โครงการทหารอเมริกันที่มีแนวโน้มมากที่สุด การใช้งานที่เป็นไปได้เพื่อสันติภาพ
สำหรับการพัฒนาอุปกรณ์เทคโนโลยีของกองกำลังทหารและวิทยาศาสตร์ กองทุนหลายล้านดอลลาร์ได้รับการจัดสรรเป็นประจำทุกปี หน่วยงานวิจัยสำหรับโครงการป้องกันขั้นสูงซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อย่อของอเมริกา - DARPA มีส่วนร่วมในการพัฒนาในพื้นที่นี้ เป็นหน่วยงานที่เป็นผู้ประดิษฐ์สิ่งประดิษฐ์เช่นอินเทอร์เน็ต GPS และเครื่องบินล่องหนซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งไม่เพียง แต่สำหรับกองทัพเท่านั้น แต่ยังสำหรับพลเรือนทั่วไปด้วย
ในขณะนี้ หน่วยงานกำลังพัฒนาโครงการจำนวนมากที่สามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อมนุษยชาติ หากได้รับอนุญาตให้เข้าสู่การผลิตภาคอุตสาหกรรมเท่านั้น
ปัจจุบัน DARPA ให้ความสำคัญกับการพัฒนา ระบบเลเซอร์ … ในบรรดาโปรแกรมต่างๆ ของ Agency ได้แก่ โปรแกรม Excalibur, Architecture for Diode High Energy Laser System, Ultra Beam และ Compact Mid-ultraviolet technology
ปืนเลเซอร์ไกด์ขนาดเล็ก Excalibur
กองทัพมักกังวลเรื่องการใช้อาวุธที่สมบูรณ์แบบในสงครามในเมือง แต่เพื่อให้เครื่องบินและโดรนมีอาวุธเลเซอร์ จำเป็นต้องมีขนาดที่กะทัดรัดเพียงพอและมีประสิทธิภาพมากกว่าระบบที่มีอยู่ในปัจจุบันและติดตั้งบนแพลตฟอร์มขนาดใหญ่ DARPA ได้เริ่มพัฒนาระบบอาวุธเลเซอร์ขนาดกะทัดรัดและทรงพลังสำหรับใช้กับเครื่องบินและเครื่องบินอื่นๆ
ก่อนหน้านี้ วิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างเลเซอร์คือการใช้ภาชนะบรรจุสารเคมีที่เป็นพิษขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เลเซอร์ดังกล่าวได้รับการติดตั้งบนเครื่องบินโบอิ้ง-747 แต่การใช้อุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่นอาวุธบนเครื่องบินโจมตีหรือเครื่องบินรบอย่างน้อยก็ทำไม่ได้
ปืนใหญ่เลเซอร์ Excalibur ใหม่นั้นเบากว่าและกะทัดรัดกว่ามาก ตามแผนผัง ปืนนี้ประกอบด้วยเลเซอร์จำนวนมากโดยไม่ขึ้นต่อกัน ดังนั้นขนาดของตัวปล่อยจึงสามารถลดลงได้ ตัวปล่อยเหล่านี้จะต้องรวมกันเป็นลำแสงเดียวโดยไม่สูญเสียพลังงาน ด้วยหลักการนี้ ปริมาณพลังงานที่ใช้จึงลดลงอย่างมาก แต่ปืนใหญ่ก็มีข้อเสียบางประการเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีปัญหาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการรวมรังสีหลายตัวเข้าเป็นหนึ่งเดียว ซึ่งจะมีความสว่างสูงและความแตกต่างต่ำ การรบกวน การเลี้ยวเบน และผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นอื่นๆ เป็นอุปสรรคต่อการบรรลุเป้าหมายนี้ ดังนั้นเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ผู้สร้างจึงใช้เสาอากาศแบบค่อยเป็นค่อยไปซึ่งใช้ในเรดาร์สมัยใหม่ และทำให้ไม่เพียงแต่โฟกัสลำแสงเท่านั้น แต่ยังแก้ไขมุมของการโก่งตัวโดยไม่ต้องหมุนเสาอากาศ ตัวเอง.
