ya maandishi na kielelezo cha picha pia zilitengenezwa kwa sababu za kijeshi.
Usanifu wa hali ya juu wa FOV kwa Ujenzi wa Picha na Unyonyaji
Uwezo wa kuona mbali zaidi, kwa uwazi zaidi katika hali zote, ni moja ya sababu za kufanikiwa kwa shughuli za mapigano. Kuna haja ya kuongeza uwanja wa maoni, uwezo wa kuona vizuri wakati wa mchana na usiku, mradi kamera sio ghali. Sababu kuu ya hitaji hili liko katika kuwapa wanajeshi zana zinazopatikana za kuibua kuongeza ufanisi wao wa kupambana, kwa maneno mengine, picha na kamera za video. Kwa hivyo, DARPA ilizindua Usanifu wa Advanced Wide FOV wa Ujenzi wa Picha na Utumiaji (AWARE), ambayo imeundwa kushughulikia aina hizi za shida.
Mfumo mpya wa taswira, ambao umepangwa kupatikana kama sehemu ya utekelezaji wa programu hii, utakuwa thabiti sana na mwepesi. Inachukua kuongezeka kwa uwanja wa maoni, azimio kubwa na picha za hali ya juu katika hali yoyote ya hali ya hewa, mchana au usiku kwa umbali mkubwa. Inachanganya zaidi ya kamera 150 kwenye lensi moja. Mfumo umeundwa kuunda picha na azimio la gigapixels 10 hadi 50 - azimio hili linazidi kiwango kinachoonekana kwa macho ya mwanadamu.
Mifumo kama hiyo ya kwanza itatengenezwa kwa kupelekwa kwenye vitu vya ardhini, itaongeza umbali wa maono, utendakazi, maono ya mchana na usiku, itaanzisha uwezo wa kutafuta lengo, na kuhakikisha utumiaji wa kikundi kikubwa cha sensorer.
Vifaa vile vina umuhimu mkubwa wa kijeshi, kwani vinaweza kutumika kwa madhumuni kama kulenga, kuhisi, na ufuatiliaji wa kila wakati.
Siku hizi, karibu bidhaa yoyote ya kijeshi imejaa vifaa vya elektroniki, microcircuits, chips, n.k. Kwa hivyo, programu nyingi za DARPA zinalenga kukuza na kuboresha msingi wa sehemu … Miongoni mwa programu hizo ni hizi zifuatazo: Ubaridi wa Uboreshaji wa Intrachip; Uadilifu na Uaminifu wa Duru Jumuishi; Ufanisi wa Nguvu ya Mapinduzi kwa Teknolojia za Kompyuta zilizopachikwa; Nanofabrication ya Kidokezo na wengine.
Intrachip Kuboresha Baridi
Kuongezeka kwa idadi ya vifaa katika vifaa vya kisasa vya elektroniki kumeinua kiwango cha kupokanzwa na utaftaji wa umeme kwa urefu ambao haujawahi kutokea. Wakati huo huo, bado haiwezekani kupunguza kiwango cha joto bila kuongeza kiwango na uzito wa mifumo ya elektroniki yenyewe. Matumizi ya baridi ya kijijini, ambayo joto lazima lifanyike kutoka kwa tchipu hewani, haifai tena.
Kwa hivyo, DARPA ilianza kuunda programu inayoitwa Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL), ambayo inataka kushinda mapungufu ya baridi ya mbali. Programu hiyo itasoma kiwango cha kupokanzwa ndani ya chips kutumia silicon kwa hii. Wakala inakusudia kudhibitisha kuwa baridi ni muhimu kwa muundo wa chip kama vifaa vyote. Mradi unafikiria kuwa baridi ya ndani itawekwa ama moja kwa moja kwenye microcircuit, au katika pengo ndogo kati ya chips.
Ukikamilishwa vyema, mradi utatoa fursa ya kupunguza kiwango cha msongamano wa chip yenyewe na mifumo ya baridi, ambayo itakuwa nzuri sana kwa kuunda kizazi kipya cha mifumo ya elektroniki.
