I progetti militari americani più promettenti, il cui uso è possibile per scopi pacifici
Per lo sviluppo dell'attrezzatura tecnologica delle forze militari e della scienza, vengono assegnati annualmente fondi multimilionari. L'Agenzia di ricerca per progetti di difesa avanzata, meglio conosciuta con la sua abbreviazione americana - DARPA, è impegnata in sviluppi in questo settore. È questa agenzia che è l'autore di invenzioni come Internet, GPS e aerei stealth, che sono di grande importanza non solo per i militari, ma anche per i civili comuni.
Al momento, l'agenzia sta sviluppando un numero significativo di progetti che possono anche avere un impatto significativo sull'umanità, se solo vengono ammessi nella produzione industriale.
Attualmente, DARPA presta grande attenzione allo sviluppo di sistemi laser … Tra i programmi dell'Agenzia ci sono i seguenti programmi: Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam e Compact Mid-ultraviolet technology.
Pistola a guida laser di piccole dimensioni Excalibur
L'esercito è sempre molto preoccupato di usare l'arma perfetta in una guerra urbana. Ma per equipaggiare aerei e droni con armi laser, è necessario che le sue dimensioni siano sufficientemente compatte e molto più efficienti dei sistemi attualmente esistenti e installati su piattaforme di grandi dimensioni. DARPA ha iniziato a sviluppare un sistema di armi laser compatto e potente per l'uso su aeroplani e altri velivoli.
In precedenza, il modo più semplice per creare un laser era utilizzare grandi contenitori di sostanze chimiche attive tossiche. In particolare, un tale laser è installato sul Boeing-747, ma l'utilizzo di un dispositivo così grande come arma su un aereo da attacco o un aereo da combattimento è quantomeno poco pratico.
Il nuovo cannone laser Excalibur è molto più leggero e compatto. Schematicamente, questa pistola è composta da un gran numero di laser, indipendenti l'uno dall'altro. Pertanto, la dimensione degli emettitori stessi può essere ridotta. Questi emettitori devono essere combinati in un raggio senza perdere la sua potenza. Grazie a questo principio, la quantità di energia consumata è notevolmente ridotta. Ma il cannone ha anche alcuni svantaggi. Quindi, in particolare, ci sono una serie di problemi associati alla combinazione di molti raggi in uno, che avrebbe un'elevata luminosità e una bassa divergenza. Interferenze, diffrazione e altri effetti non lineari sono ostacoli al raggiungimento di questo obiettivo. Pertanto, per risolvere questo problema, i creatori hanno utilizzato un analogo dell'antenna phased array, che viene utilizzata nei radar moderni e consente non solo di focalizzare il raggio, ma anche di correggere l'angolo della sua deflessione senza ruotare l'antenna si.
Entro la fine dell'anno, l'agenzia promette di dimostrare un prototipo di cannone laser con una capacità di soli 3 kilowatt. Ma il sistema completato avrà una potenza molto più alta (circa 100 kilowatt). Pertanto, può essere utilizzato per attacchi precisi contro bersagli aerei e terrestri. E poiché il peso della pistola sarà 10 volte inferiore ai laser attualmente esistenti, l'Excalibur può essere installato su quasi tutte le piattaforme militari senza deteriorarne le caratteristiche di combattimento.
Architettura per sistema laser a diodi ad alta energia
L'altro nuovo programma dell'agenzia, Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs), è dedicato alla ricerca di nuove lunghezze del raggio laser nel processo di creazione di una nuova generazione di laser compatti, ad alta efficienza e ad alta energia. Tali sistemi possono essere integrati su veicoli aerei tattici, in particolare su droni.
Il programma è principalmente finalizzato allo sviluppo di tecnologie per l'ottenimento di fasci laser di elevata potenza e luminosità, con divergenza del raggio anabbagliante.
Il programma è progettato per 36 mesi e si compone di due fasi. Nella prima fase, si prevede di studiare la combinazione del fascio spettrale e coerente. Il secondo stadio è completamente focalizzato sulla creazione di un raggio spettrale di alta efficienza e potenza. L'obiettivo finale del progetto è ottenere una struttura di diffrazione per un sistema che opererà a onde laser lunghe sulla scala dei sistemi di classe HEL di 100 kilowatt.