ภายในสิ้นปีนี้ หน่วยงานสัญญาว่าจะสาธิตปืนใหญ่เลเซอร์ต้นแบบที่มีความจุเพียง 3 กิโลวัตต์ แต่ระบบที่เสร็จสมบูรณ์จะมีกำลังไฟฟ้าที่สูงกว่ามาก (ประมาณ 100 กิโลวัตต์) ดังนั้นจึงสามารถใช้สำหรับการโจมตีเป้าหมายทางอากาศและภาคพื้นดินได้อย่างแม่นยำและเนื่องจากน้ำหนักของปืนจะน้อยกว่าเลเซอร์ที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 10 เท่า เอ็กซ์คาลิเบอร์จึงสามารถติดตั้งบนแท่นทหารแทบทุกชนิดโดยไม่ทำให้คุณลักษณะการรบของพวกมันแย่ลง
สถาปัตยกรรมสำหรับระบบเลเซอร์พลังงานสูงไดโอด
โปรแกรมใหม่อื่นของหน่วยงานคือ Architecture for Diode High Energy Laser System (ADHELs) ทุ่มเทให้กับการวิจัยความยาวลำแสงเลเซอร์ใหม่ในกระบวนการสร้างเลเซอร์พลังงานสูงขนาดกะทัดรัด ประสิทธิภาพสูง และพลังงานสูงรุ่นใหม่ ระบบดังกล่าวสามารถรวมเข้ากับยานพาหนะทางอากาศทางยุทธวิธีได้ โดยเฉพาะบนโดรน
โปรแกรมนี้มีวัตถุประสงค์หลักเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อให้ได้ลำแสงเลเซอร์ที่มีกำลังสูงและความสว่างสูง โดยมีค่าความแตกต่างของลำแสงต่ำ
โปรแกรมถูกออกแบบมาสำหรับ 36 เดือนและประกอบด้วยสองขั้นตอน ในระยะแรก มีการวางแผนเพื่อศึกษาการรวมสเปกตรัมและลำแสงที่สอดคล้องกัน ขั้นตอนที่สองมุ่งเน้นไปที่การสร้างลำแสงสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพและกำลังสูง เป้าหมายสูงสุดของโครงการคือการได้รับโครงสร้างการเลี้ยวเบนสำหรับระบบที่จะทำงานที่คลื่นเลเซอร์ยาวในระดับระบบระดับ HEL 100 กิโลวัตต์
อัลตร้าบีม
ปัจจุบันหน่วยงานกำลังดำเนินโครงการปรับปรุงเลเซอร์หลายโครงการ ดังนั้นหนึ่งในโปรแกรมดังกล่าวคือ "Ultra Beam" ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อสร้างเลเซอร์ที่มีรังสีแกมมา ในขั้นตอนแรกของการพัฒนา ได้บรรลุผลบางอย่างแล้ว - เลเซอร์เอ็กซ์เรย์ถูกสร้างขึ้นภายใต้สภาวะของห้องปฏิบัติการ ซึ่งพลังงานโฟตอนอยู่ที่ 4.5 keV ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นว่าเลเซอร์แกมมาเป็นเรื่องของอนาคตอันใกล้นี้ การพัฒนานี้มีความสำคัญทางแพ่งเช่นกัน เนื่องจากเลเซอร์แกมมาแบบคอมแพคสามารถนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการรักษาด้วยรังสีและการวินิจฉัย
เลเซอร์เอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาโดย DARPA สามารถนำไปสู่การพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงขนาดกะทัดรัดในห้องปฏิบัติการที่มีความสว่างสูงของรังสีที่สอดคล้องกันซึ่งจะทำให้สามารถแสดงสามมิติได้ แบบจำลองเซลล์ที่มีชีวิต
มีสองขั้นตอนในโปรแกรม UltraLuch ในระยะแรก ความอิ่มตัวของรังสีเอกซ์เพิ่มขึ้น 4.5 keV ด้วยกำลัง 10 mJ และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ารังสีเหล่านี้สามารถส่งพัลส์ผ่านวัตถุทึบแสง เช่น ภาชนะ ในระยะที่สอง มีการวางแผนที่จะพัฒนาพลังงานรังสีเอกซ์ที่สูงขึ้นเป็นเวลา 36 เดือน เพื่อวินิจฉัยรังสีแกมมาและกำหนดพารามิเตอร์ที่จำเป็นสำหรับการขยายรังสีแกมมาเมื่อใช้กับวัสดุโซลิดสเตตที่มีปริมาณมาก อะตอม
เทคโนโลยีอัลตราไวโอเลตกลางขนาดกะทัดรัด
ทหารจะต้องสามารถตรวจจับและระบุอาวุธเคมีและชีวภาพที่อาจอยู่ในคลังแสงของศัตรู แต่วิธีการตรวจจับสมัยใหม่นั้นใหญ่และหนักหน่วง และพวกมันก็ต้องการพลังงานจำนวนมากเช่นกัน เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ DARPA ได้เริ่มพัฒนาโปรแกรมเทคโนโลยี Compact Mid-ultraviolet technology ผลลัพธ์ที่ได้วางแผนไว้เพื่อให้ได้มาภายใต้กรอบของโครงการนี้ จะทำให้การตรวจจับและระบุอาวุธชีวภาพและเคมีโดยใช้เทคโนโลยีเลเซอร์มีประสิทธิภาพมากขึ้น กรดอะมิโนและโมเลกุลทางชีววิทยาอื่นๆ สามารถตรวจพบได้โดยใช้คลื่นอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นปานกลาง จึงสามารถระบุองค์ประกอบเหล่านี้ได้หากใช้อาวุธประเภทนี้
