Các dự án quân sự hứa hẹn nhất của Mỹ, việc sử dụng chúng có thể cho các mục đích hòa bình
Để phát triển các thiết bị công nghệ của các lực lượng quân sự và khoa học, các quỹ hàng triệu đô la được phân bổ hàng năm. Cơ quan Nghiên cứu các Dự án Phòng thủ Tiên tiến, được biết đến nhiều hơn với tên viết tắt của Mỹ - DARPA, đang tham gia vào các phát triển trong lĩnh vực này. Chính cơ quan này là tác giả của những phát minh như Internet, GPS và máy bay tàng hình, những thứ có tầm quan trọng lớn không chỉ đối với quân đội mà còn đối với dân thường.
Hiện tại, cơ quan này đang phát triển một số dự án đáng kể cũng có thể có tác động đáng kể đến nhân loại, nếu chúng được phép đưa vào sản xuất công nghiệp.
Hiện tại, DARPA rất chú trọng đến việc phát triển hệ thống laser … Trong số các chương trình của Cơ quan có các chương trình sau: Excalibur, Kiến trúc cho Hệ thống Laser năng lượng cao Diode, Công nghệ tia cực tím siêu nhỏ và tia cực tím trung thu gọn.
Súng dẫn đường bằng laser cỡ nhỏ Excalibur
Quân đội luôn rất quan tâm đến việc sử dụng vũ khí hoàn hảo trong một cuộc chiến tranh đô thị. Nhưng để trang bị vũ khí laser cho máy bay và máy bay không người lái, điều cần thiết là kích thước của nó phải đủ nhỏ gọn và hiệu quả hơn nhiều so với các hệ thống hiện đang tồn tại và được lắp đặt trên các nền tảng lớn. DARPA đã bắt đầu phát triển một hệ thống vũ khí laser nhỏ gọn và mạnh mẽ để sử dụng trên máy bay và các loại máy bay khác.
Trước đây, cách dễ nhất để tạo ra tia laser là sử dụng các thùng lớn chứa các hóa chất độc hại. Đặc biệt, một tia laser như vậy được lắp đặt trên Boeing-747, nhưng việc sử dụng một thiết bị lớn như vậy làm vũ khí trên máy bay cường kích hoặc máy bay chiến đấu ít nhất là không thực tế.
Pháo laser Excalibur mới nhẹ và nhỏ gọn hơn nhiều. Về mặt sơ đồ, khẩu súng này bao gồm một số lượng lớn các tia laser, độc lập với nhau. Do đó, kích thước của các bộ phát có thể được giảm bớt. Các bộ phát này phải được kết hợp thành một chùm mà không làm mất công suất của nó. Nhờ nguyên lý này mà lượng năng lượng tiêu hao giảm đi đáng kể. Nhưng pháo cũng có những nhược điểm nhất định. Vì vậy, đặc biệt, có một số vấn đề liên quan đến việc kết hợp nhiều tia thành một, sẽ có độ sáng cao và độ phân kỳ thấp. Giao thoa, nhiễu xạ và các hiệu ứng phi tuyến khác là những trở ngại để đạt được điều này. Do đó, để khắc phục sự cố này, những người sáng tạo đã sử dụng một chất tương tự của ăng-ten mảng theo giai đoạn, được sử dụng trong các radar hiện đại và làm cho nó không chỉ có thể tập trung chùm tia mà còn có thể sửa góc lệch của nó mà không cần xoay ăng-ten. chinh no.
Vào cuối năm nay, cơ quan này hứa hẹn sẽ trình diễn một nguyên mẫu pháo laser có công suất chỉ 3 kilowatt. Nhưng hệ thống hoàn thiện sẽ có công suất cao hơn nhiều (khoảng 100 kilowatt). Do đó, nó có thể được sử dụng cho các cuộc tấn công xác định nhằm vào các mục tiêu trên không và mặt đất. Và vì trọng lượng của súng sẽ nhỏ hơn 10 lần so với các loại laser hiện có, nên Excalibur có thể được lắp đặt trên hầu hết mọi nền tảng quân sự mà không làm giảm tính năng chiến đấu của chúng.
Kiến trúc cho hệ thống laser năng lượng cao Diode
Chương trình mới khác của cơ quan này, Kiến trúc cho Hệ thống Laser Năng lượng Cao Diode (ADHELs), dành riêng cho việc nghiên cứu độ dài chùm tia laser mới trong quá trình tạo ra một thế hệ laser mới nhỏ gọn, hiệu quả cao, năng lượng cao. Các hệ thống như vậy có thể được tích hợp trên các phương tiện vận tải đường không chiến thuật, đặc biệt là trên máy bay không người lái.