Ultraraggio
L'agenzia sta attualmente portando avanti diversi progetti di miglioramento del laser. Quindi, uno di questi programmi è "Ultra Beam", il cui scopo è creare un laser con radiazioni di raggi gamma. Nella prima fase di sviluppo, sono già stati raggiunti alcuni risultati: i laser a raggi X sono stati creati in condizioni di laboratorio, in cui l'energia dei fotoni era di 4,5 keV, il che dimostra il fatto che un laser gamma è una questione del prossimo futuro. Questo sviluppo è anche di importanza civile, poiché i laser gamma compatti possono essere utilizzati con maggiore efficienza nella radioterapia e nella diagnostica.
L'unico nelle sue caratteristiche laser a raggi X, la cui tecnologia è stata sviluppata da DARPA, può contribuire allo sviluppo di sorgenti compatte da laboratorio con elevata luminosità di radiazione coerente, che, di conseguenza, consentirà di visualizzare tridimensionali modelli di cellule viventi.
Ci sono due fasi nel programma UltraLuch. Nella prima fase è stato ottenuto un aumento della saturazione dei raggi X di 4,5 keV con una potenza di 10 mJ ed è stato dimostrato che questi raggi possono trasmettere impulsi attraverso oggetti solidi opachi, ad esempio contenitori. Nella seconda fase, si prevede di sviluppare una potenza maggiore di un laser a raggi X per 36 mesi, per diagnosticare i raggi gamma e stabilire i parametri necessari per amplificare la radiazione gamma quando lo si utilizza su materiali allo stato solido con un gran numero di atomi.
Tecnologia compatta nel medio-ultravioletto
I militari devono essere in grado di rilevare e identificare le armi chimiche e biologiche che potrebbero trovarsi nell'arsenale del nemico. Ma i moderni metodi di rilevamento sono grandi e pesanti e richiedono anche molta potenza. Per affrontare queste carenze, DARPA ha iniziato a sviluppare un programma di tecnologia Compact Mid-ultraviolet. I risultati, che si prevede di ottenere nell'ambito di questo programma, renderanno più efficace il rilevamento e l'identificazione di armi biologiche e chimiche mediante tecnologie laser. Gli amminoacidi e altre molecole biologiche possono essere rilevati utilizzando onde ultraviolette di media lunghezza d'onda, quindi questi elementi possono essere identificati se si utilizza questo tipo di arma.
Esistono già tecnologie laser per la rilevazione di NMP all'interno dei raggi ultravioletti in laser di grandi dimensioni, in particolare in KrF (248 nm). Piccoli laser (Biological Point Detection System) sono attualmente in uso a livello di battaglione chimico. Ma, come notato sopra, tutti questi sistemi sono così costosi e di grandi dimensioni, quindi sono estremamente scomodi per un uso diffuso. Pertanto, il programma proposto dall'agenzia sarà presentato in due direzioni principali: con un orientamento LED di 250-275 nm e una potenza di uscita di 100 mW, nonché laser con una potenza di 10 mW e un orientamento di 220-250 ni. La parte principale del programma sarà finalizzata alla risoluzione dei problemi legati alla limitazione della disposizione di un gruppo di nitruri come semiconduttori di onde ultraviolette medio-corte.
L'attuazione di questo programma consentirà di creare dispositivi compatti in grado di rilevare l'inquinamento chimico e biologico, ad esempio, nell'acqua.
I promettenti programmi della DARPA in campo medico … Questi includono progetti dell'agenzia Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Reliable Neural-Interface Technology.
Terapie simili alla dialisi (DLT)
Le infezioni causate da batteri sono spesso il risultato di avvelenamento del sangue (sepsi), da cui può morire anche un soldato leggermente ferito. Il dipartimento militare americano è seriamente preoccupato per questo problema, quindi, incaricato di sviluppare una nuova tecnologia per purificare il sangue dai batteri. DARPA ha iniziato il lavoro di sviluppo su un progetto da 10 milioni di dollari. Il suo obiettivo principale è creare un dispositivo portatile con il quale sarebbe possibile rimuovere il sangue contaminato dal corpo, purificarlo dalle sostanze nocive utilizzando filtri speciali e quindi restituire il sangue già pulito al corpo. Questo dispositivo è simile nella funzione alla dialisi renale.