เทคโนโลยีเลเซอร์สำหรับตรวจจับ NMP มีอยู่แล้วในรังสีอัลตราไวโอเลตในเลเซอร์ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะใน KrF (248 นาโนเมตร) เลเซอร์ขนาดเล็ก (Biological Point Detection System) กำลังใช้งานในระดับกองพันเคมี แต่ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ระบบทั้งหมดเหล่านี้มีราคาแพงและมีขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงไม่สะดวกอย่างยิ่งต่อการใช้งานอย่างแพร่หลายดังนั้นโปรแกรมที่เสนอโดยหน่วยงานจะถูกนำเสนอในสองทิศทางหลัก: ด้วยการวางแนว LED 250-275 นาโนเมตรและกำลังขับ 100 mW เช่นเดียวกับเลเซอร์ที่มีกำลัง 10 mW และการวางแนว 220-250 พรรณี ส่วนหลักของโปรแกรมจะมุ่งเป้าไปที่การแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการจำกัดการจัดเรียงของกลุ่มไนไตรด์ในฐานะเซมิคอนดักเตอร์ของคลื่นอัลตราไวโอเลตระยะกลางถึงสั้น
การนำโปรแกรมนี้ไปใช้จะทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่สามารถตรวจจับมลพิษทางเคมีและชีวภาพได้ เช่น ในน้ำ
โปรแกรมที่มีแนวโน้มของ DARPA ใน ด้านการแพทย์ … ซึ่งรวมถึงโครงการต่างๆ ของหน่วยงาน Dialysis-Like Therapeutics (DLT), In Vivo Nanoplatforms, Living Foundries, Trust Neural-Interface Technology
การบำบัดด้วยการฟอกไต (DLT)
การติดเชื้อที่เกิดจากแบคทีเรียมักเป็นผลมาจากภาวะเลือดเป็นพิษ (ภาวะติดเชื้อ) ซึ่งแม้แต่ทหารที่ได้รับบาดเจ็บเล็กน้อยก็สามารถตายได้ กรมทหารอเมริกันกังวลเรื่องนี้อย่างจริงจัง จึงมีคำสั่งให้พัฒนาเทคโนโลยีใหม่ในการฟอกเลือดจากแบคทีเรีย DARPA ได้เริ่มงานพัฒนาโครงการมูลค่า 10 ล้านดอลลาร์แล้ว เป้าหมายหลักคือการสร้างอุปกรณ์พกพาที่สามารถกำจัดเลือดที่ปนเปื้อนออกจากร่างกาย ชำระล้างสารอันตรายโดยใช้ตัวกรองพิเศษ จากนั้นคืนเลือดที่สะอาดแล้วกลับคืนสู่ร่างกาย อุปกรณ์นี้มีลักษณะคล้ายกับการฟอกไต
ปัจจุบัน การพัฒนาเซ็นเซอร์สำหรับสารก่อโรคกำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ ซึ่งจะหยุดยั้งสารพิษจากไวรัสและแบคทีเรีย นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการแยกส่วนประกอบเหล่านี้ออกจากเลือด ขั้นตอนต่อไปควรทำการทดสอบเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์นี้ ในท้ายที่สุด ควรมีเครื่องแบบพกพาที่จะทำการวิเคราะห์โดยละเอียดของปริมาตรของเลือดทั้งหมดในคราวเดียว ซึ่งจะช่วยให้สามารถตรวจหาไวรัสและสารพิษในระยะแรกได้
เทคโนโลยีดังกล่าวจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานของพลเรือน เพราะด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีดังกล่าว จะสามารถช่วยชีวิตผู้คนได้หลายร้อยหลายพันคนทุกปี
ใน Vivo Nanoplatforms
โรคทุกประเภทจำกัดความพร้อมรบของทหารและก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายที่สำคัญสำหรับแผนกทหารในการดูแลสุขภาพ แต่ในปัจจุบันเทคโนโลยีการวินิจฉัยโรคที่มีอยู่ส่วนใหญ่มีราคาแพงและใช้เวลานาน ดังนั้นการวินิจฉัยและการรักษาที่รวดเร็วจึงเป็นสิ่งจำเป็นในกองทัพสมัยใหม่
DARPA ได้เริ่มพัฒนาโปรเจ็กต์ใหม่ที่เรียกว่า "In Vivo Nanoplatforms" สาระสำคัญของมันลดลงจนถึงการสร้างอนุภาคนาโนประเภทใหม่ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อการตรวจจับร่างกายมนุษย์ที่สม่ำเสมอและแม่นยำตลอดจนการรักษาโรคติดเชื้อประเภทต่างๆและความผิดปกติทางสรีรวิทยา
อันที่จริง โปรแกรมนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อพัฒนานาโนแคปซูลที่จะให้การตรวจสอบสถานะของร่างกายมนุษย์อย่างต่อเนื่อง
