Загрузить PDF - Technowars.Ru

1
Алексей
Басов
Главный редактор
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Проиcходящие изменения геополитической ситуации в мире повлекли за собой ряд важнейших положительных изменений в оборонно-промышленном комплексе России. Подешевевшая
нефть заставляет руководство предприятий задуматься о конечности государственной поддержки
и увеличении рынков сбыта собственной продукции, а активно продвигаемая политика импортозамещения, преследующая конечной целью полную технологическую независимость от стран
с недружественной политикой, дает возможность для развития новых направлений в производстве
продукции двойного назначения. Решение данных вопросов в краткосрочной перспективе
в конечном итоге, несомненно, даст положительный эффект, но отвлекает время и средства
от решения более глобальной задачи обеспечения научно-технического превосходства в будущем.
Изучая проекты развития отечественной промышленности, мне неоднократно приходилось
сталкиваться с упоминаниями об отсутствии централизованной структуры управления наукой
и четкого понимания взаимосвязей между фундаментальной наукой и производителями, а также
слышать жалобы на отсутствие направлений исследований, в которых необходимо двигаться для
достижения превосходства. Именно поэтому наш первый номер в 2015 году мы решили посвятить
научно-техническому плану Исследовательской лаборатории Армии США (U.S. Army Research
Laboratory, ARL) на 2015–2035 гг. , который был опубликован в конце ушедшего года и раскрывает
детали разработок, которые уже проводятся или планируются к проведению в ближайшие двадцать
лет. Technowars детально раскрыл наиболее интересные, по мнению редакции, направления, о которых рассказывается в оригинальном 140-страничном документе, сохранив его структуру. ARL —
единственная лаборатория фундаментальных исследований в Армии США, приоритетом которой
являются научные открытия, технологические инновации и организация передачи полученных
знаний в другие военные ведомства.
Несомненную важность развития науки и проведения изысканий в военных направлениях
подтверждает тот факт, что в недавно вышедший список SIPRI (ежегодный рейтинг ста компаний
оборонно-промышленного комплекса, выпускаемый Стокгольмским институтом исследования
проблем мира, Stockholm International Peace Research Institute) за 2013 год впервые попало научно-исследовательское учреждение — Массачусетский технологический институт (MIT), известный
инновационными разработками в робототехнике, технологиях искусственного интеллекта,
а также фундаментальными исследованиями. Для организации, не производящей непосредственно
вооружение, это прецедент.
Приятного и полезного чтения!
2
3
содержание
BAE SYSTEMS НАЧИНАЕТ
ПРОИЗВОДСТВО
БРОНЕМАШИН AMPV
Huntington Ingalls
Industries: новый
вице-президент верфи
в Ньюпорт-Ньюс
Raytheon поставит
Катару системы Patriot
новый вице-президент
в Lockheed Martin
18
Введен
в эксплуатацию
восьмой спутник
GPS IIF
7
Американские БПЛА
класса HALE:
новые рекорды
28
29
19
THALES ALENIA SPACE
ПОСТРОИТ ОКЕАНО­
ГРАФИЧЕСКИЙ СПУТНИК
Raytheon приняла
отставку старшего
вице-президента
Новости
контракты
кадры
Fincantieri спустила
на воду пятый
многоцелевой фрегат
Alpino
Harris Corporation
поставит систему
связи ITACS в Среднюю
Азию
BAE SYSTEMS APPLIED
INTELLIGENCE: НОВЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ ДИРЕКТОР
АВСТРАЛИЙСКОГО
ФИЛИАЛА
8
20
21
11
Технологии
3D-печати: Aerojet
Rocketdyne представила двигательную установку для спутников
12
Kongsberg поставит
Польше ракеты NSM
для усиления
береговой обороны
24
защищенные
планшеты
30
166
34
Наука
и технологии
30
Northrop Grumman
выбрала нового
вице-президента
глобальной сети
поставок
исследовательская
лаборатория армии
сша: планы
на 2015–2035 гг.
DARPA GXV-T:
подвижность
вместо брони
158
Распределенное
хранение данных
176
2С19М2 «Мста-С»,
самоходная
гаубица
196
обзоры
события
Каталог: приборы
ночного видения
Sikorsky S-97
RAIDER, перспективный
разведывательноударный вертолет
182
198
31
содержание
7
Введен в эксплуатацию восьмой
спутник GPS IIF
новости
Fincantieri спустила
на воду пятый
многоцелевой фрегат
Alpino
Американские
БПЛА класса HALE:
новые рекорды
8
12
Технологии
3D-печати: Aerojet
Rocketdyne представила двигательную
установку
для спутников
11
Машинное
зрение:
компьютеры
догоняют
человека
14
6
7
Lockheed Martin, SIPRI #1
Boeing, SIPRI #2
Экзоскелет Lockheed Martin
получил признание экспертного
сообщества
Введен в эксплуатацию восьмой
спутник GPS IIF
Э
кзоскелет FORTIS, созданный
специалистами Lockheed Martin,
получил несколько наград за инновационные характеристики и преимущества, которые сулит его промышленное применение. В 2014 году
FORTIS был отмечен Spark Design &
Architecture Awards (награда „Gold
Spark Award”), журналом ICON
Magazine („Product Design of the
Year”), а также вошел в число 36 лучших высокотехнологичных устройств
2014 года по версии бизнес-портала
CNN Money.
Пассивный легкий экзоскелет
FORTIS увеличивает силу и выносливость человека за счет переноса
веса груза с опорно-двигательного
аппарата на опорную поверхность
(землю). Lockheed Martin недавно передала два экзоскелета в ВМС США
для проведения испытаний и оценки
эксплуатационных качеств в условиях использования на одном из военных судостроительных предприятий.
«FORTIS объединяет форму и функции, — рассказывает Триш Элкер
(Trish Aelker), руководитель программы по разработке экзоскелета
(Lockheed Martin Missiles and Fire
Control). — Наша разработка не ограничивает свободу движений человека благодаря легкому весу и облегающей конструкции».
ТАКЖЕ
Построенный Lockheed
Martin спутник связи
MUOS-3 установлен под
головной обтекатель
ракеты-носителя
ТАКЖЕ
ВВС США одобрили полномасштабное производство ракет JASSM-ER
В
осьмой спутник GPS IIF,
построенный Boeing, прошел проверку на орбите и присоединился
к группировке из 31 спутника системы глобального позиционирования.
В 2014 году ВВС США и Boeing
ввели в эксплуатацию четыре спутника GPS IIF, каждый из которых
оснащен усовершенствованной
версией атомных часов, излучает
лучше защищенный от подавления
сигнал, поддерживает новый, третий
«гражданский» сигнал и имеет увеличенный срок службы.
После ввода в эксплуатацию
в 1995 году GPS стала одним из
незаменимых глобальных цифровых
сервисов. Модернизация системы,
инициированная ВВС США, является долгосрочной программой по
улучшению точности, мощности
и качества GPS-сигнала. Кроме
этого она подразумевает использование новых военных и гражданских сигналов, которые позволят
удовлетворить растущие нужды
пользователей. Boeing поддерживает развитие GPS с момента запуска
программы (ранее спутники разрабатывались и конструировались
компанией Rockwell International,
которую в 1990-х «поглотила»
Boeing).
Восьмой спутник GPS IIF стартует
на ракете-носителе Atlas V во время
ее юбилейного 50-го запуска 29 октяб­
ря 2014 г.
BAE Systems, SIPRI #3
Alaska Aerospace Corporation выбрала ракету-носитель Athena IIS
для пусков с космодрома Кадьяк
Alaska Aerospace Corporation (AAC)
выбрала ракету-носитель Athena,
разработанную и сконструированную Lockheed Martin, в качестве основного средства вывода на около­
земную орбиту малых и средних
грузов со стартового комплекса
Кадьяк. В официальном сообщении,
опуб­ликованном в декабре 2014 года,
говорится о начале этапа планирования, в ходе которого Lockheed Martin
и AAC определят весь комплекс мер
по модернизации, а затем заключат
соответствующий контракт. Обновленная ракета-носитель сможет
выводить в космос грузы весом
от 1900 до 3000 кг.
Alaska Aerospace Corporation является владельцем и компанией, управляющей стартовым комплексом Кадьяк
(Kodiak Launch Complex, KLC). Коммерческий космодром KLC — высо­
ко­широтная стартовая площадка,
осуществляющая полный комплекс
обслуживания заказчиков.
Typhoon впервые вооружили
ракетами Brimstone
В
AE Systems осуществила пробную интеграцию ракет Brimstone на
борту истребителя-бомбардировщика Eurofighter Typhoon — мероприятие было осуществлено в рамках
контракта, присужденного компании
в 2014 году Королевскими ВВС Великобритании. Успешные испытания
являются предварительным этапом
программы по оснащению британской ударной авиации ракетами
Brimstone 2.
кет на Typhoon были установлены
управляемые авиабомбы Paveway IV.
Подобная базовая конфигурация
вооружения истребителя (Phase 3
Enhancements Air-to-Surface) позволит пилотам Typhoon выполнять
широкий круг боевых задач.
В ходе испытаний на истребитель
были подвешены шесть ракет — под
каждым из крыльев установили
пусковые установки, позволяющие
нести три Brimstone. Помимо ра-
Ракета Brimstone 2 призвана заменить
Brimstone Dual Mode с двухканальной головкой самонаведения, принятую на вооружение в 2008 году.
новости
8
9
Northrop Grumman, SIPRI #5
DCNS, SIPRI #19
Американские БПЛА класса HALE:
новые рекорды
DCNS испытывает новые
инструменты для борьбы
с террористами и пиратами
C
остоящим на вооружении ВВС
США беспилотникам RQ-4 Global
Hawk и другим БПЛА класса HALE
(High Altitude Long Endurance, дальний высотный БПЛА), созданным
Northrop Grumman, недавно удалось
установить новый рекорд: согласно итогам, подведенным в январе,
в течение недели с 10 по 16 сентября
2014 года они провели в воздухе
781 час, из них 87% летного времени
приходится на RQ-4. Предыдущий
рекорд был установлен в феврале
прошлого года — тогда беспилотники Northrop Grumman класса HALE
налетали 665 часов. Приблизительно
в это же время Northrop Grumman
передала ВВС два новых RQ-4 Global
Hawk: один БПЛА (для проведения
наблюдений в обширном районе)
поступил на авиабазу Гранд-Форкс
(Северная Дакота), второй (для многорежимной разведки) — на авиабазу
Бил (Калифорния).
Произведенные на предприятиях
Northrop Grumman в Мосс-Пойнт
БПЛА MQ-8C Fire Scout совершил серию испытательных
полетов с борта эсминца USS Jason Dunham
ВМС США и Northrop Grumman
провели очередные летные
испытания MQ-8C Fire Scout:
после года испытаний на авиабазе
ВМС США Пойнт-Мугу (Калифорния) винтокрылый БПЛА
несколько раз поднялся в воздух
с борта эсминца УРО USS Jason
Dunham (DDG 109), находящегося
у берегов Вирджинии, и произвел
посадку на него. Всего «беспилотник» совершил 22 взлета и точных
посадки на вертолетную площадку корабля, при этом БПЛА дистанционно управлялся со станции,
находящейся на борту.
и Палмдейле, эти БПЛА вошли в последнюю партию из четырех «беспилотников», приобретенных ВВС
США — общее количество Global
Hawk, состоящих на вооружении
ВВС, после этого составило 33. В ав-
БПЛА MQ-8C
Fire Scout
взлетает
с палубы USS
Jason Dunham:
http://bit.
ly/1xbLuZi
густе прошлого года представители
Военно-воздушных сил заключили
контракт с компанией на поставку
еще трех БПЛА Global Hawk. Данные
«беспилотники» будут переданы
военным в 2016–2017 гг.
Дальний высотный беспилотный разведчик RQ-4 Global
Hawk
ТАКЖЕ
Northrop Grumman
передала первый БПЛА
MQ-8C Fire Scout ВМС США
D
CNS провела в районе военно-морской базы Тулона успешные
испытания системы ассиметричного
реагирования на угрозы, связанные
с террористами и пиратами. Система
включает высокочувствительную
станцию видеонаблюдения с камерами высокого разрешения, управление
на основе дополненной реальности,
мощные алгоритмы обнаружения подозрительного поведения объектов
на поверхности моря, и предназначена для оперативного принятия решений и предотвращения сопутствующих потерь при непосредственном
столкновении с нарушителями.
Благодаря массиву камер с общим
круговым обзором система, размещаемая на борту патрульного корабля, помогает вести наблюдение на
дистанции нескольких километров.
Использование технологии дополненной реальности позволяет
упростить распознавание движущихся объектов — прогулочных катеров,
рыбацких лодок или потенциальных
нарушителей. В случае обнаружения угрозы может быть предпринят
целый ряд мер — от подачи звуковых
или световых сигналов до предупредительных выстрелов или огня на
поражение.
ITT Exelis, SIPRI #24
Exelis и Iridium: новые возможности системы распределенной
тактической связи DTCS
Е
xelis и Iridium Communications
продемонстрировали новые возможности системы распределенной
тактической связи DTCS (Distributed
Tactical Communication System),
используемой Агентством по оборонным информационным системам
(DISA). В случае развертывания
глобальных сервисов DTCS сеть
коммуникационных спутников Министерства обороны США позволит
организовать безопасную, надежную
глобальную связь для оборонных
и разведывательных нужд.
Exelis и Iridium в партнерстве
с Enhanced Mobile Satellite Services
(подразделение DISA) продемонстрировали в реальном времени
передачу голосовых и цифровых
данных, что позволило связать пользователей в разных регионах планеты, включая Вирджинию, Аризону,
Гавайи, Аляску, Австралию и районы
за Полярным кругом. С помощью
многочисленных радиостанций,
развернутых в каждом из регионов,
компаниям-партнерам удалось доказать возможность связи как между
абонентами, находящимися неподалеку друг от друга, так и разделенными тысячами километров.
Видеоролик
о возможностях
DTCS (на англ.):
http://youtu.be/
yoXXxdyNiBo
новости
10
11
Hindustan Aeronautics, SIPRI #42
Fincantieri, SIPRI #59
Hindustan Aeronautics передала
ВВС Индии первый Cy-30МКИ,
прошедший капремонт
Fincantieri спустила
на воду пятый многоцелевой
фрегат Alpino
industan Aeronautics (HAL)
передала индийским ВВС первый Cy30МКИ (SB 027), прошедший капремонт — на официальной церемонии
в Насике присутствовал министр
обороны Индии Манохар Паррикар
(Manohar Parrikar). На сегодняшний
день Су-30МКИ является основой
ударной авиации индийских военно-воздушных сил. В своем выступлении Паррикар отметил успехи
HAL в использовании современных
технологий и охарактеризовал
сотрудников компании как «превосходный, мотивированный персонал».
По словам министра, «не все соседи Индии дружелюбны», поэтому
страна продолжает нуждаться в таких
истребителях как Су-30.
а судоверфи Riva Trigoso
в Генуе состоялся торжественный
спуск на воду фрегата Alpino, пятого
из десяти кораблей класса FREMM,
заказанных Fincantieri итальянскими
ВМС в рамках итало-французской
программы сотрудничества. В роли
«крестной матери» корабля выступила Мария Роса Солимано, кузина
Франческо Солимано (Francesco
Solimano), итальянского героя Второй
мировой войны, награжденного золотой медалью «За воинскую доблесть».
Н
Н
Су-30МКИ ВВС Индии
Главный маршал авиации Аруп Раха
(Arup Raha) также заметил, что боеготовность ВВС Индии во многом
зависит от Hindustan Aeronautics.
Доктор Р. К. Тяги (R. K. Tyagi), президент HAL, заявил, что к передаче уже
готов второй самолет: «Компания
продолжит реализовывать комп­
лексную поддержку Су-30МКИ. Мы
уверены в том, что сможем повысить обслуживаемость и увеличить
производительность». Президент
компании также отметил, что в этой
объемной программе участвуют пять
входящих в HAL подразделений MiG
and Accessories — в Насике, Корапуте, Лакхнау, Корве и Хайдарабаде.
Макет истребителя семейства «Сухой»
с подвешенным под ним макетом крылатой ракеты «Брамос» совместной российско-индийской разработки
Предприятие по капитальному ремонту Су-30 в Насике является весьма крупным даже по международным
меркам и поэтому имеет большой потенциал — около десятка стран мира
имеют на вооружении Су-30.
В процессе капитального ремонта
использовались мощности десяти
уже существующих и недавно построенных цехов. Предварительная
техническая документация, касающаяся ремонтных работ, была передана российской стороной. В ходе
освоения капитального ремонта
совместными усилиями российских
специалистов и инженеров HAL был
доработан ряд технологий. Общее
количество технологических процессов, входящих в полный капремонт, составляет 2478 позиций.
Также была отлажена онлайновая
система отслеживания и мониторинга всех необходимых для ремонта
компонентов.
Ввод нового корабля в строй планируется в начале 2016 года на верфи
Muggiano (Специя). Alpino представляет собой универсальный фрегат,
способный работать в любых тактических ситуациях. Длина корабля
составляет 144 м, ширина — 19,7 м,
водоизмещение — около 6700 т.
Alpino сможет развивать скорость до
27 узлов, а численность его команды
будет составлять 200 человек.
Многоцелевые фрегаты FREMM
представляют собой современные
военные корабли, созданные для
несения боевого дежурства в Средиземном море и призванные заменить фрегаты типа Lupo и Maestrale,
построенные Fincantieri в 1970-х.
Генеральным подрядчиком в рамках
программы FREMM с итальянской
стороны выступила Orizzonte Sistemi
Navali (совместное предприятие
Fincantieri и Finmeccanica), с французской — Armaris (DCNS и Thales).
Созданное партнерство ранее имело
положительный опыт совместной работы: в рамках программы Orrizonte
были построены два фрегата для
ВМС Италии — Andrea Doria и Caio
Duilio.
Carlo Bergamini — головной корабль серии
итальянских фрегатов класса FREMM
новости
12
13
Gencorp, SIPRI #64
Kongsberg Gruppen, SIPRI #67
Технологии 3D-печати: Aerojet
Rocketdyne представила
двигательную установку
для спутников
Patria и Kongsberg: совместная
работа над системами вооружений
А
erojet Rocketdyne (GenCorp)
провела успешные огневые испытания двигательной установки
MPS-120 для спутников формата
CubeSat. Система CHAMPS (CubeSat
High-Impulse Adaptable Modular
Propulsion System) представляет
собой первую двигательную установку для свермалых искусственных спутников, работающую на
гидразине и созданную с помощью
аддитивных технологий (3D-печати). Проект был профинансирован
NASA в рамках программы Game
Changing Opportunities in Technology
Development. Испытания MPS-120
проводились в Редмонде, штат Вашингтон.
Двигательная установка CHAMPS MPS120, созданная при помощи аддитивных
технологий
Конструкция MPS-120 включает четыре миниатюрных ракетных двигателя
и систему подачи топлива, а также
«напечатанные» титановые поршни,
топливный бак и резервуар высокого
давления. Кроме гидразина в качестве топлива для MPS-120 может
использоваться экологически чистый
AF-M315E (модификация MPS-130).
Размеры всей системы сравнимы с
размерами кофейной чашки. В ходе
тестов было проведено пять повторных пусков двигательной установки
с выходом на эксплуатационную
мощность, а также несколько продувок топливного бака. Благодаря этому
демонстрационному испытанию
система получила 6-й уровень технологической и производственной
готовности (TRL 6/MRL 6). Следующие этапы разработки MPS-120 —
сертификация системы и испытание
на околоземной орбите.
Это не первый опыт работы Aerojet
Rocketdyne с технологиями аддитивного производства (АП). Компания
ранее уже реализовала несколько
успешных огневых испытаний компонентов, созданных с помощью
3D-печати, и двигателей. В октябре
прошлого года был испытан ЖРД,
созданный с применением аддитивных технологий, в июне состоялась
серия испытаний полностью напеча-
танного по 3D-технологии двигателя
Bantam, а годом ранее был протестирован инжектор для ракетного двигателя, разработанный специально для
изготовления посредством АП.
Этан Лоримор (Ethan Lorimor),
главный инженер Aerojet
Rocketdyne
Высокая скорость
производства,
сборки и испыта­
ния подобной сис­
темы следует из
правильного соче­
тания аддитивных
технологий и хо­
рошо организован­
ной работы нашей
команды, Процесс
3D-печати занял
неделю, а вся
система была
собрана в течение
всего лишь
двух дней.
Р
atria и Kongsberg объявили
о партнерском соглашении, касающемся программы по созданию бронетранспортера и системы вооружения для продаж в Ближневосточном
регионе.
Финская Patria — один из ведущих
мировых производителей современных колесных бронированных
автомобилей колесной формулы
8х8 и 120-мм минометных систем.
Бронеавтомобили Patria AMV 8x8
и боевые модули Nemo уже используются в странах Ближнего Востока.
БМП Patria AMV 8x8 с модулем NEMO
Боевые колесные транспортные
средства компании состоят на
вооружении в семи странах реги-
она и уже применялись в боевых
действиях. Kongsberg предлагает
решения для удаленного управления
системами вооружения, командования и управления (C2), наведения
и связи, а также производит ракеты.
Представители Kongsberg настроены
оптимистично: «Это стратегическое
партнерство. Комбинируя уникальный опыт и возможности каждой из
компаний, мы сможем предложить
еще более совершенные решения
для рынка», — сказал Эспен Хенриксен (Espen Henriksen), президент
Kongsberg Protech Systems.
Nexter, SIPRI #74
Nexter и Hydrema подписали
соглашение о сотрудничестве
N
exter и Hydrema подписали
партнерское соглашение, касающееся программы замены бронетранспортеров для сухопутных войск
Дании (Danish Armoured Personal
Carrier replacement program,
APC-R).
В рамках этого соглашения Nexter
окажет поддержку Hydrema в монтаже и эксплуатации новейшей
сборочной линии на ее предприятии
в Стевринге, где будет проводиться
финальная сборка и работы по инте-
грации для французских БТР VBCI,
если Управление оборонных закупок
и материально-технического обеспечения (DALO) Минобороны Дании
примет решении о соответствии
VBCI требованиям APC-R.
В рамках заключенного соглашения
Hydrema также будет выполнять
логистическую поддержку внутри
страны в случае, если DALO остановит свой выбор на САУ CAESAR
в ходе тендера на выбор поставщика
новых САУ для Дании.
Французская Nexter тесно работает
и с другими датскими производителями, которые успешно интегрировались в глобальную сеть поставщиков
компании. В случае, если подтвердятся прочие предварительные договоренности, то число датских партнеров Nexter возрастет почти до 40.
Так, например, TenCate, Prodan,
AKS, Multicut, Linak и Weibel
в 2014 году уже получили контракты от Nexter.
новости
14
15
MIT, SIPRI #95
DARPA
Машинное зрение:
компьютеры догоняют человека
Программа ElectRx: нейрофизио­
логия на службе здоровья
же не одно десятилетие нейробиологи бьются над разработкой
компьютерных сетей, умеющих
копировать способности человека
по распознаванию объектов — с этим
заданием наш мозг справляется
очень точно и быстро.
дна из недавно стартовавших
программ DARPA под названием
ElectRx (Electrical Prescriptions)
имеет своей целью разработку
прорывных технологий, которые
помогут использовать индивидуальные нейрофизиологические
особенности организма человека
для восстановления и поддержания
здоровья. Исследователи, работающие в рамках ElectRx, планируют
использовать современные технологии измерения и стимуляции
для воздействия на определенные
участки периферической нервной
системы, которые контролируют
функции органов. Подобная нейромодуляция с обратной связью поможет отслеживать состояние здоровья
У
До последнего времени не существовало компьютерной модели,
способной конкурировать с мозгом приматов в области быстрого
визуального распознавания. Однако
в ходе нового исследования ученые
из Массачусетского технологического института (MIT) доказали, что
одна из т. н. глубоких нейронных
сетей последнего поколения сравнялась в этом отношении с возможностями человеческого мозга.
«Тот факт, что полученная модель
точно прогнозирует ответную реакцию нейронов, говорит нам о том,
что она отлично воплощает наше понимание того, что происходит в этом
ранее малоисследованном отделе
мозга», — оценивает проведенную
работу Джеймс ДиКарло (James
DiCarlo), профессор нейробиологии,
возглавляющий Department of Brain
and Cognitive Sciences MIT.
Улучшенное понимание того, как
работает мозг приматов, поможет
усовершенствовать искусственный
интеллект, а также новые методы
лечения зрительных дисфункций, — считает Шарль Кадье (Charles
Cadieu), научный сотрудник Исследовательского института мозга
имени Макговерна, который и руководил исследованием, позволившим
добиться прорывных результатов.
Команда ученых из MIT пытается добиться, чтобы компьютерные программы
распознавали объекты на этих тестовых
примерах так же хорошо, как мозг приматов
ТАКЖЕ
Исследователи из MIT создали массив датчиков, способных
регистрировать отдельные фотоны — очередной шаг на пути
к созданию квантовых чипов
ТАКЖЕ
Массачусетский технологический: новый взгляд на эксперименты
по остановке фотонов может привести к созданию миниатюрных ускорителей частиц
ТАКЖЕ
Новые материалы для 4D-печати, полученные в MIT,
могут самостоятельно складываться и растягиваться
Электроника, спинтро­
ника… валлейтроника
Результаты совместных изысканий
исследователей из MIT и ряда других
научных учреждений помогут создать
двумерные микросхемы, в работе
которых будут использоваться не
электрический заряд электронов, как
в классической электронике, а другие
характеристики этих элементарных
частиц. Новый подход получил название «валлейтроника» (англ. valley,
«долина») — в его основе лежит
использование свойств электрона,
которые могут быть изображены как
пара «долин» на графике минимумов
и максимумов валентной зоны. Материал, который исследовала группа
ученых, называется дисульфидом
вольфрама — он принадлежит к классу двумерных кристаллов, известных
как дихалькогениды переходных металлов. Эти материалы образовывают
тончайшие пленки с шестиугольной
«сотовой» структурой толщиной всего в три атома (слой графена имеет
толщину в один атом).
Валлейтроника имеет перспективы
в производстве высокоэффективных
устройств. Благодаря двумерной
структуре исследовавшегося материала и его механической прочности
технологии на основе валлейтроники
могут быть использованы для создания гибких электронных устройств.
О
человека и в случае необходимости
проводить необходимую терапевтическую стимуляцию, помогающую
восстановить нормальное, здоровое
физиологическое состояние. В ходе
реализации программы планируется
создать сверхминиатюрные устройства, которые могут быть введены
в организм человека минимально
инвазивными методами — например,
посредством инъекции. Еще одна
цель программы ElectRx — превратить нейромодулирующую терапию
из «последнего средства» в повсе­
ТАКЖЕ
Программа EQUiPS:
снижение неопределенностей при разработке
сложных боевых систем
ТАКЖЕ
ПРОГРАММА MATRIX: ПОИСК
МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРЕВРАЩЕНИЯ ОДНОЙ ФОРМЫ
ЭНЕРГИИ В ДРУГУЮ
ТАКЖЕ
ПРОГРАММА ACDC: КАК
ПРЕВРАТИТЬ СМЕРТЕЛЬНО
ОПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА В БЕЗВРЕДНУЮ ОРГАНИКУ
дневную практику для лечения самого широкого круга заболеваний.
МИНИ-БПЛА: БЫСТРЕЕ, ЛЕГЧЕ, АВТОНОМНЕЙ
Fast Lightweight Autonomy, одна
из новых программ, объявленных
DARPA, преследует своей целью
разработку и демонстрацию достаточно небольших БПЛА, способных
проникать в помещения сквозь
открытые окна и перемещаться внутри со скоростью до 20 м/с (около
70 км/ч) в автоматическом режиме,
независимо от оператора, находящегося снаружи, а также без использования современных датчиков и GPS.
Способы навигации не раскрываются, в пресс-релизе лишь сказано,
что они будут «нетрадиционными»,
и в качестве приводятся способности
птиц летать среди веток деревьев
и других мешающих объектов с высокой скоростью. В случае успеха
разработанные алгоритмы могут расширить возможности беспилотных
систем за счет снижения необходимой вычислительной мощности, сокращения количества каналов связи
и отказа от вмешательства человека
при выполнении низкоуровневых
задач, таких как навигация в помещениях сложной конфигурации со
множеством препятствий.
новости
18
BAE SYSTEMS
НАЧИНАЕТ
ПРОИЗВОДСТВО
БРОНЕМАШИН AMPV
Контракты
THALES ALENIA SPACE
ПОСТРОИТ ОКЕАНО­
ГРАФИЧЕСКИЙ СПУТНИК
Raytheon
поставит Катару
системы Patriot
19
21
Harris Corporation
поставит
систему связи ITACS
в Среднюю Азию
20
Kongsberg
поставит Польше
ракеты NSM
для усиления
береговой
обороны
24
18
19
BAE Systems, SIPRI #3
Raytheon, SIPRI #4
BAE SYSTEMS НАЧИНАЕТ
ПРОИЗВОДСТВО БРОНЕМАШИН AMPV
Raytheon поставит Катару системы
Patriot
AE Systems получила контракт
Армии США, общая сумма которого может составить $1,2 млрд. В его
рамках компания обязуется провести
весь комплекс необходимых предварительных работ, а также реализовать
мелкосерийное начальное производство бронированных многоцелевых
машин AMPV (Armored Multi-Purpose
Vehicle). Программа призвана заменить БТР M113, состоящие на вооружении сухопутных сил США еще со
времен войны во Вьетнаме, бронемашиной нового поколения.
aytheon получила контракт
в рамках программы Минобороны
США Foreign Military Sales на производство и поставку зенитно-ракетных комплексов Patriot для Катара.
Эмират в Юго-Западной Азии,
впервые заказавший этот комплекс
ПВО/ПРО, стал 13-м зарубежным
клиентом Raytheon, на вооружение
которого поступит ЗРК Patriot. Эти
закупки являются одним из мероприятий, входящих в программу
модернизации и реорганизации
структуры вооружения, которая
была объявлена Катаром в марте
прошлого года. Контракт включает
новейшую модификацию Patriot,
обладающую более мощными вычислительными возможностями и эффективностью обработки сигнала
радара, улучшенным интерфейсом
«человек-машина» и сниженными
затратами в процессе эксплуатации.
В
По условиям начального контракта, рассчитанного на 52 месяца (его
сумма составляет приблизительно
$383 млн), BAE Systems обязуется
произвести 29 бронемашин разных модификаций. Контракт также
содержит опцию, подразумевающую
запуск мелкосерийного начального
производства сразу после этапа подготовительных работ, в ходе которого компания должна будет собрать
дополнительные 289 машин — в этом
случае общая стоимость контракта
может превысить $1 млрд.
В основе AMPV лежат уже отработанные конструктивные подхо-
до
$1,2
млрд
ды, применявшиеся при создании
и производстве Bradley и M109A7,
£270
млн
и отвечающие требованиям Армии
к защите и проходимости, а также
беспрепятственной интеграции
AMPV c бронетанковыми бригадными тактическими группами (Armored
Brigade Combat Team, ABCT). Максимальная совместимость внутри
семейства модификаций AMPV
и ABCT призвана снизить риски
и обеспечить значительную экономию средств Армии США.
BAE SYSTEMS МОДЕРНИЗИРУЕТ ТОРПЕДЫ
ДЛЯ КВМФ БРИТАНИИ
Министерство обороны Великобритании присудило BAE Systems
контракт на модернизацию тяжелых
торпед Spearfish, использующихся
для вооружения подводных лодок
Королевского ВМФ. По окончании
этапа конструкторских разработок
торпеды будут обновлены силами
компании на ее предприятии Broad
Oak в Портсмуте. Начало первой
поставки запланировано на 2020 год
и продлится до 2024 года. Модернизация Spearfish Mod 1 должна
увеличить срок эксплуатации торпед,
улучшить их безопасность благодаря использованию БЧ пониженной
взрывоопасности и единой топливной системы, а также увеличить
пропускную способность каналов
передачи данных между торпедой
и пусковой системой.
Программа производства AMPV призвана заменить
БТР M113, состоящие на вооружении сухопутных сил
США еще со времен войны во Вьетнаме
R
пейской системой противовоздушной обороны и Центром управления
действиями авиации Катара.
«Этот контракт свидетельствует
о доверии зарубежных стран к возможностям Patriot, которые были
подтверждены в боевых условиях, —
говорит Дэн Кроули (Dan Crowley),
президент Integrated Defense
Systems (Raytheon). — Так как наша
клиентская база продолжает расти,
наши зарубежные партнеры получают выгоду от распределения затрат
на модернизацию и улучшение
комплексов благодаря уникальной
программе Engineering Services
Program, которую предлагает наша
компания».
$491
млн
Raytheon получила крупный контракт на поставку
AMRAAM
Raytheon официально объявила
о получении контракта с фиксированной ценой на производство управляемых ракет средней дальности
AMRAAM класса «воздух-воздух»
и прочих компонентов системы,
включая практические ракеты, средства диагностики и комплекты контрольно-измерительной аппаратуры.
Контракт включает зарубежные
поставки Южной Корее, Оману, Сингапуру и Таиланду. Работы
в рамках контракта будут выполнены
на предприятии компании в Тусоне
и, как ожидается, будут окончены
в феврале 2017 года.
Ранее появилась официальная информация о решении руководства
Катара разместить на своей территории оперативный центр ПВО/
ПРО (ADOC), который призван интегрировать системы американского
производства — Patriot, РЛС раннего
предупреждения и THAAD — c евро-
$2,4
млрд
Катар планирует использовать Patriot в качестве
основного комплекса ПВО/ПРО
контракты
20
21
Thales, SIPRI #10
Leidos, SIPRI #22
THALES ALENIA SPACE ПОСТРОИТ
ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЙ СПУТНИК
LEIDOS ПОЛУЧИЛА КОНТРАКТ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ВВС США
ранцузское космическое
агентство CNES выбрало Thales
Alenia Space в качестве подрядчика
на строительство спутника SWOT.
Surface Water and Ocean Topography
(топография водной поверхности
и океанов) представляет собой океанографическую программу, в ходе
реализации которой будут использованы новый научный инструментарий, и является продолжением
космических миссий Jason-1, 2 и 3.
eidos заключила контракт с Исследовательской лабораторией ВВС
США (AFRL) на проведение НИОКР
и реализацию испытательных мероприятий в рамках программы Threat
Warning and Countermeasures (предупреждение об угрозах и контрмеры)
для входящего в AFRL подразде-
Ф
Особый акцент в ходе программы
будет сделан на использование уникальных приборов для альтиметрии.
Спутник SWOT будет выполнять два
вида задач — в области океанографии
и гидрологии. В первом случае космический аппарат проведет измерения поверхности океана и высоты
волн с более высоким разрешением,
чем спутники Jason. Данные будут использованы для анализа влияния при-
Н/Д
Н/Д
THALES ALENIA SPACE ПРОВЕДЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПО ПРОГРАММЕ PLATO
Европейское космическое агентство
(ЕКА) присудило Thales Alenia Space
контракт на проведение одного из
трех исследований в рамках этапа
B1 проекта PLATO — запуска нового космического телескопа. PLATO
является частью масштабной космической программы ЕКА Cosmic Vision
2015–2025. На этапе B1 планируется объединение всех требований,
касающейся миссии в целом, систем
и подсистем, включая определение
конфигурации космического аппарата, сравнительного анализа и оценки
научных результатов. Thales Alenia
Space Italia на этапе B1 определит
набор систем и подсистем спутника,
а французское отделение компании —
комплект научных приборов. Среди
задач PLATO, старт которой намечен на 2024 год — изучение звезд
с целью определения их возраста,
массы и размеров. Наблюдая относительно близкие к Земле звезды,
обсерватория сможет регистрировать
изменения в их яркости, что может
свидетельствовать о наличии планет.
PLATO обеспечит астрономов информацией для определения массы,
радиуса, плотности, состава обнаруженных экзопланет, а также расстояния до соответствующей звезды.
брежных течений на морскую жизнь,
экосистемы, качество воды и перенос
энергии, что позволит создать более
точные модели взаимодействий
между океанами и атмосферой. Что
касается гидрологии, то приборы
на борту спутника помогут оценить
поверхностные воды континентов —
для изучения изменений в водохра-
нилищах, находящихся в регионах
с избыточными увлажнением, озерах
и природных резервуарах, а также
измерения скорости течения рек.
