Het slagveld wordt digitaal en grondtroepen vertrouwen steeds meer op computers die door soldaten worden gedragen of in voertuigen zijn ingebouwd. Deze systemen moeten bestand zijn tegen extreme omstandigheden en tegelijkertijd de beste ontwerpoplossingen uit de civiele wereld integreren
Voertuigcomputers worden voor verschillende taken gebruikt, van situationeel bewustzijn tot gegevensverzameling en -bewaking, van communicatie tot het volgen van iemands troepen. Veel van deze systemen, gemonteerd in standaard racks, werken op verschillende manieren onafhankelijk van de gebruiker; ze lijken vaak op geen enkele manier op de computers met het beeldscherm en toetsenborden die we gewend zijn.
normen
Volgens Brian Reinhart, CTO voor Special Projects bij Crystal Group, een leverancier van embedded computers en aanverwante producten voor bedrijfskritische toepassingen, zijn er een aantal uitdagende problemen verbonden aan het inbedden van computers in voertuigen. Veel van de toepassingen moeten bijvoorbeeld werken in een omgeving die geen traditionele koeltechnologie toestaat, wat betekent dat "we een systeem moeten creëren dat zonder de hulp van ventilatoren bij hoge temperaturen kan overleven". Daarnaast moeten computers vaak op plekken worden geplaatst die niet passen in de afmetingen van een standaard EIA-310 serverrack (482,6 mm), dat inmiddels een bekend element is geworden in de wereld van commerciële computers. Dit betekent dat bedrijven zoals Crystal systemen van een bepaalde grootte of "vormfactor" moeten maken die in een beperkte hoeveelheid kunnen werken. “Ze moeten zo gevormd zijn dat ze in elk beschikbaar volume op het platform passen, of het nu het spatbord is of de motorruimte van een voertuig. Ze kunnen op de vloer van de auto of naast de brandstoftank worden geplaatst."
Bovendien "moeten sommige systemen in de lucht werken met lagere ingangsspanningen dan normaal", legde hij uit, "om te voldoen aan MIL-STD-1275, een van de militaire normen van het Amerikaanse ministerie van Defensie die ontwerp en constructie definieert. systemen". Dit betekent dat bedrijven de energievoorziening moeten ontwerpen om aan deze normen te voldoen. Als er geen geschikte kant-en-klare commerciële technologie is die kan worden aangepast om in ongunstige omstandigheden te werken, "ontwikkelen en implementeren we onze eigen technologie en integreren deze in de taken die we nodig hebben."
Tegenwoordig spelen computers een belangrijke rol bij de werking van de meeste grondvoertuigen, merkte de hoofdtechnoloog van het Amerikaanse bedrijf General Micro Systems op, dat kleine embedded producten, robuuste slimme displays, serverrekken en andere computersystemen produceert en deelneemt aan een aantal van grote programma's levert bijvoorbeeld haar producten voor gepantserde voertuigen van de familie Stryker van het Amerikaanse leger. Als voorbeeld noemde hij systemen waarmee de machinist, kijkend naar de monitoren, de machine in volledige duisternis in realtime kan besturen. "Deze computers zijn ondergebracht in kleine, robuuste blokken."
"Deze technologie, samen met verschillende andere, is de afgelopen jaren geëxplodeerd", zegt David Yedinak, chief technology officer bij Curtiss-Wright, dat embedded computers levert voor grondvoertuigen en robuuste displays. Hij vestigde de aandacht op de groeiende trend van "gedistribueerde gegevensverwerking", waarbij computers steeds vaker in een netwerk worden opgenomen in plaats van als afzonderlijke systemen te opereren. Programma's zoals de Britse GVA (Generic Vehicle Architecture) of het Amerikaanse equivalent van Victory versterken deze trend en zullen als gevolg daarvan leiden tot "reductie in omvang, gewicht, energieverbruik en kosten door middel van datadistributie". … Yedinak wees op een aantal andere ontwikkelingspaden, met name de vooruitgang in de gegevensverwerkingstechnologie. Over het algemeen is een van de grootste militaire uitdagingen waarmee bedrijven als Curtiss-Wright worden geconfronteerd, de uitdaging van modernisering: het is noodzakelijk om nieuwe computertechnologieën in te bedden, terwijl u zich realiseert dat ze naast andere, oudere systemen zullen werken die mogelijk niet worden bijgewerkt voor nog een decennium. "Hoe breng je deze twee werelden samen?"
