امیدوار کننده ترین پروژه های نظامی آمریکا که استفاده از آنها برای اهداف صلح آمیز امکان پذیر است
برای توسعه تجهیزات فن آوری نیروهای نظامی و علم ، سالانه بودجه چند میلیون دلاری اختصاص می یابد. آژانس تحقیقاتی پروژه های دفاعی پیشرفته که با نام اختصاری آمریکایی آن - DARPA بیشتر شناخته می شود ، در حال توسعه در این زمینه است. این آژانس نویسنده اختراعاتی مانند اینترنت ، GPS و هواپیماهای مخفی است که نه تنها برای ارتش بلکه برای غیرنظامیان معمولی از اهمیت زیادی برخوردار است.
در حال حاضر ، آژانس در حال توسعه تعداد قابل توجهی از پروژه ها است که می توانند تأثیر بسزایی در بشریت داشته باشند ، در صورتی که اجازه ورود آنها به تولید صنعتی داده شود.
در حال حاضر ، DARPA توجه زیادی به توسعه سیستم های لیزری … از جمله برنامه های آژانس می توان به برنامه های زیر اشاره کرد: Excalibur ، Architecture for Diode High Energy Laser System ، Ultra Beam و Compact Mid ultraviolet technology.
تفنگ هدایت لیزری کوچک Excalibur
ارتش همیشه نگران استفاده از سلاح کامل در جنگ شهری است. اما برای تجهیز هواپیماها و هواپیماهای بدون سرنشین به سلاح های لیزری ، لازم است ابعاد آن به اندازه کافی جمع و جور و بسیار کارآمدتر از سیستم هایی باشد که در حال حاضر وجود دارد و بر روی سکوهای بزرگ نصب شده اند. دارپا توسعه یک سیستم سلاح لیزری جمع و جور و قدرتمند را برای استفاده در هواپیماها و سایر هواپیماها آغاز کرده است.
پیش از این ، ساده ترین راه برای ایجاد لیزر استفاده از ظروف بزرگ مواد شیمیایی فعال سمی بود. به طور خاص ، چنین لیزری بر روی بوئینگ -747 نصب شده است ، اما استفاده از چنین دستگاه بزرگی به عنوان سلاح در هواپیمای تهاجمی یا جنگنده حداقل عملی نیست.
توپ لیزری جدید Excalibur بسیار سبک تر و فشرده تر است. از نظر شماتیک ، این تفنگ از تعداد زیادی لیزر مستقل از یکدیگر تشکیل شده است. بنابراین ، اندازه خود ساطع کننده ها را می توان کاهش داد. این ساطع کننده ها باید بدون از دست دادن قدرت خود در یک تیر ترکیب شوند. با تشکر از این اصل ، میزان مصرف انرژی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اما توپ معایب خاصی نیز دارد. بنابراین ، به طور خاص ، تعدادی از مشکلات در ارتباط با ترکیب بسیاری از اشعه ها وجود دارد که روشنایی بالا و واگرایی کمتری خواهند داشت. تداخل ، پراش و سایر اثرات غیر خطی موانع رسیدن به این هدف هستند. بنابراین ، برای برطرف کردن این مشکل ، سازندگان از آنالوگ آرایه مرحله ای استفاده کردند ، که در رادارهای مدرن استفاده می شود و باعث می شود نه تنها تمرکز پرتو ، بلکه زاویه انحراف آن بدون چرخاندن آنتن نیز اصلاح شود. خودش
تا پایان سال ، آژانس وعده می دهد نمونه اولیه توپ لیزری را با ظرفیت تنها 3 کیلووات به نمایش بگذارد. اما سیستم تکمیل شده دارای قدرت بسیار بالاتری (حدود 100 کیلووات) خواهد بود. بنابراین ، می توان از آن برای حملات دقیق به اهداف هوایی و زمینی استفاده کرد.و از آنجا که وزن اسلحه 10 برابر کمتر از لیزرهای موجود است ، Excalibur را می توان تقریباً بر روی هر سکوی نظامی بدون خراب شدن ویژگی های رزمی آنها نصب کرد.
معماری سیستم لیزر دیود با انرژی بالا
برنامه جدید دیگر آژانس ، معماری برای سیستم لیزر دیود با انرژی بالا (ADHELs) ، به تحقیق در مورد طول پرتوهای جدید لیزر در روند ایجاد نسل جدیدی از لیزرهای جمع و جور ، با کارایی بالا و پر انرژی اختصاص دارد. چنین سیستم هایی را می توان در خودروهای تاکتیکی هوابرد ، به ویژه در هواپیماهای بدون سرنشین ادغام کرد.