Attualmente è in corso lo sviluppo di sensori per le sostanze patogene, che fermeranno le tossine virali e batteriche. Inoltre, sono in fase di sviluppo tecnologie per la separazione di questi componenti dal sangue. Il prossimo passo dovrebbe essere quello di condurre un test per verificare l'efficacia di questo dispositivo. In definitiva, dovrebbe essere ottenuta una macchina portatile che condurrà un'analisi dettagliata dell'intero volume di sangue alla volta, che consentirà di rilevare la comparsa di virus e tossine in una fase iniziale.
Tale tecnologia sarà di grande importanza per l'uso civile, perché con il suo aiuto sarà possibile salvare centinaia e migliaia di vite ogni anno.
In Vivo Nanopiattaforme
Tutti i tipi di malattie limitano la prontezza al combattimento dei soldati e causano costi significativi per il dipartimento militare sull'assistenza sanitaria. Ma al momento, le tecnologie esistenti per la diagnosi delle malattie sono per lo più costose e richiedono tempo. Pertanto, la loro diagnosi e trattamento più rapidi sono necessari in un esercito moderno.
DARPA ha iniziato a sviluppare un altro promettente progetto chiamato "In Vivo Nanoplatforms". La sua essenza si riduce alla creazione di una nuova classe di nanoparticelle destinate al rilevamento uniforme e accurato del corpo umano, nonché al trattamento di vari tipi di malattie infettive e anomalie fisiologiche.
Il programma è infatti finalizzato allo sviluppo di una nanocapsula che fornisca un monitoraggio continuo dello stato del corpo umano.
Una nanocapsula è una particella sferica cava, il cui guscio è costituito da fosfolipidi o polimeri. All'interno di questa capsula c'è una sostanza a basso peso molecolare. Inoltre, il guscio può essere costituito da molecole di DNA organizzate in un certo modo, silicato di calcio o idrossiapatite.
L'uso di nanoparticelle può fornire la somministrazione mirata di farmaci o costrutti genetici di una determinata composizione (ormoni o enzimi). E per consegnare la nanocapsula "a destinazione", il suo guscio sarà dotato di recettori o antigeni.
Il programma è stato testato nel marzo 2012. Dovrebbe essere approvato per l'uso in autunno.
Fonderie viventi
L'ingegneria moderna si basa su accurati sviluppi speciali e i risultati si ottengono solo dopo ripetuti tentativi ed errori. E molto spesso, lavorare su un progetto non ti consente di iniziare a lavorare su un altro. Di conseguenza, decine di anni e centinaia di milioni di dollari vengono stanziati per un progetto di bioingegneria. Il miglioramento delle tecnologie di bioingegneria consentirà di risolvere problemi complessi che attualmente non hanno alcuna soluzione o hanno più soluzioni contemporaneamente.
Il nuovo programma Living Foundries di DARPA è progettato per creare un nuovo quadro biologico per la progettazione di sistemi di costruzione di biologia umana ed espandere la loro complessità. Il programma è finalizzato allo sviluppo di nuove tecnologie e tecniche che consentiranno di risolvere problemi precedentemente irrisolti. In particolare, sarà possibile determinare la predisposizione genetica di una persona a determinate malattie, correggere le funzioni delle cellule e del corpo nel suo insieme.
Da un lato, può sembrare che tali tecnologie non possano essere create, ma la possibilità stessa di produzione di massa di nuovi materiali biologici e farmaci sembra allettante.
Affidabile tecnologia di interfaccia neurale
Lo sviluppo e la ricerca di protesi neurali, in particolare gli impianti cocleari (orecchie artificiali), hanno dimostrato che il corpo umano percepisce questo materiale. Con l'aiuto di tali protesi, molte persone hanno ripristinato le funzioni perdute. Sebbene le protesi che possono essere attaccate al sistema nervoso umano siano molto promettenti e importanti per il Dipartimento della Guerra, ci sono due ostacoli principali e fondamentali che impediscono l'uso di tali impianti in ambito clinico. Entrambi gli ostacoli sono legati all'accuratezza del trasferimento delle informazioni. Ad esempio, per molti anni un dispositivo neurale portatile in miniatura non è stato adattato per ottenere informazioni accurate dalle cellule nervose. Inoltre, tali protesi non possono utilizzare i segnali ricevuti e controllarli ad alta velocità.
