De meest veelbelovende Amerikaanse militaire projecten waarvan het gebruik voor vreedzame doeleinden mogelijk is
Voor de ontwikkeling van de technologische uitrusting van de strijdkrachten en de wetenschap worden jaarlijks miljoenen dollars toegewezen. Het Research Agency for Advanced Defense Projects, beter bekend onder de Amerikaanse afkorting DARPA, houdt zich bezig met ontwikkelingen op dit gebied. Dit bureau is de auteur van uitvindingen als internet, gps en stealth-vliegtuigen, die niet alleen van groot belang zijn voor het leger, maar ook voor gewone burgers.
Op dit moment ontwikkelt het bureau een aanzienlijk aantal projecten die ook een aanzienlijke impact kunnen hebben op de mensheid, als ze maar in industriële productie worden toegelaten.
Momenteel besteedt DARPA veel aandacht aan de ontwikkeling van: lasersystemen … Tot de programma's van het Agentschap behoren de volgende programma's: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam en Compact Mid-ultraviolet technology.
Klein lasergestuurd pistool Excalibur
Het leger maakt zich altijd grote zorgen over het gebruik van het perfecte wapen in een stedelijke oorlog. Maar om vliegtuigen en drones uit te rusten met laserwapens, is het noodzakelijk dat de afmetingen compact genoeg zijn en veel efficiënter dan de systemen die momenteel bestaan en die op grote platforms zijn geïnstalleerd. DARPA is begonnen met de ontwikkeling van een compact en krachtig laserwapensysteem voor gebruik in vliegtuigen en andere vliegtuigen.
Voorheen was de eenvoudigste manier om een laser te maken het gebruik van grote containers met giftige actieve chemicaliën. Met name op de Boeing-747 is een dergelijke laser geïnstalleerd, maar het gebruik van zo'n groot apparaat als wapen op een aanvalsvliegtuig of gevechtsvliegtuig is op zijn minst onpraktisch.
Het nieuwe Excalibur laserkanon is veel lichter en compacter. Schematisch bestaat dit kanon uit een groot aantal lasers, onafhankelijk van elkaar. Zo kan de grootte van de emitters zelf worden verkleind. Deze emitters moeten worden gecombineerd tot één straal zonder zijn kracht te verliezen. Dankzij dit principe wordt het energieverbruik aanzienlijk verminderd. Maar het kanon heeft ook bepaalde nadelen. Er zijn dus in het bijzonder een aantal problemen verbonden aan het combineren van veel stralen in één, die een hoge helderheid en een lage divergentie zouden hebben. Interferentie, diffractie en andere niet-lineaire effecten zijn obstakels om dit te bereiken. Daarom hebben de makers, om dit probleem op te lossen, een analoog van de phased array-antenne gebruikt, die wordt gebruikt in moderne radars en die het niet alleen mogelijk maakt om de straal te focussen, maar ook om de hoek van de afbuiging te corrigeren zonder de antenne te draaien zelf.
Tegen het einde van het jaar belooft het bureau een prototype laserkanon te demonstreren met een capaciteit van slechts 3 kilowatt. Maar het voltooide systeem zal een veel hoger vermogen hebben (ongeveer 100 kilowatt). Het kan dus worden gebruikt voor nauwkeurige aanvallen op lucht- en gronddoelen. En aangezien het gewicht van het pistool 10 keer minder zal zijn dan de huidige lasers, kan de Excalibur op bijna elk militair platform worden geïnstalleerd zonder hun gevechtseigenschappen te verslechteren.
Architectuur voor Diode High Energy Laser System
Het andere nieuwe programma van het bureau, Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs), is gewijd aan het onderzoeken van nieuwe laserstraallengtes in het proces van het creëren van een nieuwe generatie compacte, zeer efficiënte, energierijke lasers. Dergelijke systemen kunnen worden geïntegreerd in tactische luchtvaartuigen, in het bijzonder op drones.