هدف اصلی این برنامه توسعه فناوری هایی برای بدست آوردن پرتوهای لیزری با قدرت و روشنایی بالا ، با واگرایی پرتوهای کم است.
این برنامه به مدت 36 ماه طراحی شده است و شامل دو مرحله است. در مرحله اول ، برنامه ریزی شده است که ترکیب تیرهای طیفی و منسجم را مورد مطالعه قرار دهد. مرحله دوم به طور کامل بر ایجاد یک پرتو طیفی با کارایی و قدرت بالا متمرکز شده است. هدف نهایی پروژه بدست آوردن ساختار پراش برای سیستمی است که با امواج لیزری طولانی در مقیاس سیستم های کلاس HEL 100 کیلوواتی کار کند.
پرتو فوق العاده
این آژانس در حال حاضر چندین پروژه بهبود لیزر را انجام می دهد. بنابراین ، یکی از این برنامه ها "Ultra Beam" است که هدف آن ایجاد لیزر با تابش اشعه گاما است. در اولین مرحله توسعه ، نتایج خاصی قبلاً به دست آمده است - لیزرهای اشعه ایکس در شرایط آزمایشگاهی ایجاد شده اند ، که در آنها انرژی فوتون 4.5 کیلوولت ولت بود ، که این واقعیت را ثابت می کند که لیزر گاما در آینده ای نزدیک است. این پیشرفت از اهمیت مدنی نیز برخوردار است ، زیرا لیزرهای فشرده گاما می توانند با کارایی بیشتری در پرتودرمانی و تشخیص استفاده شوند.
لیزر اشعه ایکس منحصر به فرد که فناوری آن توسط DARPA توسعه یافته است ، می تواند به توسعه منابع فشرده آزمایشگاهی با روشنایی بالای تابش منسجم کمک کند ، که در نتیجه ، نمایش سه بعدی را ممکن می سازد. مدل سلولهای زنده
در برنامه UltraLuch دو مرحله وجود دارد. در مرحله اول ، افزایش اشباع اشعه ایکس با 4.5 کیلو ولت با قدرت 10 mJ به دست آمد و ثابت شد که این اشعه ها می توانند پالس ها را از طریق اجسام جامد مات ، به عنوان مثال ، ظروف منتقل کنند. در مرحله دوم ، برنامه ریزی شده است تا قدرت بیشتری از لیزر اشعه ایکس به مدت 36 ماه ایجاد شود ، اشعه گاما تشخیص داده شود و پارامترهای لازم برای تقویت تشعشع گاما هنگام استفاده از آن بر روی مواد حالت جامد با تعداد زیادی اتم ها
فناوری فشرده فرابنفش متوسط
ارتش باید بتواند سلاح های شیمیایی و بیولوژیکی که ممکن است در زرادخانه دشمن وجود داشته باشد را شناسایی و شناسایی کند. اما روشهای تشخیص مدرن بزرگ و سنگین هستند و همچنین به قدرت زیادی نیاز دارند. برای رفع این کاستی ها ، DARPA توسعه یک برنامه فناوری Compact Mid-UV-ultraviolet را آغاز کرد. نتایجی که در چارچوب این برنامه به دست می آید ، تشخیص و شناسایی سلاح های بیولوژیکی و شیمیایی با استفاده از فناوری های لیزری را مثرتر می کند. اسیدهای آمینه و سایر مولکولهای بیولوژیکی را می توان با استفاده از امواج فرابنفش با طول موج متوسط تشخیص داد ، بنابراین در صورت استفاده از این نوع سلاح می توان این عناصر را شناسایی کرد.
فناوری های لیزری برای تشخیص NMP از قبل در داخل اشعه ماوراء بنفش در لیزرهای بزرگ ، به ویژه در KrF (248 نانومتر) وجود دارد. لیزرهای کوچک (سیستم تشخیص نقطه بیولوژیکی) در حال حاضر در سطح گردان شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. اما ، همانطور که در بالا ذکر شد ، همه این سیستم ها بسیار گران و بزرگ هستند ، بنابراین برای استفاده گسترده بسیار ناخوشایند هستند.بنابراین ، برنامه پیشنهادی آژانس در دو جهت اصلی ارائه می شود: با جهت LED 250-275 نانومتر و توان خروجی 100 مگاوات ، و همچنین لیزرهای با قدرت 10 مگاوات و جهت 220-250 نی بخش اصلی برنامه با هدف حل مشکلات مربوط به محدود کردن آرایش گروهی از نیتریدها به عنوان نیمه رسانای امواج فرابنفش کوتاه مدت متوسط انجام می شود.
