سالانه چندین میلیون دلار بودجه برای توسعه تجهیزات فنی نیروهای نظامی و علم اختصاص می یابد. توسعه در این زمینه توسط آژانس تحقیقاتی پروژه های دفاعی پیشرفته انجام می شود که بیشتر با مخفف آمریکایی آن - دارپا شناخته می شود. این آژانس است که نویسنده اختراعاتی مانند اینترنت، GPS و هواپیماهای رادارگریز است که نه تنها برای ارتش، بلکه برای مردم عادی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است.
در حال حاضر، آژانس در حال توسعه تعداد قابل توجهی از پروژه ها است که می توانند تأثیر قابل توجهی بر بشریت داشته باشند، اگر فقط به آنها اجازه تولید صنعتی داده شود.
دارپا در حال حاضر بر روی توسعه تمرکز کرده است سیستم های لیزری. از میان برنامه های آژانس می توان برنامه های زیر را متمایز کرد: Excalibur، Architecture for Diode Laser High Energy System، Ultra Beam و Compact Mid-Uraviolet تکنولوژی.
تفنگ کوچک هدایت لیزری Excaliburادارات نظامی همیشه نگران استفاده از پرفکت هستند سلاح در جنگ شهری اما برای تجهیز هواپیماها و پهپادها به تسلیحات لیزری لازم است ابعاد آنها کاملا فشرده و بسیار موثرتر از سیستم هایی باشد که در حال حاضر وجود دارد و روی سکوهای بزرگ نصب می شود. آژانس دارپا توسعه یک سیستم تسلیحات لیزری فشرده و قدرتمند را آغاز کرده است که برای نصب روی هواپیما و سایر هواپیماها طراحی شده است.
پیش از این، ساده ترین راه برای ایجاد لیزر استفاده از ظروف بزرگ با مواد شیمیایی فعال سمی بود. به طور خاص، چنین لیزری بر روی بوئینگ-747 نصب شده است، اما حداقل استفاده از چنین دستگاهی به عنوان یک سلاح در یک هواپیمای تهاجمی یا جنگنده غیرعملی است.
تفنگ 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، می توان اندازه خود قطره چکان ها را کاهش داد. این قطره چکان ها باید بدون از دست دادن قدرت خود در یک پرتو ترکیب شوند. به لطف این اصل، میزان انرژی مصرفی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اما اسلحه معایب خاصی هم دارد. بنابراین، به طور خاص، تعدادی از مشکلات مربوط به ترکیب پرتوهای زیادی در یکی وجود دارد که دارای روشنایی بالا و واگرایی کم است. یک مانع برای دستیابی به این تداخل، پراش و سایر اثرات غیر خطی است. بنابراین سازندگان برای رفع این مشکل از آنتن آرایه فازی آنالوگ استفاده کردند که در رادارهای مدرن استفاده می‌شود و نه تنها تمرکز پرتو، بلکه اصلاح زاویه انحراف آن را بدون چرخاندن آنتن نیز ممکن می‌سازد. خود
تا پایان سال، آژانس وعده داده است که نمونه اولیه اسلحه لیزری با قدرت تنها 3 کیلووات را به نمایش بگذارد. اما سیستم تکمیل شده قدرت بسیار بیشتری (در حد 100 کیلووات) خواهد داشت. بنابراین، می توان از آن برای حملات دقیق علیه اهداف هوایی و زمینی استفاده کرد. و از آنجایی که وزن اسلحه 10 برابر کمتر از لیزرهای موجود خواهد بود، Excalibur را می توان تقریباً بر روی هر پلت فرم نظامی بدون به خطر انداختن عملکرد رزمی آنها نصب کرد.
معماری برای سیستم لیزر پرانرژی دیودیکی دیگر از برنامه های آژانس جدید، به نام "معماری برای سیستم لیزر دیود انرژی بالا (ADHELs)"، به تحقیق در مورد طول های پرتو لیزر جدید در فرآیند ایجاد نسل جدیدی از لیزرهای فشرده، با کارایی بالا و پر انرژی اختصاص دارد. چنین سیستم هایی را می توان در هواپیماهای تاکتیکی، به ویژه پهپادها، ادغام کرد.
هدف این برنامه در درجه اول توسعه فن آوری برای به دست آوردن پرتوهای لیزری با قدرت و روشنایی بالا، با واگرایی پرتوی کوچک است.