L'agenzia è interessata a risolvere questi due problemi in modo che le protesi possano essere messe in uso clinico. Pertanto, il recupero dei soldati feriti sarà più rapido, rispettivamente, potranno tornare in servizio molto più velocemente.
Innanzitutto, il programma mira a capire perché gli impianti non possono funzionare in modo affidabile per diversi anni. Si prevede di condurre ricerche sul parametro di interazione tra sistemi abiotici e biotici. Inoltre, verrà creato un nuovo sistema che includerà informazioni su come le informazioni vengono trasmesse dalle cellule nervose alle protesi.
Si può sostenere che questa tecnologia avrà anche vaste applicazioni civili.
I programmi orientati allo sviluppo di DARPA sistemi di sorveglianza.
Produzione di immagini termiche a basso costo
Il sistema di visione termica ha molte applicazioni militari. Ma fino ad ora, questo sistema è estremamente costoso, quindi la sua applicazione non è grande quanto necessario. DARPA offre un programma per sviluppare una termocamera conveniente. Secondo le assicurazioni degli sviluppatori, è del tutto possibile integrare tali termocamere in comunicatori e telefoni cellulari. Lo sviluppo è stato assegnato $ 13 milioni. Inoltre, il completamento del progetto dovrebbe avvenire entro e non oltre tre anni.
I requisiti principali per le termocamere di nuova generazione sono un prezzo relativamente basso - circa $ 500. Inoltre, la risoluzione dell'immagine risultante deve essere di almeno 640 * 480 pixel, l'angolo di visualizzazione deve essere di 40 gradi o più e il consumo energetico deve essere inferiore a 500 milliwatt.
La tecnologia della nuova termocamera si basa sull'uso della radiazione infrarossa, che aiuta a distinguere gli oggetti caldi da quelli freddi nello spettro dei colori. Pertanto, possono essere utilizzati non solo in condizioni normali, ma anche in condizioni di scarsa visibilità e di notte.
Quelle termocamere che esistono oggi sono grandi e costose. Va anche detto che se la ricerca avrà successo, i risultati potranno utilizzare non solo organizzazioni militari, ma anche civili. Ricordiamo che tali sviluppi DARPA come la tecnologia ipertestuale e l'interfaccia grafica sono stati originariamente sviluppati anche per scopi militari.
Architetture avanzate con ampio campo visivo per la ricostruzione e lo sfruttamento delle immagini
La capacità di vedere più lontano, con maggiore chiarezza in tutte le condizioni, è uno dei fattori per il buon esito delle operazioni di combattimento. È necessario aumentare il campo visivo, la capacità di vedere ugualmente bene durante il giorno e di notte, a condizione che la fotocamera non sia costosa. La ragione principale di questa esigenza risiede nel fornire ai soldati gli strumenti di visualizzazione disponibili per aumentare la loro efficacia in combattimento, in altre parole, foto e videocamere. Pertanto, DARPA ha lanciato il programma Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE), progettato per affrontare questo tipo di problemi.
Il nuovo sistema di visualizzazione, che si prevede di ottenere come parte dell'implementazione di questo programma, sarà molto compatto e leggero. Presuppone un aumento del campo visivo, immagini ad alta risoluzione e di alta qualità in qualsiasi condizione atmosferica, di giorno o di notte a notevole distanza. Combina oltre 150 fotocamere in un unico obiettivo. Il sistema è progettato per creare immagini con una risoluzione da 10 a 50 gigapixel: questa risoluzione supera notevolmente l'intervallo visibile all'occhio umano.
I primi di questi sistemi saranno progettati per essere distribuiti su oggetti a terra, aumenteranno la distanza di visione, l'operabilità, la visione diurna e notturna, stabiliranno la capacità di cercare un bersaglio e garantiranno l'uso di un ampio gruppo di sensori.
Tali dispositivi sono di grande importanza militare, poiché possono essere utilizzati per scopi come il targeting, il rilevamento e la sorveglianza costante.