Teknolojia ya Usimamizi wa Mafuta
Maboresho makubwa katika teknolojia na ujumuishaji wa mfumo yamesababisha ongezeko kubwa la kiwango cha matumizi ya nishati na jeshi. Kiwango cha matumizi ya nguvu kimeongezeka wakati saizi ya microcircuits imepungua. Hii ilisababisha mifumo hii kupita kiasi. Kwa hivyo, DARPA ilizindua mpango wa Teknolojia ya Usimamizi wa Mafuta, ambayo inashiriki katika utafiti na uboreshaji wa nanomaterials mpya na mfumo wa kuzama kwa joto, ambao umepangwa kutumiwa katika utengenezaji wa microcircuits. Mpango huo unakua katika maeneo makuu matano: teknolojia ndogo ya ubadilishaji wa joto, baridi ya moduli, teknolojia ya bomba la joto, vifaa vya umeme vya kisasa, baridi za joto.
Kwa hivyo, juhudi kuu za programu hiyo zinalenga ukuzaji na uundaji wa wasambazaji wa joto wa hali ya juu kulingana na upepo wa awamu mbili na uingizwaji wake wa aloi za shaba, ambazo zinatumika hivi sasa katika mifumo; kuongeza kiwango cha baridi ya joto kwa kupunguza upinzani wa joto; maendeleo ya vifaa na miundo mpya ambayo inaweza kupunguza joto; utafiti wa teknolojia za kupoza kwa kutumia moduli za umeme.
Ufanisi wa Nguvu ya Mapinduzi kwa Teknolojia za Kompyuta zilizopachikwa
Mifumo mingi ya sasa ya habari za kijeshi imekuwa mdogo kwa suala la nguvu ya kompyuta kwa sababu ya mapungufu katika nguvu ya umeme, saizi na uzani, na shida za baridi. Kizuizi hiki kina athari mbaya kwa usimamizi wa utendaji wa idara za jeshi, kwa sababu, kwa mfano, mifumo ya ujasusi na upelelezi hukusanya habari zaidi kuliko inaweza kusindika kwa wakati halisi. Kwa hivyo, zinageuka kuwa ujasusi hauwezi kutoa data muhimu inayohitajika kwa wakati fulani.
Mifumo iliyopo ya usindikaji habari ina uwezo wa kusindika gigabyte 1 ya data kwa sekunde, wakati, kulingana na jeshi, mara 75 inahitajika zaidi. Lakini wasindikaji wa kisasa tayari wamefikia upeo wao katika mchakato wa kuongeza uwezo bila kuongeza matumizi ya nguvu. Programu ya DARPA ya Ufanisi wa Nguvu ya Teknolojia Iliyoingizwa ya Kompyuta (PERFECT) imeundwa kutoa ufanisi wa nishati unayohitaji.
Programu hiyo inatoa mafanikio ya kuongezeka kwa uwezo wa usindikaji wa habari kwa mara 75. Utekelezaji wa mpango huu unaweza kufanya iwezekane kuunda simu mahiri ambazo zinaweza kufanya kazi kwa wiki, au kompyuta ndogo, betri ambayo itahitaji kuchajiwa mara nyingi unapoongeza mafuta kwenye gari.
Nanofabrication ya Dokezo
Wakala hutumia sana juu ya maendeleo ya teknolojia ya nanoteknolojia. Lakini pamoja na ukweli kwamba dhana za kimsingi katika maendeleo yao zinatambuliwa kama muhimu, bado kuna shida na uzalishaji wao wa wingi.
Lengo la mpango wa Nanofabrication wa Tip-based ni kuanzisha udhibiti wa ubora wa utengenezaji wa nanomaterials - nanowires, nanotubes na dots za quantum, ambayo ni pamoja na udhibiti wa saizi, mwelekeo na msimamo wa kila bidhaa. Mpango huo unajumuisha kuchanganya udhibiti na teknolojia za ubunifu, na hivyo kuunda joto la juu, mtiririko wa kasi na uwanja wenye nguvu wa umeme sawa na teknolojia ya macho.
Hivi sasa, haiwezekani kudhibiti mchakato wa utengenezaji wa nano. Mbinu fulani zimeonyeshwa katika miaka ya hivi karibuni, lakini zote zina shida kubwa. Kwa hivyo, kwa mfano, katika utengenezaji wa nanotubes, inawezekana kudhibiti ukuaji wao tu, lakini sio saizi na mwelekeo wao. Wakati wa kuunda nukta nyingi, haiwezekani kuunda safu kubwa na homogeneity ya juu.
Ikiwa mradi umekamilishwa vyema, matokeo yake yatakuwa muhimu sana kwa utengenezaji wa nanoproducts.
