10 проектов DARPA, которые удивят мир уже в 2015 году

Раны, которые закрываются сами, воздушные лазеры, альтернатива GPS, самоуничтожающиеся процессоры и другие разработки из свежих программ американских военных.

В марте американское Агентство передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) анонсировало свои планы по разработке перспективных технологий на будущий 2015 год. За американскими военными разработчиками принято следить особенно внимательно – сейчас они на передовой мировых технологических разработок. Многие их инновации легко переносятся из сугубо военной сферы в обычную жизнь.

Исследовательское сообщество Defense Network собрало и проанализировало все ближайшие программы DARPA, а мы выбрали из них десять самых интересных проектов.

1. Симбиоз человека и машины

Программа Human and Computer Symbiosis (HCS) – это не попытка создать очередного боевого андроида; ее задача заключается в разработке технологии для поиска и использования человеческих источников информации. Проще говоря, технология HCS позволит компьютерам определять, в какой момент они будут испытывать недостаток в необходимой информации, составлять и отправлять тексты с вопросами к идентифицированным сотрудникам, объединяться и извлекать уроки из ответов. 

Отслеживание этих транзакций – обращений к экспертам – в какой-то момент «натренирует» машину и позволит компьютеру понять, к кому обращаться по конкретным вопросам в будущем. Приобретая знания, некоторые компьютеры, как надеются разработчики, начнут получать специализацию и сами станут экспертами в разных предметных областях. 

Конечная цель глобальная: когда множество компьютеров соберет достаточно знаний, люди начнут получать доступ к ним через тот же самый механизм, который использовали компьютеры, – задавая вопросы. То есть получив знания от экспертов-людей, компьютеры в какой-то момент сами станут для них источником знаний. 

Главная техническая проблема пока касается формулировки, в которой излагаются вопросы и ответы. Некоторым вопросам будет достаточно естественных языков, но в ряде случае потребуется математика, рисунок или другая формулировка.

2. Раны, которые закрываются сами

Программа Tactical Biomedical Technologies отвечает за развитие методов полевой биомедицины по оказанию экстренной медицинской помощи при кровотечениях, которые являются наиболее частой причиной смерти в бою. Проблема особенно актуальна в случае внутренних кровотечений (например, кровоизлияния в мозг, вызванные воздействием ударной волны от взрыва), которые можно купировать только хирургическим путем. Но раненого бойца далеко не всегда можно доставить в госпиталь. 

Решением могут стать так называемые гемостатические агенты – вещества, способствующие свертыванию крови. На их основе исследователи разрабатывают материал, который будет вводиться в организм и «заделывать» области кровотечения. В 2010 году уже были испытаны химические вещества (гемостатические агенты), которые быстро сворачивают кровь. Также были определены возможные биологические маркеры, свидетельствующие о повреждении того или иного органа.

3. Лечащие костюмы

Военные получают травмы не только по вине противника, но и из-за собственной амуниции: во время переходов по пересеченной местности груз массой более 45 кг может сослужить дурную службу. Чем выше нагрузка, тем сильнее усталость и выше вероятность костно-мышечных повреждений. 

Цель программы Warrior Web – разработать гибкий и легкий поддерживающий костюм, который можно было бы носить под камуфляжной формой. Такой экзоскелет, принимающий на себя часть нагрузки, мог бы снизить уровень травматизма во время пеших маневров. Костюм Warrior Web должен защищать наиболее часто травмируемые части тела (лодыжки, колени, бедра и поясницу), обеспечивая безопасность движений при самых разнообразных видах деятельности. Кроме того, разработчики пытаются учесть, что экзоскелет не должен мешать носить бронежилет и другие стандартные элементы обмундирования.

В рамках проекта Warrior Web планируется объединить ряд многообещающих технологий, которые должны снизить травматичность пеших переходов. Одно из направлений – создание передовой интегрированной системы управления, способной контролировать сразу несколько «суставов».

4. Чипы, отсеиващие брак

В последние два года на оборудовании, которое использует американское Минобороны, было выявлено более миллиона электронных деталей и компонентов сомнительного качества и подлинности. Это и бывшие в употреблении детали, продающиеся под видом новых, и микросхемы с подправленной в сторону улучшения характеристик маркировкой, и излишки, которые производители продают полулегально, и откровенные подделки. 

В рамках программы Supply Chain Hardware Intercepts for Electronics Defense предполагается разработать миниатюрный (100X100 мкм) и недорогой (меньше одного цента за штуку) чип, который будет подтверждать аутентичность электронных компонентов. Чип будет находиться внутри корпуса микросхемы, но никак не будет электрически связан с ее функциональной начинкой и не должен требовать существенных изменений процесса производства. 

