Il campo di battaglia sta diventando digitale e le forze di terra fanno sempre più affidamento sui computer indossati dai soldati o incorporati nei veicoli. Questi sistemi devono resistere a condizioni estreme integrando le migliori soluzioni progettuali del mondo civile
I computer dei veicoli vengono utilizzati per una varietà di compiti, dalla consapevolezza della situazione alla raccolta e sorveglianza dei dati, dalle comunicazioni al monitoraggio delle proprie forze. Molti di questi sistemi, montati in rack standard, operano indipendentemente dall'utente in una varietà di modi; spesso non assomigliano in alcun modo ai computer con il display e le tastiere a cui siamo abituati.
Standard
Secondo Brian Reinhart, CTO for Special Projects presso Crystal Group, un fornitore di computer embedded e prodotti correlati per applicazioni mission-critical, ci sono una serie di problemi complessi associati all'incorporamento di computer nei veicoli. Ad esempio, molte delle applicazioni devono operare in un ambiente che non consente la tecnologia di raffreddamento tradizionale, il che significa che "dobbiamo creare un sistema in grado di sopravvivere a temperature elevate senza l'ausilio di ventole". Inoltre, i computer devono spesso essere collocati in luoghi che non rientrano nelle dimensioni di un rack server EIA-310 standard (482,6 mm), che è diventato un elemento familiare nel mondo dei computer commerciali. Ciò significa che aziende come Crystal devono creare sistemi di una certa dimensione o "fattore di forma" in grado di operare in quantità limitata. “Devono essere sagomati per adattarsi a qualsiasi volume disponibile sulla piattaforma, che si tratti del parafango o del vano motore di un veicolo. Possono essere posizionati sul pavimento dell'auto o accanto al serbatoio del carburante".
Inoltre, "alcuni sistemi di bordo devono funzionare a tensioni di ingresso inferiori rispetto al solito", ha spiegato, "per soddisfare MIL-STD-1275, uno degli standard militari del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti che definisce la progettazione e la costruzione. simile sistemi”. Ciò significa che le aziende devono progettare forniture di energia per soddisfare questi standard. Se non esiste una tecnologia commerciale pronta all'uso appropriata che possa essere adattata per operare in condizioni avverse, allora "sviluppiamo e implementiamo la nostra e la integriamo nei compiti di cui abbiamo bisogno".
Oggi, i computer svolgono un ruolo significativo nel funzionamento della maggior parte dei veicoli di terra, ha osservato il capo tecnologo della società americana General Micro Systems, che produce prodotti embedded di piccole dimensioni, display intelligenti robusti, rack di server e altri sistemi informatici e partecipa a numerosi di grandi programmi, ad esempio, fornisce i suoi prodotti per veicoli corazzati della famiglia Stryker dell'esercito americano. A titolo di esempio, ha citato dei sistemi che consentono all'operatore, guardando i monitor, di controllare la macchina in completa oscurità in tempo reale. "Questi computer sono alloggiati in blocchi piccoli e robusti".
"Questa tecnologia, insieme a molte altre, è esplosa negli ultimi anni", ha affermato David Yedinak, chief technology officer di Curtiss-Wright, che fornisce computer embedded per veicoli terrestri e display robusti. Ha richiamato l'attenzione sulla crescente tendenza dell'"elaborazione distribuita dei dati", in cui i computer sono sempre più collegati in rete piuttosto che funzionare come sistemi separati. Programmi come il GVA (Generic Vehicle Architecture) del Regno Unito o l'equivalente americano di Victory stanno rafforzando questa tendenza e, di conseguenza, porteranno a "riduzione delle dimensioni, del peso, del consumo energetico e dei costi attraverso la distribuzione dei dati". Yedinak ha indicato una serie di altri percorsi di sviluppo, notando in particolare i progressi nella tecnologia di elaborazione dei dati. Nel complesso, una delle maggiori sfide militari che aziende come Curtiss-Wright devono affrontare è la sfida della modernizzazione: è necessario incorporare nuove tecnologie informatiche, rendendosi conto che funzioneranno fianco a fianco con altri sistemi più vecchi che potrebbero non essere aggiornati per un altro decennio. "Come metti insieme questi due mondi?"
