Chiến trường đang trở nên kỹ thuật số và các lực lượng mặt đất ngày càng dựa vào các máy tính do binh sĩ đeo hoặc gắn trên các phương tiện giao thông. Các hệ thống này phải chịu được các điều kiện khắc nghiệt đồng thời tích hợp các giải pháp thiết kế tốt nhất từ thế giới dân dụng
Máy tính trên xe được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ khác nhau, từ nhận thức tình huống đến thu thập và giám sát dữ liệu, từ liên lạc đến theo dõi lực lượng của một người. Nhiều hệ thống trong số này, được gắn trong các giá đỡ tiêu chuẩn, hoạt động độc lập với người dùng theo nhiều cách khác nhau; chúng thường không giống với bất kỳ cách nào của máy tính có màn hình và bàn phím mà chúng ta quen dùng.
Tiêu chuẩn
Theo Brian Reinhart, CTO cho các dự án đặc biệt tại Crystal Group, nhà cung cấp máy tính nhúng và các sản phẩm liên quan cho các ứng dụng quan trọng, có một số vấn đề thách thức liên quan đến việc nhúng máy tính vào xe. Ví dụ, nhiều ứng dụng phải hoạt động trong môi trường không cho phép sử dụng công nghệ làm mát truyền thống, có nghĩa là "chúng tôi phải tạo ra một hệ thống có thể tồn tại ở nhiệt độ cao mà không cần đến sự hỗ trợ của quạt." Ngoài ra, máy tính thường cần được đặt ở những nơi không vừa với kích thước của giá máy chủ EIA-310 tiêu chuẩn (482,6 mm), điều này đã trở thành một yếu tố quen thuộc trong thế giới máy tính thương mại. Điều này có nghĩa là các công ty như Crystal phải tạo ra các hệ thống có quy mô nhất định hoặc “yếu tố hình thức” có thể hoạt động với số lượng hạn chế. “Chúng phải được tạo hình để phù hợp với bất kỳ khối lượng nào có sẵn trên bệ, có thể là chắn bùn hoặc khoang động cơ của xe. Chúng có thể được đặt trên sàn xe hoặc bên cạnh bình xăng."
Ngoài ra, "một số hệ thống đường không cần hoạt động ở điện áp đầu vào thấp hơn bình thường", ông giải thích, "để đáp ứng MIL-STD-1275, một trong bộ tiêu chuẩn quân sự của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ xác định thiết kế và cấu tạo tương tự. hệ thống”. Điều này có nghĩa là các công ty phải thiết kế nguồn cung cấp năng lượng để đáp ứng các tiêu chuẩn này. Nếu không có công nghệ thương mại sẵn có thích hợp có thể điều chỉnh để hoạt động trong các điều kiện bất lợi, thì "chúng tôi tự phát triển và triển khai và tích hợp nó vào các nhiệm vụ chúng tôi cần."
Ngày nay, máy tính đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của hầu hết các phương tiện mặt đất, theo lưu ý của nhà công nghệ trưởng của công ty Mỹ General Micro Systems, chuyên sản xuất các sản phẩm nhúng kích thước nhỏ, màn hình thông minh chắc chắn, giá đỡ máy chủ và các hệ thống máy tính khác. của các chương trình lớn, chẳng hạn, cung cấp các sản phẩm của mình cho xe bọc thép. của gia đình Stryker của quân đội Mỹ. Ví dụ, ông trích dẫn các hệ thống cho phép người vận hành, nhìn vào màn hình, điều khiển máy trong bóng tối hoàn toàn trong thời gian thực. "Những chiếc máy tính này được đặt trong những khối nhỏ, gồ ghề."
David Yedinak, giám đốc công nghệ tại Curtiss-Wright, chuyên cung cấp máy tính nhúng cho các phương tiện mặt đất và màn hình gồ ghề cho biết: “Công nghệ này cùng với một số công nghệ khác đã bùng nổ trong những năm gần đây. Ông thu hút sự chú ý đến xu hướng "xử lý dữ liệu phân tán" ngày càng tăng, nơi các máy tính ngày càng được nối mạng với nhau thay vì hoạt động như những hệ thống riêng biệt. Các chương trình như GVA (Kiến trúc xe chung) của Anh hoặc tương đương với Victory của Mỹ đang củng cố xu hướng này và kết quả là sẽ dẫn đến "giảm kích thước, trọng lượng, tiêu thụ năng lượng và chi phí thông qua phân phối dữ liệu." Yedinak đã chỉ ra một số hướng phát triển khác, đặc biệt lưu ý những tiến bộ trong công nghệ xử lý dữ liệu. Nhìn chung, một trong những thách thức quân sự lớn nhất mà các công ty như Curtiss-Wright phải đối mặt là thách thức hiện đại hóa: cần phải nhúng các công nghệ máy tính mới, đồng thời nhận ra rằng chúng sẽ hoạt động song song với các hệ thống cũ hơn mà có thể không được cập nhật cho một thập kỷ nữa. "Làm thế nào để bạn mang hai thế giới này lại với nhau?"