این برنامه به مدت 36 ماه و شامل دو مرحله طراحی شده است. در مرحله اول قرار است ترکیب پرتوهای طیفی و همدوس بررسی شود. مرحله دوم کاملاً بر روی ایجاد یک پرتو طیفی با راندمان و قدرت بالا متمرکز است. هدف نهایی این پروژه به دست آوردن ساختار سیستم پراشی است که بر روی طول موج های لیزری بلند در مقیاس سیستم های کلاس HEL 100 کیلووات عمل کند.
پرتو فوق العادهاین آژانس در حال حاضر چندین پروژه را برای بهبود لیزرها اجرا می کند. بنابراین یکی از این برنامه ها "Ultra Beam" است که هدف آن ایجاد لیزر با تابش اشعه گاما است. در مرحله اول توسعه، نتایج خاصی قبلاً به دست آمده است - لیزرهای اشعه ایکس در آزمایشگاه ایجاد شدند که در آن انرژی فوتون 4,5 کو ولت بود، که این واقعیت را ثابت می کند که لیزر گاما موضوعی در آینده نزدیک است. چنین پیشرفتی همچنین از اهمیت مدنی برخوردار است، زیرا لیزرهای گامای فشرده را می توان با کارایی بیشتر در پرتودرمانی و تشخیص استفاده کرد.
لیزر اشعه ایکس، منحصر به فرد در ویژگی های خود، که فناوری آن توسط دارپا توسعه داده شده است، می تواند به توسعه منابع فشرده آزمایشگاهی با روشنایی بالای تابش منسجم کمک کند، که در نتیجه امکان استخراج مدل های سه بعدی زندگی را فراهم می کند. سلول ها.
برنامه "Ultraluch" دو مرحله را فراهم می کند. در مرحله اول، افزایش اشباع اشعه ایکس به میزان 4,5 کو با توان 10 میلی ژول به دست آمد و ثابت شد که این پرتوها می توانند تکانه ها را از طریق اجسام جامد مات به عنوان مثال ظروف منتقل کنند. در مرحله دوم، برنامه ریزی شده است که یک لیزر پرتو ایکس با توان بالاتر به مدت 36 ماه توسعه داده شود تا پرتوهای گاما را تشخیص داده و پارامترهای لازم برای تقویت تشعشع گاما را هنگام استفاده بر روی مواد جامد با تعداد اتم زیاد ایجاد کند.
فناوری فشرده متوسط فرابنفشارتش باید بتواند سلاح های شیمیایی و بیولوژیکی را که ممکن است در زرادخانه دشمن وجود داشته باشد، شناسایی و شناسایی کند. اما روش های تشخیص مدرن بزرگ و سنگین هستند و همچنین به قدرت زیادی نیاز دارند. به منظور رفع این کاستی ها، دارپا شروع به توسعه برنامه "فناوری فشرده متوسط فرابنفش" کرد. نتایجی که در چارچوب این برنامه برنامه ریزی شده است، کشف و شناسایی سلاح های بیولوژیکی و شیمیایی با استفاده از فناوری های لیزری را موثرتر می کند. طول موج های فرابنفش متوسط می توانند اسیدهای آمینه و سایر مولکول های بیولوژیکی را شناسایی کنند، بنابراین در صورت استفاده از این سلاح ها، می توان این عناصر را شناسایی کرد.
فن آوری های لیزری برای تشخیص NMD در حال حاضر در داخل پرتوهای فرابنفش در لیزرهای بزرگ، به ویژه در KrF (248 نانومتر) وجود دارد. لیزرهای کوچک (سیستم تشخیص بیولوژیکی نقطه ای) در حال حاضر در سطح گردان شیمیایی استفاده می شود. 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 این آژانس در دو جهت اصلی ارائه می شود: جهت گیری LED های 250-275 نانومتر و توان خروجی 100 مگاوات و همچنین لیزرهای با توان 10 مگاوات و جهت گیری 220-250 نانومتر بخش اصلی برنامه با هدف حل مشکلات مرتبط با محدودیت مکان گروه نیترید به عنوان نیمه هادی برای امواج فرابنفش متوسط کوتاه خواهد بود.
اجرای این برنامه امکان ایجاد دستگاه های فشرده ای را فراهم می کند که می توانند آلودگی های شیمیایی و بیولوژیکی را به عنوان مثال در آب تشخیص دهند.