Chương trình này chủ yếu nhằm phát triển các công nghệ thu được chùm tia laser có công suất và độ sáng cao, với độ phân kỳ chùm tia thấp.
Chương trình được thiết kế trong 36 tháng và bao gồm hai giai đoạn. Ở giai đoạn đầu, người ta lên kế hoạch nghiên cứu sự kết hợp chùm quang phổ và chùm kết hợp. Giai đoạn thứ hai hoàn toàn tập trung vào việc tạo ra chùm quang phổ có hiệu suất và công suất cao. Mục tiêu cuối cùng của dự án là thu được cấu trúc nhiễu xạ cho một hệ thống hoạt động ở sóng laser dài trên quy mô của hệ thống lớp HEL là 100 kilowatt.
Chùm siêu nhỏ
Cơ quan này hiện đang thực hiện một số dự án cải tiến laser. Vì vậy, một trong những chương trình như vậy là "Ultra Beam", mục đích của nó là tạo ra một tia laser với bức xạ tia gamma. Ở giai đoạn phát triển đầu tiên, một số kết quả nhất định đã đạt được - laser tia X được tạo ra trong điều kiện phòng thí nghiệm, trong đó năng lượng photon là 4,5 keV, điều này chứng minh thực tế rằng laser gamma là vấn đề của tương lai gần. Sự phát triển này cũng có tầm quan trọng dân sự, vì laser gamma nhỏ gọn có thể được sử dụng với hiệu quả cao hơn trong điều trị và chẩn đoán bức xạ.
Điểm độc đáo trong đặc tính của nó là tia laser tia X, công nghệ được phát triển bởi DARPA, có thể đóng góp vào sự phát triển của các nguồn nhỏ gọn trong phòng thí nghiệm với độ sáng cao của bức xạ mạch lạc, do đó, sẽ làm cho nó có thể hiển thị ba chiều mô hình của các tế bào sống.
Có hai giai đoạn trong chương trình UltraLuch. Ở giai đoạn đầu, độ bão hòa của tia X đã tăng thêm 4,5 keV với công suất 10 mJ, và người ta đã chứng minh được rằng các tia này có thể truyền xung qua các vật rắn không trong suốt, ví dụ như vật chứa. Ở giai đoạn thứ hai, dự kiến phát triển công suất cao hơn của laser tia X trong 36 tháng, để chẩn đoán tia gamma và thiết lập các thông số cần thiết để khuếch đại bức xạ gamma khi sử dụng nó trên các vật liệu ở trạng thái rắn với một số lượng lớn các nguyên tử.
Công nghệ tia cực tím trung bình nhỏ gọn
Quân đội phải có khả năng phát hiện và xác định vũ khí hóa học và sinh học có thể có trong kho vũ khí của kẻ thù. Nhưng các phương pháp phát hiện hiện đại có dung lượng lớn và nặng, đồng thời chúng cũng đòi hỏi nhiều năng lượng. Để giải quyết những thiếu sót này, DARPA bắt đầu phát triển một chương trình công nghệ tia cực tím Trung thu nhỏ gọn. Các kết quả dự kiến thu được trong khuôn khổ chương trình này sẽ làm cho việc phát hiện và xác định vũ khí sinh học và hóa học sử dụng công nghệ laser hiệu quả hơn. Axit amin và các phân tử sinh học khác có thể được phát hiện bằng cách sử dụng sóng cực tím bước sóng trung bình, vì vậy có thể xác định được các nguyên tố này nếu loại vũ khí này được sử dụng.
Công nghệ laser để phát hiện NMP đã tồn tại bên trong tia cực tím trong các tia laser lớn, đặc biệt là ở KrF (248 nm). Laser nhỏ (Hệ thống phát hiện điểm sinh học) hiện đang được sử dụng ở cấp tiểu đoàn hóa học. Tuy nhiên, như đã nói ở trên, tất cả các hệ thống này đều rất đắt tiền và có kích thước lớn, vì vậy chúng cực kỳ bất tiện khi sử dụng rộng rãi. Do đó, chương trình do cơ quan đề xuất sẽ được trình bày theo hai hướng chính: với định hướng LED 250-275 nm và công suất đầu ra 100 mW, cũng như laser có công suất 10 mW và định hướng 220-250 ni. Phần chính của chương trình sẽ nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến việc giới hạn sự sắp xếp của một nhóm nitrua làm chất bán dẫn của các sóng tử ngoại ngắn và trung bình.
