Американын эң келечектүү аскердик долбоорлору, аларды колдонуу тынчтык максаттарда мүмкүн
Аскердик күчтөрдүн жана илимдин технологиялык жабдууларын өнүктүрүү үчүн жыл сайын миллиондогон каражаттар бөлүнөт. Американын кыскартылышы - DARPA менен жакшыраак таанымал Коргонуу Долбоорлорун Изилдөө Агентствосу бул жааттагы өнүгүүлөр менен алектенет. Дал ушул агенттик Интернет, GPS жана жашыруун учак сыяктуу ойлоп табуулардын автору, алар аскерлер үчүн гана эмес, жөнөкөй жарандар үчүн да чоң мааниге ээ.
Учурда агенттик өнөр жай өндүрүшүнө гана уруксат берилсе, адамзатка олуттуу таасирин тийгизе турган бир топ долбоорлорду иштеп чыгууда.
Учурда, DARPA өнүктүрүүгө чоң көңүл бурат лазер системалары … Агенттиктин программаларынын арасында төмөнкү программалар бар: Excalibur, Архитектура Диоддун Жогорку Лазердик системасы, Ultra Beam жана Compact Mid-ultraviolet технологиясы.
Чакан өлчөмдөгү лазердик курал Excalibur
Аскердик шаардык согушта кемчиликсиз куралды колдонуу жөнүндө дайыма тынчсызданат. Бирок учактарды жана дрондорду лазердик куралдар менен жабдуу үчүн, анын өлчөмдөрү жетишерлик компакттуу жана азыркы платформаларга орнотулган системаларга караганда алда канча эффективдүү болушу керек. DARPA учакта жана башка учакта колдонуу үчүн чакан жана күчтүү лазердик курал системасын иштеп чыгууну баштады.
Мурда лазерди түзүүнүн эң оңой жолу уулуу активдүү химикаттардын чоң идиштерин колдонуу болгон. Атап айтканда, мындай лазер Боинг-747де орнотулган, бирок мындай чоң аппаратты чабуулчу учакка же истребителге курал катары колдонуу, жок дегенде, мүмкүн эмес.
Жаңы Excalibur лазер замбиреги алда канча жеңил жана компакттуу. Схемалык түрдө бул курал бири -бирине көз карандысыз көп сандагы лазерлерден турат. Ошентип, эмитенттердин өзүлөрүнүн өлчөмүн азайтууга болот. Бул эмитенттер күчүн жоготпостон бир устунга бириктирилиши керек. Бул принциптин аркасында сарпталган энергиянын көлөмү кыйла азаят. Бирок замбиректин белгилүү кемчиликтери да бар. Ошентип, атап айтканда, көптөгөн нурларды бир нурга бириктирүү менен байланышкан бир катар көйгөйлөр бар, алар жогорку жарыктыкка жана аз дивергенцияга ээ болмок. Интерференция, дифракция жана башка сызыктуу эмес эффекттер буга жетүү үчүн тоскоолдук болуп саналат. Ошондуктан, бул көйгөйдү чечүү үчүн жаратуучулар заманбап радарларда колдонулган фазалык массивдүү антеннанын аналогун колдонушкан жана нурду фокустоого гана эмес, антеннаны бурбай туруп эле анын бурулуш бурчун оңдоого мүмкүндүк беришкен. өзү.
Жыл аягына чейин агенттик кубаттуулугу 3 киловатт болгон лазер замбиректин прототибин көрсөтүүнү убада кылууда. Бирок бүткөн система алда канча жогорку күчкө ээ болот (болжол менен 100 киловатт). Ошентип, ал аба жана жердеги буталарга так сокку уруу үчүн колдонулушу мүмкүн. Ал эми мылтыктын салмагы учурдагы лазерлерден 10 эсе аз болгондуктан, Excalibur согуштук өзгөчөлүктөрүн начарлатпастан дээрлик бардык аскердик аянтчаларга орнотулушу мүмкүн.
Диоддун жогорку энергиялуу лазер системасынын архитектурасы
Агенттиктин дагы бир жаңы программасы, Архитектура Диоддун Жогорку Энергия Лазердик Системасы (ADHELs), жаңы муундагы компакттуу, эффективдүү, жогорку энергиялуу лазерлерди түзүү процессинде жаңы лазер нурларынын узундугун изилдөөгө арналган. Мындай системалар абадагы тактикалык унааларга, тактап айтканда, дрондорго киргизилиши мүмкүн.
Программа биринчи кезекте төмөн дивергенция менен жогорку кубаттуулуктагы жана жарыктуулуктагы лазердик нурларды алуу технологияларын иштеп чыгууга багытталган.