Al giorno d'oggi, quasi tutti i prodotti militari sono pieni di componenti elettronici, microcircuiti, chip, ecc. Pertanto, molti programmi DARPA hanno lo scopo di sviluppare e migliorare base dei componenti … Tra questi programmi ci sono i seguenti: Intrachip Enhanced Cooling; Integrità e Affidabilità dei Circuiti Integrati; Rivoluzione dell'efficienza energetica per le tecnologie informatiche integrate; Nanofabbricazione basata su tip e altri.
Raffreddamento avanzato intrachip
L'aumento del numero di componenti nell'elettronica moderna ha portato il livello di riscaldamento e dissipazione di potenza a livelli senza precedenti. Allo stesso tempo, è ancora impossibile limitare l'aumento della temperatura senza aumentare il volume e il peso dei sistemi elettronici stessi. L'uso del raffreddamento remoto, in cui il calore deve essere condotto dai chip all'aria, non è più efficace.
Pertanto, DARPA ha iniziato a sviluppare un programma chiamato Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL), che cerca di superare i limiti del raffreddamento remoto. Il programma studierà il livello di riscaldamento all'interno dei chip usando il silicio per questo. L'agenzia mira a dimostrare che il raffreddamento è importante per la progettazione del chip quanto il resto dei componenti. Il progetto presuppone che il raffreddamento interno sarà installato direttamente nel microcircuito o nel micro-gap tra i chip.
Se completato con successo, il progetto offrirà l'opportunità di ridurre il livello di densità del chip stesso e dei sistemi di raffreddamento, che sarà molto efficace per creare una nuova generazione di sistemi elettronici.
Tecnologie di gestione termica
Significativi miglioramenti nella tecnologia e nell'integrazione dei sistemi hanno portato a un aumento significativo del livello di consumo energetico da parte dei militari. Il livello di consumo energetico è aumentato mentre la dimensione dei microcircuiti è diminuita. Ciò ha causato il surriscaldamento di questi sistemi. Pertanto, DARPA ha lanciato il programma Thermal Management Technologies, che è impegnato nello studio e nell'ottimizzazione di nuovi nanomateriali con un sistema di dissipatori di calore, che dovrebbero essere utilizzati nella produzione di microcircuiti. Il programma si sta sviluppando in cinque aree principali: microtecnologia per il raffreddamento degli scambiatori di calore, raffreddamento attivo dei moduli, tecnologia dei tubi di calore adattata, amplificatori di potenza modernizzati, refrigeratori termoelettrici.
Pertanto, i principali sforzi del programma sono rivolti allo sviluppo e alla creazione di distributori di calore ad alte prestazioni basati sul raffreddamento a due fasi e sulla loro sostituzione per le leghe di rame, attualmente utilizzate negli impianti; aumentare il livello di raffreddamento termico riducendo la resistenza termica; sviluppo di nuovi materiali e strutture in grado di ridurre il riscaldamento; studio delle tecnologie di raffrescamento mediante moduli termoelettrici.
Rivoluzione dell'efficienza energetica per le tecnologie informatiche integrate
La maggior parte degli attuali sistemi informativi militari sono stati limitati in termini di potenza di calcolo a causa di limitazioni di potenza elettrica, dimensioni e peso e problemi di raffreddamento. Questa restrizione ha un impatto negativo significativo sulla gestione operativa dei reparti militari, perché, ad esempio, i sistemi di intelligence e ricognizione raccolgono più informazioni di quelle che possono essere elaborate in tempo reale. Pertanto, risulta che l'intelligenza non è in grado di fornire dati preziosi richiesti in un determinato momento.
I sistemi di elaborazione delle informazioni esistenti sono in grado di elaborare 1 gigabyte di dati al secondo, mentre, secondo i militari, ne occorre 75 volte di più. Ma i processori moderni hanno già raggiunto il loro massimo nel processo di aumento delle capacità senza aumentare il consumo energetico. Il programma PERFECT (Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies) di DARPA è progettato per fornire l'efficienza energetica di cui hai bisogno.
Il programma prevede il raggiungimento di un aumento della capacità di elaborazione delle informazioni di 75 volte. L'implementazione di questo programma può consentire di creare smartphone che possono funzionare per settimane o laptop, la cui batteria dovrà essere caricata tutte le volte che si fa rifornimento all'auto.