Việc thực hiện chương trình này sẽ giúp chúng ta có thể tạo ra các thiết bị nhỏ gọn có thể phát hiện ô nhiễm hóa học và sinh học, ví dụ như trong nước.
Các chương trình đầy hứa hẹn của DARPA trong lĩnh vực y tế … Chúng bao gồm các dự án của cơ quan Điều trị Giống như Lọc máu (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Công nghệ Giao diện Thần kinh Đáng tin cậy.
Phương pháp điều trị giống như lọc máu (DLT)
Nhiễm trùng do vi khuẩn thường là hậu quả của nhiễm độc máu (nhiễm trùng huyết), từ đó ngay cả một binh sĩ bị thương nhẹ cũng có thể tử vong. Bộ quân đội Mỹ rất quan tâm đến vấn đề này, do đó, đã được chỉ thị phát triển một công nghệ mới để lọc máu khỏi vi khuẩn. DARPA đã bắt đầu công việc phát triển cho một dự án trị giá 10 triệu đô la. Mục tiêu chính của nó là tạo ra một thiết bị di động có thể loại bỏ máu bị ô nhiễm khỏi cơ thể, làm sạch nó khỏi các chất độc hại bằng cách sử dụng các bộ lọc đặc biệt, và sau đó trả lại máu đã sạch cho cơ thể. Thiết bị này có chức năng tương tự như lọc máu ngoài thận.
Hiện nay, việc phát triển các cảm biến cho các chất gây bệnh đang được tiến hành, điều này sẽ ngăn chặn các độc tố của vi rút và vi khuẩn. Ngoài ra, công nghệ tách các thành phần này khỏi máu đang được phát triển. Bước tiếp theo nên tiến hành thử nghiệm để xác minh tính hiệu quả của thiết bị này. Cuối cùng, nên có một máy di động để tiến hành phân tích chi tiết toàn bộ thể tích máu tại một thời điểm, cho phép phát hiện sự xuất hiện của vi rút và độc tố ở giai đoạn đầu.
Công nghệ như vậy sẽ có tầm quan trọng lớn đối với mục đích sử dụng dân sự, bởi vì với sự trợ giúp của nó, có thể cứu hàng trăm, hàng nghìn sinh mạng mỗi năm.
Trong Vivo Nanoplatforms
Tất cả các loại bệnh tật làm hạn chế khả năng sẵn sàng chiến đấu của binh sĩ và gây ra chi phí đáng kể cho bộ phận quân y về chăm sóc sức khỏe. Nhưng hiện nay, các công nghệ chẩn đoán bệnh hiện có hầu hết rất tốn kém và mất nhiều thời gian. Do đó, việc chẩn đoán và điều trị nhanh hơn cho họ là cần thiết trong một quân đội hiện đại.
DARPA đã bắt đầu phát triển một dự án đầy hứa hẹn khác được gọi là "In Vivo Nanoplatforms". Bản chất của nó là nhờ vào việc tạo ra một lớp hạt nano mới nhằm mục đích cảm nhận cơ thể con người một cách đồng đều và chính xác, cũng như để điều trị các loại bệnh truyền nhiễm và các bất thường về sinh lý.
Trên thực tế, chương trình này nhằm phát triển một gói nano giúp theo dõi liên tục trạng thái của cơ thể con người.
Viên nang nano là một hạt hình cầu rỗng, vỏ được làm bằng phospholipid hoặc polyme. Bên trong viên nang này là một chất có trọng lượng phân tử thấp. Ngoài ra, vỏ có thể được tạo bởi các phân tử DNA được tổ chức theo một cách nhất định, canxi silicat hoặc hydroxyapatite.
Việc sử dụng các hạt nano có thể cung cấp việc sử dụng thuốc hoặc cấu trúc di truyền có mục tiêu của một chế phẩm nhất định (kích thích tố hoặc enzym). Và để đưa viên nang nano "đến đích", vỏ của nó sẽ được trang bị các thụ thể hoặc kháng nguyên.
Chương trình đã được thử nghiệm vào tháng 3 năm 2012. Nó dự kiến sẽ được phê duyệt để sử dụng vào mùa thu.
Xưởng đúc sống
Kỹ thuật hiện đại dựa trên những phát triển đặc biệt cẩn thận và kết quả chỉ thu được sau nhiều lần thử và sai. Và rất thường xuyên, làm việc trên một dự án không cho phép bạn bắt đầu làm việc khác. Kết quả là, hàng chục năm và hàng trăm triệu đô la được phân bổ cho một dự án kỹ thuật sinh học. Việc cải tiến các công nghệ kỹ thuật sinh học sẽ giúp giải quyết các vấn đề phức tạp mà hiện tại chưa có giải pháp nào hoặc có nhiều giải pháp cùng một lúc.