برنامه های امیدوار کننده دارپا در رشته پزشکی. این پروژه‌ها شامل پروژه‌های آژانس Dialysis-Like Therapeutics (DLT)، بسترهای نانویی In Vivo، Living Foundries، Reliable Neural-Interface Technology است.
درمان‌های شبه دیالیز (DLT)عفونت های ناشی از باکتری ها اغلب نتیجه مسمومیت خونی (سپسیس) است که حتی یک سرباز کمی زخمی نیز می تواند جان خود را از دست بدهد. وزارت ارتش آمریکا به طور جدی نگران این موضوع است، بنابراین دستور توسعه فناوری جدیدی برای پاکسازی خون از باکتری ها را صادر کرد. دارپا شروع به توسعه پروژه ای کرد که 10 میلیون دلار هزینه داشت. هدف اصلی آن ایجاد یک دستگاه قابل حمل است که با آن می توان خون آلوده را از بدن خارج کرد، آن را با استفاده از فیلترهای مخصوص از مواد مضر پاک کرد و سپس خون خالص را به بدن بازگرداند. این دستگاه از نظر عملکرد مشابه دیالیز کلیه است.
در حال حاضر، توسعه حسگرهایی برای 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 نیز در حال توسعه است. مرحله بعدی باید آزمایش اثربخشی این دستگاه باشد. نتیجه نهایی باید یک دستگاه قابل حمل باشد که کل حجم خون را با جزئیات در یک حرکت تجزیه و تحلیل کند و امکان تشخیص زودهنگام ویروس ها و سموم را فراهم کند.
چنین فناوری برای کاربردهای غیرنظامی از اهمیت بالایی برخوردار خواهد بود، زیرا با کمک آن می توان سالانه جان صدها و هزاران نفر را نجات داد.
In Vivo Nanoplatformsانواع بیماری ها آمادگی رزمی سربازان را محدود می کند و هزینه های قابل توجهی را برای بخش نظامی برای مراقبت های بهداشتی ایجاد می کند. اما در حال حاضر فناوری های موجود برای تشخیص بیماری ها عمدتاً پرهزینه و زمان بر هستند. بنابراین تشخیص و درمان سریعتر آنها در ارتش مدرن ضروری است.
آژانس دارپا توسعه یک پروژه امیدوارکننده دیگر به نام "In Vivo Nanoplatforms" را آغاز کرده است. ماهیت آن به ایجاد دسته جدیدی از نانوذرات خلاصه می شود که برای کاوش یکنواخت و دقیق بدن انسان و همچنین برای درمان بیماری های عفونی مختلف و ناهنجاری های فیزیولوژیکی طراحی شده اند.
در واقع، این برنامه با هدف توسعه نانوکپسولی است که نظارت مداوم بر وضعیت بدن انسان را فراهم می کند.
نانوکپسول یک ذره کروی توخالی است که پوسته آن از فسفولیپیدها یا پلیمرها ساخته شده است. درون این کپسول ماده ای با وزن مولکولی کم وجود دارد. علاوه بر این، پوسته می تواند از مولکول های DNA که به روشی خاص سازماندهی شده اند، سیلیکات کلسیم یا هیدروکسی آپاتیت ساخته شود.
استفاده از نانوذرات می‌تواند تجویز هدفمند داروها یا ساختارهای ژنتیکی با یک ترکیب خاص (هورمون‌ها یا آنزیم‌ها) را فراهم کند. و برای رساندن نانوکپسول «به مقصد»، پوسته آن به گیرنده‌ها یا آنتی‌ژن‌ها مجهز می‌شود.
این برنامه در مارس 2012 آزمایش شد. انتظار می رود که در پاییز برای استفاده تایید شود.
Living Foundriesمهندسی مدرن مبتنی بر پیشرفت های ویژه پر زحمت است، نتایج تنها پس از آزمون و خطای مکرر به دست می آید. و اغلب، کار بر روی یک پروژه به شما اجازه نمی دهد که روی پروژه دیگری کار کنید. در نتیجه ده ها سال و صدها میلیون دلار برای یک پروژه مهندسی زیستی اختصاص می یابد. بهبود فناوری‌های مهندسی زیستی امکان حل مسائل پیچیده‌ای را می‌دهد که در حال حاضر یا اصلاً راه‌حلی ندارند یا چندین راه‌حل در آن واحد دارند.