Het programma is in de eerste plaats gericht op het ontwikkelen van technologieën voor het verkrijgen van laserstralen met een hoog vermogen en helderheid, met een lage straaldivergentie.
Het programma is ontworpen voor 36 maanden en bestaat uit twee fasen. In de eerste fase is het de bedoeling om de combinatie van spectrale en coherente bundels te bestuderen. De tweede fase is volledig gericht op het creëren van een spectrale bundel met een hoog rendement en vermogen. Het uiteindelijke doel van het project is het verkrijgen van een diffractiestructuur voor een systeem dat zal werken bij lange lasergolven op de schaal van HEL-klasse systemen van 100 kilowatt.
Ultra Beam
Het bureau voert momenteel verschillende laserverbeteringsprojecten uit. Een van dergelijke programma's is dus "Ultra Beam", waarvan het doel is om een laser te creëren met gammastraling. In de eerste ontwikkelingsfase zijn al bepaalde resultaten bereikt - röntgenlasers zijn gemaakt onder laboratoriumomstandigheden, waarbij de fotonenergie 4,5 keV was, wat bewijst dat een gammalaser een kwestie van de nabije toekomst is. Deze ontwikkeling is ook van civiel belang, aangezien compacte gammalasers efficiënter kunnen worden ingezet bij bestralingstherapie en diagnostiek.
De unieke röntgenlaser, waarvan de technologie is ontwikkeld door DARPA, kan bijdragen aan de ontwikkeling van compacte laboratoriumbronnen met een hoge helderheid van coherente straling, waardoor het mogelijk wordt om driedimensionale modellen van levende cellen.
Er zijn twee fasen in het UltraLuch-programma. In de eerste fase werd een toename van de verzadiging van röntgenstralen met 4,5 keV met een vermogen van 10 mJ bereikt, en het werd bewezen dat deze stralen pulsen kunnen uitzenden door ondoorzichtige vaste objecten, bijvoorbeeld containers. In de tweede fase is het de bedoeling om gedurende 36 maanden een hoger vermogen van een röntgenlaser te ontwikkelen, om gammastralen te diagnosticeren en om de noodzakelijke parameters vast te stellen voor het versterken van gammastraling bij gebruik op vastestofmaterialen met een groot aantal atomen.
Compacte midden-ultraviolette technologie
Het leger moet chemische en biologische wapens die zich mogelijk in het arsenaal van de vijand bevinden, kunnen detecteren en identificeren. Maar moderne detectiemethoden zijn groot en zwaar, en ze vergen ook veel vermogen. Om deze tekortkomingen aan te pakken, begon DARPA met de ontwikkeling van een Compact Mid-ultraviolet technologieprogramma. De resultaten, die in het kader van dit programma zullen worden behaald, zullen de detectie en identificatie van biologische en chemische wapens met behulp van lasertechnologieën effectiever maken. Aminozuren en andere biologische moleculen kunnen worden gedetecteerd met behulp van middellange-golflengte ultraviolette golven, zodat deze elementen kunnen worden geïdentificeerd als dit type wapen wordt gebruikt.
Lasertechnologieën voor het detecteren van NMP bestaan al in ultraviolette stralen in grote lasers, met name in KrF (248 nm). Op het niveau van het chemische bataljon worden momenteel kleine lasers (Biological Point Detection System) gebruikt. Maar, zoals hierboven opgemerkt, al deze systemen zijn zo duur en groot van formaat, dat ze buitengewoon onhandig zijn voor wijdverbreid gebruik. Daarom zal het door het bureau voorgestelde programma in twee hoofdrichtingen worden gepresenteerd: met een LED-oriëntatie van 250-275 nm en een uitgangsvermogen van 100 mW, evenals lasers met een vermogen van 10 mW en een oriëntatie van 220-250 nee. Het grootste deel van het programma zal gericht zijn op het oplossen van de problemen die samenhangen met het beperken van de rangschikking van een groep nitriden als halfgeleiders van middellange en korte ultraviolette golven.
De uitvoering van dit programma zal het mogelijk maken om compacte apparaten te maken die chemische en biologische vervuiling kunnen detecteren, bijvoorbeeld in water.