Chương trình Cơ sở vật chất sống mới của DARPA được thiết kế để tạo ra một khuôn khổ sinh học mới cho việc thiết kế các hệ thống xây dựng sinh học của con người và mở rộng độ phức tạp của chúng. Chương trình nhằm phát triển các công nghệ và kỹ thuật mới giúp giải quyết các vấn đề chưa được giải quyết trước đây. Đặc biệt, nó sẽ trở nên có thể xác định khuynh hướng di truyền của một người đối với một số bệnh nhất định, để điều chỉnh các chức năng của tế bào và cơ thể nói chung.
Một mặt, có vẻ như những công nghệ như vậy không thể được tạo ra, nhưng khả năng sản xuất hàng loạt các vật liệu sinh học và thuốc mới nghe có vẻ hấp dẫn.
Công nghệ giao diện thần kinh đáng tin cậy
Sự phát triển và nghiên cứu của các bộ phận giả thần kinh, đặc biệt là cấy ghép ốc tai điện tử (tai nhân tạo), đã chứng minh rằng cơ thể con người cảm nhận được vật liệu này. Với sự trợ giúp của những bộ phận giả như vậy, các chức năng bị mất đã được phục hồi cho nhiều người. Mặc dù các bộ phận giả có thể được gắn vào hệ thống thần kinh của con người là rất hứa hẹn và quan trọng đối với Bộ Chiến tranh, nhưng có hai trở ngại chính và cơ bản ngăn cản việc sử dụng các bộ phận cấy ghép như vậy trong môi trường lâm sàng. Cả hai trở ngại đều liên quan đến tính chính xác của việc chuyển giao thông tin. Ví dụ, một thiết bị thần kinh di động thu nhỏ đã không được điều chỉnh để thu được thông tin chính xác từ các tế bào thần kinh trong nhiều năm. Ngoài ra, những bộ phận giả như vậy không thể sử dụng các tín hiệu nhận được và điều khiển chúng ở tốc độ cao.
Cơ quan này quan tâm giải quyết hai vấn đề này để các bộ phận giả có thể được đưa vào sử dụng trong lâm sàng. Như vậy, việc phục hồi của thương binh sẽ nhanh hơn, tương ứng, họ sẽ có thể trở lại phục vụ nhanh hơn rất nhiều.
Trước hết, chương trình nhằm mục đích tìm hiểu lý do tại sao cấy ghép không thể phục vụ đáng tin cậy trong vài năm. Nó được lên kế hoạch để tiến hành nghiên cứu về tham số tương tác giữa các hệ thống phi sinh học và sinh vật. Ngoài ra, một hệ thống mới sẽ được tạo ra bao gồm thông tin về cách thông tin được truyền từ các tế bào thần kinh đến các bộ phận giả.
Có thể lập luận rằng công nghệ này cũng sẽ có những ứng dụng dân sự rộng rãi.
Các chương trình định hướng phát triển của DARPA hệ thống giám sát.
Sản xuất hình ảnh nhiệt chi phí thấp
Hệ thống tầm nhìn nhiệt có nhiều ứng dụng quân sự. Nhưng cho đến thời điểm hiện tại, hệ thống này cực kỳ đắt tiền, vì vậy ứng dụng của nó không lớn đến mức cần thiết. DARPA cung cấp một chương trình phát triển một máy ảnh nhiệt hiệu quả về chi phí. Theo đảm bảo của các nhà phát triển, hoàn toàn có thể tích hợp các thiết bị chụp ảnh nhiệt như vậy vào thiết bị liên lạc và điện thoại di động. Sự phát triển đã được phân bổ 13 triệu đô la. Hơn nữa, việc hoàn thành dự án sẽ diễn ra chậm nhất là ba năm sau đó.
Yêu cầu chính đối với máy ảnh nhiệt thế hệ mới là giá tương đối thấp - khoảng 500 đô la. Ngoài ra, độ phân giải của hình ảnh thu được tối thiểu phải là 640 * 480 pixel, góc nhìn phải từ 40 độ trở lên và mức tiêu thụ điện năng phải dưới 500 miliwat.
Công nghệ của máy ảnh nhiệt mới dựa trên việc sử dụng bức xạ hồng ngoại, giúp phân biệt vật ấm và vật lạnh trong quang phổ màu. Vì vậy, chúng không chỉ có thể được sử dụng trong điều kiện bình thường, mà còn có thể hiển thị kém và ban đêm.