Nanofabbricazione basata sulla punta
L'agenzia spende molto nello sviluppo delle nanotecnologie. Ma nonostante il fatto che i concetti di base nel loro sviluppo siano riconosciuti come necessari, ci sono ancora problemi con la loro produzione di massa.
L'obiettivo del programma Tip-Based Nanofabrication è stabilire il controllo sulla qualità della produzione di nanomateriali - nanofili, nanotubi e punti quantici, che include il controllo sulle dimensioni, l'orientamento e la posizione di ciascun prodotto. Il programma prevede di combinare il controllo con tecnologie innovative, creando così alte temperature, flussi ad alta velocità e potenti campi elettromagnetici simili alla tecnologia ottica.
Attualmente, è impossibile controllare il processo di nanofabbricazione. Alcune tecniche sono state dimostrate negli ultimi anni, ma tutte presentano notevoli inconvenienti. Quindi, ad esempio, nella produzione di nanotubi, è possibile controllare solo la loro crescita, ma non la loro dimensione e orientamento. Quando si creano punti quantici, è impossibile creare un array di grandi dimensioni con un'elevata omogeneità.
Se il progetto sarà portato a termine con successo, i suoi risultati saranno estremamente importanti per la produzione di nanoprodotti.
Integrità e affidabilità dei circuiti integrati
Al centro di molti dei sistemi elettronici che sono stati sviluppati per il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ci sono i circuiti integrati. Allo stesso tempo, il dipartimento militare li usa con estrema cautela, preoccupandosi dell'integrità di questi sistemi. Poiché nel contesto della globalizzazione del mercato, la maggior parte dei microcircuiti sono fabbricati in imprese illegali, esiste il pericolo che i circuiti acquisiti per i sistemi del dipartimento militare non soddisfino le specifiche e, di conseguenza, non siano affidabili.
DARPA, come parte del programma Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS), cerca di sviluppare metodi in grado di verificare le funzioni di ciascun chip senza distruggerlo. Il sistema di questi metodi include il riconoscimento avanzato di dispositivi con circuiti submicrometrici profondi, nonché metodi computazionali per determinare la relazione tra i dispositivi.
Inoltre, il programma prevede la creazione di metodi innovativi per modellare dispositivi e condurre processi analitici volti a determinare l'affidabilità dei circuiti integrati testando un piccolo numero di campioni.
Programma di accesso all'avanguardia
Come accennato in precedenza, la maggior parte dei chip utilizzati negli Stati Uniti sono prodotti al di fuori del paese. Questo stato di cose, secondo gli americani, è pernicioso. In primo luogo, la mancanza di accesso a tecnologie avanzate contribuisce al deflusso di personale altamente qualificato dal Paese. In secondo luogo, il Dipartimento della Difesa non si fida troppo di tali microcircuiti.
La ricerca nel campo della tecnologia dei semiconduttori è di grande importanza per l'introduzione di sviluppi tecnologici non solo nelle strutture commerciali, ma anche nel dipartimento militare. Pertanto, l'agenzia ha lanciato un nuovo programma chiamato Leading Edge Access Program, che mira a fornire alle università, all'industria e alle agenzie governative una tecnologia avanzata dei semiconduttori militari. Tutto questo viene fatto nella speranza di un rapido ritorno della produzione di chip in America.
Le applicazioni tecnologiche avanzate includono la sostituzione digitale di circuiti integrati analogici o a segnale misto, circuiti integrati ausiliari a segnale misto, soluzioni al problema dell'alta velocità e della bassa potenza dei convertitori analogico-digitali e dei processori multi-core. Ad un certo punto, il dipartimento militare fornirà all'agenzia nuovi progetti. I principali criteri di selezione saranno la novità del design, la possibilità di applicazione nell'industria militare, nonché il potenziale per la mobilitazione di successo dell'efficienza operativa.
Diversi Accessibili Eterogenei
Uno dei problemi principali che attualmente ostacolano l'ulteriore sviluppo della tecnologia informatica è che i microcircuiti per loro devono essere realizzati con vari materiali. DARPA sta sviluppando il programma Diverse Accessible Heterogeneous, il cui obiettivo è creare una nuova piattaforma singola di silicio su cui verranno creati microchip di nuova generazione. Pertanto, secondo gli sviluppatori, l'integrazione eterogenea dovrebbe superare una serie di gravi problemi associati al processo di trasferimento dei dati, determinare la densità dei composti eterogenei, stabilire il regime di temperatura ottimale e ottimizzare la nuova piattaforma per la produzione di massa.