นาโนแคปซูลเป็นอนุภาคทรงกลมกลวง ซึ่งเปลือกประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดหรือโพลีเมอร์ ภายในแคปซูลนี้เป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ นอกจากนี้ เปลือกยังสามารถทำจากโมเลกุลดีเอ็นเอที่จัดในลักษณะบางอย่าง แคลเซียมซิลิเกตหรือไฮดรอกซีอะพาไทต์
การใช้อนุภาคนาโนสามารถให้ยาที่เป็นเป้าหมายหรือโครงสร้างทางพันธุกรรมขององค์ประกอบบางอย่าง (ฮอร์โมนหรือเอนไซม์) และเพื่อที่จะส่งนาโนแคปซูล "ไปยังปลายทาง" เปลือกของมันจะติดตั้งตัวรับหรือแอนติเจน
โปรแกรมได้รับการทดสอบในเดือนมีนาคม 2012 คาดว่าจะได้รับการอนุมัติให้ใช้ในช่วงฤดูใบไม้ร่วง
โรงหล่อมีชีวิต
วิศวกรรมสมัยใหม่ขึ้นอยู่กับการพัฒนาพิเศษที่อุตสาหะ และผลลัพธ์จะได้รับหลังจากการลองผิดลองถูกซ้ำๆ เท่านั้น และบ่อยครั้ง การทำงานในโครงการหนึ่งไม่อนุญาตให้คุณเริ่มทำงานในโครงการอื่น ด้วยเหตุนี้ จึงมีการจัดสรรเวลาหลายสิบปีและหลายร้อยล้านดอลลาร์สำหรับโครงการวิศวกรรมชีวภาพหนึ่งโครงการการปรับปรุงเทคโนโลยีวิศวกรรมชีวภาพจะทำให้สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งขณะนี้ยังไม่มีวิธีแก้ไขเลย หรือมีวิธีแก้ปัญหาหลายอย่างพร้อมกัน
โปรแกรม Living Foundries ใหม่ของ DARPA ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างกรอบทางชีววิทยาใหม่สำหรับการออกแบบระบบการสร้างชีววิทยาของมนุษย์และขยายความซับซ้อนของระบบ โปรแกรมนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีและเทคนิคใหม่ ๆ ที่จะทำให้สามารถแก้ไขปัญหาที่ยังไม่ได้แก้ไขก่อนหน้านี้ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะเป็นไปได้ที่จะกำหนดความบกพร่องทางพันธุกรรมของบุคคลต่อโรคบางอย่างเพื่อแก้ไขการทำงานของเซลล์และร่างกายโดยรวม
ในอีกด้านหนึ่ง อาจดูเหมือนว่าเทคโนโลยีดังกล่าวไม่สามารถสร้างขึ้นได้ แต่ความเป็นไปได้อย่างมากของการผลิตวัสดุชีวภาพและยาใหม่ๆ จำนวนมากนั้นฟังดูน่าดึงดูดใจ
เทคโนโลยีส่วนต่อประสานประสาทที่เชื่อถือได้
การพัฒนาและวิจัยเกี่ยวกับประสาทเทียม โดยเฉพาะประสาทหูเทียม (หูเทียม) พิสูจน์ให้เห็นว่าร่างกายมนุษย์รับรู้ถึงวัสดุนี้ ด้วยความช่วยเหลือของอวัยวะเทียมดังกล่าว ทำให้หลายคนสูญเสียหน้าที่การงาน แม้ว่าขาเทียมที่สามารถยึดติดกับระบบประสาทของมนุษย์นั้นมีแนวโน้มที่ดีและมีความสำคัญมากสำหรับแผนกการสงคราม แต่ก็มีอุปสรรคสำคัญและพื้นฐานสองประการที่ขัดขวางการใช้รากฟันเทียมดังกล่าวในการตั้งค่าทางคลินิก อุปสรรคทั้งสองเกี่ยวข้องกับความถูกต้องของการถ่ายโอนข้อมูล ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ประสาทแบบพกพาขนาดเล็กไม่ได้รับการดัดแปลงเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้องจากเซลล์ประสาทเป็นเวลาหลายปี นอกจากนี้ ขาเทียมดังกล่าวไม่สามารถใช้สัญญาณที่ได้รับและควบคุมด้วยความเร็วสูงได้
หน่วยงานมีความสนใจในการแก้ปัญหาทั้งสองนี้ เพื่อที่จะสามารถนำขาเทียมไปใช้งานทางคลินิกได้ ดังนั้นการฟื้นตัวของทหารที่บาดเจ็บจะเร็วขึ้นตามลำดับจึงจะสามารถกลับไปรับราชการได้เร็วกว่ามาก
ประการแรก โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดรากฟันเทียมจึงไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลาหลายปี มีการวางแผนที่จะดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับพารามิเตอร์ของปฏิสัมพันธ์ระหว่างระบบ abiotic และ biotic นอกจากนี้ จะมีการสร้างระบบใหม่ซึ่งจะรวมข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการส่งข้อมูลจากเซลล์ประสาทไปยังอวัยวะเทียม
เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าเทคโนโลยีนี้จะมีการใช้งานพลเรือนอย่างกว้างขวาง
โปรแกรมที่มุ่งเน้นการพัฒนาของ DARPA ระบบเฝ้าระวัง.