Н/Д
THALES МОДЕРНИЗИРУЕТ
СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ
ОГНЕМ НА АВИАНОСЦЕ
CHARLES DE GAULLE
Спутник SWOT будет выполнять два вида задач —
в области океанографии и гидрологии
L
ок.
$49
млн
ления, отвечающего за разработку датчиков (Sensors Directorate).
Стоимость шестилетнего контракта
с неопределенным объемом и сроком поставки, рассчитанного по схеме «издержки плюс фиксированное
вознаграждение», составит около
$49 млн. Работы будут выполнены на
авиабазе Райт-Паттерсон (Огайо).
Основной задачей подразделения
Sensors Directorate является разработка, демонстрационные испытания
и передача технологий заинтересованным военным ведомствам систем
разведки, наблюдения, целеуказания
и РЭБ, находящихся на вооружении
Военно-космических сил США.
Технологии подобного рода, как
заявляется в пресс-релизе, призваны
обеспечить военное превосходство
США во всех диапазонах электромагнитного спектра. В рамках заключенного контракта Leidos проведет
НИОКР и протестирует разработанные контрмеры и интегрированные
системы предупреждения об угрозах,
включая предупреждения о пуске
ракет, лазерном излучении и огне
стрелкового оружия.
Harris, SIPRI #33
Harris Corporation поставит систему связи ITACS в Среднюю Азию
Н
arris Corporation получила
контракт на поставку интегрированного коммуникационного решения на
основе широкополосных тактических
радиостанций Falcon III в одну из
стран Средней Азии. Неназванное
государство приобрело программно-­
определяемые (SDR) радиостанции
Harris для обеспечения мобильных
сетецентрических возможностей для
своих ВС в рамках развертывания интегрированной тактической системы
связи (ITACS). Система будет поддерживать новейшие широко- и узкопо-
лосные сетевые протоколы связи, и
сможет обеспечить полное покрытие
территории страны в ходе выполнения боевых задач (передача голоса и
цифровых данных).
Falcon, линейка тактических SDR-радиостанций компании Harris, включает переносные, портативные и
автомобильные варианты. Falcon III
отвечают требованиям программы
JTRS и способны полноценно применяться в ходе сетецентрических
операций.
$50
млн
контракты
22
23
Elbit Systems, SIPRI #35
Rockwell Collins, SIPRI #41
Elbit Systems модернизирует
Grumman C-1A для ВМС Бразилии
Rockwell Collins поставит NAVAIR
радиостанции ARC-210
Е
ockwell Collins получила че­ты­
рех­летний контракт от Командования авиационных систем ВМС США
(Naval Air Systems Command, NAVAIR)
на продолжение поставки авиационных программно-определяемых радиостанций ARC-210, которые считают
lbit Systems Ltd. официально
объявила о том, что ее американский филиал, компания Elbit Systems
of America, LLC, получила прямой
субподряд от ВМС Бразилии на
модернизацию четырех палубных
транспортных самолетов Grumman
C-1A. Основной контракт принадлежит Marsh Aviation Company (Меса,
штат Аризона). Все необходимые работы будут выполнены Elbit Systems
of America в течение пяти лет. Работы
по модернизации будут проводиться
в Сан-Антонио (Техас) на предприя-
тиях M7 Aerospace, дочерней компании Elbit Systems of America, под
наблюдением офицеров бразильских
ВМС. По окончании процесса самолеты Grumman C-1A получат название KC-2 COD/AAR (Carrier-OnBoard/ Air-to-Air Refueling, «доставка
грузов на борт корабля/дозаправка в
воздухе») и будут обслуживать бразильский авианосец Sao Paulo.
субподряда президент и генеральный директор Elbit Systems of
America Ранаан Горовиц (Ranaan
Horowitz). — Мы получили солидную
репутацию, удовлетворяя запросы
наших клиентов. Успешное выполнение этой программы по капремонту
и модернизации позволит расширить
возможности бразильского военного
флота».
R
$420
млн
«Мы рады возможности модернизировать самолеты ВМС Бразилии, — прокомментировал получение
стандартом среди систем этого типа
(состоит на во­ору­же­нии в 45 странах мира, установлена на более чем
180 авиационных платформах).
ARC-210 обеспечивает работу
системы посадки JPALS, поддерживает протокол SATCOM Integrated
Waveform и функционал радиостанций тактического звена управления
(Combat Net Radio) и имеет сертификацию для использования шифрованной тактической связи Tactical
Secure Voice 2.
ARC-210 считается международным стандартом среди авиационных радиостанций — система установлена на более чем
180 различных авиационных платформ
в 45 странах мира
QinetiQ, SIPRI #63
QinetIQ поможет в проведении
испытаний АПЛ Artful
C-1A ВМС США
Q
$106
млн
По окончании процесса самолеты Grumman C-1A
получат название KC-2 COD/AAR (Carrier-On-Board/
Air-to-Air Refueling, «доставка грузов на борт
корабля/дозаправка в воздухе»)
inetiQ получила контракт
на оказание ряда услуг, связанных
с общими и приемочными испытаниями Artful, третьей по счету атомной подводной лодки типа Astute.
QinetiQ поможет в проведении
четырех независимых комплексов
работ — на полигонах компании
и в открытом море будут проведены испытания акустики и систем
вооружения, работы по измерению
магнитной сигнатуры и калибровка
средств радиоэлектронной борьбы.
QinetiQ имеет большой опыт проведения всесторонних испытаний и
оценочных мероприятий для военных кораблей и подводных лодок —
компания участвовала в испытаниях
двух предыдущих АПЛ типа Astute
и эсминцев Type 45.
QinetiQ также будет выполнять
управление инфраструктурой морского полигона, отвечать за безопасность и координировать работу
персонала и оборудования, включая
субподрядчиков. Кроме того, компания берет на себя сбор всех данных, полученных в ходе испытаний,
а также их соответствующее оформ-
ление, что должно упростить процедуру передачи подлодки представителям Королевского ВМФ.
Artful — третья спущенная на воду атомная подводная лодка типа Astute
контракты
24
25
Kongsberg Gruppen, SIPRI #67
Cubic Corporation, SIPRI #90
Kongsberg поставит Польше
ракеты NSM для усиления
береговой обороны
Cubic окажет услуги Центру
интеграции новых возможностей
в вооруженные силы США
ongsberg Defence & Aerospace
заключила контракт с Министерством национальной обороны
Польши стоимостью около $128 млн
(1,3 млрд норвежских крон) на поставку системы береговой обороны на основе ракет NSM. Объемы
поставки сравнимы с аналогичным
контрактом, заключенным между
двумя сторонами в 2008 году.
омпания Cubic Applications,
Inc., реализующая цели и задачи подразделения Mission Support Services
(Cubic Corporation), вошла в число
трех компаний, получивших контракт
с фиксированной стоимостью и нео-
К
Поставка второго ракетного дивизиона дополнительно усилит сотрудничество компании с польским правительством и промышленностью,
а также позволит гарантировать
бесперебойность поставок необходимых компонентов благодаря
возможности обслуживать развернутую в Польше систему совмест-
ок.
$128
млн
но с компанией Wojskowe Zakłady
Elektroniczne S.A. Система использует противокорабельные ракеты
NSM и систему управления, схожую
с той, которая применяется в ЗРК
NASAMS, состоящем на вооружении
в четырех странах НАТО, включая
США. РЛС, системы связи и мобильные платформы для размещения
€18,6
млн
пусковых установок будут предоставлены польской стороной. NSM
впервые поступили на вооружение
в 2012 году и были размещены на
борту новых фрегатов типа Fridtjof
Nansen и корветов типа Skjold. Недавно ракеты NSM прошли испытание на борту американского корабля
прибрежной зоны Coronado.
К
$240
млн
KSAT получила новый контракт в рамках
программы Copernicus
Kongsberg Satellite Services (KSAT)
заключила новый контракт с Европейским космическим агентством
стоимостью 173 млн норвежских крон
(€18,6 млн) на оказание оперативной поддержки спутников Sentinel
в рамках программы Copernicus.
KSAT обслуживает полярную станцию наземного сегмента программы,
осуществляющей климатический
и экологический мониторинг. Компания отвечает за сбор данных и передачу всей информации, которая была
собрана приборами, размещенными
пределенным количеством и сроком
поставки, который подразумевает
оказание вспомогательных услуг по
проведению учений, образовательных
мероприятий и боевой подготовки
Центру интеграции новых возможностей в ВС США (Army Capabilities
Integration Center, ARCIC). Ориентировочная дата окончания действия
контракта — декабрь 2019 года,
максимальная стоимость для трех
подрядчиков — $240 млн. Работы
в рамках контракта будут прово-
диться в Форт-Юстисе (Вирджиния),
Форт-Блиссе (Техас) и Форт-Ливенворте (Канзас). Cubic Applications
также получила контракт ARCIC
на оказание услуг по обеспечению мероприятий, входящих в программу модернизации армии и осуществляемых
Brigade Modernization Command (одно
из подразделений ARCIC). Комплекс
услуг для BMC будет реализовываться в Форт-Блиссе и Форт-Юстисе
с 1 марта 2015 года и ориентировочно
до конца февраля 2018 года.
CAE, SIPRI #96
CAE получила несколько
зарубежных военных контрактов
на шести спутниках Sentinel. Данные,
полученные с борта Sentinel-1a, находят оперативное применение в чрезвычайных ситуациях, связанных
с разливами нефти, обнаружением
кораблей, а также помогают следить
за образованием льда.
NSM представляет собой пятое поколение ракет,
разрабатываемых Kongsberg для ВМС Норвегии
П
редставители CAE объявили о
получении серии контрактов на сумму
более $96 млн, связанных с поставками военных тренажеров, услугами
по модернизации и обслуживанию
учебного оборудования. В рамках
достигнутых договоренностей CAE
обязуется поставить польским ВВС
авиатренажер C295, продолжить
оказание услуг в области боевой
подготовки немецкой Школе военной авиации в Бюккебурге, провести
оценку возможной модернизации для
немецко-французской Школы подго-
товки обслуживающего персонала для
вертолетов Tiger в Фассберге, а также
провести модернизацию тренажеров
SH-2G Super Seasprite для Вооруженных сил Новой Зеландии.
«Зарубежные вооруженные силы
и производители оригинального
оборудования продолжают обращаться в CAE, испытывая необходимость
в учебных тренажерах. И мы рады
добавить в наше портфолио такие
новые для нас платформы как SH-2G
и Tiger, — прокомментировал получе-
ние новых контрактов Джин Колабатистто (Gene Colabatistto), президент
CAE Defence & Security. — Эти заказы
свидетельствуют о росте интереса
в оборонных ведомствах и службах
безопасности к использованию в подготовке специальных тренажеров».
$96
млн
контракты
28
Huntington Ingalls
Industries: новый
вице-президент верфи
в Ньюпорт-Ньюс
Кадры
Raytheon
приняла отставку
старшего
вице-президента
новый вице-президент
в Lockheed Martin
29
BAE SYSTEMS APPLIED
INTELLIGENCE: НОВЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ ДИРЕКТОР
АВСТРАЛИЙСКОГО
ФИЛИАЛА
30
30
Northrop Grumman выбрала
нового вицепрезидента
глобальной
сети поставок
31
28
29
02 декабря 2014 г.
08 декабря 2014 г.
Huntington Ingalls Industries:
новый вице-президент верфи
в Ньюпорт-Ньюс
LEIDOS НАЗНАЧИЛА СТАРШЕГО
ВИЦЕ-ПРЕЗИДЕНТА ПО ПРОДАЖАМ
И СТРАТЕГИЧЕСКИМ КЛИЕНТАМ
К
орпорация Hntington Ingalls
Industries представила нового
вице-президента и директора по информационным технологиям подразделения Newport News Shipbuilding
(судоверфь в Ньюпорт-Ньюс, штат
Вирджиния): Бхарата Амина (Bharat
Amin).
Предыдущее место работы Амина — директор по информационным технологиям подразделения
Land&Armaments компании BAE
Systems. Инженер-механик по
образованию, Амин имеет степени
магистра в области организации производства и делового администрирования, а также обладает опытом
в управлении бизнес-процессами,
технологическим развитием, кибербезопасности и реализации крупных
проектов, связанных с информационными технологиями.
всеми информационными системами
предприятия.
Освободившуюся должность ранее занимала Лени Кауфман (Leni
Kaufman). Вице-президент покинула этот пост после 35 лет службы
в компании, начав свою карьеру
в Northrop Grumman (Huntington
Ingalls Industries была образована в 2011 году путем выделения из
компании Northrop Grumman ее
судостроительного подразделения
Northrop Grumman Shipbuilding —
прим. Technowars).
Среди новых обязанностей Бхарата
Амина — определение стратегического направления в деятельности
верфи и ежедневное руководство
Бхарат Амин (Bharat
Amin), вице-президент
и директор по информационным технологиям подразделения, Newport News
Shipbuilding
Церемония заложения киля атомной подводной лодки Washington (SSN 787) класса
Virginia, которая прошла 24 ноября 2014 г.
на верфи Newport News Shipbuilding
Мэтт Малхерин (Matt
Mulherin), президент компании Huntington Ingalls
Industries
Хотя карьера
Лени началась
не в Newport
News Ship­buil­
ding, ее уникаль­
ные лидерские
качества, энту­
зиазм и ответ­
ственное отно­
шение к работе
доказали,
что она —
настоящий судо­
строитель. Мы
ожидаем, что
в новой очень
важной должно­
сти Бхарат смо­
жет применить
весь свой бога­
тый инженер­ный и IT-опыт.
L
eidos (ранее — Science
Applications International
Corporation, SAIC), американская
компания, предлагающая продукты
и услуги в области национальной
безопасности, здравоохранения
и инженерных решений, объявила о назначении Стивена Расселла
(Steven Russell) старшим вице-президентом Leidos Health по продажам
и стратегическим клиентам.
Новый топ-менеджер компании
будет отвечать за работу отдела продаж и отдела по работе с клиентами,
основной задачей которых будет
удовлетворение запросов клиентов
и управление возможностями по
развитию бизнеса в сфере здравоохранения. Еще одна сфера ответственности Расселла — выполнение
финансового плана, разработка
оптимальной клиентской стратегии
и сохранение принятой в компании
организации продаж.
До прихода в Leidos Стивен Рассел
занимал пост старшего вице-президента по корпоративному развитию в Quantros Corporaton, где он
отвечал за SaaS-решения в сфере
безопасности пациентов, управления качеством и аналитики, а также
новые рынки и мероприятия по
Стивен Расселл
(Steven Russell),
старший вице-президент по продажам
и стратегическим
клиентам, Leidos
Health
развитию бизнеса, консультационные услуги, товарную стратегию
и стратегическое партнерство.
Кроме этого, Рассел работал на
должностях руководителя по продажам и корпоративного развития в таких компаниях как Cerner,
Aperio Technologies, Quadramed,
HealthScribe и Compucare.
08 декабря 2014 г.
новый вице-президент
в Lockheed Martin
L
ockheed Martin назначила
55-летнего Роберта Рэнджела (Robert
Rangel) на пост старшего вице-президента, представляющего интересы
компании в Вашингтоне (Washington
Operations). Ранее эта должность
принадлежала 63-летнему Грегу Далбергу (Greg Dahlberg), который до
ухода на пенсию в августе 2015 года
будет занимать кресло старшего
вице-президента по стратегическим
инициативам. В своей новой должности Рэнджел будет отвечать за
взаимодействие компании с Конгрессом, Министерством обороны
и другими федеральными правительственными ведомствами и учреждениями, находящимися в Вашингтоне
(округ Колумбия). Он также будет
руководить отношениями с государственными и местными управленческими структурами и займет кресло
председателя в Employee Political
Action Committee. До своего нового
назначения Рэнджел занимал пост
вице-президента подразделения
Programs and Global Security Policy,
где он отвечал за связи с Министерством обороны и некоторыми ключевыми федеральными агентствами,
а также служил в Минобороны
в качестве специального помощника
министра и его заместителя.
кадры
30
31
17 декабря 2014 г.
05 января 2015 г.
Raytheon приняла отставку
старшего вице-президента
Northrop Grumman
выбрала нового вице-президента
глобальной сети поставок
Д
жей Б. Стивенс (Jay B. Ste­
phens), старший вице-президент, генеральный юрисконсульт и корпоративный секретарь Raytheon уведомил
руководство компании о намерении
уйти на пенсию в конце марта 2015
года. Вышеперечисленные посты он
занимал более двенадцати лет.
Джей Б. Стивенс
(Jay B. Stephens),
старший вице-президент, генеральный
юрисконсульт
и корпоративный
секретарь, Raytheon
Стивенс обладает богатой трудовой
биографией — он работал и в государственном, и в частном секторах
экономики. Так, среди прочих должностей он занимал посты заместителя генерального прокурора США,
заместителя генерального юрисконсульта в Honeywell International,
федерального прокурора в округе
Колумбия, заместителя советника
президента Соединенных Штатов,
был партнером национальной конторы адвокатов. В настоящий момент он состоит в совете множества
некоммерческих образовательных
и профессиональных организаций.
В 2014 году Стивенс вошел в «Топ
50» генеральных юрисконсультов
Америки по версии National Law
Journal.
Как отмечается в пресс-релизе,
Джей Б. Стивенс — надежный деловой партнер, который смог создать
команду талантливых, целеустремленных профессионалов, поддерживающих репутацию Raytheon как
компании со стабильным корпоративным управлением, корпоративной ответственностью и четким
соблюдением нормативно-правовых
требований.
N
orthrop Grumman Corporation
официально объявила о назначении
Кевина Митчелла (Kevin Mitchell)
на должность вице-президента,
отвечающего за глобальную сеть
поставок в аэрокосмической области — на этом посту он сменил Лайзу Коль (Lisa Kohl), которая приняла
решение уйти из компании.
Кевин Митчелл
(Kevin Mitchell),
вице-президент,
Northrop Grumman
22 декабря 2014 г.
BAE SYSTEMS APPLIED INTELLIGENCE:
НОВЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ДИРЕКТОР
АВСТРАЛИЙСКОГО ФИЛИАЛА
В
AE Systems Applied
Intelligence назначила доктора Малькольма Шора (Malcolm Shore) техническим директором своего филиала
в Австралии. Новый топ-менеджер
будет отвечать за консультации представителей клиентских компаний
в области кибербезопасности, общее
управление техническими разработками и должное представление
глобального портфолио решений,
касающихся кибербезопасности,
в регионе. Д-р Шор имеет более чем
Малькольм Шор
(Malcolm Shore),
технический директор
филиала в Австралии,
BAE Systems Applied
Intelligence
30-летний опыт работы в областях,
связанных с обороной и информационной безопасностью в Австралии и Новой Зеландии. Малькольм
Шор пришел в BAE Systems Applied
Intelligence из Australian National
Broadband Network Company, где
в течение трех лет он занимал пост
главы службы безопасности и отвечал за общую, информационную
и кадровую безопасность.
В своей новой должности Митчелл
будет отвечать за развитие и обслуживание всей системы снабжения
широкого ассортимента продуктов, выпускаемых подразделением
Aerospace Systems корпорации
Northrop Grumman. Организация
глобальной сети поставок вклю-
Лайза Коль
(Lisa Kohl), бывший
вице-президент,
Northrop Grumman
чает в себя субподряды, закупки,
ценовую политику и расчет затрат,
транспортировку, комплектацию
и поддержку продукции.
Митчелл пришел в Northrop
Grumman в 2003 году и все это время непрерывно поднимался по карьерной лестнице внутри компании.
До нового назначения Митчелл
занимал пост вице-президента,
отвечающего за производственную
деятельность, а также руководителя
сети предприятий в Эль-Сегундо.
Он также отвечал за производственные комплексы в Мосс-Пойнте
(Миссиссипи), Нью-Тауне (Северная
Дакота) и глобальное производство
в Сан-Диего и Редондо-Бич. Кроме
того, Митчелл руководил своевременной доставкой такой продукции
компании как самолет F/A-18E/F/G
Super Hornet, БПЛА Global Hawk,
Triton и Fire Scout, а также производством композитов, новейших
красок и покрытий.
Митчелл имеет степени бакалавра в области бизнеса и прошел
обучение по программе MBA
в Университете Феникса. Он также
окончил Гарвардскую школу бизнеса (программа Creating Corporate
Advantage) и имеет сертификацию
Six Sigma Green Belt, полученную
в Калифорнийском университете
в Лос-Анжелесе.
Томми Томлинсон (Tommy
Tomlinson), вице-президент,
Northrop Grumman Aerospace
Systems
Кевин имеет бо­
лее чем 25-лет­
ний опыт во всех
аспектах глобаль­
ной сети поста­
вок — от управ­
ления бизнесом
до управления
поставщиками
и крупномасштаб­
ным произ­водством
товаров военного
на­значения. Его
приверженность
качеству, эконо­
мичности и пла­
нированию важ­
ны для перехода
нашей глобальной
сети поставок
на новый
уровень.
кадры
34
НАУКА И
ТеХНОЛОГИИ
исследовательская лаборатория
армии сша:
планы
на 2015–2035 гг.
DARPA GXV-T:
подвижность
вместо брони
158
34
35
Исследовательская
лаборатория
Армии США:
Отчет „Army Research Laboratory S&T Campaign Plans
2015–2035” был рассекречен в конце 2014 года и раскрывает
детали научно-исследовательских работ, которые уже
проводятся или планируется проводить в период до
2035 г. Technowars постарался максимально сохранить
полноту документа, воспроизвел общую структуру
и выбрал наиболее интересные направления, о которых
рассказывается в оригинальном 140-страничном документе.
планы
на 2015–2035 гг.
наука и технологии
36
37
И
сследовательская лаборатория Армии
США (U.S. Army Research Laboratory, ARL)
представляет собой стратегическое подразделение Службы материально-технического
обеспечения Армии США (Army Materiel
Command, AMC), которая, в свою очередь,
является одним из трех основных Командований Вооруженных сил США (Army Command,
ACOM). ARL — единственная лаборатория
фундаментальных исследований в Армии
США, приоритетом которой являются научные
открытия, технологические инновации и организация передачи полученных знаний в другие военные ведомства. Лаборатория оказывает сильное влияние как на Армию в целом, так
и на самый широкий круг научно-технических
сообществ Министерства обороны США, что
достигается в процессе передачи результатов
научных исследований ARL в Центры научно-исследовательских разработок (RDEC),
являющиеся составной частью Командования
научно-исследовательских разработок Армии
США (RDECOM), руководителям, ответственным за разработку и программы закупок (PM/
PEO), а также другим службам и представителям промышленности.
ARL проводит фундаментальные исследования (делятся на основые и прикладные —
Basic Research и Applied Research), призванные решить научно-технические задачи,
обозначенные заместителем министра
обороны по материально-техническому обеспечению и начальником штаба Армии США.
В дополнение к этому Лаборатория выполняет исследования в новейших научных областях, которые могут привести к прорывам или
значительным улучшениям возможностей Армии в отдаленном будущем, проводит изыскания в рамках специальных военных программ
Минобороны, а также работ, инициированных
правительственными учреждениями и имеющих отношение к обороне.
Задачи ARL — открывать, внедрять и делиться
результатами научно-технических исследований для обеспечения стратегического
превосходства сухопутных сил. Соответствие
заявленным целям Лаборатория подкрепляет
собственным мультидисциплинарным технологическим портфолио, содержащим новые
и значительно улучшенные существующие
методологии, методы и материалы.
ARL развивает все потенциальные возможности, связанные с проекцией силы, информационным обеспечением, средствами
поражения и защиты, а также эффективностью личного состава Армии в перспективе
до 2030 года и далее, используя внутреннюю
структуру из восьми кампаний, каждая из
которых представляет собой системное сочетание научно-технологических мероприятий
высокой интенсивности (в нижеследующем
тексте совокупность направлений будет называться «Армия-2030» — прим. Technowars).
В число кампаний ARL входят «Внешние
фундаментальные исследования», «Вычислительные науки», «Исследование материалов», «Исследования для Сухопутных сил
США», «Информационные системы», «Средства поражения и защиты», «Исследования
человека» и «Оценка и анализ» — все они
осуществляются в рамках тесного сотрудни-
чества, направленного на создание прочной
основы для реализации миссии ARL.
Этот документ описывает планы для каждой
из научно-технологических кампаний Лаборатории военных исследований и является
приложением к Технической стратегии ARL,
опубликованной в апреле прошлого года. Его
цель — обеспечить лучшее понимание технологических областей, которые, как считают
в ARL, являются критически важными для
обеспечения военного превосходства на суше
в отдаленном будущем. В каждом из разделов
документа приводится общий обзор ситуации
для каждой из кампаний, структурная схема
направлений исследований, описание технических областей, образующих ту или иную
кампанию, а также степень влияния ARL на
развитие той или иной области/направления.
В каждой из областей/направлений Лаборатория реализует один из трех подходов — руководство, сотрудничество или наблюдение.
Руководство определяется как подход, в рамках которого ARL обладает собственными
компетенциями и инфраструктурой, а также
осуществляет значительные инвестиции
в удовлетворение специфических запросов
Армии. Под руководством подразумевается
безоговорочное лидерство и уникальный
набор возможностей ARL.
Сотрудничество подразумевает инициированное ARL независимое партнерство с другими научно-технологическими организациями Армии США, научно-технологическими
подразделениями в структуре Министерства
обороны, другими правительственными
организациями, научными учреждениями
и частными компаниями, целью которого
является получение необходимых научных
результатов, имеющих отношение к решению
тех или иных задач, стоящих перед Армией.
В рамках подобных партнерств ARL предоставляет компаньонам доступ к уникальной
инфраструктуре, технологическим разработкам и собственным экспертным ресурсам, которые значительно влияют на направленность
совместных исследований. Сотрудничество
дает возможность ARL использовать технологии, которыми Лаборатория не обладает, или
же осуществлять собственные разработки
при наличии соответствующих ресурсов.
Наблюдение определяется как подход, в рамках которого ARL осуществляет интенсивный
мониторинг передовых технологий и соответствующих научно-исследовательских изысканий, ведущихся промышленностью, научным
сообществом (в том числе на международном
уровне). Подобный подход реализуется через
активное вовлечение Лаборатории в научный
диалог на государственном и международном
уровнях, что позволяет ARL своевременно
реагировать на разработки, ведущиеся в областях, представляющих интерес для Армии
США. Технологические области, в которых
ведется наблюдение, включают как направления, не связанные со специфическими
запросами военных, так и те, где возможно
развитие технологий при ограниченном
использовании научно-технологических
ресурсов Армии.
наука и технологии
38
39
исследования ARL
на 2015–2035 гг.
Внешние фундаментальные исследования
Вычислительные науки
Общая схема
направлений
Исследования для Сухопутных сил США
Оценка и анализ
Физические науки
Прогностические науки
Энергия и двигатели
Оценка достижений науки
и техники
Биологические науки
Поточная обработка данных
Механика платформ
Научно-технические
методы оценки
Информационные науки
Передовые компьютерные
архитектуры
Интеллект средств передвижения
Оценка совместимости систем
с задачами миссий
Инженерные науки
Компьютерные технологии
Снабжение и автономность
Системы, способные
к оценке миссий
Исследование материалов
Информационные системы
Исследования человека
Средства поражения и защиты
Фотоника
Сенсорика
и эффекторы
Поведение человека
Баллистика и исследования взрывов
Электроника
Интеллект систем
и интеллектуальные системы
Расширение возможностей человека
Электронное оружие
Производство и транспортировка
энергии
Взаимодействие человека
с информацией
Интеграция «человек-система»
Теория боевых ранений
Биоматериалы и биосинтетические
материалы
Сети и коммуникации
Конструкционные материалы
Кибербезопасность
Высокопрочные эластичные
материалы и баллистическая защита
Технологии производства материалов
наука и технологии
40
41
Кампания
«Внешние фундаментальные
исследования»
План кампании
«Внешние фундаментальные
исследования»
Внешние исследовательские мероприятия
общего характера, реализуемые ARL, сконцентрированы на определении, формировании, управлении и практическом использовании инновационных научных исследований
в области физических, информационных,
биологических и инженерных наук, которые
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: управлять и контролировать проведение технических программ военного характера, выполняемых
научными и корпоративными партнерами в области инженерных, физических, информационных и биологических наук;
развивать и использовать инновационные достижения для упрочения национального технологического превосходства.
Открытия и инновации, полученнные в ходе реализации этих программ — в основном оформленные как продукт знаний —
рассматриваются как основа для передовых военных технологий.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: открытия и инновации, полученные нашими научными и промышленными партнерами, встраиваются в план работ ARL для создания прочной основы технических достижений, гарантирующих технологическое превосходство вооруженных сил Соединенных Штатов. Высокорелевантные открытия и инновации интенсивно используются ARL
для достижения возможностей, значительно превосходящих современный технологический уровень. Открытия и инновации, полученные в ходе совместных усилий, являются важнейшими в поддержании господства на суше для Армии США до
2030 года и далее.
особо важны для технологического превосходства Армии США в будущем. Эти мероприятия концентрируются на рискованных
и высокоприбыльных трансформирующих
фундаментальных исследованиях, которые,
как ожидается, могут революционным образом повлиять на возможности вооруженных
сил. В дополнение к значительному улучшению таких возможностей в ходе этого комплекса мероприятий могут создаваться прорывные и концептуально новые технологии
для вооруженных сил, а также осуществляться
противодействие «технологическим сюрпризам» от потенциального противника.
Внешние фундаментальные исследования
Физические
науки
Биологические
науки
Информационные
науки
Инженерные
науки
Физика
Биологические
науки
Вычислительные
науки
Материаловедение
Социальные
науки
Исследования
сетей
Механика
Математические
науки
Электроника
Химические
науки
Фотоника
Внешние фундаментальные исследования
обеспечивают критически важную поддержку
всем другим исследовательским направлениям
ARL, снабжая их новыми идеями и концепциями, а также осуществляют ключевые связи
с учеными мирового уровня для проведения
совместных со штатными исследователями
и инженерами ARL научных работ. Дополнительно к этому, когда имеются уникальные
и важные возможности, поддерживается
сотрудничество с промышленными партнерами, некоммерческими организациями, другими
исследовательскими учреждениями и зарубежными учеными.
Физические науки
Группа исследований «Физические науки»
фокусируется на фундаментальных исследованиях и ведет к открытиям, пониманию и использованию физических явлений, которые,
как ожидается, могут революционным образом повлиять на возможности вооруженных
сил к 2030 году и далее. Открытия в этой области могут привести к новым возможностям,
связанным с коммуникациями и материалами,
которые далеко выходят за рамки, ограничивающие возможности современных военных
систем.
Направление «Физика» является базой для
открытий и понимания таких ее экзотических
областей как квантовая физика и «экстремальная оптика» (extreme optical physics),
где новые состояния смогут преобразовать
возможности солдат будущего.
Раздел «Квантовая информатика» фокусируется на создании и управлении неклассическими состояними, что может привести
к прорывным возможностям в вычислениях,
распознавании и безопасных коммуникациях.
Направление «Квантовое шифрование» исследует волновую природу материи, включая
когерентные свойства, механизмы декогеренции, смягчение декогеренции, квантовую
запутанность, неразрушающие измерения,
манипуляции сложными квантовыми состояниями, квантовую обратную связь. Цель таких
исследований состоит в выяснении имею-
наука и технологии
42
43
щихся ограничений по созданию, управлению
и применению информации, зашифрованной
в квантовых системах, при наличии шумов
и искажений. «Квантовые вычисления и коммуникации» включают экспериментальное
подтверждение квантовой логики с помощью множества одновременно работающих
кубитов, включая подтверждение квантовой
обратной связи и коррекции ошибок. Квантовые коммуникации включают изучение
передачи информации через квантовую
запутанность, распределенную между находящимися на расстоянии квантовыми системами. Объектом исследований также являются
перенос запутанности на большие расстояния и долговременная квантовая память.
Направление внешних фундаментальных
исследований подразумевает исследования
ARL в этой области, а также сотрудничество
с Управлением научных исследований ВВС
США (AFOSR) в области гибридных квантовых систем и квантовой памяти. «Квантовое
распознавание и метрология» являются
новейшими областями научных интересов.
Квантовая запутанность предлагает решения,
превосходящие по возможностям имеющиеся
инструменты в распознавании и метрологии.
Цель — подтвердить это экспериментально.
Направление «Квантовое распределение
ключей шифрования» изучает возможность
создания сверхзащищенных линий связи
посредством применения квантовых явлений.
Ответственные за внешние фундаментальные
исследования ARL придерживаются в этом
значительных инвестиционных позиций,
заявленных Управлением научных исследований ВМС США (ONR) и DARPA.
Раздел «Химические науки» подразумевает
исследования, нацеленные на открытия и понимание фундаментальных свойств, законов
и процессов, управляющих молекулами и их
взаимодействием в материалах или химических системах, с тем, чтобы заложить научный
фундамент для создания совершенно новых
возможностей для солдат будущего, таких как
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Химические науки»
защитные и реагирующие материалы, датчики,
вооружение и боеприпасы.
Квантовый компьютер
канадской компании
D-Wave Systems
Исследования в области реактивных химических систем подразумевают понимание на
молекулярном уровне активности на поверхности раздела сред и динамических нано-
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Физика»
Направление исследований
Роль ARL
Химия квантовых состояний
Руководство
Топология квантов материи
Сотрудничество
Точная навигация с использованием атомной
интерферометрии
Наблюдение
Гетероструктуры из сложных оксидов
Наблюдение
Топологически защищенные состояния
электронов
Сотрудничество
Сверхпроводимость
Наблюдение
Квантовое шифрование
Руководство
Квантовые вычисления и коммуникации
Сотрудничество
Квантовое распознавание и метрология
Руководство
Квантовое распределение ключей шифрования
Наблюдение
Направление исследований
Роль ARL
Прецизионные полимеры
Руководство
Полимеры, реагирующие на механическое
воздействие
Сотрудничество
Фотореактивные полимеры
Наблюдение
Молекулярная динамика
Сотрудничество
Количественные теоретические методы
Руководство
Химия конденсированных взрывчатых веществ
Наблюдение
Химия окислительно-восстановительных
реакций (редокс) и электрокатализ
Сотрудничество
Перенос электроактивных компонентов
Руководство
Коррозия
Наблюдение
Квантовое распределение ключей шифрования
Наблюдение
Активность на поверхности раздела сред
Cотрудничество
Cинтетические молекулярные системы
Руководство
Наноразмерные строительные блоки
Наблюдение
Один из новейших квантовых микропроцессоров
D-Wave Systems
структурированных и самособирающихся
химических систем. В долгосрочной перспективе, исследования в этой области помогут
разработать и синтезировать новые химические системы, которые приведут к появлению
совершенно новых возможностей по работе
с опасными материалами и повышению выживаемости солдат.
Направление «Активность на поверхности
раздела сред» подразумевает понимание механизмов переноса вещества и реакционной
наука и технологии
44
45
способности на поверхностях материалов
и поверхностях раздела сред, а также управление структурой и функциями химических
и биомолекул на поверхностях. Ответственные за внешние фундаментальные исследования ARL проводят совместные с Центром
биохимических исследований в Эджвуде
(ECBC) исследования металл-органических
каркасных структур (metal-organic frameworks,
MOFs), входящих в список ключевых областей
этого направления. Сотрудничество включает
разработку, финансирование и аналитику для
понимания фундаментальных свойств MOF,
которые управляют адсорбцией, переносом
вещества и реакционной способностью.
Направление «Синтетические молекулярные
системы» исследует новейшие методы инкорпорации многофункциональных, динамических и реактивных свойств в химические
системы, включая стабилизацию наноструктурированных и самособирающихся систем,
инкорпорацию повышенной каталитической
активности в химические системы, разработку и синтез химических систем, которые
распознают и реагируют на специфические
внешние стимулы. Направление «Наноразмерные строительные блоки» исследует
наноразмерные структуры — квантовые точки,
наноразмерные кластеры и неорганические
клеточные структуры — как потенциальные
строительные блоки для материалов с новыми
свойствами. Направление внешних фундаментальных исследований подразумевает сотрудничество с Управлением научных исследований ВВС США (AFOSR) в этой области.