Những máy ảnh nhiệt tồn tại ngày nay rất lớn và đắt tiền. Cũng phải nói rằng nếu nghiên cứu thành công, thì kết quả sẽ có thể được sử dụng không chỉ trong quân đội, mà cả các tổ chức dân sự. Nhớ lại rằng những phát triển của DARPA như công nghệ siêu văn bản và giao diện đồ họa ban đầu cũng được phát triển cho mục đích quân sự.
Kiến trúc FOV rộng nâng cao để tái tạo và khai thác hình ảnh
Khả năng nhìn xa hơn, rõ ràng hơn trong mọi điều kiện, là một trong những yếu tố để tiến hành thành công các hoạt động chiến đấu. Cần phải tăng trường nhìn, khả năng nhìn tốt như nhau vào ban ngày và ban đêm, miễn là máy ảnh không đắt tiền. Lý do chính của nhu cầu này nằm ở việc cung cấp cho binh lính các công cụ trực quan sẵn có để tăng hiệu quả chiến đấu, hay nói cách khác là máy ảnh và video. Do đó, DARPA đã đưa ra chương trình Kiến trúc FOV Nâng cao để Tái tạo và Khai thác Hình ảnh (AWARE), được thiết kế để giải quyết những loại vấn đề này.
Hệ thống hình ảnh hóa mới, được lên kế hoạch đạt được trong quá trình triển khai chương trình này, sẽ rất nhỏ gọn và nhẹ. Nó giả định tăng trường nhìn, độ phân giải cao và hình ảnh chất lượng cao trong mọi điều kiện thời tiết, ngày hay đêm ở một khoảng cách đáng kể. Nó kết hợp hơn 150 máy ảnh trong một ống kính. Hệ thống được thiết kế để tạo ra hình ảnh có độ phân giải từ 10 đến 50 gig megapixel - độ phân giải này vượt quá đáng kể phạm vi mà mắt người có thể nhìn thấy được.
Những hệ thống đầu tiên như vậy sẽ được thiết kế để triển khai trên các đối tượng mặt đất, chúng sẽ tăng khoảng cách tầm nhìn, khả năng hoạt động, tầm nhìn ngày và đêm, thiết lập khả năng tìm kiếm mục tiêu và đảm bảo sử dụng một nhóm lớn các cảm biến.
Các thiết bị như vậy có tầm quan trọng lớn trong quân sự, vì chúng có thể được sử dụng cho các mục đích như nhắm mục tiêu, cảm biến và giám sát liên tục.
Ngày nay, hầu hết mọi sản phẩm quân sự đều được nhồi nhét các linh kiện điện tử, vi mạch, chip, v.v. Do đó, khá nhiều chương trình DARPA nhằm phát triển và cải thiện cơ sở thành phần … Trong số các chương trình như sau: Làm mát tăng cường nội bộ; Tính toàn vẹn và độ tin cậy của các mạch tích hợp; Cuộc cách mạng về hiệu quả năng lượng cho các công nghệ máy tính nhúng; Chế tạo nano dựa trên mẹo và các loại khác.
Làm mát nâng cao nội bộ
Sự gia tăng số lượng linh kiện trong các thiết bị điện tử hiện đại đã nâng mức độ nóng và tiêu hao điện năng lên một tầm cao chưa từng thấy. Đồng thời, vẫn không thể hạn chế sự tăng nhiệt độ nếu không tăng khối lượng và trọng lượng của chính các hệ thống điện tử. Việc sử dụng làm mát từ xa, trong đó nhiệt phải được dẫn từ các chip vào không khí, không còn hiệu quả.
Do đó, DARPA bắt đầu phát triển một chương trình gọi là Làm mát nâng cao nội bộ (ICECOOL), nhằm tìm cách khắc phục những hạn chế của làm mát từ xa. Chương trình sẽ nghiên cứu mức độ nóng bên trong các chip sử dụng silicon cho việc này. Cơ quan này nhằm mục đích chứng minh rằng việc làm mát cũng quan trọng đối với thiết kế của chip như các thành phần còn lại. Dự án giả định rằng hệ thống làm mát bên trong sẽ được lắp đặt trực tiếp trong vi mạch hoặc trong khe hở vi mô giữa các chip.
Nếu hoàn thành thành công, dự án sẽ tạo cơ hội để giảm mật độ của chip và hệ thống làm mát, điều này sẽ rất hiệu quả để tạo ra một thế hệ hệ thống điện tử mới.