Программа 36 айга эсептелген жана эки этаптан турат. Биринчи этапта спектралдык жана когерент нурлардын айкалышын изилдөө пландаштырылууда. Экинчи этап толугу менен жогорку натыйжалуулуктун жана кубаттуулуктун спектралдык нурун түзүүгө багытталган. Долбоордун акыркы максаты-100 киловатт HEL класстагы системалардын масштабында узун лазердик толкундарда иштей турган системанын дифракциялык түзүлүшүн алуу.
Ultra Beam
Учурда агенттик лазерди жакшыртуу боюнча бир нече долбоорлорду ишке ашырууда. Ошентип, мындай программалардын бири-"Ultra Beam", анын максаты-гамма-нурлануу менен лазер түзүү. Өнүгүүнүн биринчи этабында белгилүү натыйжаларга жетишилген - рентген лазерлери лабораториялык шарттарда түзүлгөн, анда фотондун энергиясы 4,5 кэВ болгон, бул гамма лазердин жакынкы келечектин иши экенин далилдейт. Бул өнүгүү жарандык мааниге ээ, анткени компакт -гамма -лазерлер нур терапиясында жана диагностикасында чоң эффективдүүлүк менен колдонулушу мүмкүн.
Технологиясы DARPA тарабынан иштелип чыккан уникалдуу рентген лазери, когеренттүү нурлануунун жогорку жарыктыгы бар лабораториялык компакт булактарды өнүктүрүүгө салым кошо алат, натыйжада үч өлчөмдүү дисплейди көрсөтүүгө мүмкүндүк берет. тирүү клеткалардын моделдери.
UltraLuch программасында эки этап бар. Биринчи этапта рентген нурларынын каныктыгынын күчү 10 мДж 4,5 кэВге жогорулаган жана бул нурлар импульстарды тунук эмес катуу нерселер, мисалы, контейнерлер аркылуу өткөрө алары далилденген. Экинчи этапта 36 ай бою рентген лазеринин жогорку кубаттуулугун иштеп чыгуу, гамма-нурларды диагностикалоо жана гамма-нурланууну көп сандагы катуу заттарга колдонууда күчөтүү үчүн керектүү параметрлерди түзүү пландаштырылган. атомдор.
Compact Mid-ultraviolet технологиясы
Аскерлер душмандын арсеналында болушу мүмкүн болгон химиялык жана биологиялык куралдарды таап, аныктай алышы керек. Бирок заманбап аныктоо методдору чоң жана оор, алар да көп күчтү талап кылат. Бул кемчиликтерди жоюу үчүн DARPA Compact Mid-ultraviolet технологиялар программасын иштеп чыгууну баштады. Бул программанын алкагында алуу пландалган жыйынтыктар лазердик технологияларды колдонуу менен биологиялык жана химиялык куралдарды табууну жана идентификациялоону натыйжалуу кылат. Амино-кислоталар жана башка биологиялык молекулалар орто толкун узундуктагы ультракызгылт көк толкундардын жардамы менен аныкталышы мүмкүн, андыктан куралдын бул түрү колдонулса, бул элементтерди аныктоого болот.
НМПны аныктоо үчүн лазердик технологиялар ультрафиолет нурларынын ичинде чоң лазерлерде, атап айтканда, КрФте (248 нм) бар. Чакан лазерлер (Биологиялык чекиттерди аныктоо системасы) учурда химиялык батальондун деңгээлинде колдонулат. Бирок, жогоруда айтылгандай, бул системалардын бардыгы ушунчалык кымбат жана чоң болгондуктан, кеңири колдонуу үчүн өтө ыңгайсыз. Ошондуктан, агенттик сунуштаган программа эки негизги багытта сунушталат: 250-275 нм LED багыттоо жана 100 мВт чыгуучу кубаттуулукта, ошондой эле 10 мВт кубаттуулуктагы жана 220-250 багыттуу лазерлерде. ни. Программанын негизги бөлүгү орто кыска ультрафиолет толкундарынын жарым өткөргүчтөрү катары нитриддер тобунун жайгашуусун чектөө менен байланышкан көйгөйлөрдү чечүүгө багытталат.
Бул программанын ишке ашырылышы химиялык жана биологиялык булганууну, мисалы, сууну аныктоочу компакт түзүлүштөрдү түзүүгө мүмкүндүк берет.
DARPAнын келечектүү программалары медициналык талаа … Бул диализге окшош терапевтика (DLT) агенттигинин долбоорлорун, In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, ишенимдүү нейрон-интерфейс технологиясын камтыйт.