اجرای این برنامه امکان ایجاد دستگاه های جمع و جوری را فراهم می کند که می توانند آلودگی های شیمیایی و بیولوژیکی را برای مثال در آب تشخیص دهند.
برنامه های امیدوار کننده دارپا در رشته پزشکی … اینها شامل پروژه های آژانس Dialysis Like Therapeutics (DLT) ، Invivo Nanoplatforms ، Living Foundries ، Reliable Neural-Interface Technology می باشد.
درمانهای مشابه دیالیز (DLT)
عفونت های ناشی از باکتری ها اغلب در نتیجه مسمومیت خون (سپسیس) ایجاد می شود که حتی یک سرباز کمی مجروح نیز می تواند جان خود را از دست دهد. وزارت ارتش آمریکا به طور جدی نگران این موضوع است ، بنابراین دستور داده شده است که فناوری جدیدی را برای تصفیه خون از باکتری ها توسعه دهد. دارپا کار توسعه پروژه 10 میلیون دلاری را آغاز کرده است. هدف اصلی آن ایجاد یک دستگاه قابل حمل است که با آن می توان خون آلوده را از بدن خارج کرد ، با استفاده از فیلترهای مخصوص آن را از مواد مضر پاک کرد و سپس خون تمیز را به بدن بازگرداند. این دستگاه از نظر عملکرد مشابه دیالیز کلیه است.
در حال حاضر ، توسعه سنسورهای مواد بیماری زا در حال انجام است که سموم ویروسی و باکتریایی را متوقف می کند. علاوه بر این ، فناوری هایی برای جداسازی این اجزا از خون در حال توسعه است. گام بعدی باید انجام آزمایش برای تأیید اثربخشی این دستگاه باشد. در نهایت ، یک دستگاه قابل حمل باید تهیه شود که یک تجزیه و تحلیل دقیق از کل حجم خون را در یک زمان انجام دهد ، که به شما امکان می دهد در مراحل اولیه ظاهر ویروس ها و سموم را تشخیص دهید.
چنین فناوری برای استفاده غیرنظامیان از اهمیت زیادی برخوردار خواهد بود ، زیرا با کمک آن می توان سالانه جان صدها و هزاران نفر را نجات داد.
در نانوپلتفرم های ویوو
انواع بیماری ها آمادگی رزمی سربازان را محدود می کند و هزینه های قابل توجهی را برای بخش نظامی در مراقبت های بهداشتی به همراه دارد. اما در حال حاضر ، فناوریهای موجود برای تشخیص بیماریها اغلب گران و زمانبر هستند. بنابراین ، تشخیص و درمان سریعتر آنها در ارتش مدرن ضروری است.
دارپا توسعه پروژه امیدوار کننده دیگری را با عنوان "Invivo Nanoplatforms" آغاز کرده است. اصل آن به ایجاد کلاس جدیدی از نانوذرات می پردازد که برای حس یکنواخت و دقیق بدن انسان و همچنین برای درمان انواع بیماری های عفونی و ناهنجاری های فیزیولوژیکی طراحی شده است.
در واقع ، هدف این برنامه توسعه نانوکپسولی است که نظارت مستمر بر وضعیت بدن انسان را فراهم می کند.
نانوکپسول یک ذره کروی توخالی است که پوسته آن از فسفولیپیدها یا پلیمرها ساخته شده است. در داخل این کپسول یک ماده با وزن مولکولی کم وجود دارد. علاوه بر این ، پوسته را می توان از مولکول های DNA که به روش خاصی سازماندهی شده اند ، سیلیکات کلسیم یا هیدروکسی آپاتیت تشکیل داد.
استفاده از نانوذرات می تواند تجویز هدفمند داروها یا ساختارهای ژنتیکی با ترکیب خاص (هورمون ها یا آنزیم ها) را فراهم کند. و به منظور رساندن نانوکپسول "به مقصد" ، پوسته آن مجهز به گیرنده یا آنتی ژن است.
این برنامه در مارس 2012 آزمایش شد. انتظار می رود که برای استفاده در پاییز تأیید شود.