Биологические науки
Область биологических наук включает прежде всего фундаментальные исследования,
нацеленные на понимание и использование
биологических систем, которые могут привести к возникновению совершенно новых
возможностей для Армии к 2030 году и далее.
Ожидается, что открытия в этой области при-
ведут к появлению новых материалов, а также
к переходу на новый уровень использования
ресурсов организма солдат.
Биологические науки поддерживают исследования по обнаружению и пониманию
базовых свойств, принципов и механизмов,
управляющих ДНК, РНК, белками, органеллами, клетками, организмами, межвидовыми
взаимодействиями, а также нейрологическими и когнитивными системами — все это
в долгосрочной перспективе может привести
к новым методам создания биоматериалов,
систем распознавания и дезактивации токсинов, и таким образом помочь в оптимизации
физических и психологических возможностей личного состава вооруженных сил.
Биохимия призвана объяснить механизмы
и силы, лежащие в основе функций, структуры
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Биологические науки»
Направление исследований
Роль ARL
Нестабильность ДНК
Сотрудничество
Стресс
Сотрудничество
Регенерация
Наблюдение
Мультисенсорный синтез
Руководство
Вычисления на основе нейронов
Сотрудничество
Новейшие стратегии в биосенсорике
Наблюдение
Биомолекулярная специфичность и регуляция
Сотрудничество
Биомолекулярная сборка и организация
Cотрудничество
Cинтетическая биология
Сотрудничество
Бионанокомбинаторика
Наблюдение
Межклеточная динамика
Cотрудничество
Микробная и вирусная адаптация
Cотрудничество
Поиск уязвимостей у микробов
для нужд фармацевтики
Наблюдение
и организации биомолекул. Фундаментальное
механистическое понимание биомолекулярных процессов также используется для
создания биомолекулярных систем с целью
управления их активностью, специфичностью
и пространственной организацией. Такие
исследования могут значительно помочь
в разработке новейших материалов, молекулярных сенсоров и наноразмерных машин,
способных использовать исключительные
свойства биомолекул.
Направление «Биомолекулярная специфичность и регуляция» нацелено на понимание
того, как биомолекулы распознают молекулы-«цели» и взаимодействуют с ними, а также
то, как биомолекулы активируются или
снижают активность, что ведет к созданию
методов по модуляции и контролю биомолекулярной активности через использование
белковой инженерии. Представители ARL
ведут собственные изыскания в этой области
и одновременно сотрудничают c Национальным научным фондом (NSF) и Национальны-
ми институтами здравоохранения США (NIH)
в рамках аналогичных научно-исследовательских программ. «Биомолекулярная сборка
и организация» исследует фундаментальные
принципы, управляющие биологической
самосборкой, пытается понять и контролировать взаимодействия и силы на границах сред,
образованных биомолекулами и небиологическими материалами, а также определить
инновационные подходы для поддержки
биологической активности вне клеточного
пространства. В этой области ARL сотрудничает в рамках программ, финансируемых
через ONR и NSF. «Синтетическая биология»
исследует методы и механизмы использования организмов или биосистем для выполнения инженерных задач, зачастую нереализуемых с помощью традиционных методов.
Эта область имеет значительный потенциал,
который может повлиять практически на все
общественные сферы, включая медицину,
пищевую и химическую промышленность,
создание новых материалов, энергетику
и сельское хозяйство. Для достижения целей,
наука и технологии
46
47
связанных с предсказуемой и контролируемой биоинженерией, требуются тщательно
согласованные инвестиции. В этой области,
включающей фундаментальные и практические исследования, ARL сотрудничает с ONR
и DARPA. «Бионанокомбинаторика» — новейшая область исследований, которая использует комбинации позиционно кодированных
биомолекул и неорганических наноструктур
для создания материалов и устройств с уникальными свойствами и функциями. ARL
наблюдает за научной работой AFOSR в этой
области с тем, чтобы оценить потенциал этого
направления и определить возможности
эффективного использования бионанокомбинаторики в вооруженных силах.
Социальные науки исследуют человеческое
поведение на индивидуальном, локальном
и государственном уровнях. Их долгосрочная
цель — прогнозирование, обнаружение и воздействие на решения и действия, которые
могут влиять на государственные интересы
США и национальную безопасность.
Институциональные и организационные
науки исследуют появление, существование
и эволюцию организаций и учреждений,
включая (но не ограничиваясь ими) сообщества, государства, религии, рынки, экономические и правовые системы, бюрократию,
политические партии, общественные движения, а также формальные и неформальные
сетевые структуры. Направление «Определение общей теории» исследует использование
знаний о конкретных социальных контекстах
и перенос их на другие социальные области
по всему миру для упреждения кризисов или
изменений. «Сбор данных и аналитика» пытается осуществить постоянное наблюдение за
событиями по всему миру. Широкий диапазон
подходов включает использование эмпирических методов, которые требуют первичного
сбора данных — случайные контрольные исследования, полевые эксперименты, сравнительные исследования и наблюдения. Ис-
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Социальные науки»
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Вычислительные науки»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Прогнозирование человеческого поведения
Сотрудничество
Сложные человеческие социальные системы
Сотрудничество
Основы анализа визуальных
и мультимодальных данных
Руководство
Природные и человеческие системы
Наблюдение
Синтез данных
Руководство
Определение общей теории
Сотрудничество
Активное и совместное распознавание
Руководство
Сбор данных и аналитика
Сотрудничество
Анализ визуальных данных на основе
искусственного интеллекта
Сотрудничество
Правительственные структуры
Сотрудничество
Количественное определение
и система показателей
Наблюдение
Сотрудничество
Пространственная ситуационная
осведомленность
Вычислительные архитектуры
Руководство
Аналитические и вычислительные модели
Cотрудничество
Визуализация
Руководство
Компьютерные технологии в медицине
Наблюдение
Теоретическая аппроксимация
Cотрудничество
Компьютерные технологии в медицине
Наблюдение
Рендеринг визуальной информации
Наблюдение
Высоконадежная тактическая информация
Руководство
Надежная и отказоустойчивая
информационная инфраструктура
Руководство
Безопасность программных систем
Сотрудничество
Кибернетические физические системы
Наблюдение
пользуются и вторичные источники данных,
такие как архивные данные или информационные сообщения, а также формализованные,
математические или вычислительные подходы. Особый интерес представляют исследования взаимного воздействия отдельных людей
на организации и наоборот: как социальные
организации формируют установки, возможности, влияют на поведение индивидуумов
и как выбор и действия людей и групп влияют
и изменяют организации. Направление «Правительственные структуры» фокусируется
на сборе данных, связанных с появлением,
существованием и эволю­цией политиче-
ских и правовых структур. ARL сотрудничает
с программой Minerva Research Initiative, инициатором которой выступило Министерство
обороны США, а также использует данные,
полученные в ходе реализации программы.
Minerva Research
Initiative — объявленная
в 2008 г. Пентагоном
и проводимая до сих пор
программа поддержки
университетских исследований в нескольких
направлениях с целью
понимания фундаментальных причин появления
очагов напряженности
в отдельных регионах
Информационные науки
Группа направлений «Информационные
науки» включают фундаментальные исследования по выявлению, пониманию и использованию математических, вычислительных
и алгоритмических основ, которые, как ожидается, помогут создать совершенно новые
возможности для «Армии–2030». Изыскания
в этой области могут привести к новым возможностям в создании новейших материалов,
информационной сфере, расширят возможности личного состава вооруженных сил США,
значительно превосходящих имеющиеся
сегодня.
Раздел «Вычислительные науки» сосредоточен на понимании фундаментальных принципов и методов, управляющих вычислительными моделями и архитектурами, для создания
интеллектуальных, надежных и отказоустойчивых вычислений. Успехи в этой области
сулят совершенно новые возможности в обработке сигналов и данных, синтезе данных
и социальной информатике.
Раздел «Исследование сетей» занимается выявлением и пониманием строгих математических принципов и законов, которые управляют многообразием сетевых структур, включая
биологические, социальные и электронные.
Эти принципы и законы служат основой для
создания алгоритмов, которые могут быть
использованы для создания «мышления»
автономных систем.
Направление «Интеллектуальные сетевые
структуры» занимается поиском поддающихся вычислениям математических теорий
с сопутствующим анализом вычислительной
сложности для фиксации деятельности человека, демонстрирующей различные стороны
интеллекта. Исследования в области интегрированного интеллекта сосредоточены на
структурированных принципах, которые приводят к синергической интеграции составляющих интеллектуального поведения — включая зрение, представление знаний, мышление
и планирование. Изучение мышления противника фокусируется на объединении элементов теории игр, представлении знаний и социальных науках, и призвано создать среду,
посредством которой возможно рассуждать
о группах/сообществах надежным образом.
Исследования в области «Теории разума»
наука и технологии
48
49
концентрируются на лучшем понимании
теории, предлагаемой наукой о мышлении,
и подразумевающей исследование того, как
работает человеческий разум. Под групповым
взаимодействием «человек-робот» подразумевается выявление и понимание методов,
с помощью которых можно облегчить групповое сотрудничество людей и роботов с целью
улучшения возможностей человека.
Раздел «Математические науки» лежит
в основе и способствует пониманию сложных нелинейных систем, стохастических
сетей и систем, а также всего многообразия
явлений, основанных на дифференциальных уравнениях в частных производных.
Изучение нелинейных структур и исходных
показателей для моделирования и изучения
сложных систем в настоящее время осуществляется через создание теории управления
стохастическими системами, пространственно-временные статистические выводы, классификацию данных и регрессивный анализ,
прогнозирование и управление живыми
организмами через иерархическую и адаптивную модели, получение новых возможностей
с помощью бионики, создание высокоточных
вычислительных принципов действия для
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Исследование сетей»
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Математические науки»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Интеллектуальный контроль
Руководство
Многофакторные системы
Руководство
Геометрическое и топологическое моделирование
Руководство
Динамика и контроль
Сотрудничество
Руководство
Математическое моделирование нейронных
процессов
Социальное (малые группы) и социолингвистическое моделирование
Руководство
Сотрудничество
Стохастическая оптимизация и моделирование
Руководство
Нестандартные наборы данных для социоанализа
Вычислительные архитектуры
Руководство
Анализ больших данных, полученных из соцсетей
Наблюдение
Социальные науки и вычислительная техника
Наблюдение
Стохастический анализ и контроль
Руководство
Беспроводные коммуникационные сети
Руководство
Статистический анализ и методы
Руководство
Социальное-сетевые структуры
Руководство
Адаптивное шифрование и модуляция
для когнитивных радиосистем в сетях ad hoc
Сотрудничество
Сотрудничество
Многовариантная статистика для величин
с «широкими хвостами»
Квантовая теория информации
Наблюдение
Топологическое статистическое
моделирование
Наблюдение
Вычислительная клеточная и молекулярная
биология
Руководство
Интегрированный интеллект
Руководство
Изучение мышления противника
Руководство
Многомасштабное моделирование и обратные
задачи
Руководство
Теория разума
Сотрудничество
Фундаментальные законы биологии
Руководство
Групповое взаимодействие «человек-робот»
Наблюдение
Предиктивные многомасштабные модели
для биомедицинских, биологических,
поведенческих, экологических и клинических
исследований
Сотрудничество
Активность нейронов
Наблюдение
Многомасштабные методы
Руководство
Методы на основе дифференциальных
уравнений в частных производных
Руководство
Компьютерная лингвистика
Руководство
Высокопроизводительные вычисления
Сотрудничество
Вычисления на основе бионики
Наблюдение
жидкостных потоков с резкими границами на
молекулярных уровнях (sharp-interface flows),
решение обратных задач, помогающих выработать упрощенные подходы, и разработку
компьютерной лингвистики.
Математическая биология определяет
и формулирует фундаментальные законы
биологических структур, функций и развития биологических систем и их иерархий.
Исследования в этом направлении могут
привести к прорывным решениям, связанным
со здоровьем солдат и их физической выносливостью, а также материально-техническим
обеспечением как напрямую, так и посредством методов на основе биологических
принципов. Вычислительная клеточная и молекулярная биология объясняет и моделирует
фундаментальные законы, согласно которым
такие биологические элементы как гены,
белки и клетки объединяются и функционируют как системы. Направление «Многомасштабное моделирование и обратные задачи»
включает содание механистических математических моделей биологических систем на
разных временных и/или пространственных
уровнях/масштабах, а также синхронизацию
их связей между разными уровнями организации с целью достижения более глубокого
понимания биологических систем и объединения возможностей подходов «сверху
вниз» и «снизу вверх». В рамках направления
«Фундаментальные законы биологии» своей
целью исследователи ставят поиск и формулировку фундаментальных и основных
принципов, лежащих в основе биологических
наук. «Предиктивные многомасштабные
модели для биомедицинских, биологических,
поведенческих, экологических и клинических исследований» включают механистическое моделирование биологических систем
с использованием инновационных методов
для связи механизмов на разных пространственных и/или временных уровнях. Исследователи в области «Активность нейронов»
выявляют способы использования новейших
данных, полученных от биологическо-математического сообщества, методов, разработанных для сбора данных об активности
нейронов, и результатов экспериментов для
формирования и проверки гипотез и подтверждения моделей активности нейронов,
наука и технологии
50
51
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Материаловедение»
Химическая лаборатория химико-биологического
центра Эджвуд RDECOM
которые могут быть полезны для дальнейших
специальных исследований, имеющих отношение к черепно-мозговым травмам, связи активности нейронов с биологическими часами
(biochronicity) и другим направлениям.
Инженерные науки
Группа направлений «Инженерные науки»
связана с фундаментальными исследованиями
по выявлению, пониманию и использованию
новых механических систем и инновационных материалов, включает исследования в области электроники и фотоники и нацелена на
создание совершенно новых возможностей
для вооруженных сил США к 2030 году и далее. Открытия в этой области, как ожидается,
должны привести к прорывам в создании
новых материалов, к новым возможностям
для войсковых частей, изменениям в информационной сфере, производстве вооружения
и способов защиты, а также значительному
расширению возможностей личного состава.
Материаловедение изучает фундаментальные
взаимосвязи, которые объединяют химический состав, микроструктуру и протекание
процессов с окончательными свойствами
материала и его поведением.
Направление исследований
Роль ARL
Управляемая пространственная самосборка
материалов
Руководство
Функциональная интеграция материалов
Руководство
Оптоэлектроника и фотоника
Сотрудничество
Электромагнитные материалы
Сотрудничество
Принудительно-активированные материалы
(force-activated materials) (создание механически
саморегулирующихся материалов)
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Механика»
Направление исследований
Роль ARL
Многоуровневая механика однородных твердых тел
Руководство
Нелинейные материалы и материальные системы
с низким коэффициентом жесткости
Руководство
Структурная целостность материалов/структур
и прогнозирование изменения их свойств
Сотрудничество
Материалы с низкой плотностью и облегченной
структурой
Наблюдение
Руководство
Изучение воздействия предельных кратковременных нагрузок на несущие элементы
Наблюдение
Механические добавки (создание нового поколения материалов с усиленными атомными связями)
Руководство
Неравновесные динамические системы
Руководство
Многофункциональные материалы и микросистемы
Сотрудничество
Морфологически модулированная динамика
Руководство
Разработка материалов посредством компьютерных вычислений
Сотрудничество
Cотрудничество
Природные материалы и системы
Наблюдение
Динамика автономных и полуавтономных
аэрокосмических аппаратов и управление ими
в динамично меняющихся условиях
«Свободные» двумерные материалы (freestanding 2D materials) (создание материалов,
аналогичных по структуре и свойствам графену,
а также превосходящих его по ряду параметров)
Физика живых систем (включая исследования
искусственных форм жизни)
Наблюдение
Руководство
Новые подходы к практическому использованию
реакции горения углеводородов
Руководство
Дефектология и инженерия (влияние
структурных дефектов на свойства новейших
материалов)
Руководство
Энергетика на основе новейших материалов
и исследование термомеханической
чувствительности материалов
Руководство
Материалы с низкой плотностью (значительное
снижение веса конструкций с одновременным
улучшением характерстик)
Сотрудничество
Преобразование энергии (потребность в энергии
для двигательных установок и соответствующих
подсистем)
Cотрудничество
Двумерные материалы и устройства на
основе «однослойных» структур (изучение
и использование материалов, состоящих из
одного слоя атомов)
Сотрудничество
Синтез энергетических материалов (создание
новых видов ВВ, топлива и реакционноспособных
материалов с приемлемым уровнем
нечувствительности)
Сотрудничество
Стабильность наноструктурных материалов
(создание термостойких высокопрочных
нанокристаллических материалов)
Руководство
Неустойчивый отрыв потока и динамическое
сваливание (прогнозирование и контроль
неустойчивого отрыва потока при реалистичных
характеристиках потока)
Руководство
Изучение производственных процессов
(работа с фундаментальными физическими
законами и явлениями, связанными с обработкой
материалов)
Руководство
Прогнозирование появления вихревых
следов и компьютерное моделирование
соответствующих процессов
Руководство
Сплавы и сварочные процессы
Сотрудничество
Взаимодействия в системе «поток-конструкция»
и управлением ими
Cотрудничество
Объемные наноструктурированные материалы
(перенос свойств наноматериалов на
«классические» материалы
Наблюдение
Технологии для летательных аппаратов (улучшение
летных качеств, маневренности и живучести,
снижение стоимости эксплуатации и обслуживания)
Cотрудничество
Раздел «Механика» расширяет знание и понимание фундаментальных свойств, принципов и процессов, связанных с потоками
жидкостей, поведением твердых тел, химическими реакциями, взрывчатыми веществами
и топливом, а также динамикой сложных
систем, имеющих отношение к деятельности
Вооруженных сил и Министерства обороны.
Раздел «Электроника» занимается поиском
материалов и новых структур на их основе
с целью получения новых возможностей для
разработки и изготовления электронных
устройств, обладающих свойствами, которые
не могут быть реализованы с применением
существующих технологий.
Нано- и биоэлектроника исследует биологические и наноразмерные электронные
явления и процессы для создания инновационных концепций электронных устройств
с недоступными ранее возможностями и
производительностью при сниженных размерах, весе и энергопотреблении. Прикладная
наноэлектроника рассматривает наноустройства и электронику на молекулярном уровне. Усилия в этой области направляются на
разработку, моделирование, производство,
испытание и снятие характеристик новейших
электро- и магнитоуправляемых электронных
структур. Исследования в области биоэлектроники сосредоточены на изучении новых
Представители Армии США и RDECOM знакомятся
с разработками ARL во время посещения Абердинского испытательного полигона
наука и технологии
52
53
механизмов взаимодействия и манипуляций
молекулярными и биологическими системами
и исследовании бионических подходов к новым функциональным возможностям электронных цепей, основанных на глубоком понимании
биоэлектрических и биомагнитных явлений.
Направление «Использование двумерных
материалов в электронике» представляет
собой практическое применение экзотических
свойств специально созданных двумерных
материалов через внедрение этих уникальных
структур в различные материалы, что позволяет добиться расширения функциональных
возможностей и эксплуатационных качеств.
Разработки в области гибридной технологии
наноКМОП сосредоточены на совершенствовании полевых транзисторов, изготавливаемых
по технологии High-k, а также снижении тока
утечки на наноуровне с целью дальнейшего
уменьшения размеров, а также снижения емкостей и времени переключения устройств на
основе кремниевых транзисторов.
Бионическое «ухо» из живых клеток с инкубированной в биогель проводящей антенной, «напечатанное» при помощи трехмерных аддитивных технологий инженерами Принстонского университета. Такой
биоэлектронный протез будет способен «слышать»
не только звуковые частоты, но и радиоволны
Исследования в области фотоники позволят
расширить возможности по управлению генерацией, излучением, передачей, модуляцией,
обработкой сигналов, переключением, усилением и обнаружением оптических сигналов как
в полупроводниках, так и в диэлектриках. Это
основа для новейших систем датчиков, связи
и обеспечения энергией вооруженных сил.
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Фотоника»
Исследования в области оптоэлектроники сосредоточены на поиске и управлении
наноструктурами и гетероструктурами для
генерации, обнаружения и управления оптическими/инфракрасными сигналами в полупроводниках и диэлектриках. Как ожидается,
результаты этой исследовательской програм-
Кампания «Внешние фундаментальные
исследования», раздел «Электроника»
Направление исследований
Роль ARL
Электромагнетизм и антенны
Руководство
Новые концепции радиоэлектронных схем
с использованием гибридных решений на основе
электроники, спинтроники, фотоники, фононики
и т. д.
Руководство
Квантовые электромагнитные и радиочастотные
поля (изучаются развивающиеся направления
квантовой радиофизики, включая запутанность
микроволновых полей, механические квантовые
осцилляторы и источники одиночных фотонов)
Сотрудничество
Плазменная электроника
Сотрудничество
Исследования графена
Наблюдение
Прикладная наноэлектроника (разработка и исследование наноустройств и электроники на
молекулярном уровне)
Руководство
Биоэлектроника (использование бионических
методов для создания новейших электронных
компонентов)
Руководство
Использование двумерных материалов в электронике
Сотрудничество
Гибридная технология наноКМОП
Наблюдение
Направление исследований
Роль ARL
Световое излучение сверхвысокой интенсивности (физика фемто- и аттосекундных лазеров,
явление филаментации лазерного излучения)
Руководство
Метаоптика (оптические угловые моменты световых пучков, взаимодействие с метаматериалами и компенсация потерь в них, другие аспекты
новейшей оптики)
Сотрудничество
Дифракционная оптика (изучение явления дифракции и ее влияние на свет)
Наблюдение
Высокоскоростные лазеры и коммуникации
Руководство
Фотоника в видимом и УФ-диапазоне
Руководство
Лазеры в среднем ИК-диапазоне
Руководство
Высокомощные лазеры
Сотрудничество
Кремниевая фотоника
Наблюдение
Поглощение (электронно-фотонное взаимодействие на основе последних достижений в плазмонике, нанотехнологиях и разработке метаматериалов)
Руководство
Улучшение соотношения «сигнал-шум»
(использование явления квантового ограничения,
работа с зонной структурой, наноуровневые p-nпереходы, комбинирование материалов с целью
получения мультиспектральной чувствительности)
Руководство
Мультиспектральная визуализация (создание
недорогих детекторов для работы в разных
областях ИК-диапазона)
Сотрудничество
Акустическое и магнитное обнаружение
объектов в водной среде (использование
пьезоэлектрических и магниторестриктивных
явление для акустического обнаружения)
Наблюдение
мы приведут к разработке и производству
новых оптоэлектронных устройств для создания тактических оптических сетей с высокой
пропускной способностью (включая атмосферные оптические/интегрированные линии
связи), улучшенных средств ИК-противодействия, а также приборов ночного видения
и 3D-визуализации нового поколения. Работы
в области высокоскоростных лазеров и ком-
муникаций концентрируются на динамике
носителей заряда и эффективности оптического излучения в новейших материалах для
фотоники, гетероструктурах, а также наноструктурных топологиях, которые улучшают
излучательную рекомбинацию носителей
заряда и динамику. Направление «Фотоника
в видимом и УФ-диапазоне» работает над
увеличением внутренней квантовой эффективности светового излучения на базе новых
подложек, сплавов и примесей, улучшением
соотношения «сигнал-шум» для рамановской
спектроскопии посредством множественных
волн возбуждения в УФ/видимом диапазонах,
а также разработкой микромасштабного многоволнового лазера с несколькими рабочими
частотами с высокой эффективностью излучения с помощью наноструктурных топологий. Работы в области лазеров среднего
ИК-диапазона сосредоточены на повышении
эффективности устройств и выходной мощности как для средней ИК-области спектра,
так и безопасной для глаз длины волны
(безопасным считается излучение длиной
волны 1500 нм, т. к. не проникает внутрь глаза
и не фокусируется на сетчатке; разумеется,
безопасны они только до определенной
мощности — прим. Technowars) и управлении
в режиме обслуживания со снижением мощности в твердотельных/волоконных лазерах
с безопасной длиной волны. Работы в области
высокомощных лазеров призваны улучшить
эффективность и распространение лазерного
излучения высокой мощности, а также температурный контроль для соответствующих систем. Кремниевая фотоника призвана преодолеть непрямую запрещенную зону в кремнии
для создания кремниевых оптоэлектронных
устройств, что приведет к появлению синергичных структур, в которых будут использованы преимущества имеющихся электронных
компонентов на основе кремния. К таким
структурам относятся модуляторы, лазеры,
детекторы, соединительные элементы, а также логические схемы с непосредственными
связями.
наука и технологии
54
55
Кампания
«Вычислительные
науки»
мультидисциплинарных исследований и использования передовых вычислительных систем должны привести к научным прорывам,
которые, как ожидается, существенно повлияют на материально-техническое обеспечение
Армии США. Технологии, полученные в ходе
мультидисциплинарных исследований параллельно с другими научно-техническими кампаниями ARL, должны значительно повлиять
на такие военные сферы как проецирование
План кампании
«Вычислительные науки»
Научно-технический вклад ARL в вычислительные науки состоит в развитии основ
прогнозирующего моделирования, обработки
больших массивов данных, компьютерных
технологий и современных компьютерных архитектур с целью изменения будущего сложных военных решений. Результаты поддержки
Вычислительные науки
Прогностические
науки
Поточная
обработка данных
Передовые компьютерные
архитектуры
Компьютерные
технологии
Вычислительная
математика
и алгоритмы
Большие
данные
Новейшие
архитектуры
Языки программирования
Научные
вычисления
Вычислительная
математика для
анализа данных
Тактические
вычисления
Среда программирования
Вычислительные
технологии
следующего
поколения
Интеграция
программного
обеспечения
Прикладное
компьютерное
моделирование
и анализ
Верификация,
валидация
и квантификация
неопределенностей
Доступ к данным
и анализ в режиме реального
времени
Сети и машинная
память для
высокопроизводительных
вычислений
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: выявлять, применять новые решения и переводить в практическую плоскость научно-технические
возможности, которые позволяют использовать потенциал вычислительных наук и новейших высокопроизводительных
компьютеров для сохранения превосходства систем материально-технического обеспечения Армии США через прогнозирующее моделирование и симуляционные технологии; содействовать информационному превосходству, распределенным
военным операциям и гуманитарным направлениям в науке посредством вычислительной обработки больших объемов данных; значительно усилить и адаптировать современные компьютерные архитектуры и передовые компьютерные технологии
для обеспечения военного превосходства на суше.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: вычислительные науки и применение передовых компьютерных технологий ускорят стратегическое превосходство вооруженных сил США на суше с помощью ряда важнейших исследований и разработок. Стратегическое и преобразующее развитие в вычислительных науках поможет удержать глобальное превосходство сухопутных войск
Армии США до 2030 года и далее. Желаемый результат состоит в использовании всех научно-технических возможностей
для реализации преимуществ в распределенных операциях и постоянно усложняющейся оперативной обстановке.
силы, превосходство в области информации,
повышение поражающей силы вооружения,
увеличение возможностей защиты, а также
развитие возможностей личного состава во­
оруженных сил США к 2030 году и далее.
Вычислительные науки используют передовые возможности обработки данных для
понимания и преодоления сложных фундаментальных проблем и одновременно улучшений в таких важных для Армии областях
как разработка систем вооружения, создание
новых материалов, информационное превосходство и сетевые решения для управления
боем, анализ на уровне «система систем»,
моделирование работоспособности человека, маневренность платформ и тактические
суперкомпьютеры. Существует естественная
синергия между проблемами, с которым сталкиваются вычислительные науки и другие научно-технические кампании ARL. Синергический прогресс в деятельности всех кампаний,
как ожидается, приведет к научному прорыву.
Кампания «Вычислительные науки» во многом зависит от исследовательских наработок
ARL и возможностей лаборатории, связанных
с передовыми компьютерными архитектурами, мобильными высокопроизводительными
вычислениями, многоуровневыми и меж-
дисциплинарными прогнозирующими моделированиями, многоаспектной аналитикой
распределенных данных и компьютерными
технологиями. Открытия и инновации в этой
области приведут к значительным изменения
в вооруженных силах.
Прогностические науки
Направления «Прогностические науки» концентрируются на понимании и использовании
фундаментальных аспектов верифицируемых
и достоверных вычислительных моделирований, которые прогнозируют поведение
Сотрудники ARL (Sensors
and Electron Devices
Directorate) используют
в своей работе целый ряд
вычислительных инструментов. Но лишь недавно
в их арсенале начали появляться технологии моделирования, созданные на
базе разработок в области
прогностических наук.
наука и технологии
56
57
сложных военных систем и направляют
в нужное русло разработки военного материально-технического обеспечения, частично
в случаях, когда обычные экспериментальные
исследования сложны для проведения или
неосуществимы.
Исследования в области вычислительной математики и алгоритмов охватывают круг дисциплин, изучающих вычислительные методы
для решения основных уравнений. Поиск решений может осуществляться для существующих уравнений. Но в случае необходимости
могут создаваться и новые, необходимые для
решения задач Армии. Задачи, которые могут
быть решены с помощью дифференциальных
уравнений в частных производных, берут
начало в фундаментальных науках и инженерных дисциплинах (на уровнях от субатомных
до бесконечности), и охватывают нейронные
сигналы, случайные величины и теорию расчета. Широкий набор проблем может также
потребовать значительной специализации
решений, в зависимости от платформы, использовавшейся для их получения.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Вычислительная математика
и алгоритмы»
Направление исследований
Роль ARL
Квантовые методы
Сотрудничество
Атомистические методы
Руководство
Методы промежуточного и микроуровней
Руководство
Континуум-методы
Сотрудничество
Инверсные методы
Сотрудничество
Вычислительная систеомика
Наблюдение
Вычисления в социальных науках
Сотрудничество
Крупномасштабное моделирование тактических сетей, систем кибербезопасности и РЭБ
Сотрудничество
Методы, основанные на дифференциальных
уравнениях в частных производных, объединяют исследования и разработку алгоритмов,
а также масштабируемого ПО для решения
линейных и нелинейных систем, которые часто получаются из аппроксимации дифференциальных уравнений в частных производных
и находят применение в самых различных
областях науки и инженерии, включая гидродинамику, структурную механику, химию,
материаловедение, физику, электромагнетизм
и акустику, моделирование погоды, процессы
горения, крупномасштабный сбор данных
и кибербезопасность.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Научные вычисления»
Квантовые методы используют фундаментальные законы квантовой механики для
изучения электронной структуры материалов
и процессов, происходящих на наноуровне.
Вычисления на основе квантовых методов
имеют высокую интенсивность и используются для исследований в области генерации
энергии, решений на основе фотоники, а также физике, химии и сопромате. Направление
«Атомистические методы» изучает структуры
и динамики материалов и процессов на основе допущения, что атомы является мельчайшей частицей материи. Взаимодействие
между атомами может быть приблизительно
выражено через более детальные квантово-механические или экспериментальные
эмпирические данные. Результаты атомистических моделирований могут использоваться как исходные данные для более
грубых расчетов, а также при использовании
континуум-методов. Методы промежуточного и микроуровней необходимы для выхода
на пространственные и временные уровни,
недостижимые с помощью атомистических
методов. На этом уровне изучаются процессы,
затрагивающие волокнистые и зернистые
структуры или материалы с разделенной
микрофазой. Долгосрочные последствия дефектов, поведения границ разделов материалов и различных нештатных режимов может
потребовать применения методов промежу-
В стенах ARL было создано немало методологий,
получивших признание международного научного
сообщества. Так, объединив лабораторные эксперименты с вычислительными методами, исследователям Лаборатории удалось найти оптимальную
структуру пептидов, позволяющих группам этих
молекул «приклеиваться» к поверхности металлов
(на иллюстрации — обложка немецкого журнала
Advanced Materials с научной статьей ARL).
точного уровня. Континуум-методы важны
для изучения любых инженерных проблем
на макроуровне. Эти методы требует высочайшего уровня снижения сложности модели
и гомогенизации (усреднения). Они могут
использоваться для работы с масштабами, необходимыми для изучения переноса энергии
и материи, гидродинамики, а также производственных процессов. Инверсные методы
играют важную роль в нескольких категориях
методов для прогностического моделирования. Разработка надежной инверсной оптимизации и методов обратного преобразования
данных дает возможность полностью изменить исследовательские процессы.
Исследования в области научных вычислений
предпринимаются для понимания явлений,
Направление исследований
Роль ARL
Вычислительные процедуры на уровнях
«атом-бесконечность»
Руководство
Вычислительная биология
Сотрудничество
Моделирование погодных условий на поле боя
Руководство
Мультифизические методы (объединяют модели нескольких физико-химических механизмов
в одной модели)
Сотрудничество
Перенос масштабов (использование пространственно-временного масштабирования для моделирования крупномасштабных явлений)
Сотрудничество
Система систем (набор процессов, инструментов и методов для проектирования, копирования и эксплуатации задач в рамках т. н. системы
систем)
Сотрудничество
Интерфейсы и развивающиеся топологии (дефекты и другие неоднородности, определяющие
процессы и механизмы физических явлений)
Руководство
Перенос и реакция энергии и материи
Сотрудничество
Механизм действия взрывчатых веществ
Руководство
Критические деформации и разрушение
материалов
Руководство
Применение многофункциональных систем
(разработка новейших материалов и компонентов,
использующих физику, химию, материаловедение
и симуляцию производственных процессов)
Руководство
Геометрическое и топологическое
моделирование
Наблюдение
Междисциплинарные механизмы
Сотрудничество
Алгоритмы для эмуляций
Руководство
Программное обеспечение для эмуляций
Сотрудничество
Объединение эмуляций и симуляций
для параллельного дискретно-событийного
моделирования
Сотрудничество
наука и технологии
58
59
Доктор Роберт Дюме-мл. (Robert Dumais,
Jr, на фото) руководит
подразделением ARL,
разрабатывающим
инструменты для краткосрочных прогнозов
погоды, которыми
будут пользоваться
ВВС и Сухопутные
силы США
относящихся к научным изысканиям внутри
традиционных научных дисциплин, которым
не хватает релевантных вычислительных возможностей. Часто такие проблемы являются
междисциплинарными или требуют решения
множественных наборов уравнений с совершенно различными масштабами величин.
Уравнения, алгоритмы и концептуальные
представления могут претерпевать пространственно-временные изменения при изменении масштабов или переходе от одной научной дисциплины к другой. Многомасштабное
моделирование эффективно для понимания
возможного поведения материалов, прогнозирования погоды и изменений климата,
химических и биологических дисперсий, микросистем, биологических экосистем, а также
компьютерных и социальных сетей. В каждой
из этих областей имеется растущий спрос на
вычисления более высокого уровня, а также
исследования математических и вычислительных алгоритмов для обеспечения переходов между разными уровнями.
Эмуляционные методы специализируются на имитации функционала аппаратных
компонентов посредством программного
моделирования их низкоуровневых функций.
Эмуляции регулярно используются в аппа-
ратных и программных разработках. Сегодня
эмуляционные методы все чаще применяются в качестве аналитических инструментов
для понимания и оценки нетрадиционных
для эмуляционных методов областей — гетерогенных сетей, кибербезопасности/РЭБ,
моделировании функций человеческого
мозга, квантовых и биологических процессов.
Работы в области «Алгоритмы для эмуляций»
фокусируются на разработке и соответствующих инновациях, способных повлиять на появление новейших компьютерных архитектур,
не меняя при этом существующих алгоритмов
и соответствующего ПО. Новейшие компьютерные архитектуры обеспечивают широкие
возможности для вычислительных наук и помогают ученым в разработке инновационных
алгоритмов. Методы на основе направления
«Программное обеспечение для эмуляций»
могут быть использованы вместо моделирования сложных систем и приложений в области
физики, включая понимание свойств систем,
их взаимодействия, а также исследование
физических процессов. Нетрадиционнное
использование эмуляционного ПО включает
моделирование квантовых и биологических
процессов, а также работы человеческого
мозга. «Объединение эмуляций и симуляций
для параллельного дискретно-событийного
моделирования» сможет найти применение
в моделировании сетей, кибербезопасности,
социальной динамики, в сенсорных системах
и сложных теоретических исследованиях.