برنامه جدید Living Foundries دارپا برای ایجاد یک چارچوب بیولوژیکی جدید برای طراحی سیستم های ساختمانی زیست شناسی انسانی و گسترش پیچیدگی آنها طراحی شده است. هدف این برنامه توسعه فناوری ها و روش های جدیدی است که حل مشکلات حل نشده قبلی را ممکن می کند. به طور خاص، تعیین استعداد ژنتیکی فرد به بیماری های خاص، اصلاح عملکرد سلول ها و بدن به طور کلی امکان پذیر خواهد بود.
از یک طرف، ممکن است به نظر برسد که چنین فناوری هایی نمی توانند ایجاد شوند، اما همین احتمال که تولید انبوه مواد و داروهای بیولوژیکی جدید وسوسه انگیز به نظر می رسد.
فناوری رابط عصبی قابل اعتمادتوسعه و تحقیق 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 شد. اگرچه پروتزهایی که می توانند به سیستم عصبی انسان متصل شوند برای وزارت جنگ بسیار امیدوارکننده و مهم هستند، اما دو مانع عمده و اساسی وجود دارد که مانع استفاده از چنین ایمپلنت هایی در یک محیط بالینی می شود. هر دو مانع به دقت انتقال اطلاعات مربوط می شود. بنابراین، یک دستگاه عصبی قابل حمل مینیاتوری برای به دست آوردن اطلاعات دقیق از سلول های عصبی برای چندین سال سازگار نشده است. علاوه بر این، چنین پروتزهایی نمی توانند از سیگنال های دریافتی استفاده کرده و با سرعت بالا کنترل کنند.
این آژانس علاقه مند به حل این دو موضوع است تا پروتزها بتوانند مورد استفاده بالینی قرار گیرند. بنابراین، بهبودی مجروحین نظامی سریعتر خواهد بود، به ترتیب آنها می توانند بسیار سریعتر به خدمت بازگردند.
اول از همه، هدف این برنامه درک این موضوع است که چرا ایمپلنت ها نمی توانند چندین سال به طور قابل اعتماد کار کنند. برنامه ریزی شده است تا تحقیقاتی در مورد پارامتر برهمکنش بین سیستم های غیر زنده و زیستی انجام شود. علاوه بر این، سیستم جدیدی ایجاد خواهد شد که شامل اطلاعاتی در مورد نحوه انتقال اطلاعات از سلول های عصبی به پروتزها می شود.
می توان ادعا کرد که چنین فناوری کاربردهای غیرنظامی گسترده ای نیز خواهد داشت.
برنامه های DARPA متمرکز بر توسعه سیستم های نظارتی.
تولید تصویربرداری حرارتی کم هزینهسیستم دید حرارتی کاربردهای نظامی زیادی دارد. اما تا کنون، این سیستم فوق العاده گران است، بنابراین کاربرد آن آنچنان که باید در مقیاس بزرگ نیست. آژانس دارپا برنامه ای برای توسعه یک تصویرگر حرارتی اقتصادی 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 برای توسعه اختصاص یافت. علاوه بر این، تکمیل پروژه باید حداکثر تا سه سال دیگر انجام شود.
الزامات اصلی که برای نسل جدید تصویرگرهای حرارتی ارائه می شود، قیمت نسبتا پایین - حدود 500 دلار است. علاوه بر این، وضوح تصویر حاصل باید حداقل 640 * 480 پیکسل، زاویه دید باید 40 درجه یا بیشتر و مصرف انرژی باید کمتر از 500 میلی وات باشد.
فناوری تصویرگر حرارتی جدید مبتنی بر استفاده از تابش مادون قرمز است که به تشخیص اجسام گرم از سرد در طیف رنگی کمک می کند. بنابراین، آنها می توانند نه تنها در شرایط عادی، بلکه در دید ضعیف و در شب نیز استفاده شوند.
تصویرگرهای حرارتی که در حال حاضر وجود دارند بزرگ و پرهزینه هستند. همچنین باید گفت که در صورت موفقیت‌آمیز بودن تحقیقات، نتایج نه تنها نظامی، بلکه سازمان‌های غیرنظامی نیز قابل استفاده خواهند بود. به یاد بیاورید که پیشرفت های DARPA مانند فناوری فرامتن و رابط گرافیکی نیز در ابتدا برای اهداف نظامی توسعه داده شدند.