Диализге окшош терапевтика (DLT)
Бактериядан келип чыккан инфекциялар көбүнчө кандан уулануунун (сепсис) натыйжасы болуп саналат, андан бир аз жараланган жоокер да өлүшү мүмкүн. Америкалык аскер департаменти бул маселе боюнча олуттуу тынчсызданууда, андыктан канды бактериялардан тазалоонун жаңы технологиясын иштеп чыгууну тапшырды. DARPA 10 миллион долларлык долбоорду иштеп чыгуу ишин баштады. Анын негизги максаты - булганган канды денеден тазалоо, атайын чыпкалардын жардамы менен зыяндуу заттардан тазалоо, андан кийин таза канды денеге кайтаруу мүмкүн болгон портативдүү аппаратты түзүү. Бул аппарат бөйрөктүн диализине окшош.
Учурда вирустук жана бактериялык токсиндерди токтотуучу патогендүү заттардын сенсорлорун иштеп чыгуу жүрүп жатат. Мындан тышкары, бул компоненттерди кандан ажыратуу технологиялары иштелип жатат. Кийинки кадам бул аппараттын эффективдүүлүгүн текшерүү үчүн тест жүргүзүү болушу керек. Акыр -аягы, вирустардын жана токсиндердин пайда болушун алгачкы этапта аныктоого мүмкүндүк бере турган бир убакта кандын бүт көлөмүнө деталдуу анализ жүргүзө турган көчмө машина алуу керек.
Мындай технология жарандык колдонуу үчүн чоң мааниге ээ болот, анткени анын жардамы менен жыл сайын жүздөгөн жана миңдеген адамдардын өмүрүн сактап калууга мүмкүн болот.
In Vivo Nanoplatforms
Ар кандай оорулар аскерлердин күжүрмөн даярдыгын чектеп, саламаттыкты сактоо боюнча аскердик бөлүмгө олуттуу чыгымдарды алып келет. Бирок азыркы учурда, ооруларды диагностикалоо үчүн колдо бар технологиялар негизинен кымбат жана көп убакытты талап кылат. Ошондуктан, аларды тезирээк диагноздоо жана дарылоо заманбап армияда зарыл.
DARPA "In Vivo Nanoplatforms" аттуу дагы бир келечектүү долбоорду иштеп чыгууну баштады. Анын маңызы адамдын денесин бирдей жана так сезүүгө, ошондой эле ар кандай жугуштуу ооруларды жана физиологиялык аномалияларды дарылоого арналган нанобөлчөктөрдүн жаңы классын түзүүгө байланыштуу.
Чынында, программа адам денесинин абалына үзгүлтүксүз мониторинг жүргүзүүнү камсыз кыла турган нанокапсуланы иштеп чыгууга багытталган.
Нанокапсула - көңдөй тоголок бөлүкчө, анын кабыгы фосфолипиддерден же полимерлерден турат. Бул капсуланын ичинде төмөн молекулярдык зат бар. Мындан тышкары, кабык белгилүү бир жол менен уюшулган ДНК молекулаларынан, кальций силикатынан же гидроксапатитинен жасалышы мүмкүн.
Нанобөлүкчөлөрдү колдонуу дары -дармектерди же белгилүү бир курамдагы генетикалык түзүлүштөрдү (гормондор же ферменттер) максаттуу башкарууну камсыздай алат. Жана "көздөгөн жерине" нанокапсуланы жеткирүү үчүн анын кабыгы рецепторлор же антигендер менен жабдылган болот.
Программа 2012 -жылдын март айында сыналган. Күзүндө колдонууга бекитилиши күтүлүүдө.
Тирүү куюу ишканалары
Заманбап инженерия өзгөчө татаал иштеп чыгууларга негизделген жана жыйынтыктар кайра -кайра сыноодон кийин гана алынат. Жана көбүнчө бир долбоордун үстүндө иштөө башка долбоордун үстүндө иштөөгө мүмкүндүк бербейт. Натыйжада бир биоинженердик долбоорго ондогон жылдар жана жүз миллиондогон долларлар бөлүнөт. Биоинженердик технологиялардын өркүндөтүлүшү учурда таптакыр чечими жок же бир эле учурда бир нече чечимдери бар татаал маселелерди чечүүгө мүмкүндүк берет.