De veelbelovende programma's van DARPA in medisch veld … Deze omvatten projecten van het bureau Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Reliable Neural-Interface Technology.
Dialyse-achtige therapieën (DLT)
Infecties veroorzaakt door bacteriën zijn vaak het gevolg van bloedvergiftiging (sepsis), waaraan zelfs een lichtgewonde soldaat kan overlijden. De Amerikaanse militaire afdeling maakt zich ernstige zorgen over deze kwestie en heeft daarom de opdracht gekregen een nieuwe technologie te ontwikkelen voor het zuiveren van bloed van bacteriën. DARPA is begonnen met de ontwikkeling van een project van $ 10 miljoen. Het belangrijkste doel is om een draagbaar apparaat te maken waarmee het mogelijk zou zijn om verontreinigd bloed uit het lichaam te verwijderen, het te reinigen van schadelijke stoffen met behulp van speciale filters en vervolgens al schoon bloed terug te brengen naar het lichaam. Dit apparaat heeft dezelfde functie als nierdialyse.
Momenteel wordt gewerkt aan de ontwikkeling van sensoren voor pathogene stoffen, die virale en bacteriële toxines zullen stoppen. Daarnaast worden technologieën ontwikkeld om deze componenten uit bloed te scheiden. De volgende stap zou moeten zijn om een test uit te voeren om de effectiviteit van dit apparaat te verifiëren. Uiteindelijk moet een draagbare machine worden verkregen die een gedetailleerde analyse van het volledige bloedvolume tegelijk zal uitvoeren, waardoor het optreden van virussen en toxines in een vroeg stadium kan worden gedetecteerd.
Dergelijke technologie zal van groot belang zijn voor civiel gebruik, omdat het met zijn hulp mogelijk zal zijn om elk jaar honderden en duizenden levens te redden.
In vivo nanoplatforms
Allerlei ziekten beperken de gevechtsbereidheid van soldaten en veroorzaken aanzienlijke kosten voor de militaire afdeling aan gezondheidszorg. Maar op dit moment zijn de bestaande technologieën voor het diagnosticeren van ziekten meestal duur en tijdrovend. Daarom zijn hun snellere diagnose en behandeling noodzakelijk in een modern leger.
DARPA is begonnen met de ontwikkeling van een ander veelbelovend project genaamd "In Vivo Nanoplatforms". De essentie ervan komt neer op het creëren van een nieuwe klasse nanodeeltjes die bedoeld zijn voor uniforme en nauwkeurige detectie van het menselijk lichaam, evenals voor de behandeling van verschillende soorten infectieziekten en fysiologische afwijkingen.
In feite is het programma gericht op het ontwikkelen van een nanocapsule die de toestand van het menselijk lichaam continu zal monitoren.
Een nanocapsule is een hol bolvormig deeltje waarvan de schil is gemaakt van fosfolipiden of polymeren. In deze capsule zit een stof met een laag molecuulgewicht. Bovendien kan de schaal gemaakt zijn van op een bepaalde manier georganiseerde DNA-moleculen, calciumsilicaat of hydroxyapatiet.
Het gebruik van nanodeeltjes kan zorgen voor gerichte toediening van medicijnen of genetische constructies van een bepaalde samenstelling (hormonen of enzymen). En om de nanocapsule "op zijn bestemming" af te leveren, zal zijn omhulsel worden uitgerust met receptoren of antigenen.
Het programma is in maart 2012 getest. Naar verwachting wordt het in het najaar goedgekeurd voor gebruik.
Levende gieterijen
Moderne engineering is gebaseerd op nauwgezette speciale ontwikkelingen en resultaten worden alleen verkregen na herhaaldelijk vallen en opstaan. En heel vaak staat het werken aan het ene project je niet toe om aan een ander te beginnen. Als gevolg hiervan worden tientallen jaren en honderden miljoenen dollars toegewezen aan één bio-engineeringproject. De verbetering van bio-engineeringtechnologieën zal het mogelijk maken om complexe problemen op te lossen die momenteel ofwel helemaal geen oplossing hebben, ofwel meerdere oplossingen tegelijk hebben.