معماری های پیشرفته FOV گسترده برای بازسازی و بهره برداری تصویرتوانایی دیدن بیشتر، با وضوح بالاتر در هر شرایطی، یکی از عوامل موفقیت در عملیات رزمی است. نیاز به افزایش میدان دید، توانایی دید به همان اندازه در روز و شب وجود دارد، به شرطی که هزینه دوربین کم باشد. دلیل اصلی این نیاز در اختیار سربازان با ابزارهای تجسم مقرون به صرفه برای افزایش اثربخشی رزمی، به عبارت دیگر دوربین های عکاسی و فیلمبرداری است. بنابراین، دارپا برنامه Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE) را راه اندازی کرد که برای حل این نوع مشکلات طراحی شده است.
سیستم تجسم جدید که قرار است به عنوان بخشی از این برنامه به دست آید، بسیار فشرده و سبک خواهد بود. این شامل افزایش میدان دید، وضوح بالا و تصاویر با کیفیت بالا در هر شرایط آب و هوایی، روز یا شب در فاصله قابل توجهی است. بیش از 150 دوربین را در یک لنز ترکیب می کند. این سیستم برای ایجاد تصاویری با وضوح 10 تا 50 گیگاپیکسل طراحی شده است - چنین وضوحی بسیار بیشتر از محدوده قابل مشاهده برای چشم انسان است.
اولین چنین سیستم هایی برای استقرار در تأسیسات زمینی طراحی می شوند، آنها فاصله دید، عملکرد، دید در روز و شب را افزایش می دهند، توانایی جستجوی هدف را تنظیم می کنند و امکان استفاده از گروه بزرگی از سنسورها را فراهم می کنند.
چنین ابزارهایی از اهمیت نظامی بالایی برخوردار هستند زیرا می توان از آنها برای اهدافی مانند هدف گیری، صداگذاری و نظارت مستمر استفاده کرد.
در حال حاضر تقریباً هر محصول نظامی با قطعات الکترونیکی، ریز مدارها، تراشه ها و غیره پر شده است. بنابراین، تعداد زیادی از برنامه های دارپا در جهت توسعه و بهبود هستند پایه جزء. از جمله این برنامه ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: Intrachip Enhanced Cooling; یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع؛ انقلاب بهره وری توان برای فناوری های محاسباتی تعبیه شده. Nanofabrication مبتنی بر نکته و دیگران.
خنک کننده پیشرفته داخل تراشهافزایش تعداد قطعات در الکترونیک مدرن، سطح اتلاف گرما و توان را به ارتفاعات بی سابقه ای رسانده است. در عین حال، محدود کردن افزایش دما بدون افزایش حجم و وزن خود سیستم‌های الکترونیکی همچنان غیرممکن است. استفاده از خنک کننده از راه دور، که در آن گرما باید از تراشه ها به هوا منتقل شود، دیگر موثر نیست.
بنابراین دارپا شروع به توسعه برنامه ای به نام «خنک کننده تقویت شده درون تراشه (ICECOOL)» کرده است 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. این آژانس متعهد به اثبات این موضوع است که خنک سازی به اندازه هر جزء دیگر از جنبه های طراحی تراشه مهم است. این پروژه فرض می کند که خنک کننده داخلی یا به طور مستقیم در تراشه یا در یک فاصله کوچک بین تراشه ها نصب می شود.
در صورت تکمیل موفقیت آمیز، این پروژه امکان کاهش سطح چگالی خود تراشه و سیستم های خنک کننده را فراهم می کند که برای ایجاد نسل جدیدی از سیستم های الکترونیکی بسیار موثر خواهد بود.
فن آوری های مدیریت حرارتیپیشرفت های قابل توجه در فناوری و یکپارچه سازی سیستم منجر به افزایش قابل توجه مصرف برق در بخش نظامی شده است. سطح مصرف انرژی افزایش یافته است در حالی که اندازه تراشه ها کاهش یافته است. این باعث شد این سیستم ها شروع به گرم شدن بیش از حد کنند. بنابراین، دارپا برنامه فناوری‌های مدیریت حرارتی را راه‌اندازی کرد که درگیر مطالعه و بهینه‌سازی نانومواد جدید با سیستم حذف گرما است که قرار است در ساخت ریزمدارها استفاده شود. این برنامه در پنج حوزه اصلی توسعه می یابد: میکروفناوری برای مبدل های حرارتی خنک کننده، خنک کننده فعال ماژول ها، فناوری لوله های حرارتی سازگار، تقویت کننده های قدرت ارتقا یافته، خنک کننده های ترموالکتریک.