การผลิตภาพความร้อนต้นทุนต่ำ
ระบบการมองเห็นความร้อนมีการใช้งานทางทหารมากมาย แต่จนถึงขณะนี้ ระบบนี้มีราคาแพงมาก แอปพลิเคชันจึงไม่ใหญ่เท่าที่จำเป็น DARPA เสนอโปรแกรมเพื่อพัฒนาเครื่องถ่ายภาพความร้อนที่คุ้มค่า ตามคำรับรองของนักพัฒนา มีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่จะรวมเครื่องถ่ายภาพความร้อนดังกล่าวเข้ากับเครื่องสื่อสารและโทรศัพท์มือถือ การพัฒนาได้รับการจัดสรร 13 ล้านดอลลาร์ นอกจากนี้ ความสำเร็จของโครงการควรจะเกิดขึ้นไม่ช้ากว่าสามปีต่อมา
ข้อกำหนดหลักสำหรับเครื่องถ่ายภาพความร้อนรุ่นใหม่มีราคาค่อนข้างต่ำ - ประมาณ 500 เหรียญสหรัฐฯ นอกจากนี้ ความละเอียดของภาพที่ได้ต้องมีอย่างน้อย 640 * 480 พิกเซล มุมมองภาพต้องไม่เกิน 40 องศา และการใช้พลังงานต้องน้อยกว่า 500 มิลลิวัตต์
เทคโนโลยีของกล้องถ่ายภาพความร้อนใหม่นี้ใช้การแผ่รังสีอินฟราเรด ซึ่งช่วยแยกแยะความร้อนออกจากวัตถุที่เย็นในสเปกตรัมสี ดังนั้นสามารถใช้งานได้ไม่เฉพาะในสภาวะปกติเท่านั้น แต่ยังใช้งานได้ในทัศนวิสัยไม่ดีและในเวลากลางคืน
กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีอยู่ในปัจจุบันมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง ต้องบอกด้วยว่าหากการวิจัยประสบความสำเร็จ ผลลัพธ์จะสามารถใช้ไม่เพียงแต่กองทัพ แต่ยังรวมถึงองค์กรพลเรือนด้วยโปรดจำไว้ว่าการพัฒนา DARPA เช่นเทคโนโลยีไฮเปอร์เท็กซ์และส่วนต่อประสานกราฟิกนั้นได้รับการพัฒนาเพื่อวัตถุประสงค์ทางการทหารเช่นกัน
สถาปัตยกรรม Wide FOV ขั้นสูงสำหรับการสร้างใหม่และใช้ประโยชน์จากรูปภาพ
ความสามารถในการมองเห็นได้ไกลขึ้น มีความชัดเจนมากขึ้นในทุกสภาวะ เป็นปัจจัยหนึ่งในการปฏิบัติการรบที่ประสบความสำเร็จ จำเป็นต้องเพิ่มระยะการมองเห็น ความสามารถในการมองเห็นได้ดีเท่ากันทั้งกลางวันและกลางคืน โดยที่กล้องราคาไม่แพง เหตุผลหลักสำหรับความต้องการนี้อยู่ที่การจัดหาเครื่องมือสร้างภาพให้ทหารเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการต่อสู้ กล่าวคือ กล้องถ่ายภาพและวิดีโอ ดังนั้น DARPA จึงเปิดตัวโปรแกรม Advanced Wide FOV Architectures For Image Reconstruction and Exploitation (AWARE) ซึ่งออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาประเภทนี้
ระบบการแสดงภาพแบบใหม่ ซึ่งวางแผนไว้ว่าจะได้รับเป็นส่วนหนึ่งของการใช้งานโปรแกรมนี้ จะมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามาก โดยจะถือว่าเพิ่มขึ้นในด้านการมองเห็น ความละเอียดสูงและภาพคุณภาพสูงในทุกสภาพอากาศ ทั้งกลางวันและกลางคืนในระยะห่างพอสมควร รวมกล้องกว่า 150 ตัวไว้ในเลนส์เดียว ระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียด 10 ถึง 50 กิกะพิกเซล ซึ่งความละเอียดนี้เกินขอบเขตที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์อย่างมาก
ระบบแรกดังกล่าวจะได้รับการออกแบบสำหรับการปรับใช้กับวัตถุภาคพื้นดิน โดยจะเพิ่มระยะการมองเห็น ความสามารถในการทำงาน การมองเห็นทั้งกลางวันและกลางคืน สร้างความสามารถในการค้นหาเป้าหมาย และทำให้แน่ใจว่าจะใช้เซ็นเซอร์กลุ่มใหญ่
อุปกรณ์ดังกล่าวมีความสำคัญทางทหารอย่างมาก เนื่องจากสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์เช่นการกำหนดเป้าหมาย การตรวจจับ และการเฝ้าระวังอย่างต่อเนื่อง
ทุกวันนี้ ผลิตภัณฑ์ทางการทหารแทบทุกชนิดอัดแน่นไปด้วยชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ไมโครเซอร์กิต ชิป และอื่นๆ ดังนั้นโปรแกรม DARPA จำนวนมากจึงมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาและปรับปรุง ฐานส่วนประกอบ … ในบรรดาโปรแกรมดังกล่าวมีดังต่อไปนี้: Intrachip Enhanced Cooling; ความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของวงจรรวม การปฏิวัติประสิทธิภาพด้านพลังงานสำหรับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์แบบฝังตัว Tip-Based Nanofabrication และอื่นๆ
Intrachip Enhanced Cooling
การเพิ่มจำนวนส่วนประกอบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทำให้ระดับความร้อนและการกระจายพลังงานสูงขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ในขณะเดียวกัน ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะจำกัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยไม่เพิ่มปริมาตรและน้ำหนักของระบบอิเล็กทรอนิกส์เอง การใช้การระบายความร้อนจากระยะไกลซึ่งจะต้องนำความร้อนจากเศษไปในอากาศจะไม่ได้ผลอีกต่อไป
ดังนั้น DARPA จึงเริ่มพัฒนาโปรแกรมที่เรียกว่า Intrachip Enhanced Cooling (ICECOOL) ซึ่งพยายามที่จะเอาชนะข้อจำกัดของการทำความเย็นระยะไกล โปรแกรมจะศึกษาระดับความร้อนภายในชิปโดยใช้ซิลิคอน หน่วยงานนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อพิสูจน์ว่าการระบายความร้อนมีความสำคัญต่อการออกแบบชิปเช่นเดียวกับส่วนประกอบอื่นๆ โครงการสันนิษฐานว่าระบบระบายความร้อนภายในจะถูกติดตั้งโดยตรงในไมโครเซอร์กิตหรือในไมโครช่องว่างระหว่างชิป