Ongunstige omstandigheden
Robuuste computers zijn ontworpen om extreme omstandigheden te weerstaan en moeten daarom aan een aantal strenge normen voldoen. Naast de MIL-STD-1275-standaard heeft het Amerikaanse ministerie van Defensie ook de MIL-STD-810-standaard in zijn arsenaal, die de vereisten voor weerstand tegen schokken en trillingen definieert, en MIL-STD-461, die de immuniteit voor elektromagnetische straling. "Deze drie standaarden vormen de kern van alle tests, hoewel er ook veel specifieke tests zijn die indien nodig worden uitgevoerd", zegt Mike Southworth, projectmanager voor robuuste computers met kleine vormfactor bij Curtiss-Wright. Wat betreft embedded computers met een kleine vormfactor, gelooft hij dat militaire computers met de groeiende vraag naar autonomie steeds vaker gebruik zullen maken van machine learning en andere vormen van kunstmatige intelligentie. Hij voorspelt de opkomst van embedded computers met "aanzienlijk sterkere intelligentie", met meer capaciteiten voor gegevensverzameling. Robuuste en betrouwbare constructie is ook een integraal kenmerk van de displays die worden gebruikt om afbeeldingen en informatie aan de voertuigbemanning te presenteren. Argon heeft verschillende van dergelijke displays in zijn portfolio en heeft onlangs drie nieuwe producten getest die het binnenkort in massaproductie wil lanceren.
Reinhart zei dat hij hogere beveiligingsniveaus op computers verwacht, vooral omdat ze onderdeel worden van een groter netwerk. "Naarmate de bandbreedte van het netwerk toeneemt, moet de beveiliging worden verbeterd." Hij vestigde ook de aandacht op het wijdverbreide gebruik van solid state drives of flash drives (English Solid State Drive, SSD). In tegenstelling tot conventionele harde schijven hebben ze geen bewegende delen, waardoor ze minder kwetsbaar zijn voor schade veroorzaakt door sterke schokken, zoals vallen. SSD's waren oorspronkelijk duurder geprijsd, maar de prijzen zijn de afgelopen jaren aanzienlijk gedaald, waarbij de schijven zelf kleiner werden en hun capaciteit toenam. "Dit is van groot belang voor toepassingen zoals het verzamelen en opslaan van gegevens", voegde hij eraan toe. De SSD is ook een integraal onderdeel van robuuste laptops en tablets, die nu het belangrijkste gereedschap van de gedemonteerde soldaat zijn en ook in voertuigen kunnen worden geïntegreerd. Veel van de grote fabrikanten van personal computers ontwikkelen ook voor het leger. Dell biedt bijvoorbeeld een reeks robuuste Latitude Rugged-computers in verschillende vormen en maten. "In de afgelopen vijf tot tien jaar heeft de industrie grote vooruitgang geboekt met SSD-technologie", zegt Umang Patel, directeur van Dell Rugged, en merkt op dat SSD's robuust zijn wat betreft milieubestendigheid en superieure prestaties. "Ik kan meer installeren in minder ruimte met het verbruikt minder energie en start applicaties sneller op."
Er zijn ook een aantal aspecten waarmee rekening moet worden gehouden bij het vervaardigen van robuuste computerapparatuur. Patel wees op de eeuwige problemen in verband met temperatuur; Het installeren van een ventilator om een computersysteem te koelen creëert een bron van verontreiniging en mechanische bewegende delen waarop het systeem vertrouwt om te werken. Fabrikanten van robuuste computers zouden daarom andere manieren moeten overwegen om het systeem te koelen, waaronder passieve systemen, evenals krachtigere ventilatoren die zijn ontworpen voor ruwe omgevingen. “Ik moet het systeem koelen, maar tegelijkertijd beschermen tegen stof, water en andere schadelijke factoren. Dit moet ik voor een hele lange periode met een grotere betrouwbaarheid leveren." Volgens Jackson White, directeur van Getac, dat robuuste tablets, laptops en andere systemen maakt, moet voordat een apparaat voor militair gebruik wordt overwogen, na te gaan of het aan bepaalde normen voldoet. “Gegevensbescherming is ongetwijfeld een prioriteit, maar betrouwbaarheid en veerkracht zijn ook vereist om bestand te zijn tegen zware of zelfs extreme omgevingsomstandigheden, plus compatibiliteit met andere essentiële technologieën die door het personeel worden gebruikt. Er zijn andere factoren, zoals kosten, gebruiksgemak, geschiktheid voor het beoogde gebruik en tot slot levensduur."
White is van mening dat robuuste apparaten niet alleen bestand moeten zijn tegen vallen, schokken, trillingen, water en chemicaliën, maar ook tegen extreme scenario's zoals een woestijn met zijn verzengende temperaturen. Hij kondigde aan dat de producten van zijn bedrijf IP67 (International Protection Marking) of hoger zijn; dit betekent dat "ze zijn getest volgens militaire normen en bestand zijn tegen de door de militaire klant gespecificeerde druppels en temperaturen." Hij merkte een aantal andere aspecten van de technologie op die verband houden met militaire gebruikers. Zo moeten gedemonteerde soldaten vaak beschermende kleding dragen, inclusief handschoenen, dus touchscreens moeten daar gevoelig voor zijn. Bovendien moet het scherm goed zichtbaar zijn in verschillende lichtomstandigheden of compatibel zijn met een nachtkijker. White merkte verschillende richtingen op waarin de technologie de afgelopen jaren is geëvolueerd. De afgelopen jaren zijn er bijvoorbeeld veel innovaties geïntroduceerd in civiele apparaten, zijn er baanbrekende oplossingen geïmplementeerd en daarom "wil het leger dat de industrie in de systemen die voor hen zijn ontwikkeld dit alles moediger gaat gebruiken om een betere interactie te bereiken en meer efficiëntie in een gevechtssituatie."