ریخته گری های زنده
مهندسی مدرن مبتنی بر پیشرفت های سخت و دشوار است و نتایج تنها پس از آزمایش و خطای مکرر به دست می آید. و اغلب ، کار روی یک پروژه به شما امکان نمی دهد کار دیگری را شروع کنید. در نتیجه ، ده ها سال و صدها میلیون دلار برای یک پروژه مهندسی زیستی اختصاص داده شده است.بهبود فن آوری های مهندسی زیستی امکان حل مشکلات پیچیده ای را می دهد که در حال حاضر یا اصلا راه حلی ندارند ، یا چندین راه حل همزمان دارند.
برنامه جدید DARPA برای Living Foundries طراحی شده است تا یک چارچوب بیولوژیکی جدید برای طراحی سیستم های ساختمان بیولوژی انسان ایجاد کرده و پیچیدگی آنها را گسترش دهد. هدف این برنامه توسعه فناوری ها و تکنیک های جدیدی است که امکان حل مشکلات حل نشده قبلی را ممکن می سازد. به طور خاص ، تعیین استعداد ژنتیکی فرد برای بیماریهای خاص ، اصلاح عملکرد سلولها و بدن به طور کلی امکان پذیر خواهد شد.
از یک سو ، ممکن است به نظر برسد که چنین فناوری هایی قابل ایجاد نیستند ، اما امکان تولید انبوه مواد و داروهای بیولوژیکی جدید وسوسه انگیز به نظر می رسد.
فناوری رابط عصبی قابل اعتماد
توسعه و تحقیقات پروتزهای عصبی ، به ویژه کاشت حلزون (گوش مصنوعی) ، ثابت کرد که بدن انسان این ماده را درک می کند. با کمک چنین پروتزهایی ، عملکردهای از دست رفته به بسیاری از افراد بازگردانده شده است. اگرچه پروتزهایی که می توانند به سیستم عصبی انسان متصل شوند برای وزارت جنگ بسیار امیدوار کننده و مهم هستند ، اما دو مانع عمده و اساسی وجود دارد که مانع استفاده از چنین ایمپلنت هایی در محیط بالینی می شود. هر دو موانع مربوط به صحت انتقال اطلاعات است. به عنوان مثال ، دستگاه عصبی قابل حمل مینیاتوری سالهاست که برای به دست آوردن اطلاعات دقیق از سلول های عصبی سازگار نشده است. علاوه بر این ، چنین پروتزهایی نمی توانند از سیگنال های دریافتی استفاده کرده و آنها را با سرعت زیاد کنترل کنند.
این آژانس علاقمند است این دو مشکل را حل کند تا بتوان از پروتزها برای استفاده بالینی استفاده کرد. بنابراین ، بهبود سربازان زخمی به ترتیب سریعتر خواهد بود ، آنها می توانند بسیار سریعتر به خدمت بازگردند.
اول از همه ، هدف این برنامه درک این موضوع است که چرا ایمپلنت نمی تواند چندین سال به طور قابل اعتماد عمل کند. برنامه ریزی شده است که در مورد پارامترهای تعامل بین سیستم های غیر زنده و بیوتیک تحقیقاتی انجام شود. علاوه بر این ، یک سیستم جدید ایجاد می شود که شامل اطلاعاتی در مورد نحوه انتقال اطلاعات از سلول های عصبی به پروتزها می شود.
می توان استدلال کرد که این فناوری کاربردهای غیرنظامی گسترده ای نیز خواهد داشت.
برنامه های توسعه گرا دارپا سیستم های نظارتی.
تولید تصویربرداری حرارتی کم هزینه
سیستم بینایی حرارتی کاربردهای نظامی زیادی دارد. اما تا به حال ، این سیستم بسیار گران است ، بنابراین کاربرد آن به اندازه لازم نیست. DARPA برنامه ای برای توسعه یک تصویرگر حرارتی مقرون به صرفه ارائه می دهد. با توجه به اطمینان توسعه دهندگان ، ادغام چنین تصویرگرهای حرارتی در ارتباطات و تلفن های همراه کاملاً امکان پذیر است. 13 میلیون دلار به توسعه اختصاص داده شد. علاوه بر این ، اتمام پروژه باید حداکثر سه سال بعد انجام شود.
نیازهای اصلی برای تصویربرداران حرارتی نسل جدید قیمت نسبتاً کم - حدود 500 دلار است. علاوه بر این ، وضوح تصویر حاصل باید حداقل 640 * 480 پیکسل ، زاویه دید 40 درجه یا بیشتر و مصرف برق کمتر از 500 میلی وات باشد.
فناوری تصویربردار حرارتی جدید مبتنی بر استفاده از اشعه مادون قرمز است که به تشخیص اجسام گرم از سرد در طیف رنگی کمک می کند. بنابراین ، آنها را می توان نه تنها در شرایط عادی ، بلکه در دید ضعیف و در شب استفاده کرد.