بنابراین، تلاش های اصلی این برنامه با هدف توسعه و ایجاد توزیع کننده های حرارتی با کارایی بالا مبتنی بر خنک کننده دو فاز و جایگزینی آلیاژهای مسی است که در حال حاضر در سیستم ها استفاده می شود. افزایش سطح خنک کننده حرارتی با کاهش مقاومت حرارتی؛ توسعه مواد و ساختارهای جدید که قادر به کاهش گرمایش هستند. مطالعه فناوری های خنک کننده با استفاده از ماژول های ترموالکتریک
انقلاب بهره وری توان برای فناوری های محاسباتی تعبیه شدهاکثر سیستم‌های اطلاعات نظامی کنونی به دلیل محدودیت‌های قدرت الکتریکی، اندازه و وزن و مسائل خنک‌کننده، از نظر قدرت محاسباتی محدود شده‌اند. چنین محدودیتی تأثیر منفی قابل توجهی بر مدیریت عملیاتی بخش‌های نظامی دارد، زیرا برای مثال، سیستم‌های اطلاعاتی و شناسایی اطلاعات بیشتری را نسبت به پردازش در زمان واقعی جمع‌آوری می‌کنند. بنابراین، معلوم می شود که هوش قادر به ارائه داده های ارزشمند مورد نیاز در یک زمان خاص 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 فرآیند افزایش قدرت بدون افزایش مصرف انرژی به حداکثر خود رسیده اند. برنامه DARPA Efficiency Power Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT) برای ارائه کارایی انرژی لازم طراحی شده است.
این برنامه ظرفیت پردازش اطلاعات را 75 برابر افزایش می دهد. اجرای این برنامه می‌تواند این امکان را ایجاد کند که گوشی‌های هوشمندی بسازید که می‌توانند هفته‌ها دوام بیاورند یا لپ‌تاپ‌هایی که باید هر چند وقت یک‌بار که ماشین خود را پر می‌کنید، شارژ شوند.
نانوساخت مبتنی بر نکتهاین آژانس هزینه های زیادی را صرف توسعه فناوری نانو می کند. اما علیرغم اینکه مفاهیم اساسی در توسعه آنها ضروری شناخته شده است، هنوز مشکلاتی در تولید انبوه آنها وجود دارد.
هدف از برنامه Nanofabrication مبتنی بر نکته، ایجاد کنترل کیفی بر تولید نانومواد - نانوسیم‌ها، نانولوله‌ها و نقاط کوانتومی است که شامل کنترل اندازه، جهت و موقعیت هر محصول است. این برنامه شامل ترکیب کنترل با فناوری های نوآورانه است، بنابراین دماهای بالا، جریان های با سرعت بالا و میدان های الکترومغناطیسی قدرتمند شبیه به فناوری نوری ایجاد می کند.
در حال حاضر، کنترل فرآیند تولید نانو غیرممکن است. در سال های اخیر، تکنیک های خاصی نشان داده شده است، اما همه آنها دارای اشکالات قابل توجهی هستند. بنابراین به عنوان مثال در تولید نانولوله ها فقط می توان رشد آنها را کنترل کرد، اما اندازه و جهت گیری آنها را نمی توان کنترل کرد. هنگام ایجاد نقاط کوانتومی، ایجاد یک آرایه بزرگ با یکنواختی بالا غیرممکن است.
اگر پروژه با موفقیت به پایان برسد، نتایج آن برای تولید محصولات نانو بسیار مهم خواهد بود.
یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمعبسیاری از سیستم های الکترونیکی که برای وزارت دفاع ایالات متحده ساخته شده اند بر اساس مدارهای مجتمع هستند. در عین حال، وزارت نظامی با نگرانی در مورد یکپارچگی این سیستم ها، از آنها استفاده می کند. از آنجایی که اکثر ریزتراشه‌ها در کارخانه‌های غیرقانونی در بازار جهانی تولید می‌شوند، این خطر وجود دارد که مدارهای خریداری‌شده برای سیستم‌های نظامی مشخصات را برآورده نکنند و بنابراین قابل اعتماد نخواهند بود.