Batterijtechnologie
Ondertussen worden batterijen krachtiger, gaan ze acht tot tien uur mee, terwijl ze ook de connectiviteit verbeteren en, volgens White: "Met een verscheidenheid aan frequenties en verbindingsmethoden tot hun beschikking, kan personeel sneller toegang krijgen tot gegevens en deze invoeren met een hoger beveiligingsniveau”. Er is enige vooruitgang op het gebied van touchscreentechnologie en het gebruik van composietplastic maakt het mogelijk "de dikte en het gewicht van apparaten aanzienlijk te verminderen terwijl de sterkte-eigenschappen behouden blijven".
John Tucker, hoofd Europa van Panasonic, merkte op dat ze een verscheidenheid aan materialen gebruiken, zoals magnesiumlegeringen, voor hun robuuste Toughbook-lijn van laptops en notebooks. Ze zijn 20 keer sterker dan ABS-kunststof (ABS, acrylonitril-butadieen-styreen - acrylonitril-butadieen-styreen), maar relatief licht van gewicht. Daarnaast zijn er materialen ontworpen om schokbelastingen te verminderen. Onder hen noemde hij een elastomeer polymeer, dat bijvoorbeeld het grootste deel van de impact absorbeert wanneer het valt. Fabrikanten besteden ook veel aandacht aan de binnenkant van hun systemen. Ze maken bijvoorbeeld veelvuldig gebruik van vergulde connectoren om roest en andere problemen met hoge vochtigheid te voorkomen. "Zelfs als je je systemen gebruikt bij lage en hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid, regen en sneeuw, zou je niet de minste corrosie moeten hebben."
Een woordvoerder van de fabrikant van robuuste tablets Xplore zei dat gevechtsomstandigheden de behoefte aan betrouwbaarheid en weerstand tegen extreme temperaturen, regen en stof dicteren. Hij noemde ook de reeks taken die de militaire tablet zou moeten oplossen. "Hij moet bijna alles doen wat je maar kunt bedenken, zoals vrachtwagenvervoer, logistiek en constructie." De afgelopen jaren waren militaire klanten op zoek naar kleinere, meer functionele apparaten. Vooruitkijkend, "integreren ze tablets en andere draagbare computerapparatuur in een geïntegreerd supersysteem voor communicatie en informatie." In dit verband wees Tucker op de opkomst van het concept van de "verbonden soldaat" en het feit dat Panasonic met verschillende Europese militaire structuren in deze richting werkt. Hierdoor hebben commandanten zelfs uitgebreide informatie over het oorlogsgebied, tot en met de gezondheidsstatus van elke soldaat. Dit zou de vraag naar draagbare en zelfs spraakgestuurde technologie kunnen stimuleren.
Een van de belangrijkste richtingen bij de ontwikkeling van militaire computersystemen is natuurlijk het gebruik van moderne commerciële technologieën, met behoud van de betrouwbaarheid die vereist is op het slagveld. Belangrijk is bijvoorbeeld het gebruiksgemak van smartphones, laptops en tablets, die een soldaat in zijn burgerleven zou kunnen gebruiken. Tucker zei dat er een soort uitwisseling is tussen de militaire en civiele sfeer, hoewel tegenwoordig in veel gevallen technologie de defensiesector binnenstroomt. “Het is belangrijk om technologieën die populair zijn in de civiele sfeer, geschikt te maken voor militaire taken. Dit proces moet echter uiterst zinvol zijn. Het lijkt erop dat de USB-connector (Universal Serial Bus) nodig is. Wat is er speciaal aan? Maar het leger heeft betrouwbare, stofdichte en waterdichte USB-connectoren nodig.”
Voorbij de kosten
Getac integreert het gemak en de functionaliteit van commerciële systemen in al zijn robuuste mobiele apparaten. White merkte op dat "dit een van de belangrijkste vereisten is van militaire klanten bij het kiezen van hun leveranciers." Er is een evenwicht nodig, zei hij, aangezien civiele apparaten "onvermijdelijk niet robuust en duurzaam genoeg zullen zijn om te voldoen aan de eisen van gedemonteerde soldaten of de omstandigheden waarin ze moeten werken." Aan de andere kant kunnen sommige specifieke apparaten met een grote veiligheidsmarge te zwaar en omslachtig zijn. “Om militaire (commando- en controlefuncties) operationele taken en technische heruitrustingsdoelen echt op elkaar af te stemmen, moet defensie-inkoop zich richten op de aanschaf van nieuwe kant-en-klare commerciële hardware en software en zelfs toepassingen zoals het internet der dingen (het vermogen om communicatie tussen elektronische apparaten tot stand te brengen zonder de deelname van computers). Een nieuwe generatie kant-en-klare commerciële apparaten met verhoogde betrouwbaarheid kan de juiste balans vinden omdat ze lichtgewicht, krachtig, gebruiksvriendelijk zijn en voldoen aan strenge normen voor beveiliging en gegevensoverdracht.”