Het nieuwe Living Foundries-programma van DARPA is ontworpen om een nieuw biologisch raamwerk te creëren voor het ontwerp van bouwsystemen voor menselijke biologie en om hun complexiteit uit te breiden. Het programma is gericht op het ontwikkelen van nieuwe technologieën en technieken die het mogelijk maken om eerder onopgeloste problemen op te lossen. In het bijzonder zal het mogelijk worden om de genetische aanleg van een persoon voor bepaalde ziekten te bepalen, om de functies van cellen en het lichaam als geheel te corrigeren.
Aan de ene kant lijkt het misschien alsof dergelijke technologieën niet kunnen worden gecreëerd, maar de mogelijkheid van massaproductie van nieuwe biologische materialen en medicijnen klinkt verleidelijk.
Betrouwbare neurale-interfacetechnologie
De ontwikkeling en het onderzoek van neurale prothesen, in het bijzonder cochleaire implantaten (kunstoren), hebben aangetoond dat het menselijk lichaam dit materiaal waarneemt. Met behulp van dergelijke prothesen zijn bij veel mensen verloren functies hersteld. Hoewel prothesen die aan het menselijk zenuwstelsel kunnen worden bevestigd veelbelovend en belangrijk zijn voor het Ministerie van Oorlog, zijn er twee grote en fundamentele obstakels die het gebruik van dergelijke implantaten in een klinische setting verhinderen. Beide obstakels hebben te maken met de nauwkeurigheid van de informatieoverdracht. Een miniatuur draagbaar neuraal apparaat is bijvoorbeeld al vele jaren niet aangepast om nauwkeurige informatie uit zenuwcellen te verkrijgen. Bovendien kunnen dergelijke prothesen de ontvangen signalen niet gebruiken en met hoge snelheid besturen.
Het bureau is geïnteresseerd in het oplossen van deze twee problemen, zodat de prothesen klinisch gebruikt kunnen worden. Het herstel van gewonde soldaten zal dus sneller zijn, respectievelijk zullen ze veel sneller weer in dienst kunnen komen.
Allereerst is het programma bedoeld om te begrijpen waarom implantaten jarenlang niet betrouwbaar kunnen dienen. Het is de bedoeling om onderzoek te doen naar de parameter van interactie tussen abiotische en biotische systemen. Daarnaast komt er een nieuw systeem met informatie over de overdracht van informatie van zenuwcellen naar prothesen.
Gesteld kan worden dat deze technologie ook uitgebreide civiele toepassingen zal hebben.
Ontwikkelingsgerichte programma's van DARPA bewakingssystemen.
Goedkope productie van thermische beeldvorming
Het thermische zichtsysteem kent vele militaire toepassingen. Maar tot nu toe is dit systeem extreem duur, dus de toepassing ervan is niet zo groot als nodig. DARPA biedt een programma om een kosteneffectieve warmtebeeldcamera te ontwikkelen. Volgens de garanties van de ontwikkelaars is het heel goed mogelijk om dergelijke warmtebeeldcamera's te integreren in communicators en mobiele telefoons. De ontwikkeling kreeg $ 13 miljoen toegewezen. Bovendien moet de voltooiing van het project uiterlijk drie jaar later plaatsvinden.
De belangrijkste vereisten voor nieuwe generatie warmtebeeldcamera's zijn een relatief lage prijs - ongeveer $ 500. Bovendien moet de resolutie van het resulterende beeld minimaal 640 * 480 pixels zijn, moet de kijkhoek 40 graden of meer zijn en moet het stroomverbruik minder dan 500 milliwatt zijn.
De technologie van de nieuwe warmtebeeldcamera is gebaseerd op het gebruik van infraroodstraling, die helpt om warme en koude objecten in het kleurenspectrum te onderscheiden. Zo kunnen ze niet alleen onder normale omstandigheden worden gebruikt, maar ook bij slecht zicht en 's nachts.