Разработка алгоритмов для дискретно-событийного моделирования и числовых методов
для использования симуляций и эмуляций
одновременно будет развиваться как новое
направление исследований для сложных
систем.
Раздел «Прикладное компьютерное моделирование и анализ» фокусируется на
использовании прогностических и надежных
вычислительных возможностей и инструментов, влияющих на разработку и эксплуатацию
особо важных для Армии систем и устройств.
Определенный набор инструментов на основе вычислительных наук требуется для выполнения анализа крупномасштабных систем от
разработки сложных моделей до детализированной аналитики.
Крупномасштабное моделирование систем
и сценариев сосредоточено на моделировании высокоточных приложений C4ISR
с помощью массово-параллельных вычислительных систем, использующих ПО со всеми
его ограничениями. Направление «Моделирование устройств и систем» на полномасштабном уровне и с высокой точностью
обеспечивает глубокое понимание ситуации
и значительно снижает время на разработку
и введение в строй. Схожим образом моделирование устройств способствует лучшему
пониманию физики отдельных компонентов
и взаимосвязям между ними. Высокоточные
приложения для управления боем используют преимущества передовых аппаратных решений, прогнозирующего ПО и реально-виртуального моделирования. Такой подход, как
ожидается, обеспечит уверенность в принятии решений и высокую ситуационную осведомленность в различных типах приложений
для управления боем. В силу сложности таких
приложений в программном обеспечении такого рода обычно используются инженерные
модели со значительными математическими
допущениями и эвристическим подходом.
Исследования в области верификации,
валидации и квантификации неопределенностей (Verification, Validation and Uncertainty
Quantification, VVUQ) концентрируются на
допущении, что моделирование выполняется,
как оно и предполагалось, с учетом набора
условий, где модели и симуляции демонстрируют наблюдаемое поведение с допустимой
точностью и неизменным уровнем доверия.
Военные приложения затрагивают много областей, включая нетрадиционные и требующие обработки большого количества данных,
которым необходимо полное понимание
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Прикладное компьютерное
моделирование и анализ»
Направление исследований
Роль ARL
Моделирование устройств и систем
Сотрудничество
Высокоточные приложения для управления боем
Руководство
Адаптивные методы для крупномасштабных
сценариев и построения расчетных сеток
Сотрудничество
Масштабируемое ПО для крупномасштабного
сложного моделирования, требующего многократного решения систем уравнений для нелинейных приложений
Сотрудничество
Научная визуализация для разномасштабных
и мультифизических симуляций
Руководство
Методы визуализации для научных вычислений
Сотрудничество
VVUQ. Кампания «Вычислительные науки»
планирует сотрудничать с другими кампаниями ARL в рамках исследования, разработки и внедрения инструментов VVUQ для
определения недостатков в моделировании,
установки требований к адекватности вычисляемых результатов, исследования влияния
известных переменных и неопределенностей
Один из примеров разработки в направлении «Моделирование устройств и систем» — использование вычислительных методов в области динамики
жидкостей и газов, с помощью которых удалось смоделировать поведение двигателей для тактических
ракет, работающих на желатинизированном топливе.
наука и технологии
60
61
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Верификация, валидация
и квантификация неопределенностей»
Направление исследований
Роль ARL
Модули многократного использования для верификации и валидации
Сотрудничество
Принятие и соответствие методов оценки
Сотрудничество
Верификация и валидация в реальном времени
Сотрудничество
Методы стохастического моделирования
Сотрудничество
Адаптивное управление неопределенностью
Наблюдение
Изучение неопределенностей, значительно влиюящих на военные системы
Сотрудничество
стического моделирования применяются для
понимания или квантификации неопределенностей при моделировании. Один из простых
подходов — использовать методы Монте-Карло, основанные на получении большого
числа реализаций стохастического процесса,
который формируется таким образом, чтобы
его вероятностные характеристики совпадали с аналогичными величинами решаемой
задачи. Такой подход применим не только для
аналитической репрезентации распределений, но и для экспериментально рассчитываемых распределений. Адаптивное управление
неопределенностью фокусируется на разработке нелинейных методов для адаптивной
квантификации неопределенности. Изучение
неопределенностей, значительно влияющих на военные системы, сосредоточено на
лучшем понимании тех неопределенностей,
которые критически важны для функционирования ряда боевых систем.
Кампания «Вычислительные науки» планирует сотрудничать с другими кампаниями ARL
в рамках исследования, разработки и внедрения инструментов VVUQ для определения
недостатков в моделировании, установки
требований к адекватности вычисляемых результатов, исследования влияния известных
переменных и неопределенностей на входе
и управления адаптивными алгоритмами.
Потоковая обработка данных
Несмотря на использование сложнейшего прецизионного
оборудования и самых
современных технологий, моделирование не может на
100% соответствовать
реальным ситуациям.
Однако применение
верификации, валидации и квантификации
неопределенностей
позволяет исследователям пренебречь
возможными погрешностями.
на входе и управления адаптивными алгоритмами.
Направление «Квантификация неопределенностей» связано с оценкой уровня достоверности той или иной модели, связанного
с входными и выходными данными, а также
изменениями в результатах моделирования
из-за различных физических, математических
и вычислительных допущений. Методы стоха-
Группа направлений «Потоковая обработка
данных» помогает понять и использовать фундаментальные аспекты крупномасштабного
многоразмерного анализа данных. Эксперименты, наблюдения и численные моделирования генерируют массивы данных, измеряемые
в петабайтах. Эти огромные объемы информации распределены по различным локациям,
что представляет собой сложную задачу для
их анализа в реальном времени, необходимого для проведения боевых операций.
Подготовка данных представляет собой
первый шаг в процессе использования компьютеров для решения проблем, связанных
с высокопроизводительными вычислениями.
Организация данных из разных источников
критически важна для их обработки. Работы
в области крупномасштабных динамических
многомерных неоднородных данных сосредоточены на жизненном цикле данных,
имеющих отношение к высокопроизводительным вычислениям, что важно для научных
исследований и инновационных процессов
полного цикла. Крупномасштабные данные
распределены, многомерны, неоднородны и требуют таких способов организации
данных, которые имеют полный доступ к их
хранению и совместному использованию
в строго контролируемых условиях, поддерживающих эффективное использование
высокопроизводительной распределенной
вычислительной аналитики. Масштабируемая
выборка в экспериментах и моделированиях
является ключевой в поддержке эффективных, многоразмерных, динамично изменяющихся в пространстве и времени крупномасштабных наборов данных, хранящихся на
распределенных высокопроизводительных
системах. Выборка широко используется для
увеличения эффективности в приложениях,
связанных с «добычей данных». Использование параллельного потокового режима
широко применяется для доступа к относительно статической информации для ответов
на динамически появляющиеся аналитические вопросы. Использование потоковой
обработки позволяет реализовывать приложения, которые непрерывно анализируют
постоянно изменяющийся поток данных.
Организация крупномасштабных потоковых
неоднородных данных необходима для легкого доступа и управления распределенными
вычислениями для различных типов военных
приложений. Исследования в области сложных и изменяющихся динамических данных
сосредоточены на структуре данных и алгоритмах, которые требуются для реализации
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Большие данные»
Направление исследований
Роль ARL
Крупномасштабные динамические многомерные
неоднородные данные
Руководство
Масштабируемая выборка в экспериментах
и моделировании
Сотрудничество
Использование параллельного потокового режима
Сотрудничество
Сложные и изменяющиеся динамические данные
Сотрудничество
Многомерные разреженные структурированные/
неструктурированные данные
Сотрудничество
Неполные данные
Сотрудничество
Анализ динамично изменяющихся графов
Сотрудничество
Масштабируемая дискретная математика
(разработка дискретно-событийных симуляций)
Сотрудничество
Метод «роя частиц»
Сотрудничество
критической важной аналитики на основе
быстро изменяющихся потоков данных. Исследования в области многомерных разреженных структурированных/неструктурированных данных фокусируются на разработке
масштабируемых алгоритмов для подготовки
«нетрадиционных» типов данных, а именно
неструктурированных многомерных данных
разной плотности, с использованием массово-параллельных вычислительных систем.
Раздел «Вычислительные методы для крупномасштабного анализа данных» определяет,
развивает и внедряет инновационные вычислительные алгоритмы и методики, служащие
для описания моделирования, исследования,
а также оптимизации управления и координации вычислительных систем, влияние на
которые оказывают физические события. Динамические дискретно-событийные системы
требуют обработки большого объема данных
и широко применяются в решениях, необхо-
наука и технологии
62
63
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Вычислительные методы
для крупномасштабного анализа данных»
Направление исследований
Роль ARL
Теория и алгоритмы для числового
и нечислового анализа
Сотрудничество
Аналитика на основе мультисенсорных
модальностей
Сотрудничество
Снижение сложности моделирования
Сотрудничество
Снижение сложности моделирования
для виртуальных проектов
Сотрудничество
Анализ многомерных экспериментальных данных
Сотрудничество
димых для военных — от коммуникаций до
квантовых направлений и реализации «системы систем».
Исследования по снижению сложности
моделей фокусируются на выработке новых
теорий, понимании и междисциплинарных
вычислительных методологиях, направленных на снижение вычислительной сложности
математических моделей в моделированиях,
имеющих отношение к военным применениям, включая подрывы транспортных средств,
исследование функций отделов мозга, эксперименты по интеграции сетей и исследования
пограничных атмосферных слоев. Снижение
сложности моделирования представляет
собой метод переноса многомерного пространства состояний на должным образом
подобранное низкомерное подпространство для генерации менее сложных моделей, имеющих схожие с исходной системой
свойства. Сложные системы, таким образом,
могут быть аппроксимированы с помощью
более простых систем, включая меньшее
количество уравнений и неизвестных переменных, которые могут быть решены гораздо
быстрее. Снижение сложности моделирования для виртуальных проектов фокусируется
на разработке средств виртуального проектирования, использующих многомерные
крупномасштабные данные для целого ряда
практических военных приложений. Анализ
многомерных экспериментальных данных
имеет отношение к крупномасштабным
данным моделирования и соответствующим
методикам сжатия для адаптивного создания
глубоких связей с упрощением моделей.
Исследования в области доступа к данным
и анализа в режиме реального времени сосредоточены на исследовании новых компьютерных архитектур, высокопроизводительных
сетей и разработки промежуточного программного обеспечения (middleware), связывающего анализ высокоуровневых данных
с низкоуровневыми распределенными системными архитектурами. Также имеется интерес к ПО, предназначенному для конечных
пользователей и использующемуся для анализа данных с присутствием человека в контуре управления (man-in-the-loop). Методологии и методики, разрабатываемые в рамках
этого направления, как ожидается, будут
весьма полезны в области доступа к крупномасштабным данным в режиме реального или
почти реального времени для многих научных
дисциплин. Военные применения результатов
этих изысканий включают реально-виртуально-конструктивное моделирование и эмулирование для C4ISR-приложений, моделирование с человеком в контуре управления для
военных транспортных средств, обучение
солдат противодействию киберуязвимостям,
интеграцию вычислений и измерений для
исследований в области новых материалов,
обратную связь в экспериментах, связанных
с познавательным способностями.
Работы направления «Математические
методы для аналитики в реальном времени»
сосредоточены на синтезе реального, виртуального, конструктивного, игрового и прогностического моделирования для обучения
и научных исследований. Ускоренные чис-
ленные методы предназначены для обсчета
сложных моделей в почти реальном времени
для реально-виртуальных взаимодействий.
Реально-виртуальное моделирование сосредоточено на методах, которые могут быть
использованы для снижения избыточности
данных, полученных в ходе реального моделирования, и которые должны взаимодействовать с виртуальным моделированием.
Улучшенные геометрические алгоритмы исследуют многомерные пространства данных
в почти реальном времени. Одно из ключевых
направлений — превращение крупномасштабных данных в информацию с использованием
синтетических подходов на основе геометрии.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Доступ к данным и анализ
в режиме реального времени»
Направление исследований
Роль ARL
Ускоренные численные методы
Cотрудничество
Реально-виртуальное моделирование
Cотрудничество
Улучшенные геометрические алгоритмы
Наблюдение
Крупномасштабный анализ данных в реальном
времени на основе машинного обучения
Cотрудничество
Многоуровневая аналитика с переменной
разрешающей способностью
Cотрудничество
Высокоточная реально-виртуальная аналитика
Руководство
Передовые компьютерные
архитектуры
Исследования в области передовых компьютерных архитектур концентрируются
на понимании и практическом применении фундаментальных свойств аппаратных
компонентов и соответствующего системного ПО для современных и перспективных
компьютерных архитектур в мобильных,
научных и требующих обработки большого
количества данных приложениях. Вычислительные системы включают как мобильные,
так и фиксированные/виртуальные архитектуры, оптимизированные для быстрого обмена
данными, низкого потребления энергии,
больших объемов иерархически организованной памяти, новейших, стабильно работающих алгоритмов, высокой отказоустойчивости
и высокопроизводительных сетей.
Раздел «Новейшие компьютерные архитектуры» имеет отношение к «легким» архитектурам, крупномасштабному внутрипроцессорному параллелизму и эксафлопсной
производительности, с помощью которых
реализуются петафлопсные вычисления для
многоядерных процессоров. Исследования
Надежный доступ к данным в режиме реального времени, требующийся в тактической обстановке, возможен только в случае применения высокопроизводительных отказоустойчивых систем.
наука и технологии
64
65
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Новейшие компьютерные архитектуры»
Направление исследований
Роль ARL
«Легкие» компьютерные архитектуры
Cотрудничество
Вычисления на основе бионических методов
Наблюдение
Гетерогенные вычисления
Руководство
Гетерогенные и трехмерные архитектуры
Наблюдение
Архитектуры на основе множественных
процессорных ядер
Наблюдение
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Тактические вычисления»
Направление исследований
Роль ARL
Тактические облачные системы
Руководство
Тактические высокопроизводительные
вычисления
Руководство
Программно-управляемые адаптивные
архитектуры
Наблюдение
Производительность, энергопотребление и продуктивность для вычислительных систем небольшого форм-фактора
Сотрудничество
в этой области также посвящены разработке
новейших алгоритмов и подготовке приложений, которые облегчают интенсивный
ввод и вывод данных, необходимый для петафлопсных вычислений, а также разработке
приложений и оптимизации производительности для следующего поколения компьютерных архитектур.
Масштабируемые вычисления — способность
вычислительных систем увеличивать общую
производительность при использовании
дополнительных вычислительных аппаратных
компонентов. Новые разработки в архитектуре компьютерных микропроцессоров способ-
ствуют инновациям в разработке следующего
поколения масштабируемых компьютеров.
Исследования в области гетерогенных вычислений представляют собой сравнительный
анализ компьютерных архитектур и программируемых систем с целью создания высокопроизводительных компьютеров. Научные
работы, касающиеся гетерогенных и трехмерных архитектур, направлены на создание
трехмерных микропроцессорных технологий,
способствующих появлению энергоэффективных разработок в области новейших архитектур. Исследования архитектур на основе
множественных процессорных ядер посвящены поискам эффективных методов интеграции сотен и даже тысяч вычислительных ядер
для достижения высочайшей производительности компьютерных систем при сохранении
приемлемого уровня энергопотребления.
Среди проблем, которые предстоит решить
исследователям, работающим в этом направлении — прецизионное управление режимом
электропитания, пропускная способность
памяти, внутрипроцессорные сетевые структуры и общая отказоустойчивость системы.
Изыскания в области тактических вычислений концентрируются на понимании алгоритмов и приложений, которые способствуют
непрерывному доступу солдат, выполняющих
боевые задачи, к высокопроизводительным
вычислительным системам. Исследования
в этой области посвящены максимальной
оптимизации разрозненных устройств и охватывают межплатформенное комплексное
проектирование для удовлетворения растущих тактических нужд.
Предоставление тактического доступа
к высокопроизводительным вычислениям
используется в зоне боевых действий для
расширения возможностей разведки и улучшения ситуационной осведомленности
в тактических условиях. Разработки в области
тактических облачных систем представляют
собой поиск методов для осуществления
эффективного практического использования
«облачной» концепции на поле боя, а также
адаптивных беспроводных самоорганизующихся сетей. Тактические высокопроизводительные вычисления применяются для
создания неоднородных, энергоэффективных,
миниатюрных и отказоустойчивых компьютерных арихтектур, специально предназначенных для систем управления боем.
Исследования в области компьютерных архитектур следующего поколения преследуют
цель создания нестандартных компьютерных
систем и в перспективе должны обеспечить
вооруженные силы США прорывными технологиями в области квантовых, когнитивных
и нейросинаптических вычислений, а также
вычислений с помощью генетических алгоритмов.
Новейшая компьютерная парадигма подразумевает поиск альтернатив классической
компьютерной архитектуре фон Неймана.
Квантовые вычисления основываются на
использовании квантово-механических явлений для создания передовых компьютерных
архитектур. Ключевые задачи этого направления — объединение миллионов элементов
в одну систему, создание высокоточных
квантовых затворов, увеличение жизненного
цикла квантовой памяти, обработка стандартной управляющей информации, выполнение
квантовых алгоритмов и сопряжение с квантовыми сетями. Для нейросинаптических
вычислений используются процессоры,
которые имитируют вычислительные возможности и энергоэффективность человеческого
мозга. Исследования в области социальных
вычислительных систем сосредоточены
на выявлении свойств, которыми обладают
и компьютерные, и социальные системы,
Один из наиболее перспективных способов
тактического доступа
к высокопроизводительным вычислениям
основан на применении тактических
облачных систем
(tactical cloudlet) —
в этом случае даже
не самое мощное бортовое оборудование
позволяет личному
составу получить
доступ к высокоинтенсивной обработке
больших данных, связанных с оперативной
обстановкой.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Компьютерные архитектуры
следующего поколения»
Исследовательская группа ARL под руководством
Рональда Э. Мейерса (Ronald E. Meyers), занимающегося изысканиями в области квантовой физики, два
года назад получила патент на чип, реализующий
нейросинаптические вычисления
Направление исследований
Роль ARL
Крупномасштабные «легкие» многоядерные
кластеры
Сотрудничество
Эксафлопсные вычислительные системы
Наблюдение
Квантовые вычисления
Наблюдение
Социальные вычислительные системы
Наблюдение
Нейросинаптические вычисления
Сотрудничество
Биомолекулярные вычисления
Наблюдение
наука и технологии
66
67
Компьютерная архитектура, преимущественно
использующаяся в современных вычислительных
системах, был предложена
Джоном фон Нейманом
и его коллегами 70 лет назад — современные реалии
требуют иных подходов
(на схеме — сравнение
архитектуры фон Неймана
и Гарвардской
архитектуры)
и практическом использовании полученных знаний. Биомолекулярные вычисления
позволяются использовать достижения
в области исследования ДНК, биохимии
и молекулярной биологии для реализации
вычислительных процессов, включая хранение, извлечение и обработку данных.
Действия ARL в области сетей и машинной
памяти для высокопроизводительных вычислений сконцентрированы на фундаментальных исследованиях сетевых структур,
памяти и устройств хранения информации
следующего поколения для перспективных
военных вычислительных экосистем. Среди наиболее востребованных направлений
исследований — программно-определяемые
сети и сверхскоростные оптические сети для
высокопроизводительных вычислений.
Исследования в области сетей для высокопроизводительных вычислений имеют
отношение к решению задач, связанных
с сетевыми структурами и распределенными
вычислениями. Работы по прямому программированию сетей и рассмотрению лежащей
в их основе инфраструктуры в отрыве от
приложений и сетевых сервисов имеют отношение к программно-определяемым сетям.
Исследования, касающиеся распределенных
квантовых сетей, фокусируются на понимании и практическом использовании распределенных квантовых вычислительных алгоритмов в распределенных квантовых сетях.
Исследования в области машинной памяти
концентрируются на понимании и практическом использовании технологий, необходимых для проведения вычислений, и касаются
различных средств хранения и эффективной
передачи данных. Память с малым потреблением энергии призвана снизить энергетическую нагрузку как для встраиваемых
маломощных, так и высокопроизводительных вычислительных систем. Исследования
в области «беговой» памяти фокусируются
на понимании и практическом использовании спиново-когерентной концепции для
реализации носителей данных, обладающих
высокой плотностью записи и скоростью
считывания-записи информации.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Сети и машинная память для
высокопроизводительных вычислений»
Направление исследований
Роль ARL
Программно-определяемые сети
Руководство
Распределенные квантовые сети
Сотрудничество
Память с малым потреблением энергии
Наблюдение
Разработка «беговой» памяти (racetrack memory,
новый тип энергонезависимой памяти — прим.
Technowars)
Cотрудничество
Сотрудники ARL участвуют в разработке
«беговой» памяти —
нового типа энергонезависимой памяти,
предложенного IBM.
Предполагается, что
новая технология
позволит увеличить
плотность записи
данных, а также скорость чтения/записи.
Компьютерные технологии
Научные работы, имеющие отношение
к компьютерным технологиям, нацелены на
понимание и практическое использование
фундаментальных аспектов аппаратных компонентов и соответствующего системного
ПО для новейших и перспективных компьютерных архитектур, которые используются
в мобильных и научных приложениях, а также
в области обработки больших объемов
данных. Вычислительные системы включают
как мобильные, так и стационарные/виртуальные архитектуры, оптимизированные для
высокоскоростных коммуникаций и низкого
энергопотребления, большие объемы иерархически организованной памяти, новейшие
отказоустойчивые алгоритмы и высокопроизводительные сети. Исследования в области
компьютерных технологий фокусируются
на разработке инструментов, методов и методологий для полного использования новейших вычислительных архитектур посредством реализации эффективных алгоритмов
параллельного выполнения задач и использования иерархически организованной памяти.
Подобные усилия, как ожидается, должны
значительно снизить время на пересмотр
алгоритмов параллельного выполнения задач
и корректной обработки ошибок и сбоев.
Научные работы в области языков и процессов программирования связаны с исследовательскими активностями в области
адаптивных операционных систем, языков
описания поведения систем, предметно-­
ориентированных языков (domain specific
languages, DSL) и новейших библиотек.
Применение DSL повышает уровень абстракции программного кода, что повышает
его переносимость между растущим количеством разнообразных аппаратных средств,
а также улучшает гибкость реализации
языков, способствуя оптимизации той или
иной программы для наиболее подходящих
аппаратных средств.
наука и технологии
68
69
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Языки и процессы программирования»
Направление исследований
Роль ARL
Предметно-ориентированные языки
для грид-вычислений
Сотрудничество
Предметно-ориентированные языки для графов
Сотрудничество
Формальные методы (подготовка технических
условий, разработка и верификация аппаратных
и программных систем на основе математических
методов)
Наблюдение
Инженерия программного обеспечения
Cотрудничество
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Среды программирования»
Направление исследований
Роль ARL
Среды программирования
для грид- и других методов вычислений
Сотрудничество
Мультифизические и разномасштабные методы
для сред программирования
Сотрудничество
Модели и форматы данных
для высокопроизводительных вычислений
Руководство
Алгоритмы крупномасштабного научного
и информационного обмена
Cотрудничество
Исследования в области сред программирования концентрируются на упрощении
высокопроизводительных вычислительных
процессов, связанных с прикладным анализом и разработкой программного обеспечения.
Среды для совместного использования
данных призваны помочь разработчикам ПО
и его пользователям в использовании развивающихся компьютерных систем, работающих
с приложениями для обработки больших
объемов данных. Разнотипные наборы экспериментальных данных, результаты научного
моделирования и наблюдений, данные, поступающие от датчиков предстоит бесшовно
интегрировать для использования на передовых вычислительных системах. Исследования в области моделей и форматов данных
для высокопроизводительных вычислений
нацелены на разработку методов для эффективного управления большими объемами
данных, получаемых в ходе моделирований.
Распределенный крупномасштабный вывод
данных требует быстрого доступа для работы
с информацией. Необходимы стандартные
модели и форматы данных, которые помогут
воспользовать всеми преимуществами доступа и работы с данными в рамках новейших
компьютерных архитектур. Алгоритмы крупномасштабного научного и информационного обмена позволяют значительно снизить
объемы данных во время моделирования или
на этапе сбора данных перед передачей их
аналитикам.
ляющие» предназначена для использования
с крупномасштабным ПО, обслуживающим
«системы систем». Подобная технология применима во многих военных областях. Исследования в области открытого программного
обеспечения нацелены на применение программных библиотек и соответствующих программных инструментов для использования
всех возможностей, заложенных в новейшие
компьютерные архитектуры. Переносимость
программного обеспечения представляет собой концепцию, упрощающую использование
ПО на платформах с разными компьютерными архитектурами и операционными системами. Исследования в области программных
утилит сосредоточены на разработке системного ПО для анализа, конфигурирования,
оптимизации и обслуживания компьютеров.
Кампания «Вычислительные науки»,
раздел «Интеграция программного обеспечения»
Направление исследований
Роль ARL
Повторно используемое ПО:
разложение на составляющие
Сотрудничество
Открытое программное обеспечение
Сотрудничество
Программные утилиты
Наблюдение
Автоматическая генерация программного кода
Наблюдение
Работы по автоматической генерации программного кода основываются на понимании
и практическом применении методов генерации переносимого программного кода.
Исследования в области интеграции программного обеспечения фокусируются на
использовании компонентов прикладного
ПО и интеграции программных модулей для
достижения необходимой функциональности.
Один из подходов, помогающих разрабатывать ПО быстро и с меньшими затратами,
состоит в использовании процесса проектирования на основе систематического повторного использования ПО. Эволюция вычислительной инфраструктуры выдвигает новые
требования — от разработки ПО с акцентом
на энергоэффективность до создания программного обеспечения для массово-параллельных и распределенных систем.
Повторно используемое программное обеспечение основывается на разумном подходе
к многократному применению имеющегося ПО для снижения времени разработки
и модернизации устаревшего программного
обеспечения. Модель «разложение на состав-
наука и технологии
70
71
Кампания
«Исследование
материалов»
План кампании
«исследование материалов»
Кампания по исследованию материалов фокусируется на фундаментальных исследованиях,
чтобы получить материалы и устройства на их
основе, которые обеспечат прочное стратегическое доминирование сухопутных вооруженных сил США. Материаловедение пересекается с другими научно-исследовательскими
программами ARL по нескольким направлениям: фотоника, электроника, производство
и передача энергии, биологические и биосинтетические материалы, конструкционные материалы, высокопрочные эластичные
материалы и баллистическая защита, а также
технологии их производства.
«Армия-2030» потребует материалы, обладающие беспрецедентными свойствами,
которые можно оперативно и экономически
эффективно вырастить или синтезировать,
чтобы предоставить Армии крайне мобильные, защищенные машины, обладающие
высокой огневой мощью и ситуационной
осведомленностью. Кампания учитывает
необходимость вооруженных сил будущего
быстро реагировать на возникающие угрозы
и тактические «сюрпризы» — особо подчеркнем, что это вызвано распространением
передовых технологий среди наших оппонентов — и предполагает создание предприятий,
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: осуществить фундаментальные междисциплинарные исследования в области материаловедения
и производства для образования критически важной для программы «Армия-2030» цепочки быстрой и доступной разработки и внедрения новых материалов.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: исследование и одновременное внедрение материалов с заданными свойствами или заданной
структуры для нужд Армии; понимание, использование и демонстрация разнообразных наборов материалов с исключительными свойствами и качеством, нужных для программы «Армия-2030» через достижения в материаловедении. Желаемый
конечный результат — достижение «Армией-2030» превосходства во все более сложной среде и распределенных боевых
действиях путем предоставления ей материалов, не имеющих аналогов.
выпускающих материалы по требованию
и с заданными свойствами. Также необходимо
разработать механизмы для существенного
сокращения сроков и стоимости разработки
материалов. В рамках кампании проводятся масштабируемые по объемам и времени
эксперименты по синтезу таких материалов.
Снизить неопределенность и проверить
точность синтеза поможет компьютерное
моделирование.
Исследование материалов
Фотоника
Электроника
Оптика
и оптические
сенсоры
Наноэлектроника
и двумерная
электроника
Специальные
химические
сенсоры
Фотоника
Защита
сенсоров
Фотоника фокусируется на материалах
и устройствах для фотонных сенсоров
и источниках фотонов, масштабируемых
высокоэнергетических лазерах, защищенном
обмене информацией и квантовых сетях,
а также защите сенсоров и органов зрения че-
УФ-оптоэлектроника
Высокоэнергетические
и тактические
лазеры
Квантовая
информатика
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «оптика и оптические сенсоры»
Направление исследований
Микроэлектромеханические системы
(МЭМС)
Гибкая
и трансформируемая
электроника
Производство
и транспортировка энергии
Биоматериалы
и биосинтетические материалы
Конструкционные
материалы
Высокопрочные
эластичные материалы и баллистическая защита
Технологии
производства
материалов
Хранение
энергии
Биоматериалы
Передовые
структуры
Легкие
и специальные металлы
Передовые
и аддитивные
технологии
Генерирование и сбор
энергии
Технологии,
заимствованные у биосистем
Интегрированные свойства конструкционных
материалов
Керамические
и прозрачные
материалы
Полимерные
покрытия
Ткани
и носимые
материалы
Коррозия
и усталость
Материалы,
поглощающие
энергию
Влияние энергетических
полей на
материалы
Топливные
ячейки
Термология
Сенсоры
и определение характеристик
Энергоэффективность
Активные
и пассивные
радиочастотные устройства
Композитные
и гибридные
материалы
Сердечники
и проникающие элементы
боеприпасов
Передовая
механика
материалов
Роль ARL
Материалы для ИК-сенсоров и устройства
на их основе
Сотрудничество
Трансформируемая оптика и устройства
на ее основе
Сотрудничество
ловека от воздействия направленной энергии
(например, лазеров).
Направление «Оптика и оптические сенсоры» ищет способы улучшения получаемых
изображений и разрешения существующих
проблем оптических систем — повышение яркости и увеличение поля зрения, всеракурсную удаленную идентификацию объектов,
высокотемпературные тепловизоры, — при
наука и технологии
72
73
этом снижая их размеры, вес, потребляемую
энергию и стоимость.
Направление «Материалы для ИК-сенсоров
и устройства на их основе» включает в себя
электромагнитное моделирование устройств
с оптическими и инфракрасными сенсорами,
разработку новых процессов создания материалов, а также повышение характеристик
как отдельных пикселей, так и всей матрицы
сенсоров. Исследования сосредоточены на
улучшении характеристик полупроводников
групп III-V и II-VI методом молекулярно-пучковой эпитаксии (выращивание гетероструктур с моноатомными покрытиями в сверхвысоком вакууме — прим. Technowars), создании
и улучшении структур с квантовыми ямами
и квантовыми точками. В рамках направления
«Трансформируемая оптика и устройства на
ее основе» предполагаются исследования
в области создания компактных и легких
камер с высоким разрешением. Уже ведущиеся разработки касаются создания уникальных двухспектральных цифровых голограмм,
структурированного света и сверхскоростного
получения изображений объектов за пределами прямой видимости.
«Специальные химические сенсоры» — направление, исследующее оптическую спектроскопию для обнаружения и идентификации опасных химических, биологических
и взрывчатых веществ с увеличенной чувствительностью и низким уровнем «ложных
срабатываний» для тактического применения.
Направление «Рамановская спектроскопия
и сенсоры на ее основе» отвечает за исследования в области когерентной антистоксовской рамановской спектроскопии (CARS) для
оценки технологий на базе сверхскоростных
лазеров. Исследования также включают
в себя нанофотонные структуры для создания сенсоров на основе метода усиленного
поверхностного резонанса комбинационного
рассеяния (SERS). «Фотоакустика» исследует фототермальную спектроскопию на базе
ультрафиолетового излучения длиной волны
205–390 нм с высоким КПД. Исследования
включают в себя наноразмерные композиционные неоднородные активные области слоя
AlGaN с высокой квантовой эффективностью
на усовершенствованных подложках. Направление «Детекторы УФ» улучшает частотные
характеристики сенсоров и эффективность
детектирования отдельных фотонов в полосе
частот УФ-излучения 220–400 нм. Исследования призваны улучшить характеристики и технологии производства фотодиодных сенсоров
на основе нитридных материалов.
Установка молекулярно-пучковой эпитаксии технологической фабрики LAAS-CNRS
(Франция)
Курсанты Военной академии США в Вест-Пойнте во время экскурсии в Adelphi
Laboratory Center, входящей в структуры ARL, знакомятся с исследовательской
установкой, включающей в себя лазеры
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «специальные химические сенсоры»
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «защита сенсоров»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Рамановская спектроскопия и сенсоры
на ее основе
Руководство
Активные материалы
Руководство
Фотоакустика
Сотрудничество
Пассивные оптические материалы
Руководство
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «УФ-оптоэлектроника»
Направление исследований
Роль ARL
Светодиодные и лазерные полупроводниковые
источники УФ-излучения
Сотрудничество
Детекторы УФ
Руководство
Высокомощные импульсные источники УФизлучения
Руководство
комбинации настраиваемого ИК-светодиодного источника и допплеровского виброметра
для получения информации о молекулярном
поглощении. Раздел «УФ-оптоэлектроника»
разрабатывает новые устройства на основе
ультрафиолетовых сенсоров из передовых
материалов, светодиоды и лазеры для средств
поиска и наблюдения, измерения свойств
и очистки воды, обнаружения угроз и передачи
информации. Свойства полупроводниковых
материалов на основе нитридов улучшаются
при помощи молекулярно-пучковой эпитаксии (MBE), химического осаждения из паровой фазы металлоорганических соединений
(MOCVD), а их оптические и электрические
свойства оцениваются методами сверхскоростной спектроскопии.
Направление «Светодиодные и лазерные
полупроводниковые источники УФ-излучения» разрабатывает мощные источники
Направление «Защита сенсоров» исследует
материалы и устройства для защиты сетчатки глаза и сенсоров от лазеров с частотой
испульсов от наносекунд до микросекунд,
а также сверхскоростных лазеров с различной
длиной волны. Для понимания нелинейных
оптических явлений в специально созданных
органических и неорганических материалах
используется всестороннее моделирование
и проверка характеристик.
Направление «Активные материалы» фокусируется на разработке новых материалов
и устройств на их базе (например, электронно-оптические затворы), которые закрываются
в случае облучения их лазером с опасной длиной волны. Совершенствуются скорость реакции затворов и масштабируемость подобных
технологий. Направление «Пассивные оптические материалы» — материалы с нелинейными
характеристиками, которые проявляются при
появлении излучения высокой плотности или
интенсивности. Элементы из таких материалов располагаются в фокальной плоскости
оптических систем и «включаются», когда на
защищаемый сенсор воздействует лазерное
излучение. Такие материалы поглощают, преломляют, рассеивают или отражают излучение
строго определенной частоты. Исследователи
работают над полосой пропускания пассивной
защиты и определяют степень их противодействия излучению лазера фемтосекундной ча-
наука и технологии
74
75
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Высокоэнергетические и тактические лазеры»
Экспериментальный мобильный высокоэнергетический лазер HEL TD компании Boeing
стоты. Направление «Высокоэнергетические
и тактические лазеры» исследует материалы
для твердотельных лазеров военного назначения. В разработках делается упор на создание
оптимальных материалов с целью увеличить
среднюю и пиковую мощность лазеров, их
КПД, уменьшить тепловыделение, повысить
масштабируемость, улучшить параметры луча,
уменьшить размеры, вес и защищенность.
«Щелевые и активные зеркальные лазеры» —
программа, делающая упор на исследование
материалов со сверхвысокой теплопроводностью для щелевых и зеркальных лазеров
с двухсторонним охлаждением электродов.