Công nghệ quản lý nhiệt
Những cải tiến đáng kể về công nghệ và tích hợp hệ thống đã khiến mức độ tiêu thụ năng lượng của quân đội tăng lên đáng kể. Mức độ tiêu thụ điện năng đã tăng lên trong khi kích thước của các vi mạch giảm xuống. Điều này làm cho các hệ thống này quá nóng. Do đó, DARPA đã khởi động chương trình Công nghệ Quản lý Nhiệt, chương trình này tham gia vào việc nghiên cứu và tối ưu hóa các vật liệu nano mới với hệ thống tản nhiệt, được lên kế hoạch sử dụng trong sản xuất vi mạch. Chương trình đang phát triển trong năm lĩnh vực chính: công nghệ vi mô để làm mát bộ trao đổi nhiệt, làm mát tích cực các mô-đun, công nghệ ống dẫn nhiệt thích ứng, bộ khuếch đại công suất hiện đại, bộ làm mát nhiệt điện.
Do đó, những nỗ lực chính của chương trình là nhằm phát triển và tạo ra các nhà phân phối nhiệt hiệu suất cao dựa trên làm mát hai pha và thay thế chúng cho các hợp kim đồng, hiện đang được sử dụng trong các hệ thống; tăng mức độ làm mát nhiệt bằng cách giảm điện trở nhiệt; phát triển các vật liệu và cấu trúc mới có thể giảm nhiệt; nghiên cứu công nghệ làm mát sử dụng môđun nhiệt điện.
Cuộc cách mạng về hiệu quả năng lượng cho các công nghệ máy tính nhúng
Hầu hết các hệ thống thông tin quân sự hiện nay đều bị hạn chế về khả năng tính toán do hạn chế về năng lượng điện, kích thước và trọng lượng và vấn đề làm mát. Hạn chế này có tác động tiêu cực đáng kể đến việc quản lý hoạt động của các bộ phận quân sự, bởi vì, ví dụ, các hệ thống tình báo và trinh sát thu thập nhiều thông tin hơn mức có thể được xử lý trong thời gian thực. Do đó, nó chỉ ra rằng trí thông minh không có khả năng cung cấp dữ liệu có giá trị cần thiết tại một thời điểm nhất định.
Các hệ thống xử lý thông tin hiện tại có khả năng xử lý 1 gigabyte dữ liệu mỗi giây, trong khi theo quân đội thì cần gấp 75 lần. Nhưng các bộ vi xử lý hiện đại đã đạt đến mức tối đa trong quá trình tăng công suất mà không làm tăng điện năng tiêu thụ. Chương trình Cách mạng Hiệu quả Điện năng cho Công nghệ Máy tính Nhúng (PERFECT) của DARPA được thiết kế để mang lại hiệu quả sử dụng năng lượng mà bạn cần.
Chương trình cung cấp cho việc đạt được sự gia tăng năng lực xử lý thông tin lên 75 lần. Việc triển khai chương trình này có thể giúp bạn tạo ra điện thoại thông minh có thể hoạt động trong nhiều tuần hoặc máy tính xách tay, pin của chúng sẽ cần được sạc thường xuyên khi bạn đổ xăng cho ô tô.
Chế tạo nano dựa trên mẹo
Cơ quan này chi rất nhiều cho sự phát triển của công nghệ nano. Nhưng mặc dù thực tế là các khái niệm cơ bản trong quá trình phát triển của chúng được công nhận là cần thiết, vẫn có những vấn đề trong quá trình sản xuất hàng loạt của chúng.
Mục tiêu của chương trình Chế tạo nano dựa trên mẹo là thiết lập quyền kiểm soát chất lượng sản xuất vật liệu nano - dây nano, ống nano và chấm lượng tử, bao gồm kiểm soát kích thước, hướng và vị trí của từng sản phẩm. Chương trình liên quan đến việc kết hợp điều khiển với các công nghệ tiên tiến, do đó tạo ra nhiệt độ cao, dòng chảy tốc độ cao và trường điện từ mạnh mẽ tương tự như công nghệ quang học.
Hiện tại, không thể kiểm soát quá trình sản xuất nano. Một số kỹ thuật đã được chứng minh trong những năm gần đây, nhưng chúng đều có những hạn chế đáng kể. Vì vậy, ví dụ, trong sản xuất ống nano, chỉ có thể kiểm soát sự phát triển của chúng chứ không thể kiểm soát kích thước và hướng của chúng. Khi tạo ra các chấm lượng tử, không thể tạo ra một mảng lớn với độ đồng nhất cao.