Uadilifu na Uaminifu wa Duru Jumuishi
Katika kiini cha mifumo mingi ya elektroniki ambayo imetengenezwa kwa Idara ya Ulinzi ya Merika ni nyaya zilizojumuishwa. Wakati huo huo, idara ya jeshi inazitumia kwa tahadhari kali, ikijali uaminifu wa mifumo hii. Kwa kuwa katika muktadha wa utandawazi wa soko, mikroti nyingi hutengenezwa katika biashara haramu, kuna hatari kwamba mizunguko iliyopatikana kwa mifumo ya idara ya jeshi haitakidhi matakwa, na, ipasavyo, haitakuwa ya kuaminika.
DARPA, kama sehemu ya mpango wa Uadilifu na Uaminifu wa Duru Jumuishi (IRIS), inatafuta kutengeneza njia ambazo zinaweza kudhibitisha kazi za kila chip bila kuiharibu. Mfumo wa njia hizi ni pamoja na utambuzi wa hali ya juu wa vifaa vya mizunguko ya kina ya submicron, na pia njia za hesabu za kuamua uhusiano kati ya vifaa.
Kwa kuongezea, programu hiyo inatoa uundaji wa njia mpya za vifaa vya uundaji na kufanya michakato ya uchambuzi inayolenga kuamua kuaminika kwa nyaya zilizounganishwa kwa kujaribu idadi ndogo ya sampuli.
Kuongoza Mpango wa Upataji wa Makali
Kama ilivyoelezwa hapo juu, chips nyingi ambazo hutumiwa nchini Merika zinatengenezwa nje ya nchi. Hali hii ya mambo, kwa maoni ya Wamarekani, ni mbaya. Kwanza, ukosefu wa upatikanaji wa teknolojia za hali ya juu unachangia utokaji wa wafanyikazi waliohitimu sana kutoka nchini. Pili, Idara ya Ulinzi haiamini sana microcircuits kama hizo.
Utafiti katika uwanja wa teknolojia ya semiconductor ni muhimu sana kwa kuanzishwa kwa maendeleo ya kiteknolojia sio tu katika miundo ya kibiashara, bali pia katika idara ya jeshi. Kwa hivyo, wakala huo ulizindua mpango mpya uitwao Programu inayoongoza ya Upeo wa Upeo, ambayo inakusudia kutoa vyuo vikuu, tasnia na wakala wa serikali teknolojia ya hali ya juu ya semiconductor ya jeshi. Yote hii imefanywa kwa matumaini ya kurudi mapema kwa uzalishaji wa chip kurudi Amerika.
Matumizi ya teknolojia ya hali ya juu ni pamoja na uingizwaji wa dijiti wa mizunguko iliyojumuishwa ya analojia au ishara-mchanganyiko, mizunguko ya ujumuishaji ya wasaidizi mchanganyiko, suluhisho la shida ya kasi kubwa na nguvu ya chini ya waongofu wa analojia hadi dijiti na wasindikaji wa anuwai. Kwa wakati fulani, idara ya jeshi itatoa wakala na miradi mpya. Vigezo kuu vya uteuzi vitakuwa riwaya ya muundo, uwezekano wa matumizi katika tasnia ya jeshi, na pia uwezekano wa uhamasishaji wa ufanisi wa utendaji.
Mbalimbali Zinazopatikana Heterogeneous
Moja wapo ya shida kuu ambayo kwa sasa inazuia maendeleo zaidi ya teknolojia ya kompyuta ni kwamba microcircuits kwao zinapaswa kutengenezwa na vifaa anuwai. DARPA inaunda mpango wa anuwai inayoweza kupatikana ya Heterogeneous, lengo lake ni kuunda jukwaa jipya la silicon ambalo microchips za kizazi kipya zitaundwa. Kwa hivyo, kulingana na waendelezaji, ujumuishaji mkubwa unapaswa kushinda shida kadhaa kubwa zinazohusiana na mchakato wa kuhamisha data, tambua wiani wa misombo isiyo ya kawaida, kuanzisha utawala bora wa joto na kuongeza jukwaa jipya la uzalishaji wa wingi.
Katika hali ya maendeleo yenye mafanikio, jukwaa kubwa linaweza kutumika katika tasnia kama vile umeme ndogo ya elektroniki, mifumo ya kuhisi macho, jenereta za macho za ishara za kiholela, picha za mafuta nyingi zenye usindikaji wa picha na kusoma habari.
Matokeo ya programu hiyo yatakuwa muhimu kwa matumizi ya raia pia, kwani uundaji wa jukwaa zima litasaidia kufanya kompyuta kufanya kazi haraka na kwa ufanisi zaidi.