Программа «Высокоэнергетические инфракрасные лазеры» сосредоточена на изучении
материалов со сплавами редкоземельных
металлов для создания мощных высокоэффективных импульсных и постоянных лазеров
и усилителей, работающих в среднем ИК-диапазоне. Раздел «Квантовая информатика»
ищет способы предоставления сверхнадежного и защищенного способа передачи информации, а также детального изучения квантовых
технологий применительно к использованию
в вооруженных силах. Изыскания делают упор
на создание первой в своем роде квантовой сети на основе квантовой памяти. Также
внимание обращается на фотонные технологии передачи информации в космическом
пространстве и разработку 1-го (физического)
уровня информационной сети с помощью
Направление исследований
Роль ARL
Волоконные лазеры и устройства на их основе
Сотрудничество
Щелевые (slab) и активные зеркальные (thin disk)
лазеры
Сотрудничество
Высокоэнергетические инфракрасные лазеры
Сотрудничество
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Квантовая информатика»
Направление исследований
Роль ARL
Источники и детекторы единичных фотонов
Сотрудничество
Управление квантами
Сотрудничество
Квантовая память
Сотрудничество
создания источников и накопителей фотонов,
используя ионные и атомные ловушки, технологии определения единичных фотонов, а
также управляемые и масштабируемые связанные квантовые системы.
цами информации для создания, извлечения
и переноса квантовой информации в квантовых сетях. «Квантовая память» — хранение
квантовой информации за счет использования
высокостабильных квантовых состояний в холодных атомах для создания долговременных
запоминающих устройств.
Направление «Наноэлектроника и двумерная
электроника» разрабатывает электронные
компоненты, альтернативные традиционным
на кремниевой основе, и с новыми свойствами, которые дает физика двумерных и разнородных полупроводников (оксид-проводник,
металл-проводник), а также исследует их
квантово-механические характеристики.
Электроника
Направление «Одно- и двумерные материалы» использует плоские кристаллические
решетки, значительно увеличивающие скорость движения электронов и уменьшающие
сопротивление. Такие двумерные материалы
как дисульфид молибдена, углеродные нанотрубки и графен сулят большие преимущества в создании компонентной базы с малым
потреблением энергии и высоким быстродействием. Направление «Интегрированные
квантовые структуры» проводит совместные
физико-инженерные исследования в области
изучения связи разнородных полупроводников (оксид-проводник, металл-проводник)
и их квантово-механических свойств. Исследования касаются топологических изоляторов, ван-дер-Ваальсовых гетероструктур
и новейших подходов в метрологии — теории
паттернов муара и температурной зависимости в рамановской спектроскопии.
Группа исследований «Электроника» призвано создать специализированные материалы
и устройства на их основе для достижения Армией превосходства во всем диапазоне электромагнитного излучения в условиях борьбы
за него. Две основные области внимания при
этом — энергоэффективные устройства и гибридная электроника. Разработки в области
энергоэффективной электроники стремятся
создать электронные компоненты с низким
энергопотреблением и высокой производительностью, а изыскания в области гибридной
электроники направлены на создание высокопроизводительных гибких или встраиваемых
сенсоров и микропроцессоров.
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Наноэлектроника и двумерная электроника»
Направление «Управление квантами» разрабатывает прецизионное управление атомами,
ионами и фотонами как квантовыми единиВ отличии от бита,
традиционной единицы
информации современной
вычислительной техники,
кубит (квантовый разряд
или наименьший элемент
для хранения информации
в квантовом компьютере)
может хранить в одном
разряде больше двух значений
Направление исследований
Роль ARL
Одно- и двумерные материалы
Сотрудничество
Интегрированные квантовые структуры
Сотрудничество
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Микроэлектромеханические системы (МЭМС)»
Направление исследований
Роль ARL
Пьезоэлектрические МЭМС
Руководство
Микромощная элементная база
Руководство
Раздел «Микроэлектромеханические системы (МЭМС)» исследует средства сбора
данных и их проверки, точную навигацию
и измерение времени, логические элементы
с малым энергопотреблением, средства связи
и радиоэлектронной борьбы. Направление
«Пьезоэлектрические МЭМС» — прикладные разработки: микро­электроника для GPS
с низким энергопотреблением, исполнительные механизмы микророботов, высоконадежные системы связи и радиоэлектронной борьбы. Усилия сосредоточены на производстве
цирконат-титаната свинца и других материалов для приводов механизмов, повышении их
надежности, срока службы и энергетических
характеристик. Разработки призваны создать
наука и технологии
76
77
устройства, выдерживающие большие перегрузки, а также интегрировать разнородные
(на основе кремния или полупроводниках
групп III-V) элементы в МЭМС для получения
недостижимых ранее энергетической экономичности и скоростных характеристик. Направление «Микромощная элементная база»
стремится создать преобразователи энергии,
размер которых измеряется несколькими
миллиметрами. МЭМС получат электронные
компоненты с увеличенным КПД, новые способы передачи энергии внутри конструкций, а
их заметность существенно снизится. Это позволит создать пассивные МЭМС с увеличенными энергоэффективностью и прочностью.
Раздел «Гибкая и трансформируемая электроника» стремится уменьшить вес носимой
тактической электроники, упростить ее
интеграцию. Особое внимание уделяется уникальным сенсорам, которые могут, к примеру,
быть вживлены в биологические объекты, что
недостижимо с традиционными микроэлектронными технологиями. Направление «Гибкая и прозрачная гибридная электроника»
занимается разработкой гибких тактических
сенсоров, воссоздаваемых по технологиям
3D-печати на основе кремниевых элементов,
интеграцией металлических, полупроводниковых, диэлектрических и чувствительных
элементов в гибкие структуры, а также создает технологические процессы их производства. Направление «Нанодиэлектрики с
Образец электронного
устройства на прозрачной
подложке
заданными свойствами» сосредоточено на
разработке высокопрочных полимеров, стойких полимерных покрытий и техпроцессов,
позволяющих создать адаптивную электронику. Для этого ARL исследует диэлектрические
полимеры, разрабатывая технологии контроля
движения заряженных частиц от нано- до
молекулярных масштабов. Раздел «Энергоэффективная электроника» исследует способы
уменьшения энергопотребления аналоговых
Направление исследований
Роль ARL
РЧ-устройства для связи и разведки
Сотрудничество
Средства РЭБ
Сотрудничество
РЧ-метаматериалы
Руководство
и цифровых устройств связи, РЭБ и синтеза
изображений.
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Гибкая и трансформируемая электроника»
Направление исследований
Роль ARL
Нанодиэлектрики с заданными свойствами
Руководство
Гибкая и прозрачная гибридная электроника
Сотрудничество
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Энергоэффективная электроника»
Элементы микроэлектромеханических систем
(МЭМС) имеют размеры, исчисляемые микронами
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Активные и пассивные
радиочастотные устройства»
Направление исследований
Роль ARL
Альтернативные технологии
Руководство
Радиочастотная электроника
Сотрудничество
Материалы с расширенными электрическими
свойствами
Сотрудничество
Направление «Альтернативные технологии»
включает в себя разработку способов производства широкого диапазона устройств: однокристальные радиочастотные устройства,
надпороговые характеристики кремниевых
полупроводников для снятия электроэнцефалограмм, цифровые МЭМС с увеличенным сроком службы и широким диапазоном
условий эксплуатаций, а также преобразователи энергии на основе МЭМС. Направление
«Материалы с расширенными электрическими свойствами» разрабатывает поколение
электрических материалов, следующее за поколением на кремниевой основе, и устройств
на их основе, способных работать при
высоких напряжениях, токах и температурах.
Изучение нитрида галлия, нитрида алюминия-галлия приведет к созданию элементов
с низким сопротивлением. Для понимания
предельных параметров проводников исследуются устройства на основе карбида кремния и получение соответствующих химически
чистых материалов. Раздел «Активные и пассивные радиочастотные устройства» создает
устройства, электрические схемы и метаматериалы для обеспечения превосходства Армии
в радиочастотном (РЧ) диапазоне в условиях
борьбы за него. Исследования делают упор на
адаптивность (когнитивные РЧ-устройства)
и совместимость таких изделий для упроще-
Блок из 4000 S-образных элементов, разработанный
Массачусетским технологическим институтом (MIT),
образует линзу из метаматериала, способную фокусировать радиоволны со сверхвысокой точностью и
очень малым рассеянием
ния интеграции средств связи, радиолокации,
РЭБ (как защиты, так и нападения), а также
различных сенсоров.
Направление «Средства РЭБ» работает над
источниками радиоволн миллиметрового
диапазона с широкой полосой изменения
частоты, глубоко настраиваемыми видами
модуляции, готовыми к когнитивным алгоритмам работы, чтобы максимально эффективно использовать ограниченные частотные
диапазоны. Особое внимание уделяется
разработке перспективных устройств РЭБ,
которые избавлены от недостатков предыдущих поколений и не создают взаимных
помех. Направление «РЧ-метаматериалы»
разрабатывает метаматериалы, применимые
в конструировании радиоаппаратуры —
в частности, создании компактных антенн
диапазонов Х, Ku и Ka. Исследователи ищут
возможности достичь большей полосы пропускания и равномерности АЧХ, комбинируя
наука и технологии
78
79
неоднородные и случайные структуры в
метаматериалах. Наша задача — лучше понять,
как влияют такие структуры, включенные в
метаматериал, на мощностные характеристики и размеры излучающих элементов.
Производство
и транспортировка энергии
Направление исследований «Производство
и транспортировка энергии» занимается
разработкой материалов и устройств на их
основе для более эффективного производства энергии, ее хранения, сбора, разработкой
топливных ячеек, микромощных источников,
а также вопросами альтернативной энергетики и снижения стоимости ее генерирования.
Раздел «Хранение энергии» занимается проблемой, крайне актуальной для современных
вооруженных сил. Работы в его рамках касаются синтеза, исследования свойств и анализа
материалов для источников питания, аккумуляторов, одноразовых батарей различных
типов, сверхпроводников для магнитных накопителях энергии на сверхпроводниках (SMES),
накопителей (импульсных или постоянного
тока) для широкого диапазона применений, в
т. ч. создания оружия направленной энергии
(класса от микроватт до мегаватт).
Направление «Источники питания для
боеприпасов» занимается разработкой
следующего поколения тонкопленочных
батарей, которые компактнее, механически
более гибкие, прочные, быстрее заряжаются
и запасают большую мощность. Достижения
в электрохимии улучшат все существующие
типы источников питания. Направление
«Магнитные накопители на сверхпроводниках» исследует технологию химического
осаждения из газовой фазы металлоорганических соединений (MOCVD) применительно
к производству более тонких сверхпроводников, выдерживающих большие токи. Исследования сверхпроводящих свойств оксида
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Хранение энергии»
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Топливные ячейки»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Одноразовые и заряжаемые батареи
Руководство
Топливные ячейки
Руководство
Источники питания для боеприпасов
Руководство
Сотрудничество
Накопители
Сотрудничество
Использование авиационного керосина
для топливных ячеек
Магнитные накопители на сверхпроводниках
Сотрудничество
вых, используемых в каталитических источниках энергии на авиационном керосине
JP-8. Исследования затрагивают материалы,
компоненты и их интеграцию для создания
эффективных портативных источников тепла
и горелок на жидком топливе (традиционном
и альтернативном), а также преобразователей
энергии согласно направлению «Преобразование тепловой энергии». Направление
«Сбор энергии» делает акцент на сбор
энергии из множественных источников для
использования в области МЭМС (см. выше) —
свет, вибрация, разница температур, — а также
ее аккумулирование для питания носимых
тактических устройств. Также совершенствуются солнечные фотоэлектрические батареи
на полупроводниках типа III-V — снижается
их вес, стоимость, исключается необходимость прямого солнечного света. Раздел
«Топливные ячейки» рассматривает возможность замены традиционных электрических
батарей многотопливными источниками с
высокой плотностью энергии, которые позволят сделать носимые тактические устройства
легче и упростят логистику их обслуживания.
иттрия-бария-меди (YBCO) могут привести к
появлению новых сплавов и структур высокотемпературных сверхпроводников. Раздел
«Генерирование и сбор энергии» исследует
важное для Армии направление обеспечения
энергией различных устройств, занимается
повышением эффективности ее преобразования, а также исследует новые подходы для
ее сбора, чтобы довести их до практического
применения.
Направление «Материалы для многотопливных источников энергии микро- и
мезоразмеров, устройства на их основе»
разрабатывает высокоэффективные катализаторы, устойчивые к соединениям углерода,
серы, которые были бы дешевле платино-
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Генерирование и сбор энергии»
Направление исследований
Роль ARL
Преобразование тепловой энергии
Сотрудничество
Материалы для многотопливных
источников энергии микро- и мезоразмеров,
устройства на их основе
Руководство
Альтернативные виды топлива
Руководство
Сверхвысокоэнергетические радионуклиды
Руководство
Сбор энергии
Сотрудничество
Пьезоэлектрический
прибор для сбора энергии
вибрации и преобразования ее в электрическую
Направление «Топливные ячейки» сосредоточено на уменьшении размеров и стоимости
существующих ячеек на жидком топливе,
разработке мощных компактных источников энергии на их основе для тактических
устройств путем исследования щелочных
и гибридных ячеек, разработки новых электролитов, мембран и катализаторов. Направление «Использование авиационного керосина для топливных ячеек» занято созданием
высокоэффективных поглотителей серы,
а также недорогих мембран с высокой избирательностью для выделения водорода для
создания мощных (свыше 100 Вт) топливных
ячеек на топливе JP-8 с высоким КПД. Раздел
исследований «Термология» пытается уменьшить размеры, вес и увеличить срок службы
источников энергии, устройств преобразования энергии и мониторинга окружающей
среды. Исследования охватывают материалы
и технологии для охлаждения, использования
выделяемого устройствами тепла, интеграции
систем охлаждения и повышения ее механической прочности; микроканального охлаждения, управления температурой фазового перехода; двухфазные жидкостные радиаторы,
совершенствование технологии конденсации
и отвода тепла, а также уменьшение тепловыделения полупроводниковых приборов.
Направление «Передовые способы миниатюризации электроники и тепловые ин-
Кампания
«Исследование материалов»,
раздел «Термология»
Направление
исследований
Роль ARL
Передовые способы миниатюризации электроники
и тепловые интерфейсы
Руководство
Двухфазный перенос
тепла
Руководство
наука и технологии
80
81
терфейсы» сосредоточено на измерении и
снижении межфазного сопротивления уровня миниатюризации, разработке способов
избавиться от тепла с помощью технологий
конденсации и рассеяния, а также трехмерной
интеграции систем охлаждения для уменьшения размеров электронных приборов с
сохранением требуемого уровня охлаждения.
Направление «Двухфазный перенос тепла»
стремится увеличить производительность систем охлаждения и коэффициент теплопередачи, уменьшить их потребляемую мощность
и сделать температурные параметры более
стабильными. Совершенствование радиаторов
охлаждения ведется с помощью применения
т. н. двухфазного течения рабочего тела для
повышения производительности их работы.
Направление также изучает внедрение материалов с фазовым переходом (PCM) «твердое состояние — жидкость» в радиаторы для
уменьшения пиковых значений температуры
охлаждаемого устройства.
Биоматериалы
и биосинтетические
материалы
Направление материаловедения «Биоматериалы и биосинтетические материалы» занимается исследованием и производством новых
биологических материалов, разработанных
на основе новейших биотехнологий, используя традиционные и инновационные методы.
Биоматериалы комбинируются с неорганическими соединениями или технологическими
процессами, при этом получаются сенсоры
для определения химических и биологических веществ и организмов, источники
энергии, защитные покрытия по технологиям,
подсказанным живой природой, а также многие другие материалы.
Раздел «Биоматериалы» исследует новые
защитные, терапевтические и чувствительные
материалы, производство сенсоров, самовос-
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Технологии, заимствованные
у биосистем»
Современные видеокарты для персональных компьютеров
оснащаются мощными и компактными системами
охлаждения — например, ZOTAC GeForce GTX 780 охлаждается
при помощи радиатора с испарительной камерой
Направление исследований
Роль ARL
Системная биология, синтетическая биология
и биоинформатика
Сотрудничество
Биология окружающей среды и интегративная
биология
Сотрудничество
Биоэнергетика
Сотрудничество
станавливающиеся материалы, разведывательные технологии. При исследовании законов
эволюции и правил, которым следует живая
природа при создании организмов и растений,
мы можем синтезировать универсальные материалы с заданными защитными, сенсорными
и прочими свойствами или создавать живые
организмы для производства таких материалов.
создать инструменты для всесторонней и
разномасштабной оценки мягких полимеров и
биотканей, компьютерного и натурного моделирования их поведения; создать синтетические полимеры, свойства которых в точности
повторяют свойства соответствующих твердых
и мягких тканей человеческого организма — головы, туловища, — которые могут быть использованы при испытаниях тактических средств
защиты; создать прозрачные синтетические
материалы с предсказуемыми характеристиками, которые могут заменить используемые
сейчас баллистический желатин и баллистическую глину (синтетические гели для имитации
мягких биотканей и твердые полимеры для
имитации черепа и других костей). Направление «Интерфейсы между живыми тканями
и неживыми материалами» занимается разработкой и исследованием способов соединения
живых тканей и неживых материалов во всем
Задачи направления «Искусственные твердые
и мягкие ткани» — понять факторы, которые
регулируют степень растяжения и реакцию
на него мягких синтетических полимеров;
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Биоматериалы»
Направление исследований
Роль ARL
Искусственные твердые и мягкие ткани
Руководство
Биоматериалы, копирующие натуральные
Сотрудничество
Биосинтезированные материалы
Сотрудничество
Интерфейсы между живыми тканями и неживыми
материалами
Сотрудничество
Экологически чистые материалы и процессы
Сотрудничество
Адгезивные биополимеры
Сотрудничество
Развитие направления
«Интерфейсы между
живыми тканями и неживыми материалами» может
привести к появлению
совершенных протезов
конечностей — но это
наименее фантастическое
применение таких
технологий
диапазоне масштабов. Понимание принципов,
которые управляют биосовместимостью объектов, поможет не только в создании биологических сенсоров, но и может стать основой
биоэлектроники, синтеза передовых материалов методом литографии (современный способ
изготовления полупроводниковых приборов — прим. Technowars), улучшить технологии
протезирования. Исследования включают
в себя использование микробиологической
базы данных для выяснения возникновения
пептидных связей на адгезивном субстрате
в зависимости от материалов, а также синтетических адгезивов, использующих решения из
живой природы. Раздел исследований «Технологии, заимствованные у биосистем» занят
усовершенствованием источников энергии
в интересах Армии, уменьшением выбросов,
снижением веса тактических систем, а также
способами поглощения энергии. Изучаются
сложные взаимоотношения внутри биосистем
разного уровня и между ними, живыми организмами и их окружением. Также для выполнения задач, стоящих перед ARL, необходимы
исследования в геномике, транскриптомике,
протеомике и метаболомике. Гибридные
технологии с интеграцией биоорганизмов
повысят ситуационную осведомленность
бойцов, их автономность, упростят снабжение
благодаря новым источникам энергии, повышению КПД, эффективному использованию воды
и аккумулированию ресурсов.
Направление «Системная биология, синтетическая биология и биоинформатика» изучает
природные принципы, которые лежат в основе обмена веществ, используя технологию
«больших данных», а затем с помощью этих
принципов конструирует организмы с заданными свойствами в целях снижения логистических нагрузок. Массивы данных получаются
при изучении геномики, транскриптомики,
протеомики и метаболомики. В настоящее
время ведутся работы по созданию микроорганизмов, способных перерабатывать отходы
производства в сырье для химической про-
наука и технологии
82
83
Раздел «Передовые структуры» включает в
себя исследования полимерных материалов
для использования в качестве клеев, микрофлюидные технологии с изменяемой прозрачностью и настраиваемыми электромагнитными
свойствами. Целью этих разработок является
определение предельных характеристик
эксплуатации материалов и управление ими
путем специальной обработки поверхности.
Существующие установки для получения энергии путем биоразложения отходов слишком
громоздки, чтобы стать частью тактического
снаряжения бойца
мышленности. Технология крайне важна для
применения в вооруженных силах, так как
способна увеличить возможности солдата, его
автономность и мобильность. Направление
«Биология окружающей среды и интегративная биология» разрабатывает надежные,
стабильные системы для биологических
процессов с возможностью их предсказуемого масштабирования. В настоящее время такие
системы слишком хрупки, склонны к деградации с течением времени или при контакте с другими организмами. В случае успеха
Армия может рассчитывать на улучшение
тактических качеств бойцов. Раздел «Сенсоры
и определение характеристик» состоит из
двух областей. Первая предполагает эксперименты и моделирование характеристик биоматериалов в поддержку разработки биоматериалов, копирующих свойства натуральных,
для использования в других областях, включая
создание биосистем, копирующих натуральные, и изучение человеческого организма.
Вторая включает в себя создание датчиков
и измерителей химического и биологического
загрязнения окружающей среды. Разработки в этих направлениях позволят улучшить
защищенность солдат, снабдить их актуальной
тактической информацией, увеличить разведывательные возможности.
Направление «Характеристики биоматериалов» занимается разномасштабным моде-
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Сенсоры и определение характеристик»
Направление исследований
Роль ARL
Биология окружающей среды
Руководство
Биометрия, биомониторинг и биологическое
зрение
Руководство
Характеристики биоматериалов
Сотрудничество
Биомеханика
Сотрудничество
лированием и экспериментами в области
исследования молекулярных, биохимических
и внутриклеточных механизмов для получения заданных результатов в интересах технического применения при разработке биоматериалов, копирующих натуральные, а также
других технических направлениях. Такие знания важны, к примеру, для разработки полезных для солдата микроорганизмов — скажем,
получающих энергию из отходов. Кроме того,
изучая взаимодействия различных уровней,
можно использовать достижения атомарных,
клеточных или биохимических исследований
для увеличения выносливости, автономности,
мобильности бойцов. Направление «Биомеханика» изучает, как механические силы влияют
на структуру и работу биосистем и биоматериалов. Проводя исследования движения че-
На смену существующим тяжелым
жестким бронежилетам может прийти
гибкая легкая защита,
превосходящая старые образцы по всем
параметрам
ловеческого тела, деформаций тканей, клеточного поведения и физиологических функций
в микро- и макромасштабах, можно добиться
существенного повышения боевых качеств
солдата. Текущие разработки предполагают
создание новейшей брони, роботехнологий и
увеличение поражающего действия оружия.
Конструкционные
материалы
Исследования «Конструкционные материалы» сосредоточены на новейших специализированных материалах, способных повысить
структурную эффективность и производительность перспективных платформ при
сохранении степени защищенности существующих разработок или превосходя ее.
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Передовые структуры»
Направление исследований
Роль ARL
Адаптивные микрофлюидные поверхности
Руководство
Наносинтезированные полимеры
Сотрудничество
Гибридная трехмерная композитная броня
Сотрудничество
Направление «Наносинтезированные полимеры» изучает технологии контроля структуры нанополимеров (размеров, распределения,
формы и расположения их составляющих
элементов) в масштабах от микрон до нанометров, что даст возможность получать заданную
реакцию на широкий диапазон механических нагрузок, а также ранее недостижимые
прочностные характеристики. При этом
компьютерные модели структуры и свойств
экспериментальных образцов проверяются с
помощью натурных экспериментов, что позволит получить инструмент для точного компьютерного моделирования необходимых механических свойств материалов. Направление
«Гибридная трехмерная композитная броня»
исследует возможность повысить прочность
и твердость композитных материалов для
создания легкой и недорогой брони. В настоящее время разрабатывается такая трехмерная
структура плетения волокон армированных
композитных материалов, которая с помощью
новых инструментов моделирования снизит
стоимость и повысит прочность брони, а такде
уменьшит расслаивание композитов. Раздел
«Интегрированные свойства конструкционных материалов» исследует многофункциональные конструкционные материалы по
концепции «структура плюс». Усилия сосредоточены на внедрении возможности хранить
энергию в элементах конструкции. Существующие возможности в этом отношении ограничены диэлектричностью структур материалов,
а также необходимостью соблюдать баланс
между объемом запасаемой энергии и структурной целостностью конструкций.
наука и технологии
84
85
Направление «Многофункциональные
нанокомпозитные диэлектрики» пытается
достичь объединения на системном уровне
нескольких свойств (аккумулирование энергии и баллистическая защита) внутри одного
материала: ученые изобретают многофункциональные композитные материалы — накопители энергии с невиданной ранее комбинацией механических и электрических свойств,
сочетающие слои прочного диэлектрика
и графеновые электроды. Попутно в целях увеличения энергетической плотности
подобных накопителей будут исследоваться
причины и механизмы электрического пробоя
в композитных диэлектриках. Направление
«Многофункциональные конструкционные
материалы» создает интегрированные в элементы конструкции батареи и ионисторы,
которые могут испытывать механические
нагрузки. Такие элементы состоят из многофункциональных катодов, анодов, а также
материалов, содержащих электролит, которые
обладают как механической прочностью,
так и нужными электрохимическими свойствами.
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Интегрированные свойства
конструкционных материалов»
Высокопрочные эластичные
материалы и баллистическая
защита
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Высокопрочные эластичные материалы
и баллистическая защита»
Раздел исследований «Высокопрочные эластичные материалы и баллистическая защита»
создает инновационные специализированные
материалы для улучшения оружейных систем
и средств защиты Армии, включая сверхлегкие сверхпрочные материалы, новейшие виды
взрывчатки и энергетических материалов, а
также материалы, поглощающие энергию.
Направление «Легкие и специальные металлы» исследует легкие материалы для различных применений — например, снижения веса
боевых машин и тактического снаряжения.
Также изучается карбид вольфрама, технологии его изготовления и очистки, в том числе
Направление исследований
Роль ARL
Многофункциональные нанокомпозитные
диэлектрики
Руководство
Многофункциональные конструкционные
материалы
Сотрудничество
Покрытия будщего
позволят значительно
увеличить живучесть
оружейных стволов
валентного хрома. Раздел «Керамические
и прозрачные материалы» изучает легкие
сплавы на основе бора и инновационные
прозрачные материалы для использования
в качестве брони. Карбид бора и его альтернатива — B6O и AlB12 — обладают высокой
твердостью при малом весе. Исследования
в этой области также касаются механизмов
разрушения керамических материалов.
Ведутся разработки прозрачных материалов
с полимерным армированием выращенной
от примеси кобальта. Направление «Улучшение стволов оружия» занимается увеличением срока службы оружейных стволов
путем создания инновационных термостойких материалов и способов их охлаждения.
В числе перспективных технологий рассматриваются эластомерные вставки (Gun Liner
Emplacement by Elastomeric Material, GLEEM),
методы взрывного напыления тантало-вольфрамового сплава Ta10W и технология ковки
сплава BioDur, который повышает живучесть
ствола, при этом исключая появление шести-
Направление исследований
Роль ARL
Нанокристаллы со сверхтонкой структурой
и аморфные вольфрамовые сплавы
Руководство
Технологии повышения прочности металлов
и металлы с наноструктурой
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Керамические и прозрачные
материалы»
Направление исследований
Роль ARL
Керамика на основе бора
Руководство
Керамическая броня
Руководство
Руководство
Прозрачные композиты «полимер-полимер»
Руководство
Улучшенный карбид вольфрама
Руководство
Руководство
Изучение базовых принципов пенетрации
материалов
Механизмы непластической деформации оксида
кремния
Руководство
Радиопрозрачность керамики
Руководство
Магний
Сотрудничество
Руководство
Алюминиевая броня
Сотрудничество
Многомасштабное моделирование оксинитрида
алюминия
Улучшение стволов оружия
Сотрудничество
Прозрачные композиты на основе
наноцеллюлозы
Сотрудничество
нанокристаллической целлюлозой, исследуется пулестойкость композитного стекла.
Направление «Механизмы непластической
деформации оксида кремния» пытается понять механизмы непластической деформации
в керамической броне в различных масштабах,
определяя роль всех факторов в отношении
скорости деформации. Понимание влияния
этих механизмов на прочность материалов
баллистической защиты позволит создать
керамическую броню с улучшенными характеристиками. Направление «Прозрачные
композиты на основе наноцеллюлозы» ищет
применение для биологически выращенных
нанокристаллов целлюлозы для повышения
прочности и вязкости прозрачных полимеров.
Работа ведется над изучением отношений
в наноструктурах, управления ими, а также
поверхностного взаимодействия с целью
получения заданных свойств. Исследования
позволят решить проблему расслаивания (в
современной композитной прозрачной броне
— прим. Technowars) путем замены прозрачных ламинированных слоев армированными
монолитными высокопрочными блоками.
Раздел «Ткани и носимые материалы» изучает
защиту от высокоэнергетических поражающих элементов с помощью однородных и
гибридных сверхпрочных тканых материалов.
Компьютерное моделирование изучает связь
между структурой материалов и их свойствами от наномасштабов до атомарного уровня,
а также исследует пути улучшения свойств
тканей при сплетении моноволокон в нити.
Исследуется метод ускоренного выращивания
графена путем лазерного химического осаждения из паровой фазы (CVD).
Направление «Ткань с трехмерным плетением» изучает улучшение баллистической защиты тканей от высокоскоростных поражающих
элементов с многоуровневым переплетением
волокон на основе моделирования. Направление «Многомасштабные взаимодействия внутри нитей и тканей» занимается разработкой
наука и технологии
86
87
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Ткани и носимые материалы»
Уже сейчас существуют ткани, способные задержать пулю. Разрабатываемые материалы должны
вывести их на новый уровень.
инструментов моделирования баллистических
свойств тканей, которые позволят оперативно
создавать мягкие бронежилеты с заданными
свойствами. При этом точная оценка поведения тканей производится на базе масштабируемых компьютерных моделей. Новейшие
методы моделирования динамического молекулярного взаимодействия и микромеханики
тканей охватывают диапазон от морфологии
материалов и дефектов на молекулярном
уровне до поведения одиночных волокон
в мезомасштабе. Полученные инструменты
позволят создать единую систему оценки
свойств готовой ткани начиная с мельчайших
нитей. Раздел «Материалы, поглощающие
энергию» изучает поведение полимерных
сеток при механическом воздействии на них
для улучшения защиты бронетехники. Задачей
исследований является понимание влияния
химических, физических факторов и структуры материалов на скорость деформации
стекловидных полимерных сеток (эпоксидные
смолы) и поиск новых структур таких сеток
для улучшения характеристик материалов.
Направление «Поведение полимерных
сеток» изучает воздействие химических, физических факторов, а также структуры материалов на механические реакции стекловидных
Направление исследований
Роль ARL
Ткань с трехмерным плетением
Руководство
Многомасштабные взаимодействия внутри нитей
и тканей
Руководство
Структура ткани для комфорта и защиты солдат
Руководство
Эффект деградации баллистических волокон
Сотрудничество
Усовершенствованные модели мягких
бронежилетов
Сотрудничество
Мембранные материалы
Сотрудничество
полимерных сеток, и создает новые структуры
с повышенным рассеянием энергии. Особое
внимание исследователи уделяют сверхскоростным режимам деформации, по сути, неизученным для таких полимеров. Направление
«Энергорассеивающие материалы — пена и
сотовые структуры для изготовления тактических шлемов» создает материалы, макси-
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Материалы, поглощающие энергию»
Направление исследований
Роль ARL
Ионосодержащие полимеры
Руководство
Поведение полимерных сеток
Руководство
Энергопоглощающие материалы для защиты
дна транспортных средств от взрывов
Руководство
Энергорассеивающие материалы — пена
и сотовые структуры для изготовления
тактических шлемов
Руководство
Сложные одновременные деформации
уплотненных веществ
Сотрудничество
Измерения и визуализация процессов
поглощения энергии
Сотрудничество
Делящиеся материалы
Наблюдение
Одна из основных причин гибели бронемашин
в боевых действиях — подрыв на фугасах
мально поглощающие энергию на небольшом
участке между поверхностью шлема и черепом солдата для смягчения импульса удара
по достаточно большой площади. Результатом должны стать наполнители тактических
шлемов в виде пены или сотовых структур,
уменьшающие энергию удара до значений,
не предполагающих получение травм. Раздел «Композитные и гибридные материалы»
определяет способы, материалы, процессы и
концепции для существенного усиления защиты пехотинцев и техники. Разрабатываются
модели и инструменты разработки математических методов, композитных материалов
и слоеных структур, технологии устранения
внутренних пустот в материалах, а также многомасштабная интеграция материалов. Также
ученые исследуют свойства композитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена
(СВМПЭ, UHMWPE). Также разрабатываются
мультифизические модели для понимания
перспективности материалов из единичных
волокон, матриц волокон и соединений волокна с другими материалами.
Направление «Производство и моделирование сверхвысокомолекулярного поли­
этилена» изучает фундаментальные основы
взаимосвязи между процессом производства,
наука и технологии
88
89
свойствами и качеством высокоэффективных материалов для баллистической защиты.
Эти разработки помогут создать технологии
производства и определения характеристик
для улучшения защитных свойств, а также
многомасштабные модели для гидромоделирования, что значительно повысит характеристики композитной брони на основе СВМПЭ для индивидуальной защиты и боевых
платформ будущего. Направление «Прочные
гибридные композиты» изучает способы
улучшения прочности и стойкости к повреждениям толстых композитных элементов для
использования в качестве конструкционных
материалов и брони — например, применение
таких технологий воздействия на межслойное
пространство как эластичные межслойные
наполнители и прокалывание. Упор делается
на уменьшение веса композитных материалов
при устойчивости к характерным для военного применения нагрузкам (множественные
удары, в т. ч. очень сильные, переменные нагрузки), чтобы те соответствовали существующим и будущим потребностям армейских
инженеров. Раздел «Боеголовки и проникающие элементы» изучает возможность
замены обедненного урана (применяемого в
сердечниках бронебойных снарядов благодаря таким уникальным свойствам как абляционное срезание, или самозатачивание, а также
пирофорность — прим. Technowars) нанокристаллическими вольфрамовыми материалами.
Изучается и использование фосфоресцирующих материалов с однонаправленным свечением в качестве материалов для трассеров,
которые будут заряжаться в стволе орудия,
выдавая затем свечение заданной длительности с определенной длиной волны.
Направление «Вставки из сверхмелкодисперсных материалов для увеличения
поражающего действия сердечников боеприпасов» разрабатывает крупные элементы
из стабильных нанокристаллических материалов с заданными свойствами — например,
для формирования кумулятивной струи или
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Композитные и гибридные материалы»
Направление исследований
Роль ARL
Производство и моделирование
сверхвысокомолекулярного полиэтилена
Руководство
Микроструктурные материалы для брони
Руководство
Волокна с покрытием из углеродных нанотрубок
Руководство
Новые способы производства графена
Руководство
Разработка композитных и клейких материалов
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Сердечники и проникающие элементы
боеприпасов»
Направление исследований
Роль ARL
Вставки из сверхмелкодисперсных материалов
для увеличения поражающего действия сердечников боеприпасов
Руководство
Сотрудничество
Разработка технологий для замены
сердечников из обедненного урана
в бронебойных боеприпасах
Сотрудничество
Передовые материалы и способы защиты головы
Сотрудничество
Однонаправленное свечение (дневные трассеры)
Сотрудничество
Особенности технологий производства
Сотрудничество
Прочные гибридные композиты
Сотрудничество
Кинетические бронебойные боеприпасы
Сотрудничество
Модели композитов
Сотрудничество
Снаряды с обедненным
ураном для ЗАК Phalanx
(США)
ударного ядра — для применения в боеприпасах будущего. Основное внимание уделяется
созданию новых металлов с нанокристаллической структурой, инновационным методам
их производства и контроля свойств, а также
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Передовая механика материалов»
Направление исследований
Роль ARL
Передовая механика материалов
Руководство
сочетание компьютерного моделирования
с инженерными разработками. Направление
«Однонаправленное свечение (дневные
трассеры)» исследует негорючие светящиеся материалы для замены горючих составов
современных трассеров, недостатком которых
является постепенное изменение массы пули
и изменение траектории ее полета вследствие
выгорания состава, а также общее пониженное
поражающее действие пустотелой трассирующей пули. Разработчики собираются заменить состав на светоизлучающее покрытие,
которое при необходимости превратит любой
снаряд в дневной трассер, сохраняющий
оригинальные массу и баллистику. Также пуля
со специальным перспективным покрытием
обладает узким углом видимости — ее может
видеть только стрелок, который не демаскирует себя и не рискует быть пораженным
ответным огнем. Раздел «Передовая механика
материалов» ищет пути улучшения понимания
динамики ударных процессов для увеличения
поражающего действия боеприпасов и защиты от них. Исследования касаются структуры
материалов и их реакции на мощные импульсные нагрузки в большом диапазоне параметров.