دارپا از طریق برنامه یکپارچگی و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع (IRIS) به دنبال توسعه روش هایی است که بتواند عملکرد هر تراشه را بدون از بین بردن آن تأیید کند. این روش ها شامل تشخیص پیشرفته دستگاه های مدار زیر میکرونی عمیق و همچنین روش های محاسباتی برای تعیین ارتباط بین دستگاه ها می باشد.
علاوه بر این، این برنامه روش‌های نوآورانه‌ای را برای مدل‌سازی دستگاه و فرآیندهای تحلیلی با هدف تعیین قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع با آزمایش تعداد کمی از نمونه‌ها ارائه می‌کند.
برنامه دسترسی به لبه پیشروهمانطور که در بالا ذکر شد، بیشتر تراشه هایی که در ایالات متحده استفاده می شود، خارج از این کشور هستند. این وضعیت، به گفته آمریکایی ها، زیانبار است. اول، عدم دسترسی به فن آوری های پیشرفته به خروج پرسنل بسیار ماهر از کشور کمک می کند. ثانیاً وزارت دفاع به چنین ریز مدارهایی اعتماد چندانی ندارد.
تحقیقات در زمینه فن آوری های نیمه هادی برای معرفی پیشرفت های فناوری نه تنها در ساختارهای تجاری، بلکه در بخش نظامی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. به همین دلیل این آژانس برنامه جدیدی به نام «برنامه دسترسی به لبه پیشرو» را راه اندازی کرد که هدف آن ارائه فناوری پیشرفته نیمه هادی نظامی به دانشگاه ها، صنعت و سازمان های دولتی است. همه اینها به امید بازگشت سریع تولید تراشه به آمریکا انجام می شود.
کاربردهای فناوری پیشرفته شامل جایگزینی دیجیتالی آی سی سیگنال مختلط آنالوگ یا یکپارچه، آی سی یکپارچه سیگنال مخلوط کمکی، حل مشکل سرعت بالا و قدرت کم مبدل های A/D و پردازنده های چند هسته ای است. در یک زمان معین، وزارت نظامی پروژه های جدید را در اختیار آژانس قرار می دهد. معیارهای اصلی انتخاب جدید بودن طرح، امکان کاربرد در صنایع نظامی و همچنین پتانسیل برای بسیج موفقیت آمیز کارایی کار خواهد بود.
متنوع قابل دسترس ناهمگنیکی از مشکلات اصلی که در حال حاضر مانع از پیشرفت بیشتر فناوری رایانه می شود این است که ریزمدارها برای آنها باید از مواد مختلفی ساخته شوند. آژانس دارپا تحت برنامه Diverse Accessible Heterogeneous در حال توسعه است که هدف آن ایجاد یک پلت فرم جدید سیلیکونی است که بر روی آن ریزتراشه های نسل بعدی ایجاد می شود. بنابراین، به گفته توسعه دهندگان، ادغام ناهمگن باید بر تعدادی از مشکلات جدی مرتبط با فرآیند انتقال داده غلبه کند، چگالی اتصالات ناهمگن را تعیین کند، رژیم دمایی بهینه را ایجاد کند و پلت فرم جدید را برای تولید انبوه بهینه کند.
در صورت توسعه موفقیت آمیز، پلت فرم ناهمگن می تواند در صنایعی مانند ریز مدارهای الکترونیکی نوری، سیستم های حسگر نوری، ژنراتورهای سیگنال دلخواه نوری، تصویرگرهای حرارتی چند طول موج با پردازش تصویر یکپارچه و خواندن اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج این برنامه برای استفاده غیرنظامی نیز مهم خواهد بود، زیرا ایجاد یک پلت فرم جهانی به سریعتر و کارآمدتر شدن رایانه ها کمک می کند.