De huidige warmtebeeldcamera's zijn groot en duur. Het moet ook gezegd worden dat als het onderzoek succesvol is, de resultaten niet alleen militaire, maar ook civiele organisaties kunnen gebruiken. Bedenk dat dergelijke DARPA-ontwikkelingen als hypertexttechnologie en grafische interface oorspronkelijk ook voor militaire doeleinden werden ontwikkeld.
Geavanceerde brede FOV-architecturen voor beeldreconstructie en -exploitatie
Het vermogen om verder te kijken, met meer duidelijkheid onder alle omstandigheden, is een van de factoren voor het succesvol uitvoeren van gevechtsoperaties. Er is behoefte aan het vergroten van het gezichtsveld, het vermogen om zowel overdag als 's nachts even goed te zien, op voorwaarde dat de camera niet duur is. De belangrijkste reden voor deze behoefte ligt in het verstrekken van beschikbare visualisatietools aan soldaten om hun gevechtseffectiviteit te vergroten, met andere woorden, foto- en videocamera's. Daarom lanceerde DARPA het Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE)-programma, dat is ontworpen om dit soort problemen aan te pakken.
Het nieuwe visualisatiesysteem, dat naar verwachting zal worden verkregen als onderdeel van de implementatie van dit programma, zal zeer compact en lichtgewicht zijn. Het gaat uit van een vergroting van het gezichtsveld, hoge resolutie en beelden van hoge kwaliteit in alle weersomstandigheden, dag en nacht op aanzienlijke afstand. Het combineert meer dan 150 camera's in één lens. Het systeem is ontworpen om afbeeldingen te maken met een resolutie van 10 tot 50 gigapixels - deze resolutie overschrijdt aanzienlijk het bereik dat zichtbaar is voor het menselijk oog.
De eerste van dergelijke systemen zullen worden ontworpen voor gebruik op grondobjecten, ze zullen de zichtafstand, de bruikbaarheid, het dag- en nachtzicht vergroten, de mogelijkheid bieden om naar een doelwit te zoeken en het gebruik van een grote groep sensoren garanderen.
Dergelijke apparaten zijn van groot militair belang, omdat ze kunnen worden gebruikt voor doeleinden als richten, detecteren en constant toezicht houden.
Tegenwoordig zit bijna elk militair product vol met elektronische componenten, microschakelingen, chips, enz. Daarom zijn nogal wat DARPA-programma's gericht op het ontwikkelen en verbeteren componentenbasis: … Onder dergelijke programma's zijn de volgende: Intrachip Enhanced Cooling; Integriteit en betrouwbaarheid van geïntegreerde schakelingen; Revolutie op het gebied van energie-efficiëntie voor ingebedde computertechnologieën; Tip-gebaseerde nanofabricage en anderen.
Intrachip verbeterde koeling
De toename van het aantal componenten in de moderne elektronica heeft het niveau van verwarming en vermogensdissipatie tot ongekende hoogten gebracht. Tegelijkertijd is het nog steeds onmogelijk om de temperatuurstijging te beperken zonder het volume en het gewicht van de elektronische systemen zelf te vergroten. Het gebruik van koeling op afstand, waarbij warmte van de chips naar de lucht moet worden geleid, is niet meer effectief.
Daarom begon DARPA met de ontwikkeling van een programma genaamd Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL), dat de beperkingen van koeling op afstand probeert te overwinnen. Het programma bestudeert hiervoor de mate van verwarming in de chips met behulp van silicium. Het bureau wil bewijzen dat koeling net zo belangrijk is voor het ontwerp van de chip als de rest van de componenten. Het project gaat ervan uit dat de interne koeling ofwel direct in het microcircuit wordt geïnstalleerd, ofwel in de microspleet tussen de chips.
Als het project met succes wordt voltooid, biedt het de mogelijkheid om de dichtheid van de chip zelf en de koelsystemen te verlagen, wat zeer effectief zal zijn voor het creëren van een nieuwe generatie elektronische systemen.