หากสำเร็จแล้ว โปรเจ็กต์จะให้โอกาสในการลดระดับความหนาแน่นของชิปเองและระบบระบายความร้อน ซึ่งจะมีประสิทธิภาพมากสำหรับการสร้างระบบอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่
เทคโนโลยีการจัดการความร้อน
การปรับปรุงที่สำคัญในด้านเทคโนโลยีและการรวมระบบทำให้ระดับการใช้พลังงานของกองทัพเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ระดับการใช้พลังงานเพิ่มขึ้นในขณะที่ขนาดของไมโครเซอร์กิตลดลง ทำให้ระบบเหล่านี้ร้อนเกินไป ดังนั้น DARPA จึงเปิดตัวโปรแกรม Thermal Management Technologies ซึ่งดำเนินการศึกษาและเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุนาโนใหม่ด้วยระบบระบายความร้อน ซึ่งมีแผนจะใช้ในการผลิตไมโครเซอร์กิต โปรแกรมกำลังพัฒนาในห้าด้านหลัก: ไมโครเทคโนโลยีสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนระบายความร้อน โมดูลระบายความร้อนที่ใช้งาน เทคโนโลยีท่อความร้อนดัดแปลง เพาเวอร์แอมป์ที่ทันสมัย เครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก
ดังนั้นความพยายามหลักของโครงการจึงมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาและสร้างตัวกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูงโดยใช้การระบายความร้อนแบบสองเฟสและทดแทนโลหะผสมทองแดงซึ่งปัจจุบันใช้ในระบบ เพิ่มระดับการระบายความร้อนด้วยความร้อนโดยการลดความต้านทานความร้อน การพัฒนาวัสดุและโครงสร้างใหม่ที่สามารถลดความร้อน ศึกษาเทคโนโลยีการทำความเย็นโดยใช้โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก
การปฏิวัติประสิทธิภาพด้านพลังงานสำหรับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในตัว
ระบบข้อมูลทางการทหารในปัจจุบันส่วนใหญ่ถูกจำกัดในแง่ของพลังการคำนวณ เนื่องจากข้อจำกัดด้านพลังงานไฟฟ้า ขนาดและน้ำหนัก และปัญหาการระบายความร้อน ข้อจำกัดนี้มีผลกระทบในทางลบอย่างมีนัยสำคัญต่อการจัดการการปฏิบัติงานของแผนกทหาร เนื่องจากตัวอย่างเช่น ระบบข่าวกรองและการลาดตระเวนจะเก็บรวบรวมข้อมูลมากกว่าที่จะประมวลผลได้แบบเรียลไทม์ ดังนั้น ปรากฎว่าหน่วยสืบราชการลับไม่สามารถให้ข้อมูลที่มีค่าที่จำเป็นในช่วงเวลาหนึ่งได้
ระบบประมวลผลข้อมูลที่มีอยู่สามารถประมวลผลข้อมูลได้ 1 กิกะไบต์ต่อวินาที ในขณะที่ทางการทหารระบุว่าต้องการมากกว่า 75 เท่า แต่โปรเซสเซอร์ที่ทันสมัยได้มาถึงจุดสูงสุดแล้วในกระบวนการเพิ่มความจุโดยไม่เพิ่มการใช้พลังงาน โปรแกรม DARPA's Power Efficiency Revolution For Embedded Computing Technologies (PERFECT) ออกแบบมาเพื่อมอบประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่คุณต้องการ
โปรแกรมนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการประมวลผลข้อมูลได้ถึง 75 เท่า การใช้โปรแกรมนี้ทำให้สามารถสร้างสมาร์ทโฟนที่สามารถใช้งานได้นานหลายสัปดาห์ หรือแล็ปท็อป ซึ่งจะต้องชาร์จแบตเตอรี่ให้บ่อยเท่าที่คุณเติมน้ำมันรถ
นาโนแฟบริเคชั่นแบบใช้ปลายทิป
หน่วยงานใช้เงินเป็นจำนวนมากในการพัฒนานาโนเทคโนโลยี แม้ว่าแนวคิดพื้นฐานในการพัฒนาจะได้รับการยอมรับตามความจำเป็น แต่ก็ยังมีปัญหากับการผลิตจำนวนมาก
เป้าหมายของโปรแกรม Tip-Based Nanofabrication คือการสร้างการควบคุมคุณภาพการผลิตวัสดุนาโน เช่น สายนาโน ท่อนาโน และจุดควอนตัม ซึ่งรวมถึงการควบคุมขนาด การวางแนว และตำแหน่งของแต่ละผลิตภัณฑ์ โปรแกรมนี้เกี่ยวข้องกับการรวมการควบคุมเข้ากับเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรม ซึ่งทำให้เกิดอุณหภูมิสูง กระแสความเร็วสูง และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทรงพลังที่คล้ายกับเทคโนโลยีออปติคัล
ปัจจุบันไม่สามารถควบคุมกระบวนการผลิตระดับนาโนได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการแสดงเทคนิคบางอย่าง แต่ทั้งหมดมีข้อบกพร่องที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ในการผลิตท่อนาโน สามารถควบคุมเฉพาะการเจริญเติบโตเท่านั้น แต่ไม่สามารถควบคุมขนาดและทิศทางได้ เมื่อสร้างจุดควอนตัม เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างอาร์เรย์ขนาดใหญ่ที่มีความเป็นเนื้อเดียวกันสูง
หากโครงการสำเร็จลุล่วง ผลของโครงการจะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตผลิตภัณฑ์นาโน
ความสมบูรณ์และความน่าเชื่อถือของวงจรรวม
หัวใจสำคัญของระบบอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่พัฒนาขึ้นสำหรับกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ คือ วงจรรวม ในขณะเดียวกัน กรมทหารก็ใช้อย่างระมัดระวัง โดยกังวลเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของระบบเหล่านี้ เนื่องจากในบริบทของโลกาภิวัตน์ของตลาด ไมโครเซอร์กิตส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในองค์กรที่ผิดกฎหมาย จึงมีอันตรายที่วงจรที่ได้มาสำหรับระบบของกรมทหารจะไม่ตรงตามข้อกำหนดและจะไม่น่าเชื่อถือ.