Condizioni sfavorevoli
I computer robusti sono progettati per resistere a condizioni estreme e pertanto devono soddisfare una serie di standard rigorosi. Oltre allo standard MIL-STD-1275, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha nel suo arsenale anche lo standard MIL-STD-810, che definisce i requisiti di resistenza agli urti e alle vibrazioni, e MIL-STD-461, che determina la immunità alle radiazioni elettromagnetiche. "Questi tre standard sono al centro di tutti i test, sebbene ci siano anche molti test specifici che vengono eseguiti secondo necessità", ha affermato Mike Southworth, project manager per computer robusti con fattore di forma ridotto presso Curtiss-Wright. Per quanto riguarda i computer embedded con fattore di forma ridotto, ritiene che con la crescente domanda di autonomia, i computer militari utilizzeranno sempre più l'apprendimento automatico e altre forme di intelligenza artificiale. Prevede l'emergere di computer embedded con "intelligenza significativamente più forte", con maggiori capacità di raccolta dati. La costruzione robusta e affidabile è anche una caratteristica integrale dei display utilizzati per presentare immagini e informazioni all'equipaggio del veicolo. Argon ha diversi display di questo tipo nel suo portafoglio e ha recentemente completato le prove di tre nuovi prodotti che prevede di lanciare presto nella produzione di massa.
Reinhart ha detto che si aspetta di vedere livelli più elevati di sicurezza sui computer, soprattutto quando diventano parte di una rete più ampia. "Con l'aumento della larghezza di banda della rete, è necessario migliorarne la sicurezza". Ha anche richiamato l'attenzione sull'uso diffuso di unità a stato solido o unità flash (Solid State Drive in inglese, SSD). A differenza dei dischi rigidi convenzionali, non hanno parti mobili, il che li rende meno vulnerabili ai danni causati da forti impatti come la caduta. Gli SSD originariamente avevano un prezzo più alto, ma i prezzi sono diminuiti significativamente negli ultimi anni, con le unità stesse che sono diventate più piccole e la loro capacità è aumentata. "Questo è di grande importanza per applicazioni come la raccolta e l'archiviazione dei dati", ha aggiunto. L'SSD è anche parte integrante di computer portatili e tablet rinforzati, che ora sono lo strumento principale del soldato smontato e possono anche essere integrati nei veicoli. Molti dei principali produttori di personal computer stanno sviluppando anche per l'esercito. Ad esempio, Dell offre una gamma di computer robusti Latitude Rugged in una varietà di forme e dimensioni. "Negli ultimi cinque-dieci anni, il settore ha fatto grandi passi avanti con la tecnologia SSD", ha affermato Umang Patel, direttore di Dell Rugged, osservando che gli SSD sono robusti in termini di resilienza ambientale e prestazioni superiori. "Posso installare di più in meno spazio con consuma meno energia e avvia le applicazioni più velocemente."
Ci sono anche una serie di aree da considerare quando si producono dispositivi informatici robusti. Patel ha sottolineato i problemi perenni associati alla temperatura; L'installazione di una ventola per raffreddare un sistema informatico crea una fonte di contaminazione e di parti meccaniche in movimento su cui il sistema fa affidamento per funzionare. I produttori di computer robusti, quindi, dovrebbero prendere in considerazione altri modi per raffreddare il sistema, compresi i sistemi passivi, nonché ventole più potenti progettate per ambienti difficili. “Devo raffreddare il sistema, ma allo stesso tempo devo proteggerlo da polvere, acqua e altri fattori dannosi. Devo fornire questo per un periodo di tempo molto lungo con maggiore affidabilità. Secondo Jackson White, direttore di Getac, che produce tablet robusti, laptop e altri sistemi, prima di considerare qualsiasi dispositivo per uso militare, è necessario scoprire se soddisfa determinati standard. “La protezione dei dati è senza dubbio una priorità, ma sono necessarie anche affidabilità e resilienza per resistere a condizioni ambientali dure o addirittura estreme, oltre alla compatibilità con altre tecnologie essenziali utilizzate dal personale. Ci sono altri fattori, come il costo, la facilità d'uso, l'idoneità all'uso previsto e, infine, la durata”.
White crede che i dispositivi rinforzati debbano resistere non solo a cadute, urti, vibrazioni, acqua e prodotti chimici, ma anche scenari estremi come un deserto con le sue temperature torride. Ha annunciato che i prodotti della sua azienda sono IP67 (International Protection Marking) o superiore; ciò significa che "sono testati secondo gli standard militari e sono in grado di resistere alle cadute e alle temperature specificate dal cliente militare". Ha notato una serie di altri aspetti della tecnologia relativi agli utenti militari. Ad esempio, i soldati smontati hanno spesso bisogno di indossare indumenti protettivi, compresi i guanti, quindi i touch screen devono essere sensibili a loro. Inoltre, lo schermo deve essere chiaramente visibile in diverse condizioni di illuminazione o compatibile con gli occhiali per la visione notturna. White ha notato diverse direzioni in cui la tecnologia si è evoluta negli ultimi anni. Ad esempio, negli ultimi anni sono state introdotte molte innovazioni nei dispositivi civili, sono state implementate soluzioni rivoluzionarie e quindi "i militari vogliono che l'industria nei sistemi sviluppati per loro utilizzi tutto questo in modo più audace al fine di ottenere una migliore interazione e aumentare efficienza in una situazione di combattimento."