Điều kiện không thuận lợi
Máy tính chắc chắn được thiết kế để chịu được các điều kiện khắc nghiệt và do đó phải đáp ứng một số tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Ngoài tiêu chuẩn MIL-STD-1275, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ cũng có trong kho vũ khí của mình tiêu chuẩn MIL-STD-810, xác định các yêu cầu về khả năng chống sốc và rung và MIL-STD-461, xác định khả năng miễn nhiễm với bức xạ điện từ. “Ba tiêu chuẩn này là trọng tâm của tất cả các thử nghiệm, mặc dù cũng có nhiều thử nghiệm cụ thể được thực hiện khi cần thiết,” Mike Southworth, giám đốc dự án cho các máy tính dạng nhỏ chắc chắn tại Curtiss-Wright cho biết. Đối với máy tính nhúng hệ số dạng nhỏ, ông tin rằng với nhu cầu ngày càng tăng về quyền tự chủ, máy tính quân sự sẽ ngày càng sử dụng máy học và các dạng trí tuệ nhân tạo khác. Ông dự đoán sự xuất hiện của các máy tính nhúng có "trí thông minh mạnh hơn đáng kể", với nhiều khả năng thu thập dữ liệu hơn. Kết cấu chắc chắn và đáng tin cậy cũng là một tính năng không thể thiếu của màn hình được sử dụng để trình bày hình ảnh và thông tin cho đội xe. Argon có một số màn hình như vậy trong danh mục đầu tư của mình và gần đây đã hoàn thành việc thử nghiệm ba sản phẩm mới và dự kiến sẽ sớm đưa vào sản xuất hàng loạt.
Reinhart cho biết ông hy vọng sẽ thấy mức độ bảo mật cao hơn trên các máy tính, đặc biệt là khi chúng trở thành một phần của một mạng lưới rộng lớn hơn. "Khi băng thông của mạng tăng lên, cần phải cải thiện tính bảo mật của nó." Ông cũng thu hút sự chú ý đến việc sử dụng rộng rãi ổ đĩa trạng thái rắn hoặc ổ đĩa flash (tiếng Anh là Solid State Drive, SSD). Không giống như ổ cứng thông thường, chúng không có bộ phận chuyển động nên ít bị hư hại do va chạm mạnh như bị rơi. SSD ban đầu có giá cao hơn, nhưng giá đã giảm đáng kể trong những năm gần đây, với bản thân các ổ đĩa này ngày càng nhỏ hơn và dung lượng của chúng ngày càng tăng. Ông nói thêm: “Điều này có tầm quan trọng lớn đối với các ứng dụng như thu thập và lưu trữ dữ liệu. SSD cũng là một phần không thể thiếu của máy tính xách tay và máy tính bảng siêu bền, hiện là công cụ chính của người lính khi tháo lắp và cũng có thể được tích hợp vào các phương tiện giao thông. Nhiều nhà sản xuất máy tính cá nhân lớn cũng đang phát triển cho quân đội. Ví dụ, Dell cung cấp một loạt máy tính Latitude Rugged chắc chắn với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. “Trong 5 đến 10 năm qua, ngành công nghiệp đã đạt được những bước tiến lớn với công nghệ SSD”, Umang Patel, giám đốc của Dell Rugged, cho biết, lưu ý rằng SSD rất mạnh mẽ về khả năng phục hồi môi trường và hiệu suất vượt trội. nó tiêu thụ ít năng lượng hơn và khởi chạy ứng dụng nhanh hơn."