محاسبات با کارایی بالا در همه جا حاضردر میان پیشرفت های آژانس برنامه ای وجود دارد که تقریباً از ابتدا به فرآیند ایجاد تجهیزات رایانه ای نزدیک می شود - "محاسبات با عملکرد بالا در همه جا". هدف آن توسعه و توسعه فناوری هایی است که پایه و اساس ایجاد رایانه هایی با مصرف انرژی کم، محافظت در برابر حملات سایبری و عملکرد بیشتر را فراهم می کند. علاوه بر این، این برنامه فرض می‌کند که برنامه‌نویسی چنین رایانه‌هایی بسیار آسان‌تر خواهد بود، به طوری که حتی متخصصان با تجربه کمی می‌توانند این کار را انجام دهند.
چنین کامپیوترهایی با بهبود سیستم مقیاس پذیر و بسیار قابل برنامه ریزی، قابل اعتمادتر و کارآمدتر خواهند بود. ساختارهای جدی مانند موسسه فناوری ماساچوست، اینتل، انویدیا در این پروژه مشارکت دارند. بنابراین می توان ادعا کرد که این برنامه یکی از جاه طلبانه ترین پیشرفت های دارپا است.
علاوه بر این، آژانس فعالانه در حال کار بر روی توسعه مدارهای یکپارچه سه بعدی است. در حال حاضر ریز مدارها یکی از نکات کلیدی میکروالکترونیک هستند. اما در مواجهه با کاهش مداوم اندازه ریزمدارها، فناوری های نیمه هادی مدرن با تعداد زیادی از مشکلات خاص و اساسی روبرو هستند. بنابراین، با وجود موفقیت بزرگ نیمه هادی ها، توسعه دهندگان به دنبال انواع جدیدی از ریز مدارهای جهانی هستند که ویژگی های عملکرد بالاتری داشته باشند.
ایجاد یک مدار مجتمع سه بعدی فرصت های بزرگی را برای توسعه سریعتر و کارآمدتر فناوری رایانه باز خواهد کرد، زیرا محدودیت دو بعدی برطرف خواهد شد. از این گذشته، پیشرفت زمانی به نقطه توسعه رسیده است که ریز مدارها آنقدر پیچیده هستند که به سادگی جایی برای اتصالات لازم روی یک تراشه دو بعدی وجود ندارد.
ایجاد یک ریز مدار سه بعدی، با تمام مشکلات مربوط به کاربرد عملی آن، امکان فشرده سازی فناوری ها را فراهم می کند.
فناوری میکرو برای موقعیت یابی، ناوبری و زمان بندیبرای چندین دهه، اکثر تجهیزات ناوبری نظامی دارای یک سیستم موقعیت یاب جهانی یا GPS بودند. بنابراین، بسیاری از انواع سلاح ها به داده های موقعیت، جهت حرکت، زمان پرواز و اطلاعات مشابهی که توسط سیستم منتقل می شود بستگی دارد. اما چنین وابستگی می تواند مشکلات بزرگی ایجاد کند، زیرا در شرایط دریافت دشوار یا پارازیت سیگنال، سلاح هایی که نیاز به ارتباط مداوم با سیستم دارند، کار نمی کنند.
آژانس دارپا شروع به توسعه برنامه میکرو فناوری موقعیت‌یابی، ناوبری و زمان‌بندی (MICRO-PNT) کرد که ماهیت آن ایجاد فناوری‌هایی است که به شما امکان می‌دهد به صورت آفلاین کار کنید. مشکلات کلیدی دستگاه در این مرحله اندازه، وزن و قدرت است. تحقیقات موفقیت آمیز به ایجاد یک دستگاه واحد اجازه می دهد که تمام دستگاه های لازم را ترکیب کند: شتاب سنج، ساعت، کالیبراسیون، ژیروسکوپ. کالیبراسیون میکروسکوپی باید به دلیل تصحیح خطای داخلی، هدف گیری دقیق تری را به جسم ارائه دهد.
در سال 2010، تحقیقات در زمینه توسعه میکروفناوری مربوط به ایجاد ساعت های با دقت بالا و ابزار اینرسی آغاز شد.
هدف توسعه این برنامه در درجه اول افزایش دامنه دینامیکی حسگرهای اینرسی، کاهش خطای ساعت و توسعه ریزتراشه‌ها برای تعیین موقعیت و مسیر حرکت است.
اگر برنامه اجرا شده است، نقشه گوگل را در مترو تصور کنید.
مواد استفاده شده:
http://flot2017.com/posts/new/eti_20_voennyh_proektov__mogut_izmenit_privychnuju_nam_zhizn_foto