Technologieën voor thermisch beheer
Aanzienlijke verbeteringen in technologie en systeemintegratie hebben geleid tot een aanzienlijke toename van het energieverbruik door het leger. Het stroomverbruik is toegenomen, terwijl de grootte van de microschakelingen is afgenomen. Hierdoor raakten deze systemen oververhit. Daarom lanceerde DARPA het Thermal Management Technologies-programma, dat zich bezighoudt met de studie en optimalisatie van nieuwe nanomaterialen met een koellichaamsysteem, die naar verwachting zullen worden gebruikt bij de productie van microschakelingen. Het programma ontwikkelt zich op vijf hoofdgebieden: microtechnologie voor het koelen van warmtewisselaars, actieve koeling van modules, aangepaste heatpipe-technologie, gemoderniseerde eindversterkers, thermo-elektrische koelers.
De belangrijkste inspanningen van het programma zijn dus gericht op de ontwikkeling en creatie van hoogwaardige warmteverdelers op basis van tweefasenkoeling en hun vervanging voor koperlegeringen, die momenteel in systemen worden gebruikt; het niveau van thermische koeling verhogen door de thermische weerstand te verminderen; ontwikkeling van nieuwe materialen en structuren die verwarming kunnen verminderen; studie van koeltechnologieën met behulp van thermo-elektrische modules.
Revolutie op het gebied van energie-efficiëntie voor ingebedde computertechnologieën
De meeste van de huidige militaire informatiesystemen zijn beperkt in termen van rekenkracht vanwege beperkingen in elektrisch vermogen, grootte en gewicht en koelingsproblemen. Deze beperking heeft grote negatieve gevolgen voor de bedrijfsvoering van militaire afdelingen, omdat bijvoorbeeld inlichtingen- en verkenningssystemen meer informatie verzamelen dan in realtime verwerkt kan worden. Het blijkt dan ook dat intelligence niet in staat is om op een bepaald moment waardevolle data aan te leveren.
Bestaande informatieverwerkingssystemen kunnen 1 gigabyte aan data per seconde verwerken, terwijl er volgens het leger 75 keer meer nodig is. Maar moderne processors hebben hun maximum al bereikt in het proces van het vergroten van de capaciteit zonder het stroomverbruik te verhogen. DARPA's Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT)-programma is ontworpen om de energie-efficiëntie te leveren die u nodig hebt.
Het programma voorziet in het bereiken van een 75-voudige toename van de informatieverwerkingscapaciteit. De implementatie van dit programma kan het mogelijk maken om smartphones te maken die wekenlang kunnen werken, of laptops waarvan de batterij net zo vaak moet worden opgeladen als je de auto bijtankt.
Op tip gebaseerde nanofabricage
Het bureau geeft veel uit aan de ontwikkeling van nanotechnologie. Maar ondanks het feit dat de basisconcepten in hun ontwikkeling als noodzakelijk worden erkend, zijn er nog steeds problemen met hun massaproductie.
Het doel van het Tip-Based Nanofabrication-programma is om controle te krijgen over de kwaliteit van de productie van nanomaterialen - nanodraden, nanobuisjes en kwantumdots, inclusief controle over de grootte, oriëntatie en positie van elk product. Het programma combineert besturing met innovatieve technologieën, waardoor hoge temperaturen, snelle stromen en krachtige elektromagnetische velden worden gecreëerd, vergelijkbaar met optische technologie.
Momenteel is het onmogelijk om het nanoproductieproces te controleren. Bepaalde technieken zijn de afgelopen jaren gedemonstreerd, maar ze hebben allemaal belangrijke nadelen. Bij de productie van nanobuisjes is het bijvoorbeeld mogelijk om alleen hun groei te regelen, maar niet hun grootte en oriëntatie. Bij het maken van quantum dots is het onmogelijk om een grote array met een hoge homogeniteit te creëren.
Als het project succesvol wordt afgerond, zijn de resultaten van groot belang voor de productie van nanoproducten.