Ngoài ra còn có một số lĩnh vực cần xem xét khi sản xuất các thiết bị máy tính chắc chắn. Patel đã chỉ ra những vấn đề lâu năm liên quan đến nhiệt độ; Việc lắp đặt quạt để làm mát hệ thống máy tính tạo ra nguồn ô nhiễm và các bộ phận chuyển động cơ học mà hệ thống dựa vào để hoạt động. Do đó, các nhà sản xuất máy tính chắc chắn nên xem xét các cách khác để làm mát hệ thống, bao gồm các hệ thống thụ động, cũng như các quạt mạnh hơn được thiết kế cho các môi trường khắc nghiệt. “Tôi phải làm mát hệ thống, nhưng đồng thời cũng phải bảo vệ nó khỏi bụi, nước và các yếu tố có hại khác. Tôi phải cung cấp điều này trong một khoảng thời gian rất dài với độ tin cậy cao hơn. " Theo Jackson White, giám đốc Getac, công ty sản xuất máy tính bảng, máy tính xách tay và các hệ thống khác, trước khi xem xét bất kỳ thiết bị nào cho mục đích quân sự, cần phải tìm hiểu xem nó có đáp ứng các tiêu chuẩn nhất định hay không. “Bảo vệ dữ liệu chắc chắn là một ưu tiên, nhưng độ tin cậy và khả năng phục hồi cũng được yêu cầu để chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt hoặc thậm chí khắc nghiệt, cộng với khả năng tương thích với các công nghệ thiết yếu khác mà nhân viên sử dụng. Còn các yếu tố khác như giá thành, tính dễ sử dụng, tính phù hợp với mục đích sử dụng và cuối cùng là tuổi thọ sử dụng."
White tin rằng các thiết bị siêu bền không chỉ phải chịu được rơi, va đập, rung lắc, nước và hóa chất mà còn cả các tình huống khắc nghiệt như sa mạc với nhiệt độ thiêu đốt. Ông thông báo rằng các sản phẩm của công ty mình đạt tiêu chuẩn IP67 (Dấu bảo vệ quốc tế) hoặc cao hơn; điều này có nghĩa là "chúng được kiểm tra theo tiêu chuẩn quân sự và có khả năng chịu được độ rơi và nhiệt độ do khách hàng quân sự quy định." Ông lưu ý một số khía cạnh khác của công nghệ liên quan đến người dùng quân sự. Ví dụ, những người lính xuống ngựa thường phải mặc quần áo bảo hộ, bao gồm cả găng tay, vì vậy màn hình cảm ứng phải nhạy cảm với họ. Ngoài ra, màn hình phải hiển thị rõ ràng trong các điều kiện ánh sáng khác nhau hoặc tương thích với kính nhìn ban đêm. White đã lưu ý một số hướng mà công nghệ đã phát triển trong những năm gần đây. Ví dụ, trong những năm gần đây, nhiều cải tiến đã được giới thiệu trong các thiết bị dân sự, các giải pháp đột phá đã được thực hiện, và do đó "quân đội muốn ngành công nghiệp trong các hệ thống được phát triển cho họ sử dụng tất cả những điều này mạnh dạn hơn để đạt được sự tương tác tốt hơn và tăng hiệu quả trong một tình huống chiến đấu."
Công nghệ pin
Trong khi đó, pin ngày càng mạnh hơn, kéo dài từ tám đến mười giờ, đồng thời cải thiện khả năng kết nối và, theo White, “Với nhiều tần số và phương thức kết nối khác nhau, nhân viên có thể truy cập và nhập dữ liệu nhanh hơn với mức độ bảo mật cao hơn”. Có một số tiến bộ trong công nghệ màn hình cảm ứng và việc sử dụng nhựa composite cho phép "giảm đáng kể độ dày và trọng lượng của các thiết bị trong khi vẫn duy trì các đặc tính sức mạnh."
John Tucker, Trưởng bộ phận Châu Âu của Panasonic, lưu ý rằng họ sử dụng nhiều vật liệu khác nhau, chẳng hạn như hợp kim magiê, cho dòng máy tính xách tay và máy tính xách tay Toughbook siêu bền của họ. Chúng cứng hơn 20 lần so với nhựa ABS (ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene - acrylonitrile butadiene styrene), nhưng tương đối nhẹ. Ngoài ra, có những vật liệu được thiết kế để giảm tải xung kích. Trong số đó, ông đặt tên cho một loại polyme đàn hồi, chẳng hạn, nó hấp thụ phần lớn lực va chạm khi rơi. Các nhà sản xuất cũng rất chú trọng đến bên trong hệ thống của họ. Ví dụ, họ sử dụng rộng rãi các đầu nối mạ vàng để tránh gỉ do độ ẩm cao và các vấn đề khác. "Ngay cả khi bạn sử dụng hệ thống của mình ở nhiệt độ thấp và cao, độ ẩm cao, mưa và tuyết, bạn sẽ không bị ăn mòn nhỏ nhất."