آن تصویرگرهای حرارتی که امروزه وجود دارند بزرگ و گران هستند. همچنین باید گفت که در صورت موفقیت آمیز بودن تحقیقات ، از نتایج آن می توان نه تنها از سازمان های نظامی ، بلکه از سازمان های غیرنظامی نیز استفاده کرد.به یاد بیاورید که پیشرفتهای DARPA مانند فناوری ابرمتن و رابط گرافیکی نیز در ابتدا برای اهداف نظامی توسعه یافته است.
معماری پیشرفته گسترده FOV برای بازسازی و بهره برداری از تصویر
توانایی دیدن دورتر ، با وضوح بیشتر در همه شرایط ، یکی از عوامل موفقیت آمیز عملیات رزمی است. نیاز به افزایش میدان دید ، توانایی دیدن یکسان در روز و شب ، به شرط اینکه دوربین گران نباشد. دلیل اصلی این نیاز در ارائه ابزارهای تجسم موجود به سربازان برای افزایش کارآیی رزمی آنها ، به عبارت دیگر ، دوربین های عکس و فیلم است. بنابراین ، DARPA برنامه Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE) را راه اندازی کرد که برای رفع این گونه مشکلات طراحی شده است.
سیستم تجسم جدید ، که قرار است به عنوان بخشی از اجرای این برنامه به دست آید ، بسیار جمع و جور و سبک خواهد بود. این تصور افزایش میدان دید ، وضوح بالا و تصاویر با کیفیت بالا در هر شرایط آب و هوایی ، روز یا شب در فاصله قابل توجه است. این دوربین بیش از 150 دوربین را در یک لنز ترکیب می کند. این سیستم برای ایجاد تصاویر با وضوح 10 تا 50 گیگاپیکسل طراحی شده است - این وضوح به طور قابل توجهی از محدوده قابل مشاهده برای چشم انسان فراتر می رود.
اولین چنین سیستم هایی برای استقرار روی اجسام زمینی طراحی می شوند ، آنها فاصله بینایی ، عملکرد ، دید روز و شب را افزایش می دهند ، توانایی جستجوی هدف را ایجاد می کنند و استفاده از گروه زیادی از حسگرها را تضمین می کنند.
چنین وسایلی از اهمیت نظامی بالایی برخوردارند ، زیرا می توانند برای اهدافی مانند هدف گیری ، تشخیص و نظارت مداوم استفاده شوند.
امروزه تقریباً هر محصول نظامی مملو از قطعات الکترونیکی ، میکرو مدارها ، تراشه ها و غیره است. بنابراین ، بسیاری از برنامه های DARPA با هدف توسعه و بهبود انجام شده است پایه اجزاء … از جمله این برنامه ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: خنک کننده پیشرفته درون تراشه ای. یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع ؛ انقلاب کارآیی قدرت برای فناوری های محاسبه جاسازی شده ؛ Nanofabrication مبتنی بر نکته و دیگران.
خنک کننده تقویت شده درون تراشه ای
افزایش تعداد قطعات در وسایل الکترونیکی مدرن سطح گرمایش و اتلاف انرژی را به ارتفاعات بی سابقه ای رسانده است. در عین حال ، هنوز نمی توان افزایش دما را بدون افزایش حجم و وزن خود سیستم های الکترونیکی محدود کرد. استفاده از سرمایش از راه دور ، که در آن حرارت باید از تراشه ها به هوا منتقل شود ، دیگر مثر نیست.
بنابراین ، DARPA توسعه برنامه ای به نام خنک کننده پیشرفته درون تراپی (ICECOOL) را آغاز کرد که به دنبال غلبه بر محدودیت های خنک کننده از راه دور است. این برنامه سطح گرمایش داخل تراشه ها را با استفاده از سیلیکون برای این کار مطالعه می کند. هدف آژانس اثبات این است که خنک کنندگی در طراحی تراشه به اندازه بقیه اجزا اهمیت دارد. پروژه فرض می کند که خنک کننده داخلی یا مستقیماً در میکرو مدار یا در شکاف ریز بین تراشه ها نصب می شود.
در صورت موفقیت آمیز بودن پروژه ، فرصتی برای کاهش سطح چگالی تراشه و سیستم های خنک کننده فراهم می شود ، که برای ایجاد نسل جدید سیستم های الکترونیکی بسیار مثر خواهد بود.