DARPA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม Integrity and Reliability of Integrated Circuits (IRIS) พยายามพัฒนาวิธีการที่สามารถตรวจสอบการทำงานของชิปแต่ละตัวโดยไม่ทำลายชิป ระบบของวิธีการเหล่านี้รวมถึงการรู้จำอุปกรณ์ขั้นสูงของวงจรไมโครไมครอนลึก ตลอดจนวิธีการคำนวณเพื่อกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างอุปกรณ์
นอกจากนี้ โปรแกรมยังจัดให้มีการสร้างวิธีการที่เป็นนวัตกรรมสำหรับอุปกรณ์จำลองและดำเนินการกระบวนการวิเคราะห์ที่มุ่งกำหนดความน่าเชื่อถือของวงจรรวมโดยการทดสอบตัวอย่างจำนวนเล็กน้อย
โปรแกรม Edge Access ชั้นนำ
ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ชิปส่วนใหญ่ที่ใช้ในสหรัฐอเมริกาผลิตขึ้นนอกประเทศ สถานการณ์นี้ในความเห็นของชาวอเมริกันเป็นอันตราย ประการแรก การขาดการเข้าถึงเทคโนโลยีขั้นสูงมีส่วนทำให้บุคลากรที่มีคุณสมบัติสูงหลั่งไหลออกนอกประเทศ ประการที่สอง กระทรวงกลาโหมไม่ไว้วางใจไมโครเซอร์กิตดังกล่าวมากเกินไป
การวิจัยในสาขาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการแนะนำการพัฒนาเทคโนโลยี ไม่เพียงแต่ในโครงสร้างเชิงพาณิชย์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในแผนกทหารด้วย ดังนั้นหน่วยงานจึงได้เปิดตัวโปรแกรมใหม่ที่เรียกว่า Leading Edge Access Program ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้มหาวิทยาลัย อุตสาหกรรม และหน่วยงานของรัฐมีเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ทางการทหารขั้นสูง ทั้งหมดนี้ดำเนินการด้วยความหวังว่าจะสามารถส่งคืนการผลิตชิปกลับไปยังอเมริกาได้ก่อนกำหนด
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงรวมถึงการแทนที่ดิจิตอลของวงจรรวมอนาล็อกหรือสัญญาณผสม วงจรรวมสัญญาณผสมเสริม การแก้ปัญหาความเร็วสูงและพลังงานต่ำของตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลและโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ ในช่วงเวลาหนึ่ง กรมทหารจะจัดหาโครงการใหม่ๆ ให้กับหน่วยงาน เกณฑ์การคัดเลือกหลักจะเป็นความแปลกใหม่ของการออกแบบ ความเป็นไปได้ของการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมการทหาร ตลอดจนศักยภาพในการระดมประสิทธิภาพการปฏิบัติงานที่ประสบความสำเร็จ
เข้าถึงได้หลากหลายต่างกัน
ปัญหาหลักประการหนึ่งที่ขัดขวางการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันคือ วงจรไมโครสำหรับพวกเขาจะต้องทำจากวัสดุต่างๆ DARPA กำลังพัฒนาโปรแกรม Diverse Accessible Heterogeneous ซึ่งมีเป้าหมายคือการสร้างแพลตฟอร์มซิลิกอนเดี่ยวใหม่ซึ่งจะสร้างไมโครชิปรุ่นใหม่ ดังนั้น ตามที่นักพัฒนากล่าว การบูรณาการที่ต่างกันควรเอาชนะปัญหาร้ายแรงจำนวนหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการถ่ายโอนข้อมูล กำหนดความหนาแน่นของสารประกอบที่ต่างกัน สร้างระบอบอุณหภูมิที่เหมาะสม และเพิ่มประสิทธิภาพแพลตฟอร์มใหม่สำหรับการผลิตจำนวนมาก
ในกรณีของการพัฒนาที่ประสบความสำเร็จ แพลตฟอร์มที่แตกต่างกันสามารถใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น optoelectronic microcircuits, ระบบตรวจจับด้วยแสง, เครื่องกำเนิดแสงของสัญญาณที่กำหนดเอง, เครื่องสร้างภาพความร้อนแบบหลายคลื่นพร้อมการประมวลผลภาพแบบบูรณาการและการอ่านข้อมูล
ผลลัพธ์ของโปรแกรมจะมีความสำคัญต่อการใช้งานของพลเรือนเช่นกัน เนื่องจากการสร้างแพลตฟอร์มสากลจะช่วยให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงที่แพร่หลาย