DARPAнын жаңы Living Foundries программасы адамдын биологиясын куруу системасынын дизайны үчүн жаңы биологиялык алкакты түзүү жана алардын татаалдыгын кеңейтүү үчүн иштелип чыккан. Программа мурда чечилбеген көйгөйлөрдү чечүүгө мүмкүндүк бере турган жаңы технологияларды жана техникаларды иштеп чыгууга багытталган. Атап айтканда, адамдын кээ бир ооруларга генетикалык шыктуулугун аныктоо, клеткалардын жана бүтүндөй организмдин функцияларын оңдоо мүмкүн болот.
Бир жагынан, мындай технологияларды түзүү мүмкүн эместей сезилиши мүмкүн, бирок жаңы биологиялык материалдарды жана дарыларды массалык түрдө өндүрүү мүмкүнчүлүгү кызыктыруучу угулат.
Ишенимдүү нейрон-интерфейс технологиясы
Нейрон протездерин, тактап айтканда кохлеардык импланттарды (жасалма кулактарды) иштеп чыгуу жана изилдөө, бул материалды адам денеси кабыл аларын далилдеди. Мындай протездердин жардамы менен көптөгөн адамдарга жоготулган функциялар калыбына келтирилген. Адамдын нерв системасына туташтырыла турган протездер согуш бөлүмү үчүн абдан келечектүү жана маанилүү болгону менен, клиникалык шартта мындай имплантаттарды колдонууга тоскоол болгон эки чоң жана негизги тоскоолдук бар. Эки тоскоолдук тең маалыматтын тактыгына байланыштуу. Мисалы, кичинекей портативдүү нейрон аппараты көп жылдар бою нерв клеткаларынан так маалымат алууга ылайыкташтырылган эмес. Мындан тышкары, мындай протездер алынган сигналдарды колдоно албайт жана аларды жогорку ылдамдыкта башкара албайт.
Агенттик протездерди клиникалык колдонууга берүү үчүн бул эки көйгөйдү чечүүгө кызыкдар. Ошентип, жарадар болгон жоокерлердин айыгуусу тезирээк болот, тиешелүүлүгүнө жараша алар кызматка алда канча тез кайтып келе алышат.
Биринчиден, программа имплантаттар эмне үчүн бир нече жылдар бою ишенимдүү кызмат кыла албасын түшүнүүгө багытталган. Абиотикалык жана биотикалык системалардын өз ара аракеттенүү параметрине изилдөө жүргүзүү пландаштырылууда. Мындан тышкары, нерв клеткаларынан протездерге информациянын кантип өткөрүлүшү боюнча маалыматты камтыган жаңы система түзүлөт.
Бул технологиянын кеңири жарандык тиркемелери болот деп айтууга болот.
DARPAнын өнүгүүгө багытталган программалары байкоо системалары.
Төмөн наркы жылуулук иштетүүчү өндүрүш
Жылуулук көрүү системасы көптөгөн аскердик колдонмолорго ээ. Бирок ушул убакка чейин бул система өтө кымбат, андыктан анын колдонулушу анча чоң эмес. DARPA үнөмдүү жылуулук камерасын иштеп чыгуу программасын сунуштайт. Иштеп чыгуучулардын ишендирүүсүнө ылайык, мындай термобелгилерди коммуникаторлорго жана уюлдук телефондорго киргизүү толук мүмкүн. Өнүгүүгө 13 миллион доллар бөлүнгөн. Анын үстүнө, долбоордун бүтүшү үч жылдан кечиктирилбестен ишке ашышы керек.
Жаңы муундагы жылуулук камераларына негизги талаптар салыштырмалуу төмөн баа - болжол менен 500 доллар. Мындан тышкары, алынган сүрөттүн чечилиши 640 * 480 пикселден кем болбошу керек, көрүү бурчу 40 градус же андан көп болушу керек, ал эми энергия керектөө 500 милливаттан ашпашы керек.
Жаңы жылуулук камеранын технологиясы инфракызыл нурланууну колдонууга негизделген, ал түстүү спектрдеги жылуу жана муздак нерселерди айырмалоого жардам берет. Ошентип, алар кадимки шарттарда гана эмес, начар көрүү жана түн ичинде да колдонулушу мүмкүн.
Бүгүнкү күндө бар болгон жылуулук камералары чоң жана кымбат. Ошондой эле, эгерде изилдөө ийгиликтүү болсо, анда жыйынтыктар аскердик эле эмес, жарандык уюмдарды да колдоно ала тургандыгын айтыш керек. Эске салсак, гипертекст технологиясы жана графикалык интерфейс сыяктуу DARPA иштеп чыгуулары да алгач аскердик максаттар үчүн иштелип чыккан.