فن آوری های مدیریت حرارتی
پیشرفت های چشمگیر در فن آوری و یکپارچگی سیستم منجر به افزایش قابل توجه سطح مصرف انرژی توسط ارتش شده است. سطح مصرف برق افزایش یافته در حالی که اندازه میکرو مدار کاهش یافته است. این امر باعث گرم شدن بیش از حد این سیستم ها شد. بنابراین ، DARPA برنامه فن آوری های مدیریت حرارتی را راه اندازی کرد ، که به مطالعه و بهینه سازی نانومواد جدید با سیستم خنک کننده حرارتی می پردازد ، که برنامه ریزی شده است در تولید ریز مدارها مورد استفاده قرار گیرد. این برنامه در پنج زمینه اصلی در حال توسعه است: ریزفناوری برای خنک کننده مبدل های حرارتی ، خنک کننده فعال ماژول ها ، فناوری لوله های حرارتی مناسب ، تقویت کننده های قدرت مدرن ، خنک کننده های ترموالکتریک.
بنابراین ، تلاشهای اصلی برنامه توسعه و ایجاد توزیع کننده های حرارتی با عملکرد بالا بر اساس خنک کننده دو فاز و جایگزینی آنها برای آلیاژهای مس است که در حال حاضر در سیستمها استفاده می شود. افزایش سطح سرمایش حرارتی با کاهش مقاومت حرارتی ؛ توسعه مواد و سازه های جدید که می توانند حرارت را کاهش دهند. مطالعه فن آوری های خنک کننده با استفاده از ماژول های ترموالکتریک
انقلاب کارآیی قدرت برای فناوری های محاسبه جاسازی شده
اکثر سیستم های اطلاعاتی نظامی فعلی به دلیل محدودیت در قدرت الکتریکی ، اندازه و وزن و مشکلات خنک کننده از نظر قدرت محاسباتی محدود شده اند. این محدودیت تأثیر منفی قابل توجهی بر مدیریت عملیاتی بخش های نظامی دارد ، زیرا ، به عنوان مثال ، سیستم های اطلاعاتی و شناسایی اطلاعات بیشتری از آنچه در زمان واقعی قابل پردازش است جمع آوری می کنند. بنابراین ، معلوم می شود که هوش قادر به ارائه داده های ارزشمند مورد نیاز در زمان معین نیست.
سیستم های پردازش اطلاعات موجود قادر به پردازش 1 گیگابایت داده در ثانیه هستند ، در حالی که به گفته ارتش ، 75 برابر بیشتر مورد نیاز است. اما پردازنده های مدرن در حال حاضر در فرایند افزایش ظرفیت بدون افزایش مصرف انرژی به حداکثر خود رسیده اند. برنامه DARPA's Energy Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT) به گونه ای طراحی شده است که بهره وری انرژی مورد نیاز شما را تامین کند.
این برنامه دستیابی به افزایش ظرفیت پردازش اطلاعات را تا 75 برابر فراهم می کند. پیاده سازی این برنامه می تواند تلفن های هوشمندی را ایجاد کند که بتوانند هفته ها کار کنند یا لپ تاپ هایی که باتری آنها هر چند وقت یکبار خودرو را شارژ می کنید باید شارژ شود.
نانوساختار مبتنی بر نکته
این آژانس هزینه های زیادی را برای توسعه فناوری نانو هزینه می کند. اما علیرغم این واقعیت که مفاهیم اساسی در توسعه آنها به عنوان ضروری شناخته شده است ، هنوز مشکلاتی در تولید انبوه آنها وجود دارد.
هدف برنامه نانوساختار مبتنی بر نکته ایجاد کنترل بر کیفیت تولید نانومواد - نانوسیم ها ، نانولوله ها و نقاط کوانتومی است که شامل کنترل اندازه ، جهت و موقعیت هر محصول می شود. این برنامه شامل ترکیب کنترل با فناوری های نوآورانه است ، بنابراین دماهای بالا ، جریانهای با سرعت بالا و میدانهای الکترومغناطیسی قوی شبیه به فناوری نوری ایجاد می شود.
در حال حاضر ، کنترل فرایند تولید نانو غیرممکن است. تکنیک های خاصی در سال های اخیر نشان داده شده است ، اما همه آنها دارای اشکالات قابل توجهی هستند. به عنوان مثال ، در تولید نانولوله ها ، تنها می توان رشد آنها را کنترل کرد ، اما اندازه و جهت آنها را کنترل نکرد. هنگام ایجاد نقاط کوانتومی ، ایجاد یک آرایه بزرگ با همگن بالا غیرممکن است.