Ubora wa Utendaji wa Kompyuta
Miongoni mwa maendeleo ya shirika hilo, kuna programu ambayo inakaribia mchakato wa kuunda vifaa vya kompyuta kivitendo kutoka mwanzo - "Ubiquitous High Performance Computing". Inazingatia muundo na maendeleo ya teknolojia ambazo zinatoa misingi ya kuunda kompyuta zenye matumizi ya chini ya nguvu, kinga dhidi ya mashambulio ya mtandao na kwa utendaji mzuri. Kwa kuongezea, programu hiyo inadhani kwamba kompyuta kama hizo zitakuwa rahisi zaidi kwa programu, ili hata wataalam walio na uzoefu mdogo wanaweza kuifanya.
Kompyuta hizi zitakuwa za kuaminika na zenye ufanisi zaidi kwa kuboresha mifumo inayoweza kutekelezeka, inayoweza kupangwa sana. Miundo mikubwa kama Chuo Kikuu cha Teknolojia cha Massachusetts, Intel, NVIDIA inashiriki katika mradi huu. Kwa hivyo, inaweza kusemwa kuwa mpango huu ni moja wapo ya maendeleo kabambe ya DARPA.
Kwa kuongezea, wakala huyo anafanya kazi kwa bidii katika ukuzaji wa viunga-macho vya 3D. Hivi sasa, microcircuits ni moja wapo ya mambo muhimu ya vifaa vya elektroniki. Lakini mbele ya ukubwa wa chip unaopungua kila wakati, teknolojia za kisasa za semiconductor zinakabiliwa na shida nyingi maalum na za kimsingi. Kwa hivyo, licha ya mafanikio makubwa ya semiconductors, watengenezaji wanatafuta aina mpya za microcircuits za kusudi la jumla ambazo zitakuwa na utendaji wa hali ya juu.
Uundaji wa mzunguko uliojumuishwa wa pande tatu utafungua fursa nzuri za ukuzaji wa haraka na ufanisi zaidi wa teknolojia ya kompyuta, kwani upungufu wa vipimo viwili utashindwa. Baada ya yote, maendeleo yamefikia hatua ya maendeleo wakati microcircuits ni ngumu sana kwamba hakuna nafasi tu ya unganisho muhimu kwenye chip ya pande mbili.
Uundaji wa microcircuit tatu-dimensional, na shida zote zinazohusiana na matumizi yake ya vitendo, itafanya uwezekano wa kufanya teknolojia iwe sawa zaidi.
Teknolojia ndogo ya Kuweka nafasi, Urambazaji, na Muda
Kwa miongo mingi, Mfumo wa Kuweka Nafasi Ulimwenguni, au GPS, umejengwa katika vifaa vingi vya kijeshi vya urambazaji. Kwa hivyo, aina nyingi za silaha hutegemea data juu ya eneo, mwelekeo wa safari, wakati wa kukimbia na habari kama hizo zinazosambazwa na mfumo. Lakini utegemezi kama huo unaweza kusababisha shida kubwa, kwani katika hali ya upokeaji mgumu au jamming ya ishara, silaha ambazo zinahitaji mawasiliano ya kila wakati na mfumo hazitafanya kazi.
DARPA imeanza maendeleo ya teknolojia ya Micro-Positioning, Navigation, and Timing (MICRO-PNT), kiini chao ni kuunda teknolojia zinazokuruhusu kufanya kazi nje ya mtandao. Maswala muhimu ya vifaa katika hatua hii ni saizi, uzito na nguvu. Utafiti uliofanikiwa utaunda kifaa kimoja ambacho kitachanganya vifaa vyote muhimu: accelerometers, saa, calibration, gyroscopes. Ulinganishaji wa microscopic unapaswa kutoa ulengaji sahihi zaidi na marekebisho ya makosa ya ndani.
Mnamo 2010, utafiti ulianza katika ukuzaji wa teknolojia ndogo inayohusiana na uundaji wa saa za usahihi wa hali ya juu na vyombo vya inertial.
Ukuzaji wa programu hiyo kimsingi inakusudia kuongeza anuwai ya sensorer za inertial, kupunguza kosa la saa, na pia kukuza vijidudu kwa kuamua msimamo na trafiki ya harakati.
Ikiwa mpango huo unatekelezwa, basi fikiria Ramani za Google kwenye barabara kuu.