Сүрөттү калыбына келтирүү жана эксплуатациялоо үчүн Advanced Wide FOV архитектурасы
Алысыраак көрүү жөндөмү, бардык шарттарда көбүрөөк ачыктык менен, согуштук операцияларды ийгиликтүү өткөрүү факторлорунун бири. Камера кымбат болбогон шартта, көрүү талаасын, күндүз жана түнкүсүн бирдей жакшы көрүү жөндөмүн жогорулатуу керек. Бул муктаждыктын негизги себеби жоокерлердин согуштук эффективдүүлүгүн жогорулатуу үчүн, башкача айтканда, фото жана видеокамераларды жеткиликтүү визуалдаштыруу куралдары менен камсыздоодо. Ошондуктан, DARPA ушул сыяктуу көйгөйлөрдү чечүү үчүн иштелип чыккан Advanced Wide FOV Architectures for Image Reconstruction and Exploitation (AWARE) программасын ишке киргизди.
Бул программаны ишке ашыруунун алкагында алуу пландаштырылган жаңы визуалдаштыруу системасы абдан компакт жана жеңил болот. Бул бир топ аралыкта, күнү-түнү, ар кандай аба ырайынын шартында, көрүү талаасын, жогорку чечимди жана жогорку сапаттагы сүрөттөрдү көбөйтүүнү болжолдойт. Бул бир линзада 150дөн ашык камераны бириктирет. Система 10дон 50 гигапиксельге чейин сүрөттөрдү түзүү үчүн иштелип чыккан - бул чечим адамдын көзүнө көрүнгөн диапазондон кыйла ашып түшөт.
Биринчи мындай системалар жердеги объектилерге жайгаштыруу үчүн иштелип чыгат, алар көрүү алыстыгын, иштөө жөндөмдүүлүгүн, күнү -түнү көрүүнү жогорулатат, бутага издөө жөндөмүн орнотот жана сенсорлордун чоң тобун колдонууну камсыз кылат.
Мындай аппараттар чоң аскердик мааниге ээ, анткени алар бутага алуу, сезүү жана дайыма байкоо жүргүзүү сыяктуу максаттарда колдонулушу мүмкүн.
Азыр дээрлик бардык аскердик продуктылар электрондук компоненттер, микросхемалар, чиптер ж. Ошондуктан, DARPA программаларынын көбү өнүктүрүүгө жана өркүндөтүүгө багытталган компонент базасы … Мындай программалардын арасында төмөнкүлөр бар: Intrachip Enhanced Cooling; Интегралдык микросхемалардын бүтүндүгү жана ишенимдүүлүгү; Камтылган эсептөө технологиялары үчүн Power Efficiency Revolution; Кеңешке негизделген нанофабрикация жана башкалар.
Intrachip Enhanced Cooling
Заманбап электрониканын компоненттеринин санынын көбөйүшү жылуулуктун жана электр энергиясынын таралышын болуп көрбөгөндөй бийиктикке көтөрдү. Ошол эле учурда, электрондук системалардын өздөрүнүн көлөмүн жана салмагын көбөйтпөй туруп, температуранын көтөрүлүшүн чектөө дагы эле мүмкүн эмес. Жылуулук чиптерден абага өткөрүлүшү керек болгон алыскы муздатууну колдонуу эффективдүү болбой калды.
Ошондуктан, DARPA Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL) деп аталган программаны иштеп чыгууну баштады, ал аралыктан муздатуунун чектөөлөрүн жоюуну көздөйт. Программа бул үчүн кремнийди колдонуп, чиптердин ичиндеги жылытуу деңгээлин изилдейт. Агенттик чиптин дизайны үчүн муздатуу башка компоненттер сыяктуу маанилүү экенин далилдөөгө багытталган. Долбоор ички муздатуу түз микросхемага же чиптердин ортосундагы микро ажырымга орнотулат деп болжолдойт.
Эгерде ийгиликтүү аяктаса, долбоор чиптин жана муздатуу системаларынын тыгыздык деңгээлин төмөндөтүүгө мүмкүнчүлүк берет, бул жаңы муундагы электрондук тутумдарды түзүү үчүн абдан натыйжалуу болот.