Nếu dự án được hoàn thành thành công, kết quả của nó sẽ vô cùng quan trọng đối với việc sản xuất các sản phẩm nano.
Tính toàn vẹn và độ tin cậy của các mạch tích hợp
Trung tâm của nhiều hệ thống điện tử đã được phát triển cho Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ là các mạch tích hợp. Đồng thời, bộ phận quân sự sử dụng chúng hết sức thận trọng, lo lắng về tính toàn vẹn của các hệ thống này. Do trong bối cảnh thị trường toàn cầu hóa, hầu hết các vi mạch được sản xuất trong các doanh nghiệp bất hợp pháp, có nguy cơ là các vi mạch được mua cho các hệ thống của quân đội sẽ không đáp ứng các thông số kỹ thuật, và do đó, sẽ không đáng tin cậy..
DARPA, là một phần của chương trình Tính toàn vẹn và Độ tin cậy của Mạch tích hợp (IRIS), tìm cách phát triển các phương pháp có thể xác minh các chức năng của mỗi chip mà không phá hủy nó. Hệ thống của các phương pháp này bao gồm nhận dạng nâng cao các thiết bị của mạch submicron sâu, cũng như các phương pháp tính toán để xác định mối quan hệ giữa các thiết bị.
Ngoài ra, chương trình còn cung cấp việc tạo ra các phương pháp sáng tạo để tạo mô hình thiết bị và tiến hành các quy trình phân tích nhằm xác định độ tin cậy của mạch tích hợp bằng cách thử nghiệm một số lượng nhỏ mẫu.
Chương trình truy cập Edge hàng đầu
Như đã đề cập ở trên, hầu hết các chip được sử dụng ở Hoa Kỳ được sản xuất bên ngoài nước. Tình trạng này, theo quan điểm của người Mỹ, là ác hại. Thứ nhất, việc thiếu khả năng tiếp cận với các công nghệ tiên tiến góp phần khiến nguồn nhân lực có trình độ cao bị đào thải khỏi đất nước. Thứ hai, Bộ Quốc phòng không tin tưởng quá nhiều vào các vi mạch như vậy.
Nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn có tầm quan trọng rất lớn đối với việc đưa ra những phát triển công nghệ không chỉ trong các cơ cấu thương mại, mà còn trong bộ phận quân sự. Do đó, cơ quan này đã khởi động một chương trình mới có tên là Chương trình Tiếp cận Cạnh tranh Dẫn đầu, nhằm cung cấp cho các trường đại học, các cơ quan công nghiệp và chính phủ công nghệ bán dẫn quân sự tiên tiến. Tất cả những điều này được thực hiện với hy vọng sản xuất chip sẽ sớm quay trở lại Mỹ.
Các ứng dụng công nghệ tiên tiến bao gồm thay thế kỹ thuật số các mạch tích hợp tín hiệu tương tự hoặc hỗn hợp, các mạch tích hợp tín hiệu hỗn hợp phụ trợ, các giải pháp cho vấn đề tốc độ cao và công suất thấp của bộ chuyển đổi tương tự sang số và bộ xử lý đa lõi. Vào một thời điểm nhất định, bộ phận quân sự sẽ cung cấp cho cơ quan các dự án mới. Tiêu chí lựa chọn chính sẽ là tính mới của thiết kế, khả năng ứng dụng trong ngành quân sự, cũng như tiềm năng huy động thành công hiệu quả hoạt động.
Đa dạng có thể tiếp cận không đồng nhất
Một trong những vấn đề chính hiện đang cản trở sự phát triển hơn nữa của công nghệ máy tính là vi mạch cho chúng phải được làm bằng nhiều vật liệu khác nhau. DARPA đang phát triển chương trình Không đồng nhất có thể tiếp cận đa dạng, mục tiêu của chương trình này là tạo ra một nền tảng silicon đơn mới trên đó các vi mạch thế hệ mới sẽ được tạo ra. Do đó, theo các nhà phát triển, tích hợp không đồng nhất cần khắc phục một số vấn đề nghiêm trọng liên quan đến quá trình truyền dữ liệu, xác định mật độ của các hợp chất không đồng nhất, thiết lập chế độ nhiệt độ tối ưu và tối ưu hóa nền tảng mới để sản xuất hàng loạt.
Trong trường hợp phát triển thành công, nền tảng không đồng nhất có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp như vi mạch quang điện tử, hệ thống cảm biến quang học, máy phát quang tín hiệu tùy ý, máy ảnh nhiệt đa sóng tích hợp xử lý hình ảnh và đọc thông tin.