Integriteit en betrouwbaarheid van geïntegreerde schakelingen
De kern van veel van de elektronische systemen die voor het Amerikaanse ministerie van Defensie zijn ontwikkeld, zijn geïntegreerde schakelingen. Tegelijkertijd gebruikt de militaire afdeling ze met uiterste voorzichtigheid en maakt ze zich zorgen over de integriteit van deze systemen. Aangezien in de context van de globalisering van de markt de meeste microcircuits worden vervaardigd in illegale ondernemingen, bestaat het gevaar dat de circuits die zijn aangeschaft voor de systemen van de militaire afdeling niet aan de specificaties voldoen en dienovereenkomstig niet betrouwbaar zullen zijn.
DARPA, als onderdeel van het Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS)-programma, probeert methoden te ontwikkelen die de functies van elke chip kunnen verifiëren zonder deze te vernietigen. Het systeem van deze methoden omvat geavanceerde herkenning van apparaten met diepe submicron-circuits, evenals rekenmethoden voor het bepalen van de relatie tussen apparaten.
Bovendien voorziet het programma in het creëren van innovatieve methoden voor het modelleren van apparaten en het uitvoeren van analytische processen die gericht zijn op het bepalen van de betrouwbaarheid van geïntegreerde schakelingen door een klein aantal monsters te testen.
Toonaangevend toegangsprogramma
Zoals hierboven vermeld, worden de meeste chips die in de Verenigde Staten worden gebruikt, buiten het land geproduceerd. Deze gang van zaken is naar de mening van de Amerikanen verderfelijk. Ten eerste draagt het gebrek aan toegang tot geavanceerde technologieën bij aan de uitstroom van hooggekwalificeerd personeel uit het land. Ten tweede vertrouwt het ministerie van Defensie dergelijke microschakelingen niet te veel.
Onderzoek op het gebied van halfgeleidertechnologie is van groot belang voor de introductie van technologische ontwikkelingen, niet alleen in commerciële structuren, maar ook in de militaire afdeling. Daarom lanceerde het bureau een nieuw programma, het Leading Edge Access Program, dat tot doel heeft universiteiten, de industrie en overheidsinstanties te voorzien van geavanceerde militaire halfgeleidertechnologie. Dit alles in de hoop op een spoedige terugkeer van de chipproductie naar Amerika.
Geavanceerde technologische toepassingen omvatten digitale vervanging van analoge of mixed-signal geïntegreerde circuits, extra mixed-signal geïntegreerde circuits, oplossingen voor het probleem van hoge snelheid en laag vermogen van analoog-naar-digitaal-omzetters en multi-coreprocessors. Op een bepaald moment zal de militaire afdeling het agentschap voorzien van nieuwe projecten. De belangrijkste selectiecriteria zijn de nieuwheid van het ontwerp, de mogelijkheid van toepassing in de militaire industrie, evenals het potentieel voor de succesvolle mobilisatie van operationele efficiëntie.
Divers Toegankelijk Heterogeen
Een van de belangrijkste problemen die momenteel de verdere ontwikkeling van computertechnologie in de weg staan, is dat microschakelingen daarvoor van verschillende materialen moeten worden gemaakt. DARPA ontwikkelt het Diverse Accessible Heterogeneous-programma, met als doel een nieuw enkelvoudig siliciumplatform te creëren waarop nieuwe generatie microchips zal worden gemaakt. Dus, volgens de ontwikkelaars, zou heterogene integratie een aantal ernstige problemen moeten overwinnen die verband houden met het gegevensoverdrachtproces, de dichtheid van heterogene verbindingen moeten bepalen, het optimale temperatuurregime moeten vaststellen en het nieuwe platform voor massaproductie moeten optimaliseren.
Bij een succesvolle ontwikkeling kan het heterogene platform worden gebruikt in sectoren als opto-elektronische microschakelingen, optische detectiesystemen, optische generatoren van willekeurige signalen, meergolfwarmtebeeldcamera's met geïntegreerde beeldverwerking en informatielezing.