Жылуулук башкаруу технологиялары
Технологиянын жана системанын интеграциясынын олуттуу жакшырышы армиянын энергияны керектөө деңгээлинин олуттуу жогорулашына алып келди. Микросхемалардын көлөмү азайып, ал эми энергия керектөөнүн деңгээли жогорулады. Бул бул системалардын ысып кетишине алып келди. Ошондуктан, DARPA жылуулук менеджмент технологиялары программасын ишке киргизди, ал микросхемаларды өндүрүүдө колдонулушу пландаштырылган жылыткыч системасы бар жаңы наноматериалдарды изилдөө жана оптималдаштыруу менен алектенет. Программа беш негизги багытта өнүгүүдө: жылуулук алмаштыргычтарды муздатуу үчүн микротехнология, модулдарды активдүү муздатуу, жылуулук түтүктөрүнүн ылайыкташтырылган технологиясы, модернизацияланган күчөткүчтөр, термоэлектрдик муздаткычтар.
Ошентип, программанын негизги аракеттери эки фазалуу муздатууга негизделген жогорку өндүрүмдүү жылуулук бөлүштүргүчтөрдү иштеп чыгууга жана түзүүгө багытталган жана аларды азыркы учурда системаларда колдонулган жез эритмелерине алмаштыруу; жылуулук каршылыгын азайтуу аркылуу термикалык муздатуу деңгээлин жогорулатуу; жылытууну төмөндөтө турган жаңы материалдарды жана конструкцияларды иштеп чыгуу; термоэлектрдик модулдарды колдонуу менен муздатуу технологияларын изилдөө.
Камтылган эсептөө технологиялары үчүн Power Efficiency Revolution
Учурдагы аскердик маалымат системаларынын көбү электр энергиясынын, көлөмүнүн жана салмагынын чектелишинен жана муздатуу көйгөйлөрүнөн улам эсептөө кубаты жагынан чектелген. Бул чектөө аскердик кафедраларды ыкчам башкарууга олуттуу терс таасирин тийгизет, анткени, мисалы, чалгындоо жана чалгындоо системалары реалдуу убакытта иштелип чыгууга караганда көбүрөөк маалымат чогултат. Демек, чалгындоо белгилүү бир убакта талап кылынган баалуу маалыматтарды бере албайт экен.
Учурдагы маалымат иштетүү тутумдары секундасына 1 гигабайт маалыматтарды иштете алат, ал эми аскерлердин айтымында, 75 эсе көп керектелет. Бирок заманбап процессорлор кубаттуулукту көбөйтүү процессинде электр энергиясын керектөөнү жогорулатпастан максимумга жетти. DARPAнын Күчтүн Эффективдүүлүгү Революциясы Камтылган Эсептөө Технологиялары үчүн (PERFECT) программасы сизге керектүү энергия үнөмдүүлүгүн жеткирүү үчүн иштелип чыккан.
Программа маалыматты иштетүү мүмкүнчүлүгүн 75 эсеге жогорулатууга жетишүүнү карайт. Бул программанын ишке ашышы бир нече жума иштей турган смартфондорду же ноутбуктарды түзүүгө мүмкүндүк берет, алардын батарейкасы машинага май куюу учурунда бат -бат заряддалып турушу керек.
Кеңешке негизделген нанофабрикация
Агенттик нанотехнологияны өнүктүрүүгө көп каражат сарптайт. Бирок аларды өнүктүрүүдөгү негизги түшүнүктөр зарыл деп таанылганына карабай, аларды массалык түрдө өндүрүүдө көйгөйлөр бар.
Кеңешке негизделген нанофабрикация программасынын максаты - наноматериалдарды - нановирлерди, нанотрубаларды жана кванттык чекиттерди чыгаруунун сапатына көзөмөл орнотуу, ал ар бир продукттун көлөмүн, багытын жана позициясын көзөмөлдөөнү камтыйт. Программа башкарууну инновациялык технологиялар менен бириктирүүнү камтыйт, ошону менен оптикалык технологияга окшош жогорку температураны, жогорку ылдамдыктагы агымдарды жана күчтүү электромагниттик талааларды жаратат.
Учурда нано өндүрүш процессин көзөмөлдөө мүмкүн эмес. Кээ бир ыкмалар акыркы жылдары көрсөтүлдү, бирок алардын бардыгында олуттуу кемчиликтер бар. Ошентип, мисалы, нанотрубаларды өндүрүүдө алардын өсүшүн гана көзөмөлдөсө болот, бирок өлчөмү менен багытын эмес. Кванттык чекиттерди түзүүдө жогорку тектүүлүгү бар чоң массивди түзүү мүмкүн эмес.
Долбоор ийгиликтүү аяктаса, анын жыйынтыктары нанопродуктыларды өндүрүү үчүн өтө маанилүү болот.