ท่ามกลางการพัฒนาของหน่วยงาน มีโปรแกรมที่เข้าใกล้กระบวนการสร้างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ตั้งแต่เริ่มต้น - "Ubiquitous High Performance Computing" โดยมุ่งเน้นไปที่การออกแบบและพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นรากฐานสำหรับการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ใช้พลังงานต่ำ การป้องกันการโจมตีทางไซเบอร์ และประสิทธิภาพที่สูงขึ้น นอกจากนี้ โปรแกรมยังถือว่าคอมพิวเตอร์ดังกล่าวจะง่ายกว่ามากในแง่ของการเขียนโปรแกรม ดังนั้นแม้แต่ผู้เชี่ยวชาญที่มีประสบการณ์เพียงเล็กน้อยก็สามารถทำได้
คอมพิวเตอร์เหล่านี้จะเชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการปรับปรุงระบบที่สามารถปรับขนาดได้และตั้งโปรแกรมได้สูง โครงสร้างที่จริงจังเช่นมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์, Intel, NVIDIA กำลังมีส่วนร่วมในโครงการนี้ ดังนั้นจึงสามารถโต้แย้งได้ว่าโปรแกรมนี้เป็นหนึ่งในการพัฒนาที่ทะเยอทะยานที่สุดของ DARPA
นอกจากนี้ หน่วยงานกำลังทำงานอย่างแข็งขันในการพัฒนาไมโครเซอร์กิต 3 มิติแบบบูรณาการปัจจุบัน microcircuits เป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ แต่เมื่อต้องเผชิญกับขนาดชิปที่ลดลงเรื่อยๆ เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ต้องเผชิญกับปัญหาเฉพาะและปัญหาพื้นฐานมากมาย ดังนั้น ถึงแม้ว่าเซมิคอนดักเตอร์จะประสบความสำเร็จอย่างมาก นักพัฒนาก็กำลังมองหาไมโครเซอร์กิตเอนกประสงค์ประเภทใหม่ที่จะมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น
การสร้างวงจรรวมสามมิติจะเปิดโอกาสที่ดีในการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากจะเอาชนะข้อจำกัดของสองมิติ ท้ายที่สุด ความคืบหน้าได้มาถึงจุดของการพัฒนาแล้ว เมื่อไมโครเซอร์กิตมีความซับซ้อนมากจนแทบไม่มีที่ว่างสำหรับการเชื่อมต่อที่จำเป็นบนชิปสองมิติ
การสร้างไมโครเซอร์กิตสามมิติพร้อมปัญหาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานจริง จะทำให้เทคโนโลยีมีขนาดกะทัดรัดยิ่งขึ้น
เทคโนโลยีไมโครสำหรับการกำหนดตำแหน่ง การนำทาง และเวลา
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ Global Positioning System หรือ GPS ได้ถูกสร้างขึ้นในอุปกรณ์นำทางทางทหารส่วนใหญ่ ดังนั้น อาวุธหลายประเภทจึงขึ้นอยู่กับข้อมูลตำแหน่ง ทิศทางการเดินทาง เวลาบิน และข้อมูลที่คล้ายกันที่ส่งโดยระบบ แต่การพึ่งพาอาศัยกันดังกล่าวสามารถสร้างปัญหาใหญ่ได้ เนื่องจากในสภาวะที่รับสัญญาณได้ยากหรือการติดขัดของสัญญาณ อาวุธที่ต้องใช้การสื่อสารอย่างต่อเนื่องกับระบบจะไม่ทำงาน
DARPA ได้เริ่มพัฒนาโปรแกรมไมโครเทคโนโลยีสำหรับการกำหนดตำแหน่ง การนำทาง และกำหนดเวลา (MICRO-PNT) ซึ่งสาระสำคัญคือการสร้างเทคโนโลยีที่ช่วยให้คุณทำงานแบบออฟไลน์ได้ ประเด็นสำคัญของฟิกซ์เจอร์ในขั้นตอนนี้คือขนาด น้ำหนัก และกำลัง การวิจัยที่ประสบความสำเร็จจะสร้างอุปกรณ์เครื่องเดียวที่จะรวมอุปกรณ์ที่จำเป็นทั้งหมด: มาตรความเร่ง นาฬิกา การสอบเทียบ ไจโรสโคป การสอบเทียบด้วยกล้องจุลทรรศน์ควรให้การกำหนดเป้าหมายที่แม่นยำยิ่งขึ้นโดยการแก้ไขข้อผิดพลาดภายใน
ในปี 2010 การวิจัยเริ่มต้นขึ้นในการพัฒนาไมโครเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการสร้างนาฬิกาที่มีความแม่นยำสูงและเครื่องมือเฉื่อย
การพัฒนาโปรแกรมมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อเพิ่มช่วงไดนามิกของเซนเซอร์เฉื่อย ลดข้อผิดพลาดของนาฬิกา ตลอดจนการพัฒนาไมโครชิปเพื่อกำหนดตำแหน่งและวิถีการเคลื่อนที่
หากมีการใช้โปรแกรม ลองนึกภาพ Google Maps ในรถไฟใต้ดิน