In caso di successo dello sviluppo, la piattaforma eterogenea può essere utilizzata in settori quali microcircuiti optoelettronici, sistemi di rilevamento ottico, generatori ottici di segnali arbitrari, termocamere multionda con elaborazione di immagini integrata e lettura di informazioni.
I risultati del programma saranno importanti anche per l'uso civile, poiché la creazione di una piattaforma universale contribuirà a far funzionare i computer in modo più rapido ed efficiente.
Computing onnipresente ad alte prestazioni
Tra gli sviluppi dell'agenzia, c'è un programma che si avvicina al processo di creazione di apparecchiature informatiche praticamente da zero: "Ubiquitous High Performance Computing". Si concentra sulla progettazione e lo sviluppo di tecnologie che forniscono le basi per la creazione di computer a basso consumo energetico, protezione contro gli attacchi informatici e con maggiori prestazioni. Inoltre, il programma presuppone che tali computer saranno molto più semplici in termini di programmazione, in modo che anche gli specialisti con poca esperienza possano farlo.
Questi computer saranno più affidabili e più efficienti migliorando i sistemi scalabili e altamente programmabili. Strutture così serie come la Massachusetts Technological University, Intel, NVIDIA stanno prendendo parte a questo progetto. Pertanto, si può sostenere che questo programma è uno degli sviluppi più ambiziosi della DARPA.
Inoltre, l'agenzia sta lavorando attivamente allo sviluppo di microcircuiti 3D integrati. Attualmente, i microcircuiti sono uno dei punti chiave della microelettronica. Ma di fronte a dimensioni dei chip sempre più ridotte, le moderne tecnologie dei semiconduttori devono affrontare molti problemi specifici e fondamentali. Pertanto, nonostante il grande successo dei semiconduttori, gli sviluppatori sono alla ricerca di nuovi tipi di microcircuiti generici che abbiano prestazioni più elevate.
La creazione di un circuito integrato tridimensionale aprirà grandi opportunità per uno sviluppo più rapido ed efficiente della tecnologia informatica, poiché sarà superato il limite delle due dimensioni. Dopotutto, il progresso ha raggiunto un punto di sviluppo in cui i microcircuiti sono così complessi che semplicemente non c'è spazio per le connessioni necessarie su un chip bidimensionale.
La realizzazione di un microcircuito tridimensionale, con tutti i problemi legati alla sua applicazione pratica, consentirà di rendere più compatte le tecnologie.
Microtecnologia per posizionamento, navigazione e cronometraggio
Per molti decenni, il Global Positioning System, o GPS, è stato integrato nella maggior parte delle apparecchiature di navigazione militare. Pertanto, molti tipi di armi dipendono dai dati sulla posizione, la direzione di viaggio, il tempo di volo e simili informazioni trasmesse dal sistema. Ma tale dipendenza può creare grossi problemi, poiché in condizioni di difficile ricezione o disturbo di un segnale, le armi che richiedono una comunicazione costante con il sistema non funzioneranno.
DARPA ha iniziato lo sviluppo del programma Micro-technology for Positioning, Navigation e Timing (MICRO-PNT), la cui essenza è creare tecnologie che ti consentano di lavorare offline. Le questioni chiave dell'attrezzatura in questa fase sono le dimensioni, il peso e la potenza. Una ricerca di successo creerà un unico dispositivo che unirà tutti i dispositivi necessari: accelerometri, orologi, calibrazione, giroscopi. La calibrazione microscopica dovrebbe fornire un targeting più accurato mediante la correzione degli errori interni.
Nel 2010 è iniziata la ricerca nello sviluppo della microtecnologia legata alla realizzazione di orologi e strumenti inerziali di alta precisione.
Lo sviluppo del programma è principalmente finalizzato all'aumento della gamma dinamica dei sensori inerziali, alla riduzione dell'errore di clock e allo sviluppo di microchip per determinare la posizione e la traiettoria del movimento.
Se il programma è in fase di implementazione, immagina Google Maps nella metropolitana.