Интегралдык микросхемалардын бүтүндүгү жана ишенимдүүлүгү
АКШнын Коргоо министрлиги үчүн иштелип чыккан көптөгөн электрондук системалардын өзөгүн интегралдык микросхемалар түзөт. Ошол эле учурда, аскердик кафедра аларды өтө этияттык менен колдонуп, бул системалардын бүтүндүгүнө тынчсызданышат. Рыноктун ааламдашуу шартында, микросхемалардын көбү мыйзамсыз ишканаларда чыгарылгандыктан, аскердик бөлүмдүн системалары үчүн алынган микросхемалар спецификацияга жооп бербейт, жана ошого жараша ишенимдүү болбойт деген коркунуч бар..
DARPA, Интегралдык микросхемалардын бүтүндүгү жана ишенимдүүлүгү (IRIS) программасынын бир бөлүгү катары, ар бир чиптин функцияларын бузбай текшере турган ыкмаларды иштеп чыгууну көздөйт. Бул методдордун системасы терең субмикрондук схеманын түзүлүштөрүн өркүндөтүүнү, ошондой эле приборлордун ортосундагы байланышты аныктоонун эсептөө методдорун камтыйт.
Мындан тышкары, программа аз үлгүлөрдү сыноо аркылуу интегралдык микросхемалардын ишенимдүүлүгүн аныктоого багытталган приборлорду моделдөө жана аналитикалык процесстерди жүргүзүү үчүн инновациялык ыкмаларды түзүүнү карайт.
Leading Edge Access программасы
Жогоруда айтылгандай, Америка Кошмо Штаттарында колдонулган чиптердин көпчүлүгү өлкөнүн чегинен тышкары жерде өндүрүлгөн. Бул абал, америкалыктардын пикири боюнча, зыяндуу. Биринчиден, алдыңкы технологияларга жеткиликтүүлүктүн жоктугу өлкөдөн жогорку квалификациялуу кадрлардын кетишине өбөлгө түзөт. Экинчиден, Коргоо министрлиги мындай микросхемаларга ашыкча ишенбейт.
Жарым өткөргүч технологиясы тармагындагы изилдөөлөр коммерциялык структураларга гана эмес, аскердик кафедрада да технологиялык иштеп чыгууларды киргизүү үчүн чоң мааниге ээ. Ошондуктан, агенттик жогорку окуу жайларын, өнөр жайын жана мамлекеттик мекемелерди алдыңкы аскердик жарым өткөргүч технологиясы менен камсыздоону көздөгөн Leading Edge Access программасы деп аталган жаңы программаны ишке киргизди. Мунун баары чип өндүрүшүн кайра Америкага кайра кайтаруу үмүтү менен жасалат.
Өркүндөтүлгөн технологиялык колдонмолорго аналогдук же аралаш сигналдык интегралдык микросхемалардын санариптик алмаштырылышы, көмөкчү аралаш сигналдын интегралдык микросхемалары, аналогдук-санариптик өзгөрткүчтөрдүн жана көп ядролук процессорлордун жогорку ылдамдыкта жана аз кубаттуулуктагы көйгөйлөрүнүн чечимдери кирет. Белгилүү бир убакытта аскердик департамент агенттикке жаңы долбоорлорду берет. Негизги тандоо критерийлери дизайндагы жаңылык, аскердик өндүрүштө колдонуу мүмкүнчүлүгү, ошондой эле операциялык эффективдүүлүктү ийгиликтүү мобилизациялоо потенциалы болот.
Ар түрдүү жеткиликтүү гетерогендүү
Учурда компьютердик технологиянын андан ары өнүгүшүнө тоскоол болгон негизги көйгөйлөрдүн бири - алар үчүн микросхемалардын ар кандай материалдардан жасалышы керек. DARPA ар түрдүү жеткиликтүү гетерогендик программаны иштеп чыгууда, анын максаты - жаңы муундагы микрочиптер түзүлө турган жаңы кремний платформасын түзүү. Ошентип, иштеп чыгуучулардын айтымында, гетерогендик интеграция маалыматтарды берүү процессине байланышкан бир катар олуттуу көйгөйлөрдү жеңип, гетерогендүү кошулмалардын тыгыздыгын аныктап, оптималдуу температура режимин орнотуп, массалык өндүрүш үчүн жаңы платформаны оптималдаштырышы керек.
Ийгиликтүү өнүккөн учурда, гетерогендүү платформа оптоэлектрондук микросхемалар, оптикалык сезүү тутумдары, ыктыярдуу сигналдардын оптикалык генераторлору, сүрөттөрдү комплекстүү иштетүү жана маалыматты окуу менен көп толкундуу жылуулук камералары сыяктуу тармактарда колдонулушу мүмкүн.