اگر پروژه با موفقیت به پایان برسد ، نتایج آن برای تولید نانو محصولات بسیار مهم خواهد بود.
یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع
در قلب بسیاری از سیستم های الکترونیکی که برای وزارت دفاع ایالات متحده ایجاد شده است مدارهای مجتمع وجود دارد. در عین حال ، بخش نظامی از آنها با احتیاط بسیار استفاده می کند و نگران یکپارچگی این سیستم ها است. از آنجا که در شرایط جهانی شدن بازار ، اکثر میکرو مدارها در شرکت های غیرقانونی تولید می شوند ، این خطر وجود دارد که مدارهای به دست آمده برای سیستم های بخش نظامی با مشخصات مطابقت نداشته باشد و بر این اساس قابل اعتماد نباشد. به
DARPA ، به عنوان بخشی از برنامه یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع (IRIS) ، به دنبال توسعه روش هایی است که می تواند عملکردهای هر تراشه را بدون از بین بردن آن تأیید کند. سیستم این روشها شامل تشخیص پیشرفته دستگاههای مدار زیرمیکرون عمیق و همچنین روشهای محاسباتی برای تعیین ارتباط بین دستگاهها است.
علاوه بر این ، این برنامه ایجاد روشهای ابتکاری برای مدل سازی دستگاهها و انجام فرآیندهای تحلیلی با هدف تعیین قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع با آزمایش تعداد کمی نمونه را فراهم می کند.
برنامه برجسته دسترسی به لبه
همانطور که در بالا ذکر شد ، اکثر تراشه هایی که در ایالات متحده استفاده می شوند در خارج از کشور تولید می شوند. این وضعیت از نظر آمریکایی ها خطرناک است. اول ، عدم دسترسی به فن آوری های پیشرفته باعث خروج پرسنل بسیار ماهر از کشور می شود. ثانیاً ، وزارت دفاع به چنین ریز مدارها اعتماد زیادی ندارد.
تحقیقات در زمینه فناوری نیمه هادیها برای معرفی پیشرفتهای تکنولوژیکی نه تنها در ساختارهای تجاری ، بلکه در بخش نظامی نیز اهمیت زیادی دارد. بنابراین ، آژانس برنامه جدیدی را تحت عنوان Leading Edge Access Program راه اندازی کرد که هدف آن ارائه فناوری پیشرفته نیمه هادی نظامی به دانشگاه ها ، صنایع و سازمان های دولتی است. همه اینها به امید بازگشت زودهنگام تولید تراشه به آمریکا انجام می شود.
کاربردهای فناوری پیشرفته شامل جایگزینی دیجیتالی مدارهای مجتمع آنالوگ یا سیگنال مختلط ، مدارهای یکپارچه سیگنال مختلط کمکی ، راه حل هایی برای مشکل سرعت بالا و توان کم مبدل های آنالوگ به دیجیتال و پردازنده های چند هسته ای است. در زمان معینی ، وزارت ارتش پروژه های جدیدی را در اختیار آژانس قرار می دهد. معیارهای اصلی انتخاب ، تازگی طراحی ، امکان کاربرد در صنعت نظامی و همچنین پتانسیل بسیج موفق کارآیی عملیاتی خواهد بود.
ناهمگن قابل دسترسی متنوع
یکی از اصلی ترین مشکلاتی که در حال حاضر مانع توسعه بیشتر فناوری رایانه می شود این است که میکرو مدارها برای آنها باید از مواد مختلف ساخته شوند. دارپا در حال توسعه برنامه ناهمگن قابل دسترس است که هدف آن ایجاد یک پلت فرم سیلیکونی جدید است که بر روی آن ریزتراشه های نسل جدید ایجاد خواهد شد. بنابراین ، به گفته توسعه دهندگان ، ادغام ناهمگن باید بر تعدادی از مشکلات جدی مرتبط با فرایند انتقال داده ها غلبه کند ، چگالی ترکیبات ناهمگن را تعیین کند ، رژیم دمایی بهینه ایجاد کرده و بستر جدید برای تولید انبوه را بهینه کند.
در صورت توسعه موفقیت آمیز ، از پلت فرم ناهمگن می توان در صنایعی مانند ریز مدارهای نوری الکترونیکی ، سیستم های حسگر نوری ، ژنراتورهای نوری سیگنال های دلخواه ، تصویرگرهای حرارتی چند موج با پردازش تصویر یکپارچه و خواندن اطلاعات استفاده کرد.