Tecnologia della batteria
Nel frattempo, le batterie stanno diventando più potenti, durano dalle otto alle dieci ore, migliorando anche la connettività e, secondo White, "Con una varietà di frequenze e metodi di connessione a loro disposizione, il personale può accedere e inserire i dati più velocemente con un livello di sicurezza più elevato.”. Ci sono alcuni progressi nella tecnologia touch screen e l'uso della plastica composita consente "di ridurre significativamente lo spessore e il peso dei dispositivi mantenendo le caratteristiche di resistenza".
John Tucker, Head of Europe per Panasonic, ha notato che utilizzano una varietà di materiali, come le leghe di magnesio, per la loro linea di laptop e notebook robusti Toughbook. Sono 20 volte più resistenti della plastica ABS (ABS, acrilonitrile butadiene stirene - acrilonitrile butadiene stirene), ma relativamente leggeri. Inoltre, ci sono materiali progettati per ridurre i carichi d'urto. Tra questi, ha nominato un polimero elastomerico, che, ad esempio, assorbe la maggior parte dell'impatto in caso di caduta. I produttori prestano inoltre grande attenzione agli interni dei loro sistemi. Ad esempio, fanno ampio uso di connettori placcati in oro per evitare la ruggine da umidità elevata e altri problemi. “Anche se utilizzi i tuoi sistemi a basse e alte temperature, alta umidità, pioggia e neve, non dovresti avere la minima corrosione.”
Un portavoce del produttore di tablet rinforzati Xplore ha affermato che le condizioni di combattimento impongono la necessità di affidabilità e resistenza a temperature estreme, pioggia e polvere. Ha anche nominato la gamma di compiti che il tablet militare dovrebbe risolvere. "Deve fare quasi tutto ciò che puoi immaginare, come autotrasporti, logistica e costruzioni". Negli ultimi anni, i clienti militari hanno cercato dispositivi più piccoli e più funzionali. Guardando al futuro, "stanno integrando tablet e altri dispositivi informatici indossabili in un supersistema integrato di comunicazione e informazione". A questo proposito, Tucker ha sottolineato l'emergere del concetto di "soldato connesso" e il fatto che Panasonic stia lavorando in questa direzione con diverse strutture militari europee. In effetti, ciò consentirà ai comandanti di avere informazioni complete sulla zona di guerra, fino allo stato di salute di ogni soldato. Ciò potrebbe stimolare la domanda di tecnologia indossabile e persino ad attivazione vocale.
Una delle direzioni principali nello sviluppo dei sistemi informatici militari è l'uso delle moderne tecnologie commerciali, ovviamente, pur mantenendo l'affidabilità richiesta sul campo di battaglia. Ad esempio, è importante la facilità d'uso di smartphone, laptop e tablet, che un soldato potrebbe utilizzare nella sua vita civile. Tucker ha detto che c'è una sorta di interscambio tra la sfera militare e quella civile, anche se oggigiorno, in molti casi, la tecnologia sta fluendo nel settore della difesa. “È importante prendere tecnologie popolari nella sfera civile e renderle adatte a compiti militari. Tuttavia, questo processo deve essere estremamente significativo. Sembrerebbe prendere il connettore USB (Universal Serial Bus). Cosa ha di speciale? Ma l'esercito ha bisogno di connettori USB affidabili, a prova di polvere e impermeabili.
Oltre il costo
Getac integra la praticità e la funzionalità dei sistemi commerciali in tutti i suoi dispositivi mobili rinforzati. White ha osservato che "questo è uno dei principali requisiti dei clienti militari nella scelta dei loro fornitori". È necessario un equilibrio, ha affermato, poiché i dispositivi civili "non saranno inevitabilmente abbastanza robusti e durevoli da soddisfare le esigenze dei soldati smontati o le condizioni in cui devono lavorare". D'altra parte, alcuni dispositivi specifici con un ampio margine di sicurezza potrebbero essere troppo pesanti e ingombranti. “Per abbinare veramente i compiti operativi militari (funzioni di comando e controllo) e gli obiettivi di riequipaggiamento tecnico, l'approvvigionamento della difesa dovrebbe concentrarsi sull'acquisizione di nuovo hardware e software commerciale standard e persino applicazioni come Internet of Things (la capacità stabilire la comunicazione tra dispositivi elettronici senza l'intervento di computer). Una nuova generazione di dispositivi commerciali pronti all'uso con maggiore affidabilità può trovare il giusto equilibrio perché sono leggeri, potenti, facili da usare e soddisfano rigorosi standard di sicurezza e trasferimento dei dati.”