Программанын жыйынтыктары жарандык колдонуу үчүн да маанилүү болот, анткени универсалдуу платформанын түзүлүшү компьютерлердин ылдамыраак иштешине жардам берет.
Бардык жерде жогорку өндүрүмдүүлүк эсептөө
Агенттиктин иштеп чыгууларынын арасында компьютер жабдууларын иш жүзүндө нөлдөн баштап жакындай турган программа бар - "Бардык жерде жогорку өндүрүмдүү эсептөө". Ал аз энергия керектөөчү компьютерлерди түзүүнүн, кибер чабуулдардан коргоонун жана жогорку өндүрүмдүүлүктүн негизин түзүүчү технологияларды иштеп чыгууга жана өнүктүрүүгө багытталган. Мындан тышкары, программа мындай компьютерлер программалоо жагынан алда канча жеңил болот деп болжолдойт, андыктан тажрыйбасы аз адистер да муну жасай алышат.
Бул компьютерлер масштабдуу, абдан программалоочу системаларды өркүндөтүү аркылуу ишенимдүү жана эффективдүү болот. Бул долбоорго Массачусетс технологиялык университети, Intel, NVIDIA сыяктуу олуттуу структуралар катышууда. Ошентип, бул программа DARPAнын эң амбициялуу өнүгүүлөрүнүн бири деп айтууга болот.
Мындан тышкары, агенттик интеграцияланган 3D микросхемаларын өнүктүрүү боюнча активдүү иш алып барууда. Учурда микро схемалар микроэлектрониканын негизги пункттарынын бири болуп саналат. Бирок чиптердин көлөмү барган сайын азайып бараткан шартта, заманбап жарым өткөргүч технологиялар көптөгөн конкреттүү жана негизги көйгөйлөргө туш болушат. Ошондуктан, жарым өткөргүчтөрдүн чоң ийгилигине карабастан, иштеп чыгуучулар жогорку көрсөткүчтөргө ээ болгон жалпы багыттагы микросхемалардын жаңы түрлөрүн издеп жатышат.
Үч өлчөмдүү интегралдык микросхеманын түзүлүшү компьютердик технологиянын тезирээк жана эффективдүү өнүгүүсү үчүн чоң мүмкүнчүлүктөрдү ачат, анткени эки өлчөмдүн чектөөсү жеңилет. Кантсе да, прогресс өнүгүү чекитине жетти, микросхемалар ушунчалык татаал болгондуктан, эки өлчөмдүү чипте керектүү байланыштарга орун жок.
Үч өлчөмдүү микросхеманын түзүлүшү, аны практикалык колдонуу менен байланышкан бардык көйгөйлөр технологияларды компакттуу кылууга мүмкүндүк берет.
Орнотуу, навигация жана убакыт боюнча микро технология
Көптөгөн ондогон жылдар бою глобалдык позициялоо системасы же GPS көпчүлүк аскердик навигациялык жабдууларга курулган. Ошентип, куралдын көптөгөн түрлөрү жайгашкан жери, саякат багыты, учуу убактысы жана ушул сыяктуу маалыматтарга көз каранды. Бирок мындай көз карандылык чоң көйгөйлөрдү жаратышы мүмкүн, анткени сигналды кабыл алуу же тосуп алуу шартында система менен үзгүлтүксүз байланышты талап кылган курал иштебейт.
DARPA Позицияны аныктоо, Навигация жана Убакыт боюнча Микро технологияны (MICRO-PNT) иштеп чыгууну баштады, анын маңызы оффлайнда иштөөгө мүмкүндүк берүүчү технологияларды түзүү. Бул этапта жабдуунун негизги маселелери - өлчөм, салмагы жана күчү. Ийгиликтүү изилдөө бардык керектүү түзмөктөрдү: акселерометрлерди, сааттарды, калибрлөөнү, гироскопторду бириктире турган бирдиктүү түзмөктү түзөт. Микроскопиялык калибрлөө ички каталарды оңдоо аркылуу тагыраак багыттоону камсыздашы керек.
2010-жылы микротехнологияны өнүктүрүүдө жогорку тактыктагы сааттарды жана инерциялык приборлорду түзүүгө байланыштуу изилдөө башталган.
Программаны иштеп чыгуу биринчи кезекте инерциялык сенсорлордун динамикалык диапазонун жогорулатууга, сааттын катасын азайтууга, ошондой эле кыймылдын ордун жана траекториясын аныктоо үчүн микрочиптерди иштеп чыгууга багытталган.
Эгерде программа ишке ашып жатса, анда Google Карталарын метродо элестетип көрүңүз.