نتایج این برنامه برای استفاده غیرنظامی نیز مهم خواهد بود ، زیرا ایجاد یک پلت فرم جهانی به کار سریعتر و کارآمدتر رایانه ها کمک می کند.
محاسبات با عملکرد بالا در همه جا
در میان تحولات آژانس ، برنامه ای وجود دارد که به فرآیند ایجاد تجهیزات کامپیوتری عملاً از ابتدا نزدیک می شود - "محاسبات با عملکرد بالا در همه جا". این برنامه بر طراحی و توسعه فناوری هایی است که پایه های ایجاد رایانه هایی با مصرف برق کم ، محافظت در برابر حملات سایبری و عملکرد بیشتر را فراهم می کند. علاوه بر این ، برنامه فرض می کند که چنین رایانه هایی از نظر برنامه نویسی بسیار ساده تر خواهند بود ، به طوری که حتی متخصصان با تجربه کم می توانند این کار را انجام دهند.
این رایانه ها با بهبود سیستم های مقیاس پذیر و بسیار قابل برنامه ریزی قابل اطمینان تر و کارآمدتر خواهند بود. ساختارهای جدی مانند دانشگاه فناوری ماساچوست ، اینتل ، NVIDIA در این پروژه شرکت می کنند. بنابراین ، می توان استدلال کرد که این برنامه یکی از بلند پروازانه ترین پیشرفت های DARPA است.
علاوه بر این ، آژانس به طور فعال بر روی توسعه میکرو مدارهای یکپارچه سه بعدی کار می کند.در حال حاضر ، مدارهای میکرو یکی از نقاط کلیدی میکروالکترونیک هستند. اما در مواجهه با کاهش روزافزون اندازه تراشه ها ، فناوری های نیمه هادی مدرن با مشکلات خاص و اساسی زیادی روبرو هستند. بنابراین ، علیرغم موفقیت بزرگ نیمه هادی ها ، توسعه دهندگان به دنبال انواع جدیدی از میکرو مدارهای عمومی هستند که عملکرد بالاتری خواهند داشت.
ایجاد یک مدار مجتمع سه بعدی فرصت های بزرگی را برای توسعه سریعتر و کارآمدتر فناوری کامپیوتر باز می کند ، زیرا محدودیت دو بعد برطرف می شود. از این گذشته ، پیشرفت زمانی اتفاق می افتد که میکرو مدارها آنقدر پیچیده هستند که به سادگی جایی برای اتصالات لازم در یک تراشه دو بعدی وجود ندارد.
ایجاد یک میکرو مدار سه بعدی ، با همه مشکلات مربوط به کاربرد عملی آن ، امکان فشرده سازی بیشتر فناوری ها را ممکن می سازد.
فناوری خرد برای موقعیت یابی ، ناوبری و زمان بندی
برای چندین دهه ، سیستم موقعیت یابی جهانی یا GPS در بیشتر تجهیزات ناوبری نظامی ساخته شده است. بنابراین ، بسیاری از انواع سلاح ها به داده های محل ، جهت سفر ، زمان پرواز و اطلاعات مشابه منتقل شده توسط سیستم بستگی دارد. اما چنین وابستگی می تواند مشکلات بزرگی ایجاد کند ، زیرا در شرایط دریافت دشوار یا گرفتگی سیگنال ، سلاح هایی که نیاز به ارتباط مداوم با سیستم دارند کار نمی کنند.
دارپا توسعه فناوری میکرو برای موقعیت یابی ، ناوبری و زمان بندی (MICRO-PNT) را آغاز کرده است ، که اساس آن ایجاد فناوری هایی است که به شما امکان می دهد آفلاین کار کنید. مسائل کلیدی تجهیزات در این مرحله اندازه ، وزن و قدرت هستند. تحقیقات موفق یک دستگاه واحد ایجاد می کند که همه دستگاه های لازم را با هم ترکیب می کند: شتاب سنج ، ساعت ، کالیبراسیون ، ژیروسکوپ. کالیبراسیون میکروسکوپی باید با اصلاح خطای داخلی ، هدف گیری دقیق تری را ارائه دهد.
در سال 2010 ، تحقیقات در زمینه توسعه فناوری خرد مربوط به ایجاد ساعت های دقیق و ابزارهای اینرسی آغاز شد.
توسعه برنامه در درجه اول با هدف افزایش دامنه پویای سنسورهای اینرسی ، کاهش خطای ساعت و همچنین توسعه ریزتراشه ها برای تعیین موقعیت و مسیر حرکت است.
اگر برنامه در حال اجرا است ، Google Maps را در مترو تصور کنید.