Технологии производства
материалов
Направление исследований «Технологии
производства материалов» занимается изучением, разработкой и совершенствованием
технологий производства для оперативного, гибкого создания и выпуска материалов
(в т. ч. на мобильных станциях) с исключительными свойствами при снижении их стоимости. Путем изучения свойств ведется поиск
способов увеличения износостойкости, срока
службы материалов в интересах повышения
надежности военной техники в экстремальных условиях эксплуатации.
Раздел «Передовые и аддитивные технологии» исследует инновационные технологии
и способы производства новейших материалов, которые снизят стоимость армейских
систем.
Направление «Имитация процессов производства и виртуальное производство»
разрабатывает базовые технологии интегрированного компьютерного моделирования
разработки материалов (ICME), рассматривающие влияние первичного и вторичного
производства на микроструктуру материалов
в течение всего их жизненного цикла. Разрабатываются и внедряются передовые цифровые инструменты моделирования процессов
производства, изменения микроструктуры
с ее специфическими механическими свойствами, а также окончательные свойства на
базе истории службы каждого конкретного
наука и технологии
90
91
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Передовые и аддитивные технологии»
БПЛА, напечатанный на 3D-принтере группой исследователей из Университета Шеффилда (Великобритания)
компонента в целях оптимизации процесса разработки и массового производства
военных систем с расширенными возможностями. Направление «Конструирование
и производство материалов» сосредоточено
на внедрении технологии интегрированного
компьютерного моделирования разработки
материалов (ICME) и параллельной разработкой способов производства материалов.
Ученые разрабатывают инструменты для
обеспечения оптимизации конструкций
с использованием передовых материалов
с одновременной адаптацией его к производственным процессам. Раздел «Полимерные
покрытия» специализируется на раработке
высокоэффективных химически стойких покрытий (включая не содержащие изоцианаты
полимеры), характеристики которых превышают существующие. Изучаются все качества
покрытий — отражающая способность поверхности, адгезивность, износостойкость и др.
Формула покрытия проверяется на влияние
растворителей, реологических модификаторов, пеногасителей и красителей на рабочие
характеристики.
Раздел «Коррозия и усталость» рассматривает коррозионную стойкость магниевых
и алюминиевых сплавов для структурных
и защитных приложений — с помощью новейших методик изучаются области возникновения коррозии и химические процессы в них;
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Коррозия и усталость»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Природные материалы
Руководство
Изучение коррозии
Сотрудничество
Процесс склеивания
Руководство
Предотвращение фреттинг-коррозии
Руководство
Передовое производство
Сотрудничество
Аддитивное производство
Сотрудничество
Производство в полевых условиях
Сотрудничество
Имитация процессов производства
и виртуальное производство
Сотрудничество
Соединение, сборка и машинная обработка
Сотрудничество
Конструирование и производство материалов
Сотрудничество
уменьшение фреттинг-коррозии (коррозия
при минимальном повторяющемся перемещении двух поверхностей в условиях коррозионной среды — прим. Technowars) в авиационных сплавах для снижения расходов на
обслуживание и процента авиакатастроф.
Кампания «Исследование материалов», раздел
«Влияние энергетических полей на материалы»
Направление исследований
Роль ARL
Производство
Руководство
Свойства
Сотрудничество
к изучению механических особенностей
коррозии и ее предотвращения. Направление «Предотвращение фреттинг-коррозии»
изучает процесс возникновения остаточных
напряжений, а также покрытия и смазки для
вертолетных редукторов. Эти работы позволят увеличить промежуток между техобслуживанием летательных аппаратов, ужесточить режимы работы их механизмов, а также
снизить риск возникновения поломок. Раздел
«Влияние энергетических полей на материалы» исследует физику различных полей
(акустических, электромагнитных, микрогравитационных) для получения материалов
Направление «Изучение коррозии» исследует фундаментальные процессы и механические аспекты разрушения материалов с целью
разработки высокотехнологичных и экологически чистых способов борьбы с коррозией.
Используются существующие и разрабатываются новые аналитические инструменты для
определения времени и места возникновения
начальных стадий коррозии. Текущие исследования касаются снятия электрохимических
характеристик и многомасштабного подхода
с новыми свойствами, способов их получения
и интеграции.
Направление «Производство» рассматривает
влияние энергетических полей на синтезирование, технологию производства и применение материалов. Современные исследования
касаются влияния электромагнитных и акустических полей на уплотнение разнородных
материалов и улучшает плотность сцепления
компонентов при аддитивном производстве
(сварка трением, ультразвуковое наращивание, холодный спрей). Кроме того, использование таких полей нередко позволяет
уменьшить температуру и время производства
деталей, что ведет к большей его энергоэффективности. Направление «Свойства» использует физику поля для влияния на микроструктуру и фазовые состояния материалов,
что позволяет получить структуры и свойства,
недостижимые иными методами. В современных исследованиях используется влияние
электромагнитных полей на такие керамические материалы как поликристаллический
алюминий (Al2O3) для ориентации кристаллических элементов в нужном направлении,
чтобы получить свойства материала, близкие к
монокристаллическим.
Кампания «Исследование материалов»,
раздел «Полимерные покрытия»
Направление исследований
Роль ARL
Полимерные покрытия
Руководство
наука и технологии
92
93
Кампания
«Исследования
для Сухопутных
сил США»
План кампании
«Исследования
для Сухопутных сил США»
Работа ARL в интересах Сухопутных сил США
заключается в лучшем понимании фундаментальных принципов технологий улучшенной
мобильности, дающих инновационным транспортным средствам и их подсистемам еще
большие скорость передвижения, маневренность и автономность, которые так важны для
армии будущего. Знания, полученные в рамках
данной кампании, будут развивать технологии разработки, производства, интеграции,
управления и техобеспечения платформ, что
существенно увеличит превосходство «Армии–2030».
В своих разработках пилотируемых и беспилотных летающих и наземных платформ ARL
опирается на фундаментальные принципы
науки и техники.
Исследования для Сухопутных сил США
Энергия
и двигатели
Механика
платформ
Аккумулирование
энергии для
повышения
мобильности
Структура
и динамика
потоков
Сенсорика
Надежность
Преобразование
энергии
Исполнительные
механизмы
и приводы
Интеллект
и управление
Распределение
и передача
Концепции
конфигураций
платформ
Взаимодействие
человека
и робота
Контроль
повреждений
механизмов
(«механическое
здоровье»)
Интеллектуальная энергетика
Интеллект средств
передвижения
Снабжение
и автономность
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: провести необходимые исследования, создать и внедрить новейшие разработки, которые существенно увеличат эффективность Армии (Сухопутных сил) США — основу наземных войсковых структур Соединенных
Штатов — и их способность оперативно реагировать на глобальные угрозы.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: авиационные и сухопутные платформы, которые появятся в рамках проекта «Армия–2030», будут
спроектированы и построены для возможности быстрого ответа на возникающие конфликты и угрозы в любой точке мира.
При этом снабжение сил, оснащенных такими платформами, значительно сокращается благодаря применению последними
глубоко усовершенствованных материалов. Глобально мобильные высокоэффективные многофункциональные силы послужат серьезным барьером для роста числа конфликтов. Желаемым конечным результатом является применение для вышеупомянутых подразделений всего спектра современных научно-технических разработок.
Энергия и двигатели
Комплекс исследований «Энергия и двигатели» занимается изучением и разработкой
инноваций в области средств передвижения,
источников энергии, ее хранения, производства, преобразования, передачи и распределения, а также управления ею. Задача раздела — создать источники энергии и двигатели,
а также их сочетания для повышения эффективности действий Сухопутных сил, а также
ускорить разработку армейских платформ,
призванных обеспечить превосходство
Армии США. Раздел полагается на фундаментальные научные исследования и имеет
тесные связи с направлением по разработке
инновационных материалов.
Раздел «Аккумуляторы энергии для мобильных платформ» — ряд прикладных исследований, направленных на создание устройств
хранения энергии, которые могут быть интегрированы в боевые платформы, тактические
приборы, а также полевые лагеря в рамках
единой энергосистемы, и придадут им новые
качества. В современной армии аккумуляторы
используются очень широко, поэтому данные
разработки особенно актуальны. Примени-
тельно к Сухопутным силам создание новых
аккумуляторов для мобильных платформ
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Аккумуляторы энергии
для мобильных платформ»
Направление исследований
Роль ARL
Процессы хранения, интеграции,
гибридизации, а также увеличения плотности
хранения энергии
Руководство
Аккумуляторы малых размеров со сверхвысоким напряжением для питания высоковольтных
систем
Руководство
Новейшие методы хранения энергии
для возможной замены химических источников
питания в будущем
Руководство
Передовые способы уплотнения материала
Сотрудничество
Передовые способы хранения энергии для размещения в доступном пространстве устройств
Сотрудничество
Гибридные аккумуляторы для специфических
применений
Сотрудничество
Разработка аккумуляторов и повышение
плотности хранения энергии
Наблюдение
наука и технологии
94
95
опирается на фундаментальные исследования в области электрохимии и производства
энергии, проводимые в рамках кампании
«Исследование материалов».
Раздел «Преобразование энергии» разрабатывает технологии для упрощения создания
двигательных установок, а также запитывания
всех систем военных платформ от исходного
варианта топлива — традиционного или инновационного. Доступные во время выполнения
боевых заданий формы энергии должны быть
преобразованы в кинетическую и электрическую, а также конвертированы в другие
формы. Также исследования разрабатывают
устройства и системы для зарядки тактической электроники с возможностью использования возобновляемых источников энергии.
Направления, связанные с исследованием
процессов окисления, охватывают физикохимическое моделирование, исследования, измерения и совмещение направлений в области горения в малых масштабах. Направление
«Сочетание физикохимического поведения»
исследует зависимость параметров аэрозолей и их горения. «Элементарная динамика
механизмов горения» рассматривает конкурирующие процессы при окислении и определяет формулы этих процессов. «Переходные термические процессы на пограничных
состояниях горения» сосредоточено на изучении локальных термодинамических процессов в замкнутых системах. Направление
«Компактные источники энергии» разрабатывает инновации в области перспективных
малошумных генераторов энергии, способных
работать при различных внешних условиях
(например, на больших высотах). «Снятие
характеристик и физическое моделирование
инжектора для топлива JP-8» разрабатывает
масштабируемые формулы для миниатюризации топливных систем. «Компоненты
компактных легких источников энергии для
транспортных средств» создает материалы,
инновационные способы охлаждения и термозащиты для создания источников энергии
с недостижимой ранее плотностью.
Раздел «Распределение и передача» занимается прикладными исследованиями в области
передачи и распределения различных форм
энергии для отдельных систем и компонентов. Для механических узлов это трансмиссия,
для электрических — переключатели, преобразователи, инверторы и прочие устройства
для управления и точного распределения
энергии по видам, частотам и напряжениям
для оборудования военных платформ. Также
данный раздел исследований связан с разработками ARL в области материаловедения;
кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», в свою очередь, ведет работы
в поддержку кампаний «Средства поражения
и защиты» и «Вычислительные науки» в тех
областях, где они пересекаются.
Направление «Трибология» исследует и описывает физику и механизмы высокотемпературного термомеханического разрушения
и возникновения поломок при эксплуатации
субъекта исследований в предельных режимах. Направление «Активная передача
энергии» использует исследования в трибологии и материаловедении для увеличения
мощности и плотности передаваемой энергии
в приводах военных платформ Армии США.
Подраздел «Легкие многофункциональные
шестерни и подшипники» изучает технологии
гибридных компонентов зубчатых передач
для уменьшения их веса, шума и вибраций.
«Инновационные вероятностно-диагностические расчеты для уменьшения веса
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Преобразование энергии»
Направление исследований
Роль ARL
Сочетание физикохимического поведения
Руководство
Элементарная динамика механизмов горения
Сотрудничество
Переходные термические процессы
на пограничных состояниях горения
Руководство
Определение параметров и моделирование
горения спреев из тяжелого жидкого топлива
Руководство
Количественная визуализация горения спрея из
тяжелого жидкого топлива под большим давлением
Руководство
Снятие характеристик и физическое моделирование инжектора для топлива JP-8
Руководство
Компоненты компактных легких источников
энергии для транспортных средств
Руководство
«Интеллектуальные» и адаптируемые лопатки
газовых турбин
Руководство и
сотрудничество
Новые концепции высокоэффективных
компрессоров и камер сгорания
Руководство и
сотрудничество
Пескоотталкивающие покрытия и обработка
поверхности
Руководство
Сотрудник топливной лаборатории 28-го логистической эскадрильи США сливает
образец топлива JP-8 из топливозаправщика для изучения
наука и технологии
96
97
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Распределение и передача»
Направление исследований
Роль ARL
Трибология
Руководство
Легкие многофункциональные шестерни
и подшипники
Руководство
Инновационные вероятностно-диагностические
расчеты для уменьшения веса распределительных механизмов
Сотрудничество
распределительных механизмов» применяет
фундаментальные исследования в области
физики и развития статистических исследований в материаловедении — от технологий
производства до методологии разработок
систем с предсказуемыми рисками отказа
и устойчивостью к повреждениям — в составных трансмиссиях (планетарных, распределительных, многоскоростных) для уменьшения
их размеров и веса. Раздел «Интеллектуальная энергетика» делает упор на прикладных
исследованиях, чтобы Армия сумела достичь
поставленных задач по энергоэффективности
с помощью цифрового управления энергосистемами. Производство, распределение,
преобразование и использование энергии
измеряется, контролируется с помощью
информационных сетей; по ним же ведется
обмен этими данными. Это даст возможность
командованию Армии всех уровней получить
оптимизированные по эффективности или
производительности многорежимные настраиваемые энергосистемы. Разрабатываемые
устройства тесно связаны с такими направлениями исследований как «Вычислительные науки», «Информационные системы»
и «Исследование материалов» при разработке аппаратных и программных элементов
комплексных сетей передачи энергии.
Направление «Малые и носимые энергосистемы» основано на сочетании технологий, которые позволят более эффективно
использовать носимые тактические системы — увеличат продолжительность операций,
обеспечат пехотинцев легкими, безопасными
и надежными источниками энергии, расширяющими их боевые возможности. Сюда
же входит разработка энергоэффективных
схем устройств, позволяющих использовать
маломощные источники энергии (ее сбор
или нетрадиционное производство) в сочетании с новыми экономичными режимами
использования этих устройств, создание
носимых гибридных источников в заданном
форм-факторе, беспроводная передача энер-
Кампания «Исследования для Сухопутных сил
США», раздел «Интеллектуальная энергетика»
Направление исследований
Роль ARL
Малые и носимые энергосистемы
Сотрудничество
Архитектура электросистем транспортных
средств и платформ
Сотрудничество
Защита с помощью энергетики
Сотрудничество
Интеграция и управление энергетикой
транспортных средств и платформ
Сотрудничество
Архитектура энергосетей полевых лагерей
Сотрудничество
Солнечные фотоэлектрические батареи различной
конструкции на полигоне Туэнтинайн-Палмс, где
морпехи США отрабатывают способы уменьшения
зависимости от снабжения при производстве электроэнергии
гии, электрические компоненты на основе
микроэлектромеханических систем для повышения эффективности и взаимозаменяемости
устройств. Направление «Архитектура энергосетей полевых лагерей» ведет прикладные исследования для разработки методов
экономии топлива систем электропитания
полевых лагерей. Большая энергоэффективность достигается с помощью автономных
систем управления.
динамика включает в себя изучение нагрузок, вибраций конструкций и технологий
Кампания «Исследования для Сухопутных сил
США», раздел «Структура и динамика потоков»
Направление исследований
Роль ARL
Аэродинамика туннельных движителей
Сотрудничество
Газодинамика машущего крыла
Руководство
Механика платформ
Управление аэродинамическими потоками
и термоакустическое возбуждение
Руководство
Раздел «Механика платформ» занимается
фундаментальными исследованиями для
разработки высокоподвижных платформ для
вооруженных сил будущего. Такие исследования важны для широкого ряда наземных,
воздушных и морских средств передвижения
и транспортировки Армии США, и должны
масштабироваться от крупных объектов до
микроскопических.
Аэродинамически нестабильные миниатюрные
летательные аппараты
Руководство
Взаимодействия в потоковых мембранах
Руководство
Трансформируемые конструкции
Руководство
Взаимодействие с поверхностью
у сверхманевренных систем
Руководство
Управление четырехногими шагоходами
Сотрудничество
Устойчивость универсальных роботов
Руководство
Навигация в закрытых пространствах
Сотрудничество
Имитация авторотации в винтокрылых
летательных аппаратах
Руководство
Аэромеханика активных лопастей роторов
Руководство
Аэроэластичная и аэромеханическая
устойчивость
Руководство
Инструменты и способы анализа в числовом
моделировании динамики потоков (CFD)
и числовом моделировании динамики
конструкций (CSD)
Руководство
Методы числового аэроакустического
моделирования роторных систем
Руководство
Тушение пожаров мощными потоками
Сотрудничество
Управление акустической сигнатурой
транспортных средств
Руководство
Разделение потоков и нестабильность
в разветвленных нелинейных системах
Руководство
Динамика полета и управление микроБПЛА
Руководство
Террамеханика
Сотрудничество
Раздел «Структура и динамика потоков»
работает над взаимодействием с окружающей
средой как пилотируемых и беспилотных
воздушных и наземных платформ, так и микроскопических устройств, а также взаимодействием их внутренних узлов между собой.
Исследования включают в себя работы в области динамики потоков и в частности в аэродинамике, где для разрабатываемых платформ
важны управление потоками, влияние различных аэродинамических эффектов и движение
в средах различного фазового состояния.
Аэродинамика для военных приложений изучает широкий диапазон потоков от сверхмедленных в вязких жидкостях (для разработки
махолетов) до околозвуковых и сверхзвуковых течений (разработка летательных аппаратов), а также гиперзвуковых (применительно
к различным снарядам). Также изучение газодинамики важно для разработки микроскопических летательных аппаратов, парашютов,
работ в области аэроупругости. Структурная
наука и технологии
98
99
их уменьшения — например, устранение
резонансов, поглощение, демпфирование.
Динамика средств передвижения изучает
скорость реакции на управляющие команды,
устойчивости и управляемости платформ
в статических режимах и при маневрировании, а также механизмы полета летательных
аппаратов (исследование связано с направлениями по изучению приводов двигателей,
ракетных двигателей, а также пропеллеров
и винтов). Исследования в области акустики
определяют источники шума в транспортных
средствах, блокируют его источники и пути
передачи. Наконец, террамеханика изучает
взаимодействие платформ с поверхностью —
в частности, когда она не является твердой
(песок, грязь, снег).
Исследования в направлении «Аэромеханика
и механика полета» изучают влияние воздушной среды на поведение и характеристики
транспортных средств. Они сочетают в себе
отдельные дисцилины структурной динамики,
аэродинамики и динамики полета применительно к системам, подсистемам и компонентам летательных аппаратов. Для ЛА
и боеприпасов изучаются скоростные характеристики, включая режимы висения, медленного движения, наклонов в установившемся
режиме полета, а также требуемая для этого
энергетика. Все это необходимо для изучения
общих характеристик платформ — например,
механика полета или эффективность выполнения боевых задач. Аэромеханика также
включает в себя аэроэластическую устойчивость ЛА целиком и его частей — крыльев,
оперения, рулей, движителей, несущих лопастей, — а также их аэродинамическое взаимодействие. Механика полета включает в себя
вопросы управления и его настроек в шести
координатах, управляемости, устойчивости
полета ЛА и боеприпасов. Изучение управ-
ляемости рассматривает адекватную мощность, системы управления ЛА и снижение
нагрузки на пилота для обеспечения выполнения необходимых маневров. Направление
«Имитация авторотации в винтокрылых
летательных аппаратах» изучает моделирование процессов свободного вращения
несущего ротора вертолета при отказе одного
или нескольких двигателей и расчета оптимальных параметров снижения для смягчения
удара при жесткой посадке или возможности
возвращения на аэродром, используя оставшуюся мощность двигательной установки.
«Аэромеханика активных лопастей роторов» исследует широкий спектр влияния на
процессы обтекания лопастей винтов, а также
конструкций таких устройств — например,
закрылков на лопастях для увеличения тяги,
снижения вибраций и шума. «Аэроэластичная
и аэромеханическая устойчивость» разрабатывает новые конструкции, динамические
и аэродинамические концепции и числовые
методы, проводит продувки моделей в целях
обеспечения аэроэластичной устойчивости.
«Инструменты и способы анализа в числовом моделировании динамики потоков (CFD)
и числовом моделировании динамики конструкций (CSD)» исследует перспективные
аэродинамические схемы и новые решения
с помощью математического моделирования,
а также ищет способы улучшения аэродинамики существующих и перспективных ЛА.
Раздел «Исполнительные механизмы и приводы» изучает аспекты физического перемещения платформ включая рулевые поверхности и их приводы (например, автомат
перекоса винта вертолета вместе с механикой), движители, а также другие приводные
механизмы и манипуляторы. Также рассматриваются активное управление и взаимодействие множества тел.
«Активное управление» изучает нетрадиционные способы обратной связи, включая
системы с распределенными исполнительны-
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Исполнительные механизмы
и приводы»
Направление исследований
Роль ARL
Нейроморфное управление
Руководство
Лопасти изменяемой формы
Руководство
Динамика полета и управление микроБПЛА
Руководство
Захват на основе вяжущих средств
Руководство
Сенсорика приводов и электромеханическая
логика
Руководство
Магнитострикционные материалы и моделирование аварийности платформ
Руководство
ми механизмами, сенсорику и вычисления для
низкоуровневого управления транспортными
средствами. «Структуры изменяемой формы» рассматривает концепции самовосстанавливающихся материалов для повышения
автономности и прочности с использованием
технологии микроинкапсуляции. Исследования занимаются поиском новых процессов
и новых типов активных реконфигурируемых материалов и структур с возможностью
перенаправления энергии нагруженных
участков на структурные изменения и самовосстановление, управление вибрацией,
а также рассеивание нагрузок. Также изучаются многофункциональные структуры, которые
не только способны сопротивляться нагрузке,
но и предсказывать приближение разрушения под ней, способны собирать и хранить
энергию, для использования в приводных
механизмах, сенсорах и других системах
транспортных средств. «Движители» изыскивает способы управления ЛА и разрабатывает
конструкции «интеллектуальных» компонентов, исследует аэродинамику турбулентных
потоков, аэродинамику больших углов атаки,
вихреобразование (в т. ч. на управляющих
поверхностях), управление ЛА отклонением
вектора тяги, устойчивость при кренах и ин-
наука и технологии
100
101
Ротор SMART, разработанный НАСА,
использует пьезоэлектрические
приводные механизмы для управления
закрылками. Продувки
показали, что такие
лопасти имеют улучшенную аэродинамику
и уменьшенный шум.
теграция движительных систем. «Манипуляторы» исследуют автономную устойчивость,
процесс метания, а также захвата летящего
объекта. «Приводы» изучают нетрадиционные передаточные механизмы — например,
такие, в исполнительные устройства которых
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Концепции конфигураций
платформ»
Направление исследований
Роль ARL
Оптимизация воздушной логистики
Руководство
Разделение функций между программной
и аппаратной частями систем
Сотрудничество
Оценка возможностей винтокрылых ЛА
и компромиссных решений
Сотрудничество
Бионические ЛА с произвольной кинематикой
крыла
Сотрудничество
Использование фреймворка OpenMDAO
для оптимизации конструкций
Руководство
Механизм изменяемой жесткости машущего крыла
Сотрудничество
Разработка и проверка микросистем
для конкретных миссий
Сотрудничество
Расчет взаимодействия элементов комплексных
систем
Сотрудничество
интегрированы сенсоры, или интегрированные прямо в конструкции. Предполагаемый
результат — от прямой передачи движений
системы органам управления до изменения
жесткости элементов. Разработки затрагивают химические, биологические и встроенные
в материал способы создания усилий на рулях
с помощью всесторонних и частных исследований комплексных механизмов — от микроскопических до размеров человеческого тела
и больше. «Сенсорика приводов и электромеханическая логика» изучает нетрадиционные приводы и их датчики для микроБПЛА.
«Магнитострикционные материалы и моделирование аварийности платформ» разрабатывает и проверяет точность моделей для
расчета и создания устройств и их сенсоров
на основе магнитострикции, включая вращающиеся магнитореологические (т. е. жидкие,
затвердевающие в присутствии магнитного
поля — прим. Technowars) поглотители энергии (MREA) с магнитной активацией и поглотители энергии на основе магнитострикционного трения (MFEA). Применяться они могут
для инновационных способов поглощения
энергии с целью увеличения активной безопасности транспортных средств.
Раздел «Концепции конфигураций платформ»
изучает современные методы и инструменты
для проектирования и оценки концепций
транспортных средств. Повышаются устойчивость, расширяются возможности, исследуется
революционная интерактивная среда для облегчения создания эскизов наземных машин,
летательных аппаратов самолетного и вертолетного типов. Работы не ограничиваются
непосредственно средствами передвижения,
а охватывают широкий диапазон разработок — от технологий производства деталей до
использования, обслуживания и развитой автономности в сложной изменяющейся среде.
Направление «Использование „tradespace”»
изучает моделирование технологий, их
внедрение, анализ статистических данных,
интерактивные исследования и обоснования,
а также визуальную аналитику. („Tradespace” —
термин, в данном случае обозначающий
математические методы моделирования для
определения оптимальных границ некоего
пространства, или границу Парето; применяется, к примеру, НАСА, DARPA и MIT для комплексного анализа крупных проектов относительно ресурсов, затрат и степени участия
множества компаний с множеством конечных
задач; прим. Technowars.) «Оценка возможностей винтокрылых ЛА и компромиссных
решений» — изучение и анализ концепций
летательных аппаратов с целью нахождения
оптимального сочетания требований, технологий и конструкции. Анализ опирается на
суррогатное моделирование и визуализацию,
интерактивные исследования для определения важных областей исследования технологий в эскизных проектах, а также создания
всесторонне оптимизированной базы данных
выявленных перспективных решений. Направление «Бионические ЛА с произвольной
кинематикой крыла» занимается поиском
новых платформ летательных аппаратов с глубокой настройкой формы крыла, положения
и скорости его движения. Итогом может стать
ЛА с непревзойденными характеристиками
с использованием независимо управляемых
и приводимых в движение крыльев. Платформа будет допускать изменение конфигурации
крыльев; для ее создания важно взаимодействие подсистем ЛА, совместимость
компонентов и изучение кинематики машущего крыла. «Использование фреймворка
OpenMDAO для оптимизации конструкций»
исследует методы многодисциплинарной разработки, анализа и оптимизации конструкций
винтокрылых летательных аппаратов.
Интеллект средств
передвижения
Общее направление «Интеллект средств
передвижения» сосредоточен на фундамен-
Художественное представление орнитоптера
в рамках исследовательской программы BATS
(Biomechanical Aerial
Technology System) от
НАСА. Программа подразумевает разработку
биомеханических исполнительных механизмов
(«мускулов»), чувствительных сенсорных тканей
(«нервов») и др.
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Сенсорика»
Направление исследований
Роль ARL
Аппаратное увеличение производительности
лидара
Руководство
Пассивное восприятие в сложных ситуациях
Руководство
Сжатое сканирование лидара
Руководство
Усовершенствованный контактный сенсор
для определения типа поверхности и сцепления
Руководство
Пассивные мультиспектральные сенсоры
Руководство
Сенсоры ближнего радиуса действия
для быстрых маневров и сверхподвижности
Руководство
Высокоскоростные измерения и оценки
в оптическом диапазоне для малых платформ
Руководство
Алгоритмы распознавания объектов
и их поведения
Сотрудничество
Алгоритмы совмещения информации
с множества сенсоров
Сотрудничество
Традиционные сенсорные технологии
Наблюдение
Навигация по характерным особенностям
рельефа местности
Руководство
Семантическое восприятие пространства
Руководство
Приоритеты восприятия
Руководство
Неопределенность в семантической
идентификации
Руководство
Обнаружение фасадов зданий, окон и дверных
проемов
Руководство
Трехмерное определение положения тела
Руководство
Обобщенные модели окружающего пространства
Руководство
наука и технологии
102
103
тальных исследованиях с целью усиления
взаимодействия личного состава и транспортных средств для выполнения военных
операций. ARL ведет работы по увеличению
возможностей самостоятельных действий
беспилотных систем. Данный раздел связан
и усилен разработками по направлению «Информатика», но сосредоточен на конкретных
транспортных средствах в реальной боевой
обстановке.
Контрольный интерфейс автономного
автомобиля Google,
на котором видно, как
трехмерная модель
пространства, постоянно создаваемая
лазерными лучами
лидара, обрабатывается бортовым компьютером для выявления
неподвижных и движущихся препятствий
Направление «Сенсорика» исследует
«понимание» машиной своего состояния
и окружающего пространства в зависимости от боевого задания, заложенной общей
информации и информации от сенсоров.
Направление включает в себя изучение
специализированных сенсоров и сопутствующих технологий, распределенных сенсоров
для управления сверхмалыми устройствами,
а также приоритеты транспортного средства
при прокладывании маршрута и мониторинге
с помощью комбинации сенсорики и контекстной информации из внутренней модели
окружающего мира.
Раздел «Семантическое восприятие (распознавание пространства)» занимается системами, принимающими данные из одного
или множества сегментов источников и/или
сопутствующих структур, или отслеживающие последовательность сканов/кадров
(временную последовательность), с помощью которых можно идентифицировать
объекты в пространстве. Процесс идентификации зависит от внешней информации
или контекста ситуации. Идентификация
происходит путем анализа образов, которые могут быть преобразованы в тактическую информацию, предсказание ситуаций,
мониторинг и действия. Динамичный характер боевых действий вынуждает делать
упор на обработку разрозненной входящей
информации. «Навигация по характерным особенностям рельефа местности»
исследует алгоритмы ориентирования на
местности благодаря инновационному
распознаванию известных объектов в случае недоступности GPS. «Семантическое
восприятие пространства» изучает механизмы, на основе которых делаются выводы
о назначении объектов или пространств
с помощью идентификации на основе данных от сенсоров, контекстных подсказок,
контролируемого и неконтролируемого
обучения. «Приоритеты восприятия» ищет
пути совершенствования перцептивных
возможностей беспилотных систем на основе контекстных подсказок. «Неопределенность в семантической идентификации»
изучает неопределенности, возникающие
из-за несовершенства механизма семантической идентификации, с целью создания
устойчивых правил и понимания особенностей неопределенностей от разных типов
сенсоров, ведущих к созданию общей модели окружающего мира на основе множества
предположений. «Обнаружение фасадов
зданий, окон и дверных проемов» изучает
способы идентификации ключевых характерных признаков в городской среде с учетом всего разнообразия как признаков, так
и городской среды. «Трехмерное определение положения тела» создает алгоритмы
для определения положения тел и длительного его отслеживания.
Раздел «Интеллект и управление» рассматривает аспекты управления транспортных
средств, включая планирование маршрута,
мониторинг параметров и вмешательство
в управление для выполнения поставленной
боевой задачи. Исследования сосредоточены
на непрерывном (или в течение всего жизненного цикла) обучении (контролируемом и неконтролируемом), а также его обобщения. Также разрабатываются эффективные механизмы
для создания усложняющихся комплексных
адаптивных моделей поведения на уровне
базовых возможностей транспортных средств,
которые дадут ТС возможность объединяться
в группы с другими автономными машинами
и взаимодействовать с личным составом в реальном времени выполнения боевых задач.
В число задач раздела входит разработка автономных средств каждой конкретной машины,
а также однородных и разнородных групп,
работающих вместе на выполнение общей
задачи. ARL ставит целью описать архитектуру
управления ТС и их иерархию тремя уровнями: низким, средним и глобальным.
Обучение и адаптивность — ключевые когнитивные возможности «интеллектуальных»
ТС, что означает способность корректировать
свои действия или поведение для успешного
выполнения боевой задачи в динамически
изменяющейся ситуации или незнакомой
обстановке и ситуации. Изучение адаптивности сосредоточено в основном на гибкости
и настраиваемости системы управления для
достижения высокой эффективности при
небольших изменениях тактического или
физического контекста, тогда как изучение
обучения строится на синтезе поведения
с целью приспособиться к более масштабным
изменениям окружающей среды. Последнее
может быть контролируемым, когда другой
субъект обеспечивает обратную связь в виде
оценки его успешности, или неконтролируемым, когда сама организация обучения
обеспечивает обратную связь путем оценки
результатов обучения.
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Интеллект и управление»
Направление исследований
Роль ARL
Планирование в условиях множества предположений
Руководство
Когнитивная архитектура роботов
Руководство
Гибридная интегрированная архитектура для
предсказаний действий
Сотрудничество
Байесовская модель стоимости жизненного цикла для динамических объектов
Руководство
Топологические образы и алгоритмы для совместного доступа роботов и человека
Сотрудничество
Тактическое поведение
Руководство
Повышение надежности тактического поведения
в течение жизненного цикла
Руководство
Поддержка тактического поведения
Руководство
Числовая модель подвижности роботов и
самокалибровка для усовершенствованных
оценки и контроля
Руководство
Визуальный поиск и прогнозирование в любых
ситуациях
Руководство
Изучение движений манипулятора при
ограниченной подвижности
Руководство
Самоконтроль, онлайн-обучение для изучения
и создания моделей взаимодействия «робот —
окружающая среда»
Руководство
Обучение и мышление
Сотрудничество
Технологии управления
Сотрудничество
Поведение групп и совместное выполнение
заданий
Сотрудничество
Алгоритмы планирования
Наблюдение
Разработка аппаратного и низкоуровневого
программного обеспечения
Наблюдение
Ключевым моментом обучаемости человека
является способность распознать прогресс
обучения и корректировка поведения на основе небольшого количества примеров, тогда
как во многих случаях обучения искусствен-
наука и технологии
104
105
адаптационные возможности человека для
повышения автономности систем в сложной
динамически изменяющейся среде. Наконец, будут исследованы модели социального
поведения роботов в пределах общепринятых норм, а также созданы их общие законы
поведения.
ных систем требуется очень большое количество примеров для оценки.
Направление «Числовая модель подвижности роботов и самокалибровка для усовершенствованных оценки и контроля» разрабатывает методы калибровки моделей ТС,
действующих на произвольной местности.
Постоянные параметры используются для
калибровки, как и статистика случайных ошибок и отклонений. Последние используются
для обучения системы и в алгоритмах оценок
положения на всех уровнях когнитивной
архитектуры. «Визуальный поиск и прогнозирование в любых ситуациях» пытается
разработать более быстрые и предсказуемые
по времени алгоритмы и способы обучения
системы, способные вести прогнозирование
в любых ограничениях по времени. «Изучение движений манипулятора при ограниченной подвижности» ведется для исследования
возможностей движений с ограничением по
степеням свободы на основе анализа данных
по многим измерениям. «Самоконтроль, онлайн-обучение для изучения и создания мо-
делей взаимодействия „робот — окружающая
среда”» разрабатывает алгоритмы, которые
позволят роботам автоматически обучаться
комплексному взаимодействию с окружающей средой — без контроля со стороны
человека — получая оценки непосредственно
из опыта взаимодействия.
Раздел «Взаимодействие человека и робота» изучает аспекты взаимодействия людей
и роботизированных/«интеллектуальных»
платформ. В нем рассматриваются механизмы
для эффективного машинного общения между
личным составом и роботизированными
комплексами; общение или передача информации естественными способами — например,
жестами или голосом (включая использование абстрактного голоса); внутреннее поведение группы из роботов и людей. В перспективе будут использованы измерения
состояния человека и исследованы новые
архитектуры для применения информации
о состоянии и намерениях человека в управляемых и автономных системах принятия
решений, что даст возможность использовать
Общение «человек — машина» строится на
возможности транспортных средств понимать информацию из множества источников,
поставляемую как личным составом подразделений, так и местным населением (региона,
где проводится военная операция — прим.