Это разработка будет иметь большой успех и на рынке потребительской электроники, где производители не всегда способны проконтролировать качество всех необходимых компонентов (учитывая огромные темпы развития полулегального китайского фабричного производства).

5. Коллективные игры для безопасности

Аналитики Минобороны не справляются со всеми стоящими перед ними задачами – объем необходимой экспертизы удваивается каждый год. Можно привлечь для решения некоторых задач коллективный интернет-разум, но пользователи не очень настроены участвовать в краудсорсинговых программах, предлагаемых государством.

Есть один выход: сложные математические проблемы можно представить в виде интересных и увлекательных онлайн-игр. В рамках программы Crowd Sourced Formal Verification (CSFV) и предполагается представление серьезных математических задач в виде интересных головоломок, которые игроки могут решать для собственного удовольствия. С помощью коллективного интеллекта и геймификаций планируется сократить нагрузку на аналитиков силовых ведомств и коренным образом улучшить доступность формальной верификации.

6. Мгновенная передача информации

Датчики, процессорные устройства и пользователи массово передают данные, но развитие вычислительных возможностей их обработки существенно запаздывает, не справляясь со все возрастающим потоком информации. Результат – пропущенные предупреждения и запоздалая реакция. Например, совокупный мировой поток данных через оптоволоконные кабели в настоящее время составляет более 100 ТБ/сек и, как ожидают, превысит 1 ПБ/sec к 2020 году.

В рамках программы Gargoyle в DARPA разрабатывают фотонные корреляторы для обработки критически значимой информации, которые обеспечат почти нулевое время ожидания как цифровых, так и аналоговых данных. Для этого создадут широкополосную модуляцию с прямым расширением спектра полосы пропускания более 10 ГГц.

7. Новый беспроводной стандарт связи и суперскорости

Сейчас в армии США для различного рода коммуникаций применяется безопасный беспроводной протокол Common Data Link (CDL). Он обеспечивает максимальную скорость передачи данных на уровне 250 Мб/с. Однако этой скорости уже недостаточно для полноценного управления беспилотными летательными аппаратами, отправления и получения разведывательных данных.

Цель программы 100 Gb/s RF Backbone – создание нового беспроводного стандарта связи, который способен обеспечить скорость передачи данных 100 Гб/с при радиусе покрытия 200 км. При этом требования к массе конечного оборудования и уровню его энергопотребления предъявляются такие же, как и к оборудованию CDL.

8. Воздушные лазеры

Угрозы, создаваемые зенитно-ракетными системами противника для пилотируемых и беспилотных самолетов, становятся все более изощренными и продвинутыми, это подталкивает разработчиков DARPA к созданию скоростных и эффективных средств противодействия. Одно из решений проблемы – высокоэнергетические лазеры, которые могут использовать скорость и силу света для нейтрализации большого спектра угроз. Но эти лазеры должны быть легче и занимать меньший объем на борту, чем существующие современные системы противодействия.

Программа High Energy Liquid Laser Area Defense System как раз этим и занимается. Ее цель – разработка боевой лазерной системы (150 кВт), которая должна быть в 10 раз легче и меньше, чем существующие лазерные системы такой же мощности, и легко устанавливаться на самолетах тактического назначения для обнаружения пусков и поражения зенитных ракет.

9. Новая навигационная система – круче, чем GPS

В рамках программы Adaptable Navigation Systems разрабатывается система, которая позволит военнослужащему ориентироваться в любых условиях, в том числе тогда, когда сигнал GPS недоступен (например, в результате радиоэлектронного противодействия, особенностей ландшафта и природных явлений).

Предполагается, что, во-первых, будет разработан инерциальный измерительный блок нового типа, которому требуется меньше фиксаций координат от системы GPS. Например, за счет использования сверхкомпактных атомных часов, работающих с холодными атомами. Во-вторых, будет создан метод использования эфирных сигналов (SoOp) от различных источников – наземного, воздушного и космического базирования. В третьих, будет улучшена навигация по геофизическим полям. В результате должна появится новая многоцелевая навигационная система, которая сможет изменять конфигурацию в полевых условиях для работы произвольного оборудования при любых условиях.

10. Процессоры-самоубийцы

Микропроцессоры сегодня широко используются практически во всех отраслях человеческой деятельности – они в телефонах, компьютерах, автомобилях, самолетах, медицине. Так же широко используются микропроцессоры и вне гражданского сектора – они управляют военной техникой и вооружениями.

Программа Vanishing Programmable Resources разрабатывает физически самоуничтожающиеся микросхемы, превращающиеся по команде в «неспособные к воссозданию элементы». По условиям программы, такая «одноразовая» электроника не должна уступать современным коммерческим образцам по основным характеристикам, вместе с тем она должна уметь самоуничтожаться при заранее заданных условиях, по команде извне или при попадании в заданное окружение.