De resultaten van het programma zullen ook belangrijk zijn voor civiel gebruik, aangezien het creëren van een universeel platform zal helpen om computers sneller en efficiënter te laten werken.
Alomtegenwoordige high-performance computing
Onder de ontwikkelingen van het bureau is er een programma dat het proces van het maken van computerapparatuur praktisch vanaf nul benadert - "Ubiquitous High Performance Computing". Het richt zich op het ontwerp en de ontwikkeling van technologieën die de basis vormen voor het maken van computers met een laag stroomverbruik, bescherming tegen cyberaanvallen en met betere prestaties. Bovendien gaat het programma ervan uit dat dergelijke computers veel gemakkelijker zullen zijn qua programmeren, zodat zelfs specialisten met weinig ervaring het kunnen.
Deze computers zullen betrouwbaarder en efficiënter zijn door schaalbare, zeer programmeerbare systemen te verbeteren. Zulke serieuze structuren als Massachusetts Technological University, Intel, NVIDIA nemen deel aan dit project. Er kan dus worden gesteld dat dit programma een van de meest ambitieuze ontwikkelingen van DARPA is.
Daarnaast werkt het bureau actief aan de ontwikkeling van geïntegreerde 3D-microschakelingen. Momenteel zijn microschakelingen een van de belangrijkste punten van micro-elektronica. Maar in het licht van de steeds kleiner wordende chipgroottes, worden moderne halfgeleidertechnologieën geconfronteerd met veel specifieke en fundamentele problemen. Daarom zijn ontwikkelaars, ondanks het grote succes van halfgeleiders, op zoek naar nieuwe soorten microschakelingen voor algemeen gebruik die hogere prestaties zullen leveren.
De creatie van een driedimensionale geïntegreerde schakeling zal grote kansen bieden voor een snellere en efficiëntere ontwikkeling van computertechnologie, aangezien de beperking van twee dimensies zal worden overwonnen. De vooruitgang heeft immers een punt van ontwikkeling bereikt wanneer de microschakelingen zo complex zijn dat er simpelweg geen ruimte is voor de benodigde aansluitingen op een tweedimensionale chip.
De creatie van een driedimensionale microschakeling, met alle problemen die gepaard gaan met de praktische toepassing ervan, zal het mogelijk maken om technologieën compacter te maken.
Microtechnologie voor positionering, navigatie en timing
Gedurende vele decennia is het Global Positioning System, of GPS, ingebouwd in de meeste militaire navigatieapparatuur. Zo zijn veel soorten wapens afhankelijk van gegevens over locatie, reisrichting, vliegtijd en dergelijke informatie die door het systeem wordt verzonden. Maar een dergelijke afhankelijkheid kan grote problemen veroorzaken, omdat in omstandigheden van moeilijke ontvangst of storing van een signaal, wapens die constante communicatie met het systeem vereisen, niet zullen werken.
DARPA is begonnen met de ontwikkeling van het programma Micro-technologie voor positionering, navigatie en timing (MICRO-PNT), waarvan de essentie is om technologieën te creëren waarmee u offline kunt werken. De belangrijkste aspecten van de armatuur in dit stadium zijn grootte, gewicht en kracht. Succesvol onderzoek zal een enkel apparaat creëren dat alle benodigde apparaten combineert: versnellingsmeters, klokken, kalibratie, gyroscopen. Microscopische kalibratie zou nauwkeurigere targeting moeten bieden door interne foutcorrectie.
In 2010 begon het onderzoek naar de ontwikkeling van microtechnologie met betrekking tot de creatie van zeer nauwkeurige klokken en traagheidsinstrumenten.
De ontwikkeling van het programma is vooral gericht op het vergroten van het dynamische bereik van traagheidssensoren, het verminderen van de klokfout en het ontwikkelen van microchips voor het bepalen van de positie en het traject van beweging.
Als het programma wordt uitgevoerd, stel je dan Google Maps voor in de metro.