Technowars). Традиционно для управления
беспилотными системами используются
прямые команды и отчеты ТС о своем состоянии с помощью электронных средств. Совсем
недавно начали применяться также голосовые
команды, жесты и текст с использованием
разговорного языка для создания среды передачи комплексной информации и команд,
дабы внедрить более естественный обмен
информацией. Направление «Поведение
внутри групп» изучает возможность создания
общих — хотя и не обязательно одинаковых —
ментальных моделей окружающего мира
и процессы принятия решений как для «интеллектуальных» ТС, так и солдат в составе
малых войсковых подразделений. Это требует понимания возможного поведения солдат
и роботов — «прозрачность». Предполагается,
что она приведет к большему уровню доверия
личного состава к роботам и более эффективному общению и управлению ими. Социальное взаимодействие — понимание совместных действий роботов и людей в сложной
среде функционирования, включая общение
систем транспортных средств с местным
населением. Исследования включают в себя
создание модели социального взаимодействия со включением вербальных и невербальных сигналов, которые создают контекст
и облегчают прямое взаимодействие, генерируя ценную контекстную информацию для
восприятия и машинного «интеллекта».
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Взаимодействие человека
и робота»
Направление исследований
Роль ARL
Автономный боец в составе группы
Руководство
Взаимодействие в военных действиях
Руководство
Смешанные группы «человек — машина»
Сотрудничество
Доверие
Сотрудничество
Прозрачность действий
Сотрудничество
Многорежимное общение «человек — машина»
Сотрудничество
Элементы и интерфейсы устройств управления
Наблюдение
Снабжение и автономность
Группа направлений «Снабжение и автономность» занимается фундаментальными и прикладными исследованиями в целях быстрого
и точного определения степени износа, уровня использования и боеготовности компонентов, систем, подсистем различного уровня
существующих и перспективных армейских
платформ для обеспечения непревзойденного уровня их подвижности, надежности
и доступности.
Автономная колесная машина транспортной поддержки пехотного подразделения
SMSS разработки Lockheed Martin понимает голосовые команды и способна распознавать зрительные образы, двигаясь за определенным бойцом
наука и технологии
106
107
Раздел «Надежность» исследует и разрабатывает возможности и варианты конструкций
для повышения прочности, предупреждения
и смягчения последствий усталости материалов, которые могут быть использованы
для оптимизации запаса прочности систем,
получения показателей надежности и создания армейских систем и их компонентов, не
требующих сервисного ремонта. В долгосрочной перспективе целью является создание
сверхнадежных армейских платформ.
Исследования устойчивости к повреждениям
и прочности имеют целью уменьшение веса
конструкционных элементов платформ, увеличение прочности, срока службы, исследование причин усталостного разрушения, а также
передовые возможности 3D-печати для соз-
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Надежность»
Направление исследований
Роль ARL
Структуры со сверхнизким весом, сверхвысокими адаптивностью, прочностью и устойчивостью
к повреждениям
Сотрудничество
Высокопрочные структуры
Сотрудничество
3D-печать конструкций, не подверженных усталостному разрушению
Сотрудничество
Концепции, математические модели и технологии структур, не подверженных усталостному
разрушению (XLADD)
Сотрудничество
Независимые области напряжения и безопасности
Наблюдение
Концепции датчиков для элементов конструкций
Наблюдение
Самовосстанавливающиеся элементы
конструкций
Сотрудничество
Элементы конструкций, не требующие
обслуживания
Руководство
Движущиеся компоненты, не требующие
обслуживания
Сотрудничество
Системы, подсистемы и элементы, не требующие
обслуживания
Наблюдение
дания элементов конструкций, не подверженных усталости. Приоритетом являются фундаментальные исследования количества циклов
нагрузок до разрушения и передовые числовые методы определения факторов ускорения износа, прогнозирования наступления
усталости материалов, а также увеличения
срока службы движущихся компонентов.
Также будут проводиться эксперименты для
определения пороговых значений наступления усталостного разрушения в целях применения в армейских ТС. Направление «Структуры со сверхнизким весом, сверхвысокими
адаптивностью, прочностью и устойчивостью
к повреждениям (XLADD)» исследует, разрабатывает и использует технологии для производства элементов конструкций из XLADD,
не требующих обслуживания. Направление
тесно связано с группой «Исследование
материалов». Направление «Высокопрочные
структуры» разрабатывает и демонстрирует
инновационные концепции и методы конструирования на основе разработанных высокопрочных материалов, чтобы использовать их
в легких и прочных ТС. Данное направление
также связано с группой «Исследование материалов». Направление «3D-печать конструкций, не подверженных усталостному разрушению» производит многофункциональные
нанокомпозитные конструкции с помощью
технологий трехмерной печати, исключающие
Трехмерная печать способна воспроизводить самые
сложные формы монолитной деталью. Такая деталь
может иметь ферменную внутреннюю структуру,
что позволило бы при минимальном весе выдерживать значительные нагрузки.
традиционные компромиссы межу прочностью и вязкостью, прочностью и плотностью,
твердостью и пластичностью для победы над
усталостными разрушениями.
Раздел «Контроль повреждений механизмов („механическое здоровье”)» занимается
разработкой, внедрением, созданием эскизов
конструкций для передовой диагностики,
инспеции и мониторинга систем платформ, их
подсистем и компонентов. Эффект от внедрения выражается в интегрированных датчиках
повреждений, диагностике и прогнозировании, вероятностном анализе и оценке рисков,
а также мониторинге нагрузок распознавании
режимов работы. Долгосрочной целью этих
разработок является создание, демонстрация
и внедрение виртуальной системы информирования о рисках ТС (VRAMS) для существенного снижения стоимости обслуживания и предоставления командному составу
возможностей по планированию операций в
реальном времени. Разработки опираются на
направления «Информационные системы» и
«Вычислительные науки».
Раздел «Прогнозирование и диагностика»
изучает способы точного определения оставшегося срока службы систем и их компонентов. Исследования прогнозирования сосредоточатся на повышении точности прогнозов.
Исследования диагностики сосредоточены на
методах обнаружения отказов, их локализации и идентификации.
Направление «Структурный мониторинг целостности (SHM)» изучает способы отслеживания степени износа и деградации элементов
конструкций. «Связь SHM и неразрушающей
дефектоскопии (NDI)» устанавливает связь
между данными, полученными методами
структурного мониторинга целостности
(SHM) и неразрушающей дефектоскопии
(NDI), чтобы определить точность SHM и применимость этих данных для определения
ресурса элементов конструкций. «Предска-
Кампания «Исследования для Сухопутных
сил США», раздел «Контроль повреждений
механизмов („механическое здоровье”)»
Направление исследований
Роль ARL
Виртуальная система информирования о рисках
ТС (VRAMS)
Сотрудничество
Интеллектуальная сеть встроенных сенсоров для
конструкций, механизмов и трансмиссий, движителей и двигателей платформ
Сотрудничество
Интеллектуальное совмещение данных
Наблюдение
Способы прогнозирования и определения начала
разрушения материалов
Сотрудничество
Структурный мониторинг целостности (SHM)
Сотрудничество
Связь SHM и неразрушающей дефектоскопии
(NDI)
Руководство
Предсказание продолжительности службы на
основе опыта использования (RUL)
Руководство и
сотрудничество
Исследование диагностики конструкций и
механики с использованием беспилотных систем
Руководство
VRAMS
Руководство
Оценка рисков в реальном времени для VRAMS
Сотрудничество
Вероятностный анализ конструкций платформ,
компонентов механики, двигателей и движителей
Сотрудничество
Реконфигурируемые ТС
Сотрудничество
Передовой мониторинг ресурса и использования
Сотрудничество
Интеллектуальные системы ТС для
распознавания и картографирования местности
Сотрудничество
зание продолжительности службы на основе
опыта использования (RUL)» определяет
актуальные повреждения, основываясь на
информации о том, как ТС использовались для
выполнения задач, а затем вычисляет остаток
ресурса элементов конструкции, кинематики
и двигательной установки. «Исследование диагностики конструкций и механики с использованием беспилотных систем» применят
беспилотные ТС для имитации движения пилотируемых аппаратов, чтобы обкатать на них
соответствующие инновационные методы.
наука и технологии
108
109
Кампания
«Информационные системы»
План кампании
«Информационные системы»
Вклад ARL в разработку информационных
систем заключается в лучшем понимании
технологических возможностей, которые
могут использоваться для интеллектуальных
информационных систем, обеспечивающих
получение, анализ, осмысление, принятие
решений, обмен информацией, а также надежность информации и знаний. Знания, полученные в ходе реализации кампании, приведут
к разработкам для управления информационными потоками в боевом пространстве
и их использованию. Результаты разработок
напрямую повлияют на облик «Армии-2030».
Кампания «Информационные системы»
строится на фундаментальных разработках
в области информационных сетей, передовых
средств поддержки принятия решений, моделирования в сложных средах, а также высокопроизводительных вычислительных систем
для проведения исследований по направлениям «Интеллектуальные агенты», «Расширенные тактические сети», «Эффективные
средства поддержки принятия решений»,
«Использование знаний», «Киберзащита».
Раздел «Сенсорика и эффекторы» изучает
и использует информацию, полученную с помощью сенсоров, и направляет эти данные на
эффекторы (термин, обозначающий любое
вещество или структуру, которые вызывают
физическую реакцию — прим. Technowars).
И сенсорика, и эффекторы требуют детального понимания соответствующего соответствующих физических процессов, которые
генерируют и используют данные, а также
эффективные способы хранения, поиска
и управления данными. Работы в области
феноменологии и склонностей занимаются
глубоким изучением физических и социальных явлений, а также их влияния на соответствующие измерительные инструменты,
и обеспечивают основу для эффективного
использования всех проявлений определенного объекта или процесса.
Раздел «Электромагнитные явления» занимается изучением характеристик отраженных
и излучаемых электромагнитных колебаний
и магнитных полей, их взаимодействия с физическими объектами, а также других событий, представляющих интерес. Направление
«Оценка устройств для радиоэлектронной
борьбы» разрабатывает способы изучения
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: исследовать, внедрить, распространить научно-технические разработки для возможности эффективного тактического применения высокоточной высококачественной информации и знаний, соблюдая необходимые сроки,
а также содействовать развитию ударных информационных систем для противодействия средствам управления и контроля
противника.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: разработать интеллектуальные информационные системы, которые будут доступны по программе «Армия-2030», которые обеспечат своевременную, ценную и достоверную информацию по надежным каналам связи,
а также знания тем подразделениям, которым она необходима — особенно тактического звена, — существенно снижая риск
неприятных тактических сюрпризов. Армейские ударные информационные системы существенно ограничат возможности
средств обмена информацией противника. Интеллектуальные информационные системы образуют единую социо-техническую базу для всех событий в боевом пространстве, от наведения боеприпасов до функционирования систем управления
и контроля, для поддержки подразделений. Желаемым конечным результатом является привлечение целого ряда научно-технических достижений для подготовки сил, способных успешно действовать в распределенных операциях и ситуациях
возрастающей сложности, где информационное обеспечение играет все более важную роль.
того, как электромагнитные волны взаимодействуют с электронными схемами. Направление требует целевого анализа возможностей устройств, их схемотехники и выбора
элементной базы. Задачу можно решить испытаниями на ЭМ-устойчивость, создав «интеллектуально» изменяемые источники излучения. Направление «Радары: моделирование
сигнатур целей и помех» сосредоточено на
создании физических вычислительных методов для понимания интенсивности отражения
радарного сигнала военных целей и случайных объектов в зависимости от поляризации,
частоты сигнала, а также угла отражения.
Направление «Моделирования распространения радиосигнала в условиях сильных
помех» изучает рассеяние и распространение
радиосигнала в пространстве, заполненном
Информационные системы
Сенсорика
и эффекторы
Интеллект систем
и интеллектуальные
системы
Взаимодействие
человека
с информацией
Сети
и коммуникации
Кибербезопасность
Электромагнитные
явления
Трактовка
информации
Доступ к информации
Каналы
и протоколы
Устранение
угроз
Сенсорика
Совмещение
информации
Совместное
использование
Управление
и поведение
Отказоустойчивость
Эффекторы
Интеллект
вычислительных систем
Доставка
информации
Представление и управление данными и информацией
наука и технологии
110
111
различными объектами (например, в условиях городской застройки), для изучения
возможности радара отделять истинные цели
от ложных. «Моделирование и симуляция
электромагнитных полей» изучает методы
математического и компьютерного моделирования распространения электрических
и магнитных полей в зависимости от расположения объектов, а также таких их свойств как
масса, форма и ориентация в пространстве.
Раздел «Сенсорика» изучает возможности
получения данных от сенсоров и создает фундамент для эффективного использования всех
видов данных и информации. Работающие
в этой области исследователи изучают явления сенсорики, влияние на них окружающей
среды, а также функции переноса информации у датчиков. Но работы не ограничиваются
изучением датчиков: рассмотрению также
подлежат создание и улучшение алгоритмов
получения и преобразования данных для их
восприятия, а также алгоритмов для улучшения отношения «сигнал/шум» любых видов
сенсоров.
Направление «Оптические и фотонные сенсоры» изучает пассивную и активную оптическую эмиссию. Задачей является обнаружение
целей и определение их действий путем
анализа их сигнатур. Направление «Алгорит-
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Электромагнитные явления»
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Сенсорика»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Предсказание и высокоточные измерения состояния атмосферы
Руководство
Сенсоры для непрерывной оценки тактической
ситуации для ее точного прогнозирования
Сотрудничество
Атмосферные эффекты в опасных аэрозолях
Сотрудничество
Руководство
Оценка устройств для радиоэлектронной борьбы
Наблюдение
Пассивные радиоприемники для поиска и оценки
целей с малой электронной сигнатурой
Руководство
Радары: моделирование сигнатур целей и помех
Руководство
Обнаружение радаров с динамично изменяющейся рабочей частотой
Моделирование распространения
радиосигнала в условиях сильных помех
Руководство
Усовершенствованные алгоритмы улучшения отношения «сигнал/шум» для всех видов сенсоров
Сотрудничество
Моделирование и симуляция электромагнитных
полей, их взаимодействие с предметами и средой
Руководство
Алгоритмы сведения данных от независимых
уникальных электромагнитных сенсоров
Руководство
Моделирование и симуляция распространения
акустического сигнала в атмосфере, а также сейсмических колебаний в земле
Руководство
Надежные алгоритмы приема сигналов для диверсификации каналов передачи акустической
информации
Сотрудничество
Экспериментальные исследования акустических
сигналов
Руководство
Руководство
Атмосферные эффекты при передаче сигналов
Сотрудничество
Надежные алгоритмы распознавания акустических сигналов и локализации их источников
с учетом влияния окружающей среды
Цветные и прочие сигнатуры целей и фонов
Сотрудничество
Технологии сенсоров и их массивов для повышения отношения «сигнал/шум»
Сотрудничество
Пространственно-временные характеристики
движущихся объектов в видеосигнале
Руководство
Алгоритмы семплирования и воссоздания информации для фотоизображений и видеоданных
Руководство
Исследования в области поиска признаков живых
организмов и выявления аномалий
Наблюдение
Алгоритмы создания видео высокого качества
Сотрудничество
Распознавание химических и биологических
объектов
Сотрудничество
Технологии улучшения отношения «сигнал/шум»
на основе обработки сигналов от электроннооптических и ИК-сенсоров
Сотрудничество
Обнаружение опасных химических и
биологических взвесей
Сотрудничество
Сенсоры для непрерывной оценки окружающей
среды для точного прогнозирования погоды
Сотрудничество
Спектральная обработка сигналов от электроннооптических и ИК-сенсоров
Сотрудничество
мы семплирования и воссоздания информации для фотоизображений и видеоданных»
займется алгоритмами для точного восстановления и дополнения изображений с использованием минимального числа фотографий.
Алгоритмы создания видео высокого качества
необходимы для сопровождения объектов.
Махмуда Султана (Mahmooda Sultana), исследователь Центра космических полетов Годдарда НАСА,
изучает свойства графена — материала с толщиной
в один атом — в качестве микросенсора
Направление «Технологии улучшения отношения „сигнал/шум” на основе постобработки сигналов от электронно-оптических
и ИК-сенсоров» изучает методы улучшения
распознавания объектов и событий. «Обнаружение опасных химических и биологических
взвесей» — процесс поиска и анализа рассеянных или концентрированных сигнатур химических и биологических агентов на одной
или нескольких частотах излучения в диапазоназ от инфракрасного до ультрафиолетового.
Раздел «Эффекторы» изучает преобразование информации в физические события.
Исследования в этой области дают представление о природе и свойствах соответствующих явлений, помогая разрабатывать эффекторы с желаемыми физическими свойствами
или действием — нацеливание оружия,
электромагнитное воздействие на системы
противника, внедрение вредоносного кода
в его информационные сети — в соответствии
с информацией, поступившей на эффекторы
(при этом функционирующие в требуемых условиях, порой экстремальных). Раздел также
изучает природу и свойства информации, необходимой для достижения нужного эффекта.
Исследования электромагнитных эффектов
изучают взаимодействие электромагнитных
сигналов в электронных схемах для получе-
наука и технологии
112
113
ния желаемых эффектов. Направление «Когнитивные радары и „умные” виды модуляции
для быстрых передатчиков» занимается исследованием окружающей электромагнитной
обстановки для оптимизации частотных характеристик и модуляции передатчика радара
для снижения взаимных помех и увеличения
соотношения «сигнал/шум». «Новые концепции радиоэлектронной борьбы» изучают
ранее неисследованные методы использования воздействия электромагнитной энергии
на электронные устройства для достижения
желаемого эффекта. Социальные эффекты —
направление, изучающее социальные взаимодействия (включая взаимодействие человека
с машинами), а также применение информации для создания желаемых социальных
событий. Один из изучаемых подразделов —
анализ социальных настроений на основе релевантных данных, полученных из различных
источников для обработки, использования
и распространения. Направление «Моделирование доверия и влияния» разрабатывает
модели прогнозирования социально-когнитивного поведения комплексных сетей и повышения работоспособности человека.
Раздел исследований «Представление
и управление данными и информацией»
создает эффективные методы и средства
для эффективного представления, хранения
и управления данными, полученными от сенсоров, в локальных хранилищах с минимальными размерами, весом и энергопотреблением; методологии эффективного управления
информацией, передаваемой через сети
между удаленными друг от друга районами.
Целью является создание методов, помогающих солдату воспринимать информацию.
Направление «Представление данных»
фокусируется на разработке фреймворков
(библиотек информации — прим. Technowars)
и эффективных схем для сбора, кодирования
и хранения данных с множества сенсоров
в целях ее слияния и аналитического иссле-
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Эффекторы»
Направление исследований
Роль ARL
Когнитивные радары и «умные» виды модуляции
для быстрых передатчиков
Руководство
Новые концепции радиоэлектронной борьбы
Сотрудничество
Анализ настроений
Наблюдение
Моделирование доверия и влияния
Наблюдение
Интеллект систем
и интеллектуальные системы
Исследовательская кампания «Интеллект
систем и интеллектуальные системы» занимается изучением и использованием взаимодействия между информацией и интеллектуальными системама, такими как программные
комплексы или роботы. Здесь информация
рассматривается как набор контекстных данных — для того, чтобы как можно более полно
использовать данные, необходимо учитывать
их контекст. Данные могут быть использованы
для систем искусственного интеллекта (ИИ):
их восприятие, мышление, планирование, обмен ими и, наконец, какие-то действия. Этот
широкий круг вопросов из области ИИ может
применяться во многих областях — например,
кибервиртуальная реальность или помощь
в принятии решений. Аспекты ИИ связаны
с кампанией «Исследования для Сухопутных
сил США», где концепции интеллектуальных
систем могут применяться для робототехнических платформ и транспортных средств.
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Представление и управление данными
и информацией»
Направление исследований
Роль ARL
Представление данных
Сотрудничество
Качество данных
Сотрудничество
дования. Направление «Качество данных»
занимается повышением субъективной ценности данных и их качества.
Изучение интерфейса
«человек — машина»
позволит эффективнее использовать
возможности как операторов, так и вычислительной техники
Раздел «Трактовка информации» исследует
важнейшие принципы и способы обработки,
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Трактовка информации»
Направление исследований
Роль ARL
Многоязычные вычисления для использования
низкоресурсных языков
Руководство
Исследование и извлечение информации из
крупных массивов документов
Сотрудничество
Использование социальных медиа
Сотрудничество
Распознавание объектов
Сотрудничество
Распознавание и классификация действий
Сотрудничество
Обобщение видеороликов
Сотрудничество
Понимание сцены
Сотрудничество
извлечения и совмещения данных из широкого спектра разнородных источников.
Общая цель заключается в преобразовании
информации до уровня абстракций, которая
лучше поддается анализу и более полезна для
личного состава.
Понимание изображения — инновационные
концепции отображения содержимого крупномасштабных изображений и видеоинформации, чтобы сделать ее более простой для
восприятия личным составом, а также для
применения в машинном зрении. Обнаружение и распознавание объектов — исследует
алгоритмы и парадигмы автоматического
обнаружения, классификации, идентификации и распознавания физических объектов,
представляющих интерес, используя целый
ряд средств (электронно-оптические, ИК-сенсоры, радары, лидары, гиперспектральные
датчики), а также с использованием статичных
изображений и видеопотоков. Исследования
пытаются преодолеть такие проблемы как
насыщенное мешающими объектами пространство, частичное поглощение сигнала,
пассивная и активная маскировки со стороны
противника. Направление «Распознавание
и классификация действий» исследует новые
подходы к выявлению и идентификации событий по данным от одного или множества датчиков. Они включают в себя разработку физические модели, моделирование склонностей,
определение сложности обработки данных,
а также изучение достоверности результатов.
Направление «Обобщение видеороликов»
изучает методы автоматического преобразования продолжительных видеопотоков
в несколько важных элементов — отдельные
кадры, текстовые сообщения, — передающих
ключевые моменты видеозаписи для облегчения их восприятия личным составом. Исследования в области понимания и восприятия
сцен изыскивает способы высокоуровневого
моделирования окружающего мира из заданного набора характерных признаков сложных
событий. Будучи выраженной в формальном
наука и технологии
114
115
Предварительная
обработка информации, поступающей оператору — в том числе
средствами дополненной реальности — значительно
сокращает время
принятия решений, но повышает
требования к качеству и скорости
информационного
анализа
представлении в соответствии с когнитивными требованиями, полученная модель должна
легко передаваться и пониматься пользователями (человеком или машиной). Процесс
формирования модели должен отражать существующие отношения между объектами сцены,
достраивать недостающие элементы и прогнозировать дальнейшее развитие событий в ней.
Раздел «Совмещение информации» разрабатывает передовые теоретические подходы
и способы интеграции данных из широкого спектра физических сенсоров, а также
органов человеческих чувств, используя
контекстную и семантическую информацию,
чтобы предоставить личному составу подразделений разведданные. Исследования
тесно связаны с работами в области проверки
качества информации.
Совмещение информации, полученной от
разнородных сенсоров, опирается на инновационные концепции и методы, предоставляя
военнослужащим разведданные, собранные
в широчайшем диапазоне частот. Используя
такие понятия как кросс-обучение или принятие решений в условиях неопределенности,
возможно обеспечить солдат достоверными
данными в режиме реального времени в виде
семантических описаний и обобщенных
оценок, дабы избежать их информационной
перегрузки. «Контекстно-зависимые сбор
и совмещение разнородной информации»
занимается автоматизированным управлением сбором важных элементов данных при
проведении операций в городских условиях
в форме, приемлемой для эффективного
слияния разнородной информации, повышая
тем самым эффективность таких операций.
Направление «Сбор данных, ориентирован-
ный на определенную задачу» изучает использование контекста операций, принципы
качества и ценности информации для информирования и прямого сбора данных, учитывая
требования C2 («контроль и командование»)
и доступные сети передачи данных. Задача
состоит в формировании, фильтрации, выделении приоритетов и уточнении информации,
выдаваемой соответствующими тактическими
устройствами. Направление «Интегрированный анализ видеосигнала и текста» разрабатывает аналитические концепции, рассматривающие видео- и текстовую информацию
для создания иерархических структур для
изображений и видеопотока, опеспечивая
перекрестное обучение приемам анализа
между разнородными источниками, а также
производящие обмен контекстом между
медиа, когда присутствуют и текст, и видео­
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Интеллект вычислительных систем»
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Совмещение информации»
Направление исследований
Роль ARL
Когнитивное моделирование
Сотрудничество
Распознавание по образцам и шаблонам для оборонного применения
Сотрудничество
Вычислительная логика
Наблюдение
Прогнозирование погоды
Руководство
Интеллектуальное управление тактикой
выполнения боевых заданий
Сотрудничество
Оценка возможных действий противника
Сотрудничество
Направление исследований
Роль ARL
Объединение видеосигнала с множества оптических/ИК-сенсоров
Сотрудничество
Объединение акустических сигналов с множества
источников
Сотрудничество
Объединение данных с множества радиоприемников
Руководство
Наблюдение
Контекстно-зависимые сбор и совмещение разнородной информации
Прогнозирование социальных и политических
событий
Сотрудничество
Совместные задачи и расположение ресурсов
Сотрудничество
Сбор данных, ориентированный на
определенную задачу
Сотрудничество
Распределенное и децентрализованное принятие
решений
Сотрудничество
Интегрированный анализ видеосигнала и текста
Сотрудничество
Объединение принятых радиочастотных,
оптических, ИК- и акустических сигналов
Наблюдение
Руководство
Анализ хода военных действий для поддержки
принятия решений
Принятие решений в составе коалиции
Сотрудничество
изображение. «Объединение принятых радиочастотных, оптических, ИК- и акустических
сигналов» — интеграция информации весьма
разнородной физической природы для повышения ее точности и исключения мешающих
сигналов в случаях, если наблюдение в одном
спектральном диапазоне не дает устойчивого
обнаружения и сопровождения цели.
Раздел «Интеллект вычислительных систем»
разрабатывает математические алгоритмы
и методы для интеграции элементов интеллекта, включая восприятие, мышление, планирование и совершение действий, принятие
решений — как индивидуальные, так и коллективные. Целью является выработка способов
информационной поддержки солдат в ходе
выполнения боевых задач.
Раздел «Принятие решений» изучает пересекающиеся фундаментальные принципы теории принятия решений, нейрологии и математики для принятия решений в оптимальные
сроки в сложной, динамически изменяющейся тактической среде при неполных данных.
В ситуации с многими ограничениями роль
командного состава может принять на себя
программное обеспечение. Чем в более сложных и удаленных операциях придется работать роботизированной технике, тем большее
значение имеет такой подход. При этом
многие решения останутся за их операторами.
Раздел также рассматривает обратную связь
со стороны человека при проведении анализа
компромиссов между прогнозами и потенциальными вариантами действий. Исследования тесно связаны с темами сотрудничества
и коллективного обсуждения, описанными далее. Направление «Совместные задачи и расположение ресурсов» изучает распределение
ресурсов и задач в режиме реального времени и ситуационных ограничений динамично
изменяющегося окружения при выполнении
продолжительных заданий. «Распределенное
и децентрализованное принятие решений»
исследует новые методы совместного пла-
наука и технологии
116
117
нирования и проведения операций с ограниченным общением между участниками, чтобы
преодолеть инфраструктурные ограничения.
В рамках направления «Анализ хода военных
действий для поддержки принятия решений» создаются концепции прогнозирования
боевых операций и выбора из нескольких
вариантов их развития с учетом ограничений,
а также влияния надежности, качества и ценности исходной информации. «Принятие
решений в составе коалиции» изучает влияние иерархии лиц, принимающих решение
в совместных операциях, а также противоречий между ними.
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Совместное использование»
Взаимодействие человека
с информацией
Группа направлений «Взаимодействие человека с информацией» концентрируется на
изучении и применении сложных смешанных
процессов сбора, обработки и понимания
информации. Аспекты этих работ дополняются наработками в кампании «Исследования
человека», отделяя ее от кампании «Информационные системы», делающей акцент на
изучении структуры информации, ее свойств,
динамики и различных явлений.
Раздел «Доступ к информации» изучает
стратегию применения человека в контуре
обратной связи при использовании больших
массивов данных. Предполагается, что источники такой информации широко распространены, неоднородны и используются аналитиками в реальном времени для поддержки
войсковых операций.
Исследования в области интерфейса «человек — машина» рассматривает концепции эффективных методов для более естественного
взаимодействия роботов и личного состава.
Направление «Когнитивный поиск» рассматривает доступ к информации как средство
заполнения пробелов от имени оператора
для поддержки принятия решений. «Взаимодействие при помощи естественного языка»
изучает использование натуральных средств
человеческого общения для обозначения компонентов модели окружающего мира в привязке к системе, с которой строится взаимодействие. Задачей является создать интерфейс
между человеком и машиной на естественном
для человека языке, который мог бы трактоваться в виде компьютерных команд.
Современные оборонные сенсоры способны обнаруживать
цели, классифицировать их, следить за
ними, но принятие
ответственных решений — например, вести
огонь на поражение —
человек доверить машине пока не может
Направление исследований
Роль ARL
Социокибернетика взаимодействия человека
и машины
Сотрудничество
Команды, взаимодействующие системы
Сотрудничество
Влияние доверия и ценности на совместную
работу
Сотрудничество
Когнитивное представление тактической информации
Сотрудничество
Доверительная динамика в распределенных
информационных системах
Сотрудничество
Распределенное решение проблем
Сотрудничество
Раздел «Совместное использование» изучает теории и способы улучшения взаимопонимания и взаимодействия как отдельных
участников, так и участников с группами
и групп участников для принятия совместных решений личным составом и компьютерами.
Исследование методов взаимодействия
человека и машины рассматривает методы
распределения задач между несколькими
участниками для оптимизации общей производительности. Направление «Социокибернетика взаимодействия человека и машины»
стремится определить социальные процессы,
влияющие на управление и обмен данными
между операторами и компьютерами. «Команды, взаимодействующие системы» проводит
сквозные исследования в области социальных наук и информатики для лучшего понимания взаимодействия человека и машины, дабы
оптимизировать интегрированную производительность системы. Внимание уделяется
эффективным стратегиям распределенного
интеллектуального поведения (восприятие,
мышление, планирование, принятие решений)
для улучшения общего конечного результата.
Направление «Влияние доверия и ценности
на совместную работу» исследует влияние
доверия на принятие решений и повышение
интегрированной (человека и машины) производительности. «Когнитивное представление тактической информации» занимается
исследованием использования и интеграции
различных носимых физиологических датчиков для определения физического и когнитивного состояния бойца и соответствующей
адаптации формы представления тактической
информации.
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Доступ к информации»
Направление исследований
Роль ARL
Поиск на основе решений
Сотрудничество
Масштабируемые механизмы обратной связи
Сотрудничество
Сбор «больших данных»
Сотрудничество
Исследование рекомендательных систем
Наблюдение
Когнитивный поиск
Сотрудничество
Взаимодействие при помощи естественного
языка
Сотрудничество
наука и технологии
118
119
Сети и коммуникации
Группа направлений «Сети и коммуникации»
изучает и применяет на практике информационное взаимодействие в социо-технических
сетях — в частности, коммуникации, — а также
сети управления и контроля (C2), как формальные, так и социальные. Особое внимание
уделяется изучением собственно сетей: их
структуры, динамики, поведения и эволюции,
особенно в контексте отношений с коммуникационными, информационными и социальными сетями.
Раздел «Каналы и протоколы» исследует
средства передачи информации внутри сети
и между ее узлами, добиваясь оптимальных
маршрутов, надежности и эффективности. Эта
обширная область тем включает в себя среду,
с помощью которой отправляются сообщения, феноменологию отправки сообщений,
их шифровку и дешифровку, а также свойства
канала передачи данных. Также изучаются
форматы, правила и алгоритмы, управляющие
информационными потоками.
Исследование нетрадиционных коммуникационных сетей направлено на изучение
и развитие возможностей сетей, альтернативных существующим, для обеспечения
диверсификации маршрутов потоков данных,
надежности и защиты от подавления. Если
традиционные военные радиосети имеют
ограничения по частоте и пропускной способности, то коммерческие беспроводные
коммуникационные сети уже используют
мультистандартный гетерогенный подход,
который значительно повысил свойства
мобильного беспроводного обмена информацией. Вдохновленные этими успехами,
сотрудники ARL в рамках кампании «Информационные системы» приступили к
изучению новых разнородных подходов к
кодированию, передаче, исключению конфликтов и оптимизации доставки информации через ранее неисследованные конфигу-
рации сетей, каналов, протоколов и методов
распределения. Эти разработки помогут
лучше понять динамику, полезные свойства,
возможности и ограничения альтернативных коммуникационных сетей, гибридные
способы доставки информации, устойчивые
к помехам (естественным и в результате РЭБ)
и преградам для распространения. Направление «Возможности передачи информации через радиоканалы и другие сети»
изучает модели, позволяющие оценивать и
предсказывать объемы данных, с которыми
Джэн Шоерманн (Jan
Scheuermann), у которой парализованы все
конечности, мысленными командами
управляет роботизированной рукой, разработанной специалистами Брауновского
университета (США)
в рамках программы
BrainGate
придется столкнуться носимым тактическим
устройствам «солдат будущего». В частности,
исследуются неиспользованные ранее радиодиапазоны, а также иные способы передачи
данных, которые могут быть более устойчивыми к подавлению. «Гибридные разнородные сети» рассматривает методы, модели и
свойства сетей, сочетающих разные свойства
каналов, протоколов, узлов. Гибридные сети
могут быть более устойчивы и надежны.
Направление «Квантовые сети» изучает
методы, архитектуры, протоколы, модели
и свойства сетей, использующие квантовые
и связанные с ними эффекты для доставки
информации на поле боя. «Сети общего
доступа и сотовые сети» рассматривает быстро меняющиеся коммерческие технологии
передачи данных, особенно сотовых систем,
с целью выявления возможностей, полезных
для нужд обороны.
Раздел «Управление и поведение» изучает
сложное динамическое поведение — и подходы к управлению таким поведением, —
которое возникает при взаимодействии
и взаимном развитии сетей, включая сети
управления, информационные, социальные, физические сети, а также совместный
доступ к ним. В то время как значительное
количество исследований в настоящее время
посвящено статическим и внутренним сетям,
имеется много проблем с пониманием и моделированием динамических и совместно
развивающихся сетей. Изучение этого вопроса может привести к развитию адаптивных
протоколов и самоадаптирующихся информационных сетей.
Исследование поведения сетей посвящено
изучению и разработке методологии и методов анализа сложных для мониторинга
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Каналы и протоколы»
Направление исследований
Роль ARL
Возможности передачи информации через
радио­каналы и другие сети
Сотрудничество
Гибридные разнородные сети
Сотрудничество
Квантовые сети
Сотрудничество
Сети общего доступа и сотовые сети
Наблюдение
Протоколы радиообмена для сверхнизкого
потребления энергии
Руководство
IP- и сотовые протоколы
Наблюдение
наука и технологии
120
121
сетей. Как ожидается, полученные знания
значительно повлияют на способность Армии
создавать и управлять мобильными, динамичными, распределенными сетями, а также
совместным доступом к ним. Разработанные
инструменты позволят войскам будущего анализировать сети противника, чтобы выявить
его социальную и командную иерархию на
основе отдельных перехваченных фрагментов
информации. Направление «Моделирование
и анализ групп в мультиклассовых сетях»
занимается поиском математических моделей
для сетей различной природы (например,
информационных и социальных) и развивающихся групповых явлений, опираясь на исследование отношений групп, чтобы понять их
сложную динамику. «Исследование процессов в сетях с изменяющимися временными
характеристиками» разрабатывает математическую базу для открытия крупных процессов
в мультиклассовых сетях с изменяющимися
во времени характеристиками, что должно
привести к более глубокому пониманию фундаментальных свойств динамических сетей
такого рода. Успех в данном направлении
может привести к новым подходам к мониторингу и управлению этими сетями.