Người phát ngôn của nhà sản xuất máy tính bảng siêu bền Xplore cho biết điều kiện chiến đấu đòi hỏi độ tin cậy và khả năng chống chịu với nhiệt độ khắc nghiệt, mưa và bụi. Ông cũng đặt tên cho phạm vi nhiệm vụ mà máy tính bảng quân sự phải giải quyết. "Anh ấy phải làm hầu hết mọi thứ mà bạn có thể tưởng tượng, như vận tải đường bộ, hậu cần và xây dựng." Trong những năm gần đây, khách hàng quân sự đang tìm kiếm các thiết bị nhỏ hơn, nhiều chức năng hơn. Nhìn về phía trước, "họ đang tích hợp máy tính bảng và các thiết bị máy tính đeo được khác vào một hệ thống siêu thông tin và truyền thông tích hợp." Về vấn đề này, Tucker đã chỉ ra sự xuất hiện của khái niệm "người lính được kết nối" và thực tế là Panasonic đang làm việc theo hướng này với một số cấu trúc quân sự châu Âu. Trên thực tế, điều này sẽ cho phép các chỉ huy có thông tin toàn diện về khu vực chiến sự, cho đến tình trạng sức khỏe của từng người lính. Điều này có thể thúc đẩy nhu cầu về công nghệ có thể đeo và thậm chí là kích hoạt bằng giọng nói.
Một trong những hướng chính trong sự phát triển của các hệ thống máy tính quân sự là việc sử dụng các công nghệ thương mại hiện đại, tất nhiên, đồng thời duy trì độ tin cậy cần thiết trên chiến trường. Ví dụ, việc dễ dàng sử dụng điện thoại thông minh, máy tính xách tay và máy tính bảng, mà một người lính có thể sử dụng trong cuộc sống dân sự của mình, rất quan trọng. Tucker cho biết có một kiểu giao thoa giữa lĩnh vực quân sự và dân sự, mặc dù hiện nay, trong nhiều trường hợp, công nghệ đang tràn vào lĩnh vực quốc phòng. “Điều quan trọng là phải sử dụng các công nghệ phổ biến trong lĩnh vực dân sự và làm cho chúng phù hợp với các nhiệm vụ quân sự. Tuy nhiên, quá trình này phải vô cùng ý nghĩa. Có vẻ như nó sẽ sử dụng đầu nối USB (Universal Serial Bus). Những gì là đặc biệt về nó? Nhưng quân đội cần các đầu nối USB đáng tin cậy, chống bụi và chống thấm nước”.
Ngoài chi phí
Getac tích hợp sự tiện lợi và chức năng của các hệ thống thương mại vào tất cả các thiết bị di động siêu bền của nó. White lưu ý rằng "đây là một trong những yêu cầu chính của khách hàng quân sự khi lựa chọn nhà cung cấp của họ." Ông nói, cần có sự cân bằng vì các thiết bị dân sự "chắc chắn sẽ không đủ mạnh và bền để đáp ứng nhu cầu của những người lính đã xuống xe hoặc các điều kiện mà họ phải làm việc." Mặt khác, một số thiết bị cụ thể có độ an toàn lớn có thể quá nặng và cồng kềnh. “Để thực sự phù hợp với các nhiệm vụ tác chiến (chức năng chỉ huy và kiểm soát) của quân đội và các mục tiêu tái trang bị kỹ thuật, mua sắm quốc phòng nên tập trung vào việc mua lại phần cứng và phần mềm thương mại mới bán sẵn và thậm chí cả các ứng dụng như Internet of Things (khả năng để thiết lập giao tiếp giữa các thiết bị điện tử mà không cần sự tham gia của máy tính). Một thế hệ thiết bị thương mại mới có sẵn với độ tin cậy cao hơn có thể tạo ra sự cân bằng phù hợp vì chúng nhẹ, mạnh mẽ, dễ sử dụng và đáp ứng các tiêu chuẩn truyền dữ liệu và bảo mật nghiêm ngặt.”