Kết quả của chương trình cũng sẽ rất quan trọng đối với mục đích dân dụng, vì việc tạo ra một nền tảng chung sẽ giúp máy tính hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Máy tính hiệu suất cao phổ biến
Trong số những phát triển của cơ quan này, có một chương trình tiếp cận quá trình tạo ra thiết bị máy tính một cách thực tế từ đầu - "Máy tính hiệu suất cao phổ biến". Nó tập trung vào việc thiết kế và phát triển các công nghệ cung cấp nền tảng để tạo ra các máy tính có mức tiêu thụ điện năng thấp, bảo vệ chống lại các cuộc tấn công mạng và với hiệu suất cao hơn. Ngoài ra, chương trình giả định rằng những máy tính như vậy sẽ dễ dàng hơn nhiều về mặt lập trình, vì vậy ngay cả những chuyên gia có ít kinh nghiệm cũng có thể làm được.
Các máy tính này sẽ đáng tin cậy hơn và hiệu quả hơn bằng cách cải thiện các hệ thống có khả năng mở rộng, có thể lập trình cao. Các cơ cấu nghiêm túc như Đại học Công nghệ Massachusetts, Intel, NVIDIA đang tham gia vào dự án này. Do đó, có thể lập luận rằng chương trình này là một trong những bước phát triển đầy tham vọng nhất của DARPA.
Ngoài ra, cơ quan này đang tích cực làm việc để phát triển các vi mạch 3D tích hợp. Hiện nay, vi mạch là một trong những mũi nhọn của vi điện tử. Nhưng đối mặt với kích thước chip ngày càng giảm, các công nghệ bán dẫn hiện đại phải đối mặt với nhiều vấn đề cơ bản và cụ thể. Do đó, bất chấp sự thành công lớn của chất bán dẫn, các nhà phát triển đang tìm kiếm các loại vi mạch đa năng mới sẽ có hiệu suất cao hơn.
Việc tạo ra một mạch tích hợp ba chiều sẽ mở ra cơ hội lớn cho sự phát triển nhanh hơn và hiệu quả hơn của công nghệ máy tính, vì hạn chế của hai chiều sẽ được khắc phục. Rốt cuộc, sự tiến bộ đã đạt đến điểm phát triển khi các vi mạch phức tạp đến mức đơn giản là không có chỗ cho các kết nối cần thiết trên một con chip hai chiều.
Việc tạo ra một vi mạch ba chiều, với tất cả các vấn đề liên quan đến ứng dụng thực tế của nó, sẽ giúp công nghệ trở nên nhỏ gọn hơn.
Công nghệ vi mô để Định vị, Điều hướng và Định thời gian
Trong nhiều thập kỷ, Hệ thống Định vị Toàn cầu, hay GPS, đã được tích hợp vào hầu hết các thiết bị định vị quân sự. Do đó, nhiều loại vũ khí phụ thuộc vào dữ liệu về vị trí, hướng di chuyển, thời gian bay và những thông tin tương tự do hệ thống truyền đi. Nhưng sự phụ thuộc như vậy có thể tạo ra những vấn đề lớn, vì trong điều kiện khó tiếp nhận hoặc gây nhiễu tín hiệu, các loại vũ khí yêu cầu liên lạc liên tục với hệ thống sẽ không hoạt động.
DARPA đã bắt đầu phát triển công nghệ Vi mô cho chương trình Định vị, Điều hướng và Định thời (MICRO-PNT), bản chất của nó là tạo ra các công nghệ cho phép bạn làm việc ngoại tuyến. Các vấn đề quan trọng của vật cố định ở giai đoạn này là kích thước, trọng lượng và sức mạnh. Nghiên cứu thành công sẽ tạo ra một thiết bị duy nhất kết hợp tất cả các thiết bị cần thiết: gia tốc kế, đồng hồ, hiệu chuẩn, con quay hồi chuyển. Hiệu chuẩn kính hiển vi sẽ cung cấp khả năng nhắm mục tiêu chính xác hơn bằng cách sửa lỗi nội bộ.
Năm 2010, nghiên cứu bắt đầu phát triển công nghệ vi mô liên quan đến việc tạo ra đồng hồ và dụng cụ quán tính có độ chính xác cao.
Sự phát triển của chương trình này chủ yếu nhằm mục đích tăng dải động của cảm biến quán tính, giảm sai số đồng hồ, cũng như phát triển các vi mạch để xác định vị trí và quỹ đạo chuyển động.
Nếu chương trình đang được triển khai, hãy tưởng tượng Google Maps trong tàu điện ngầm.