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Управление и поведение»
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Доставка информации»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Моделирование и анализ групп в мультиклассовых сетях
Сотрудничество
Создание единых сетей структурированных
знаний
Н/д
Исследование процессов в сетях с изменяющимися временными характеристиками
Сотрудничество
Качественный семантический анализ видеопотока
Сотрудничество
Композитные сети: проектирование и управление
Сотрудничество
Сотрудничество
Управляемость композитных сетей
Сотрудничество
Резюмирование и онлайн-обработка распределенных пользовательски-ориентированных
многомасштабных сетей
Самоконтроль и адаптация высокомобильных
сетей
Руководство
Теория семантической информации
Сотрудничество
Семантическая доставка информации
с приоритетом качества
Сотрудничество
Принятие решений и доверие на основе
информации в сети
Руководство
Раздел «Доставка информации» включает
в себя изучение методов, теорий и моделей управления информацией, хранения,
преобразования, передачи и доставки информации — критически важной или соответствующей контексту — с помощью социо-технических сетей в том виде, в каком
это необходимо личному составу Армии,
в заданное время и место независимо от
окружающей обстановки и противодействия
противника. Динамика доставки информации зависит от сложного информационного
взаимодействия, социальных и коммуникационных сетей.
Обработка сетевой информации — раздел
исследований, включающий в себя хранение,
поиск, кэширование, тиражирование, сжатие, объединение и другие преобразования,
используемые коммуникационными сетями
и узлами обработки, а также создание и совершенствование распределенных информационных сетей. Направление «Создание
единых сетей структурированных знаний»
разрабатывает устойчивую информационную
сеть путем прогрессивной обработки источника, улучшения сетей, объединения важных
элементов, а также понимания поведения
человека. Результатом должны стать ориентированные на контекст и задания сетевые базы
знаний, которые могут свободно распределяться в неоднородных сетях и адаптироваться к различным ситуациям. «Качественный
семантический анализ видеопотока» — направление, изучающее стремительно растущий вид информационных ресурсов на поле
боя: видеопоток. Разрабатываются методы
анализа видеоинформации, распространяемой по сетям, качественного семантического
поиска для получения требуемой информации — от ситуации в различных точках, связанных сетью, до динамически изменяющихся
сетевых ресурсов. Направление «Резюмирование и онлайн-обработка распределенных
пользовательски-ориентированных многомасштабных сетей» изучает подходы к резюмированию информации в распределенных
мультимасштабных разнородных сетях, онлайн-аналитике и ситуационному анализу для
информационного обеспечения различных
групп пользователей.
Кибербезопасность
Группа направлений «Кибербезопасность»
изучает и использует взаимодействие информации с кибервзломщиками — операторами
и/или программными комплексами. Это взаимодействие включает в себя союзнические
операции против информационных систем
и сетей противника, оборону информационных систем и сетей, а также надежную информационную поддержку пользователей сетей
даже в случае взлома ее части.
Современные защищенные компьютеры для
военного применения могут работать с любой
самой ресурсоемкой программной системой, при
этом выдерживая экстремальные условия
эксплуатации
наука и технологии
122
123
Раздел «Устранение угроз» в кибербезопасности стремится разработать теории и модели обнаружения киберугроз, распознавание и устранение вредоносных процессов
и механизмов в системах и оборонных сетях.
Разработки будут включать в себя новые
подходы к алгоритмам быстрой адаптации
к определению и предотвращению возникновения таких угроз. Акцент делается как
на обнаружении, так и на устранении вредоносных агентов высочайшей сложности
и скрытности, атаки которых не связаны с
финансовыми институтами, а нацелены на
промышленное производство. Кроме этого,
внимание уделяется методам, имеющим отношение к защите ковергентных оборонных
сетей, состоящих из тактических и стратегических сегментов и обладающих набором
уникальных угроз.
Автоматическое определение вражеских
действий — направление, разрабатывающее
теории, модели и оптимизированные методы
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Устранение угроз»
Кампания «Информационные системы»,
раздел «Отказоустойчивость»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Анализ инфраструктуры противника
Сотрудничество
Показатели и алгоритмы оценки рисков
Сотрудничество
Выявление расписания атак (TTP, Time-Triggered
Protocol)
Руководство
Сбор и объединение данных о рисках
Руководство
Психосоциальные аспекты действий противника
Сотрудничество
Уязвимости доступа и степень доверия
Сотрудничество
Алгоритмы автоматического обучения для обнаружения угроз
Упреждение атак
Сотрудничество
Руководство
Оценка групп операторов
Сотрудничество
Когнитивные эффекты при киберанализе
Сотрудничество
Методы непрерывного внесения изменений
Сотрудничество
Отказы в доступе и нарушения работы
Сотрудничество
Планирование кибердействий и управление ими
Сотрудничество
Предотвращение финансовых мошенничеств
Наблюдение
Приемы оперативного восстановления
Сотрудничество
выяснения свойств и развития процессов,
с помощью которых можно автоматически
обнаружить, распознать и понять механизмы кибератак со стороны операторов
или программных комплексов противника
на защищаемые сети и узлы. Направление
«Алгоритмы автоматического обучения для
обнаружения угроз» создает новые алгоритмические подходы к автоматизации процессов обучения, определения, идентификации
и анализа вредоносных действий. Особенно
перспективными являются подходы, использующие полностью автономное обучение
или обучение с минимальным участием
человека при аномальных или потенциально
опасных скрытно протекающих процессах.
Направление «Когнитивные эффекты при
анализе киберугроз» изучает психологические и когнитивные эффекты при анализе
киберугроз операторами-людьми, а также
методы повышения производительности этих
операторов. До тех пор, пока группы операторов-киберзащитников остаются ключевым
фактором в устранении киберугроз, будет
существовать необходимость в понимании
социолингвистических и и социокогнитивных
факторов, влияющих на принятие решений
личным составом.
управления ею для минимизации риска или
степени нарущения и деградации защиты,
обеспечивая быстрое и полное восстановление сети после атаки.
Быстрая адаптация — направление, разрабатывающее теории и модели в поддержку
методов, с помощью которых сеть или система изменяет свои признаки, конфигурацию,
распределение функций и топологии с целью
предотвращения вражеских атак, смягчения
их ударов и устранения последствий. Как
ожидается, знания, полученные в результате этих исследований, обеспечит более
глубокое понимание влияния фундаментальных угроз на управление киберзащитой
и ее конфигурацию. Направление «Методы
непрерывного внесения изменений» рассматривает способы перманентных изменений
свойств сетей — например, IP-адресов, —
с целью запутать противника и уменьшить
вероятность сбора разведданных, угрозы
вторжения и дальнейших фаз кибератаки.
Также изучаются темы киберманевренности,
защиты подвижной цели и оперативного
восстановления после атаки. Направление
«Планирование кибердействий и управление ими» создает модели и алгоритмы
планирования и управления киберактивностью (изменение конфигурации сети и узлов),
чтобы минимизировать последствия продолжительной атаки. Исследования затрагивают традиционные вопросы планирования
операций, но с поправкой на уникальные
особенности и сложности действий в киберпространстве. «Приемы оперативного восстановления» изучает возможность быстрого
комплексного восстановления работоспособности сети после глобальной атаки на
нее. От способа восстановления зависит как
риск дальнейших атак, так и успех текущих
боевых действий.
Раздел «Отказоустойчивость» исследует
способы защиты компьютеров и их сетей,
наука и технологии
124
125
Кампания
«Средства
поражения
и защиты»
План кампании «Средства
поражения и защиты»
Научно-технические инвестиции ARL
в кампанию по проведению исследований
в области средств обеспечения высокой
поражающей способности вооружений и защиты фокусируются на создании концепций
и новых технологий, а также на исследовании
и лучшем понимании механизмов нанесения
повреждений живой силе. Знания и разработки, накопленные в ходе этих исследований,
приведут к технологиям создания широкого
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: исследовать и внедрить новые, обновить существующие технологии, которые: упростят разработку
средств обеспечения высокой избирательной поражающей способности для широкого спектра операций; облегчат разработку защитных систем — эффективных, практичных и недорогих — против множества различных угроз; позволят создать
надежные технические инструменты и методологии для оценки и помощи в принятии решений на поле боя.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ. Оружейные системы для обеспечения доктрины «Армия-2030» должны быть высокоточными,
с большой дальностью применения и высокомобильными. Системы защиты — легкими, мобильными, недорогими и универсальными относительно широкого спектра угроз. Для создания более защищенных и мобильных сил должно быть использовано фундаментальное понимание механизмов нанесения повреждений. Силы с возможностью глобального реагирования,
универсальные и с достаточной огневой мощью, являются значительным сдерживающим фактором для разгорающихся
конфликтов. Постулируемая цель заключается в использовании различных вспомогательных технологий для обеспечения
вооруженных сил средствами с высокой поражающей способностью в любое время и в любом месте без увеличения риска
для личного состава, а также обеспечение защиты войск против всего спектра угроз без снижения боевых возможностей.
спектра средств поражения, а также надежных систем защиты и снижения боевых
потерь. Результаты исследований данной кампании могут обеспечить поддержку Армии
до 2025 г. , а новые технологии сохранят свою
важность вплоть до 2030-го для обеспечения
превосходства в средствах высокой поражающей способности и защиты.
Фундаментальные исследовательские усилия
этой кампании направлены на достижение
семи частично пересекающихся функциональных целей:
Средства поражения и защиты
Баллистика и исследования взрывов
Электронное оружие
Теория боевых ранений
Стрельба
и наведение
Электронная атака
Реакция человека на
угрозы
Стрельба из обычного
и энергетического оружия
Электронная защита
Поведение
тканей
Взаимодействие оружия
и цели
• мобильные и защищенные средства
обеспечения высокой огневой мощи для
экспедиционных сил;
• заданная эффективность поражения движущихся целей на безопасной дистанции
ведения огня в средах с ограниченной
доступностью (речь идет о поражении
целей через непреодолимые для пехоты
и другие виды войск препятствия — например, минометные дуэли через скалы, реки,
проливы и т. п. — прим. Technowars);
• защита солдат без малейшего снижения их
эффективности;
• адаптивные системы вооружений, позволяющие солдату/подразделению не
отвлекаться от боя;
• полная обратимость ситуаций со здоровь­
ем личного состава в любой ситуации.
(в идеале технологии должны позволять
урегулировать любые ухудшения здоровья
на поле боя кроме летальных исходов —
прим. Technowars);
• надежная оценка вооружений и боевых
платформ по значительно сниженной
цене;
• надежные инструменты для оценки боевых
повреждений и помощи в принятии решений на поле боя.
Эти цели рассматриваются в рамках исследований в технологических областях, которые
охватывают основные «строительные блоки»
и научные достижения, через которые реализуются инновации. Комбинации существующих и новых технологий будут взаимно объединены для достижения системных прорывов.
Все эти достижения обусловлены преодолением ключевых технических проблем и проблем с обучением, критически важных для
«Армии-2030».
Баллистика и исследования
взрывов
Работы в разделе «Баллистика и исследования взрывов» концентрируются на понимании и применении фундаментальных
аспектов стрельбы и наведения, применении
обычного и энергетического оружия для
поражения целей, электронной атаке/защите,
а также взаимодействии «оружие-цель» во
всем спектре летальных/нелетальных механизмов и угроз.
Раздел «Стрельба и наведение» ориентирован на фундаментальные исследования
наука и технологии
126
127
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Стрельба и наведение»
Направление исследований
Роль ARL
Оружие и пусковые установки
Сотрудничество
Точное управление огнем
Сотрудничество
Директор RDECOM
(Научно-инженерное
командование Армии
США) Дэйл Ормонд
(Dale Ormond) возглавляет экскурсию для
Совета Директоров по
Абердинскому испытательному полигону
(США)
для оружейных систем и ракетных пусковых
установок и систем управления огнем. ARL
работает в тесном сотрудничестве с нашими
партнерами по всей данной исследовательской области. Направление «Оружие и пусковые установки» занимается повышением
эффективности систем, используемых для
запуска и приведения в движение боеприпасов. Среди задач — повышение точности
оружия, скорострельности, снижения отдачи,
улучшения массово-габаритных показателей
и мощности при одновременном увеличении дальности, а также изучение поведения
оружейных систем в динамике, управления
температурой, надежностью и износом. Направление «Точное управление огнем» фокусируется на понимании и создании технологий для улучшения характеристик стрельбы и
точности систем вооружений. Исследования
включают в себя понимание погрешностей
стрельбы, изучение поведения оружия и
(потенциально) стрелка в динамике, а также
контроль внешних факторов, таких как погодные или географические условия. Технологии
включают в себя аппаратные средства, программное обеспечение и алгоритмы.
Изучение стрельбы из обычного и энергетического оружия направлено на получение
фундаментального понимания сложных
моделей полета, опирающегося на механики
поведения жидкостей и динамики твердых
тел, для создания высокоманевренных противоракет для перехвата движущихся целей или
для уклонения от средств противодействия.
Маневренность платформ и навигационные
технологии для гарантированной доставки
летальных зарядов являются основными
направлениями научных интересов в этой
работе. Работы в области «Маневренности» посвящены разработке интерпретаций, методологий и техник для реализации
высоконадежных, тяговооруженных, высокоэнергетичных и доступных компонентов
и материалов двигательных систем, которые
смогут работать в экстремальных температурных и физических средах. Целью этой работы
является лучшее понимание и использование
эффективных механик уклонений и маневров,
которые могут быть использованы в летальных платформах. Исследование наведения
фокусируется на работе летальных платформ
в закрытом пространстве и сложных условиях. Основной интерес в этой области представляют алгоритмы наведения на основе
обработки изображений, включая захват и сопровождение цели, а также пространственного положения. Исследования в различных
малозатратных направлениях разработки
сенсоров, таких как оптические сенсоры видимого и инфракрасного диапазонов, а также
инерциальные микроэлектромеханические
системы, применяются совместно с интеллектуальной обработкой сигнала и инновацион-
ными концепциями, необходимыми для навигации в экстремальных условиях. Инновации
для ускоренной, надежной и эффективной
связи и обработки данных в режиме реального времени являются важными для всего
данного направления исследований, чтобы
обеспечить создание концепций боеприпасов типа «рой» (swarm) и «носитель — суббоеприпас» (parent-child). Исследование оружейных сенсоров фокусируется на датчиках,
задействованных в первую очередь для задач
обнаружения, идентификации, определения
сигнатуры и отслеживания цели для задач
наведения, тайминга и подрыва, а также ряде
автономных функций. Это исследование может быть тесно связано с «Маневренностью»
и «Навигацией» в зависимости от класса боеприпасов и набора целей. Конкретные задачи
включают в себя установление местонахождения и идентификацию целей в условиях
плохой видимости, синтез информации из
разрозненных датчиков, переоснащение для
использования в экстремальных условиях,
а также контрмеры и контр-контрмеры. Исследование в области «Энергетические материалы и реактивная тяга» фокусируется на
всех аспектах улучшения оружия и составов
ракетного топлива, включая: синтез и исполь-
зование (как в ходе применения, так и в процессе демилитаризации), механизмы и модели воспламенения и горения, конструкция
зарядов и запалов, внутреннее баллистическое моделирование, управление сигнатурами и инновационные методы диагностики.
Новые подходы к изучению реактивной тяги
используются для резкого повышения эффективности оружейных систем.
Исследования в области «Взаимодействие
оружия и цели» сфокусированы на понимании и применении широкого класса взаимодействий «оружие — цель» для достижения
высокой поражающей способности и защиты
от нее. Эти научно-исследовательские усилия
должны предоставить широкий спектр возможностей, включая нелетальные технологии
и технологиии сверхвысокой поражающей
способности, активную и пассивную защиту.
Исследования поражающих элементов
и боеголовок сосредоточены на масштабируемых и адаптивных технологиях, дающих
возможность противостоять передовым будущим угрозам при значительном снижении
стоимости и размеров оружия. Интерес для
исследования представляют личный состав,
инфраструктура и мобильные платформы
противника. Исследования в области хранения и утилизации боеприпасов фокусируется
на понимании и уменьшении вероятности
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Стрельба из обычного
и энергетического оружия»
Научно-исследовательские лаборатории США давно
ведут разработки в области оружия направленной энергии. На снимке — два образца мобильных
СВЧ-излучателей, предназначенных для физического воздействия на агрессивно настроенную толпу
в качестве нелетального оружия (испытуемые чувствовали внезапный сильный ожог). Биологические
последствия от мощного потока сверхвысокочастотного излучения может быть непредсказуемым.
Направление исследований
Роль ARL
Маневренность снарядов и ракет
Руководство
Наведение снарядов и ракет
Приоритет
Оружейные сенсоры
Приоритет
Энергетические материалы и ракетная тяга
Приоритет
наука и технологии
128
129
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Взаимодействие оружия и цели»
Направление исследований
Роль ARL
Поражающие элементы и боеголовки
Руководство
Хранение и утилизация боеприпасов
Руководство
Взрывчатые вещества и энергетические
материалы
Руководство
Броня
Руководство
Средства индивидуальной защиты
Руководство
Технологии уклонения от попаданий
Руководство
Активная, адаптивная и комбинированная защита
Сотрудничество
Запалы и предохранители
Сотрудничество
Ловушки и ложные цели
Сотрудничество
Защита от огня и пожаротушение
Сотрудничество
Противодействие химическим, биологическим
и радиационным угрозам
Наблюдение
и тяжести последствий случайной детонации
боеприпасов от действий противника и случайных инициаторов. Проблемы включают
в себя как повышение порога для инициации, так и снижение тяжести реакции, и как
следствие — возможных последствий. Разработаны улучшенные модели и рассматриваются подходы к снижению порога случайной
детонации на уровне боеприпасов, равно как
и условия хранения, перевозки и использования. Направление «Взрывчатые вещества
и энергетические материалы» направлено
на исследования и развитие энергетических
материалов, которые, как ожидается, будут
иметь решающее значение для революционного прорыва как в области реактивного
движения, так и в сфере воздействия на цель.
Исследования в этой области направлены на
изучение сверхвысокой плотности хранения энергии и ее высвобождения в заданное
время, методы уравновешивания различных параметров в энергетических составах,
а также прогнозы совместимости ингредиентов. Улучшенные модели, концепции, новые
энергетические материалы для двигателей,
как ожидается, обеспечат увеличение дальности полета боеприпасов, скорости сближения и маневренности при сохранении
безопасности и надежности оружия. Кроме того, уже исследуются инновационные
энергетические концепции с потенциалом на
порядок больше, чем у обычных технологий
и, как ожидается, обеспечат новые подходы
к обеспечению поражающей способности
особенно совместно с увеличением точности. Исследования брони фокусируются на
баллистических механизмах систем активной
и пассивной защиты от нескольких классов угроз: осколков, кинетической энергии
снарядов, кумулятивных струй, а также других
поражающих факторов — с точки зрения как
одиночных, так и многократных попаданий.
Это исследование объединяет фундаментальные лабораторные и полевые испытания для
получения надежных знаний о механическом,
электромагнитном и взрывном воздействии
в качестве поражающего фактора. Поставленные задачи — сокращение размеров, массы
и стойкости брони наряду с повышением
эффективности для потенциальных будущих
угроз.
Группа направлений «Средства индивидуальной защиты (СИЗ) личного состава»
отвечает за разработку более тонкой и легкой
носимой баллистической защиты при уменьшении физической нагрузки и снижению
фрагментированности. Исследования в этой
области включают в себя защиту головы, тела,
глаз и конечностей. Задачи исследований
по СИЗ направлены на предотвращение как
проникающих ранений, так и травм ударного
характера. Особой проблемой является снижение нагрузки на пехотинца при улучшении
характеристик, чтобы противостоять самым
современным угрозам и обеспечивать эффективную селективную защиту. Исследование
«Технологий уклонения от попаданий» на-
правлено на изучение механизмов и концепций маскировки, отвлечения ложными целями
или нарушения прицеливания, захвата цели,
а также на разработку сенсоров вооружения
и контрмер по вышеперечисленным пунктам,
для избежания попадания под огонь противника или противодействия ему. Направление
исследований в области активной, адаптивной и комбинированной защиты фокусируются на концепциях, механизмах и моделях,
ведущих к созданию эффективной активной
защиты. Адаптивная защита использует комбинации новейших технологий для обработки
информации об угрозах в целях усиления
существующих уровней защиты, что в противном случае было бы физически невозможно.
Комбинированная защита основана на значительном повышении эффективности, которое
становится возможным благодаря перекладыванию части функций активной защиты на
другие платформы или устройства. Концепции защиты применяются по всему спектру
угроз. Исследование «Запалы и предохранители» направлено на механизмы и понятия,
необходимые для создания продвинутых
технологий в этой области. Особый интерес
представляют многорежимные детонаторы
и запалы, дополнительно усиленные как для
более жестких режимов эксплуатации, так
и для внешних угроз. Особое внимание уде-
Гибкие конформные
аккумуляторы для
питания тактических
устройств, интегрируемые с бронежилетами — одно из направлений исследований
RDECOМ
наука и технологии
130
131
ляется миниатюризации и «умным» взрывателям, способным идентифицировать цели.
Будущие области исследования включают
в себя параллельную детонацию, подрыв боеприпасов в составе «роя» (swarming) и комбинированных эффектов. «Ловушки и ложные
цели» сосредоточены на понимании механизмов эффективности ловушек и имитаторов
целей, а также создании новых технологий
для противодействия обнаружению и обстрелу из существующих и будущих систем
вооружений. Направление «Защита от огня
и пожаротушение» сосредоточено на понимании механизмов возгорания, распространения пламени, сгорания, ослабления и тушения
источников возгорания, возникших в результате боевых действий, с акцентом на воспламенение горюче-смазочных материалов. Исследование включает в себя моделирование,
эксперименты на специальных стендах и инновационные опыты. Кроме того, исследуются
более эффективные концепций для защиты
от пламени. Исследования в области радиационной, химической и бактериологической
защиты направлены на освоение технологий
и создание решений, которые способствуют
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Электронная атака»
Направление исследований
Роль ARL
Направленное радиочастотное излучение
Сотрудничество
Направленное лазерное излучение
Сотрудничество
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Электронная защита»
Направление исследований
Роль ARL
Защита датчиков и глаз от лазеров
Сотрудничество
Радиочастотная защита
Сотрудничество
противодействию названным угрозам. Технически упор делается на разработке устройств
и методов борьбы с оружием массового
поражения и ликвидации РХБ-угроз путем
выявления, оценки, описания, рекомендаций
и снижения их последствий.
Электронное оружие
Исследования в области электронного
оружия концентрируются на понимании,
использовании и защите от воздействия
направленной и ненаправленной энергии
электромагнитного спектра для создания
желаемого эффекта или обеспечения эффективности миссии.
Исследования в области электронной атаки
и защиты посвящены изучению и созданию
средств и технологий с целью использования
всего спектра электромагнитного излучения для эффективного нападения и защиты.
Электронная атака и защита включает в себя
использование электромагнитного излучения для анализа, обнаружения, захвата цели,
постановки помех, маскировки, нарушения
связи, нанесения ущерба, а также соответствующих им защитных контрмер против
электроники, датчиков, электронно-оптических устройств, сооружений и технологии
нелетального воздействия на личный состав.
Исследования в этой области концентрируются на полупроводниковых устройствах,
которые работают по всему спектру от ультрафиолетового до радиочастотного диапазонов. Технологии кибератак и киберзащиты не
входят в данный раздел.
Исторически подход к электронным атакам
подразумевал использование коротковолнового излучения высокой мощности на близких расстояниях для повреждения и нарушения работы целей такой электронной атаки.
Эффективный в начальной фазе операций,
этот подход не был в достаточной степени
адаптивным к изменениям в темпе сражения.
Наш текущий подход к электронным атакам —
интеллектуальные методы постановки помех,
включая данные электронного перехвата.
Это требует понимания того, как доставить
порцию радиочастотной энергии к цели, ее
нейтрализации, либо для альтернативного эффекта. Мы выявляем и задаем форму
сигнала или методы модуляции, и проверяем
эти эффекты в наших безэховых камерах.
Одной из проблем (современных средств
РЭБ — прим. Technowars) является применение технологии DRFM (digital radio frequency
memory, устройство цифровой радиочастотной памяти). DRFM представляет угрозу для
наших радиолокационных систем, поскольку
обеспечивает практически нулевую сигнатуру
отражения. Цель этой программы заключается в поиске переизлучения или признаков
DRFM-сигнатуры и создании новых радарных
форм сигнала, устойчивых к имитации при
помощи DRFM.
Исследования в области «Направленное
радиочастотное излучение» сосредоточены
на механизмах и концепциях эффективного использования радиочастотной энергии
против личного состава и техники, а также
защиты от направленной РЧ-энергии. Методы интеллектуальной постановки помех
и нанесения повреждений также включают
техники перехвата и анализа, которые иден-
наука и технологии
132
133
тифицируют и определяют формы сигналов.
Это требует понимания того, как доставить
порцию радиочастотной энергии к цели
либо для ее нейтрализации, либо для альтернативного эффекта. Задачи в этой области
состоят в миниатюризации радиочастотных
компонентов, создании надежных фазированных решеток с высокой мощностью при
небольших габаритах. Группа исследований
«Направленное лазерное излучение» ориентировано на механизмы и концепции для
разработки эффективных твердотельных
лазеров, работающих в УФ- (<250–395 нм),
ближнем инфракрасном (0,8–2 мкм) и среднем инфракрасном (3–5 мкм) спектральных
диапазонах. Эти лазеры могут работать в режимах от непрерывного излучения до ультракоротких лазерных импульсов длительностью
в фемтосекунду и менее. Области применения включают постановку помех, маскировку
и/или физическое повреждение ИК-сенсоров
головок самонаведения ракет, отслеживающих лазерный подсвет цели, а также технологии для высокоэнергетических лазеров, способных вызвать структурные повреждения
и/или повреждения датчиков — например, при
противодействии управляемым и неуправляемым ракетам, артиллерийским и минометным
снарядам, а также БПЛА. Поставленные задачи включают достижение достаточных уровней мощности твердотельных лазеров при
заданных массово-габаритных показателях,
достижение заданных возможностей регулирования частоты и длины волны, управления
лучом, управления температурой; технологии
совмещения нескольких лучей, совместного
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Реакция человека на угрозы»
Направление исследований
Роль ARL
Люди в экстремальных условиях
Сотрудничество
Поведение биологических тканей
Руководство
применения с диодным лазером с учетом
распространение луча во всех средах.
«Защита датчиков и глаз от лазеров» фокусируется на понимании уязвимостей и обеспечении защиты сенсоров и органов зрения от
лазерных угроз, чтобы избежать снижения
эффективости их работы при воздействии лазерной угрозы. Противолазерная защита выходит за рамки доработки линейных оптических фильтров для противодействия лазерам
с переменной частотой излучения, защиты
от высокоэнергетических лазеров, защиты
от короткоимпульсных излучений и структурной защиты. Предстоит решить задачи
уменьшения поглощения оптического излучения (с целью препятствия его воздействия
на защищаемый объект — прим. Technowars),
обеспечения широкополосного быстрого
охвата большого поля зрения, управления
температурными режимами и понимания
причин отказов устройств и материалов. Направление «Радиочастотная защита» фокусируется на понимании уязвимостей устройств
и использовании эффективных методов радиочастотных контрмер — например, генерация
сигнала заданной формы и экранирование.
Поставленные задачи включают обнаружение
артефактов DRFM-сигнатур и создание новых
радарных форм сигнала, устойчивых к имитации при помощи DRFM.
раскрытие механизмов, лежащих в основе
физических повреждений и их увязки с биологическими механизмами и нейрологическими характеристиками.
Теория боевых ранений
Раздел «Люди в экстремальных условиях»
изучает реакцию различных систем организма человека на экстремальные условия,
связанные с военными операциями. Особый
интерес представляет понимание, исследование и моделирование макромеханических
биологических реакций на техногенные угрозы с тем, чтобы найти возможные практические решения по снижению таких угроз, повышению боевой эффективности и снижению
степени повреждений. Раздел «Поведение
биологических тканей» изучает фундаментальные реакции различных биологических
систем человеческого организма и то, как на
них могут повлиять летальное и нелетальное
оружие. Понимание этих механизмов позволит разработать инновационные концепции
и средства (в перспективе — с применением
в смежных областях) для снижения или контроля реакции человека на различные угрожающие стимулы. Направление «Защитная
экипировка» посвящено пониманию механизмов взаимодействия человека с угрозами
и созданию оборудования для обеспечения
защиты от неосновных угроз (условия окружающей среды или, например, шум) без снижения боеспособности или с обеспечением
дополнительных возможностей при защите
от основных угроз.
«Теория боевых ранений» концентрируется на понимании и использовании фундаментальных аспектов ранений человека.
Исследования в разделе «Реакция человека
на угрозы» ориентированы на получение
фундаментального понимания того, как травмы и снижение самочувствия проявляются
в войсках в среде с наличием угроз. Исследовательский интерес представляет понимание
повреждений мозга человека в результате
взрывов и проникающих ранений; а также
Исследования в разделе «Защита органов
зрения/слуха» задают требования к средствам индивидуальной защиты личного
состава, перцепционным возможностям
и совместной работе с другим защитным
оборудованием. Исследования ARL в области
восприятия являются основным источником
по учету человеческого фактора в разработке промышленных стандартов и нормативов
для приемных комиссий в сфере разработки защитных очков, наушников и гарнитур.
Исследования по защите от окружающей
среды направлены на разработку материалов,
которые предохраняют от воздействия жары,
холода, солнечной радиации и других природных факторов. Они включают разработку
материалов (тканей) и средств индивидуальной защиты, которые обладают влагоотталкивающими свойствами, сохраняют тепло,
предотвращают перегрев и дополнительно
могут защитить от других угроз искусственного происхождения. Исследования также
включают разработку моделей травм, которые рассматривают стресс и усталость как
функцию от естественных человеческих
стресс-индикаторов — например, повышенную температуру тела. Наконец, они плотно
исследуют различные человеческие факторы,
чтобы гарантировать, что защитная одежда
не снижает боеспособность солдата или не
мешает функционированию другого защитного снаряжения.
Сотрудник лаборатории Эджвудского
военно-химического
арсенала (США) готовит партию фильтров
РХБЗ для испытаний
Кампания «Средства поражения и защиты»,
раздел «Механическое повреждение тканей»
Направление исследований
Роль ARL
Защита органов зрения/слуха
Руководство
Защита от окружающей среды
Сотрудничество
наука и технологии
134
135
Кампания
«Исследования
человека»
План кампании
«Исследования человека»
Кампания ARL по проведению научных
исследований о человеке ориентирована
на выявление и развитие научных открытий
и технологических инноваций, связанных
с человеческим поведением, расширения
возможностей человека, и интеграции «человек-система», которые важны для будущего
технологического превосходства Армии
США (а также последующего перехода на эти
технологии). Эта кампания концентрируется
на трансформационных фундаментальных
исследованиях (высокорискованных, но
с большой отдачей в случае успеха); кри­
ти­чес­ки-­ориен­ти­ро­ван­ных перспективных
прикладных исследованиях; избирательном
развитии передовых технологий, которые, как
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: исследовать и внедрить новые, обновить существующие технологии, которые: обеспечат новые знания и улучшат боеспособность малых отрядов и отдельных солдат во всем диапазоне боевых задач; обеспечат командиров
дополнительными когнитивными возможностями для быстрого принятия правильных решений; позволят экспедиционным
силам использовать знания о социальных и культурных проблемах, а также социальных когнитивных сетях для формирования оперативной обстановки.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ. Доктрина «Армия-2030» декларирует максимизизацию эффективности солдат по трем направлениям — физическому, перцептивному и когнитивному. Небольшие подразделения способны эффективно действовать с
учетом социально-культурного контекста по всему миру. Постулируемая цель заключается в использовании полного спектра научно-технических достижений для обеспечения успеха вооруженных сил в распределенных операциях и в сложной
оперативной обстановке.
новременным получением глубоких знаний
о человеческой деятельности, состояниях,
поведении и производительности, а также
человеко-ориентированных концепциях
и концепциях «человек-система» в рамках
остальных кампаний. Исследования в области
человеческой жизнедеятельности проводят
штатные ученые и инженеры ARL в непосредственном сотрудничестве с внешними
исследователями и разработчиками мирового
уровня. При наличии уникальных и значимых
возможностей исследования также выполняются в сотрудничестве с промышленностью,
академическими кругами, некоммерческими
организациями и другими американскими
и международными исследователями.
ожидается, будут иметь революционные последствия для боевых возможностей солдат.
В дополнение к значительному улучшению
существующих возможностей ведения боевых действий эти исследования направлены
на создание прорывных и меняющих правила
игры технологий для армии, ориентированных в первую очередь на человека, а также
предотвращения «технологических сюрпризов» от потенциальных противников.
Кампания научных исследований о человеке
обеспечивает важную точку отсчета всем
технологиям, актуальным для солдат, для
всех других кампаний ARL. Науки о человеке включают в себя технологии и концепции из других планов в мультимасштабном,
человеко-ориентированном исследовании
и разработке передовых технологий с од-
Поведение человека
Исследования человека
Поведение человека
Расширение возможностей человека
Интеграция «человек-система»
Индивидуальные
различия
Аугментация
Технологии
интеграции
Поведение в реальном
окружении
Обучение
Люди в составе
систем
Раздел «Поведение человека» охватывает
фундаментальные и прикладные исследования, целью которых является изучение,
понимание и предсказание перцептивного,
когнитивного, аффективного, физического
и социального поведения человека в масштабах от отдельных индивидуумов и малых
групп до организаций и обществ. Исследования человеческого поведения фокусируются
на критических исследовательских пробелах,
необходимых для перехода существующих
знаний и новых открытий в инновационные
технологии, которые, как ожидается, создадут революционные возможности для «Армии-2030» и других применений. Инновации
в этой области, как ожидается, создадут
возможности для повышения боевой производительности солдат и обеспечат фундаментальные ключевые условия для расширения возможностей солдата, максимизации
производительности «человек-система»
далеко за рамками возможностей современной армии.
Раздел «Индивидуальные различия» поддерживает исследования для открытия
и понимания основных свойств, принципов
и механизмов, регулирующих различия
между отдельными людьми, которые, как
ожидается, приведут к новым методам, алгоритмам и возможностям прогнозирования
активной индивидуальной работоспособности в диапазоне масштабов от небольших
подразделений до сообществ. Инновации,
как ожидается, предоставят революционные
возможности для персонализации оборудования и технологического дизайна; раскроют
механизмы, лежащие в основе индивидуальных различий в адаптируемости; обеспечат
подготовку солдат к использованию систем
дополненной реальности и интеграции
в системы для задач повышения боеспо-
наука и технологии
136
137
собности; позволят воспользоваться преимуществами биологического разнообразия
в популяции.
Раздел «Индивидуальное поведение» ориентирован на выявление и систематизацию
факторов, которые влияют на изменчивость
в выполнении задач разными людьми в разных
временных масштабах. Эта область включает
новые экспериментальные парадигмы и методологии моделирования для изучения связи
между поведенческими и физиологическими
показателями, а также колебаниями в производительности в различных перцептивных,
когнитивных и физических задачах. Применение этих знаний позволит индивидуализировать широкий спектр технологий. Направление «Мозговые сети» фокусируется на сборе
данных о функциональной и структурной
связности мозга с использованием последних инноваций в мультимодальных методах
визуализации для захвата нейронных флуктуаций, лежащих в основе поведенческих схем
в различных временных масштабах. Направление «Ситуативное поведение» базируется на
исследованиях высокоточных поведенческих
и физиологических реакций для определения,
систематизации и классификации ситуативных состояний, таких как стресс и усталость,
которые оказывают воздействие на производительность. «Зарождающиеся научные
инновации» базируются на научно-технических достижениях в изучении биомаркеров
в масштабах нервной системы человека для
отображения посредством множественных
микроструктурных и макроструктурных уровней, а также вычислительных когнитивных
психологических методов для количественного измерения поведения в различных масштабах времени. Отслеживаются многочисленные
направления исследований и технологические
области, включая молекулярную биологию,
биохимию, геномику и генетику, объемный
анализ терамасштаба (имеется в виду порядок
величин 1012 — прим. Technowars) и скоростную микроскопию высокого разрешения.
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Индивидуальные различия»
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Поведение в реальном окружении»
Направление исследований
Роль ARL
Направление исследований
Роль ARL
Мозговые сети
Наблюдение
Познавательно-физические взаимодействия
Сотрудничество
Ситуативное поведение
Наблюдение
Эффективность стрелкового оружия
Сотрудничество
Зарождающиеся научные инноваций
Наблюдение
Когнитивное и нейронное моделирование
Сотрудничество
Влияние перегрузки на производительность
малых подразделений
Наблюдение
Улучшенный количественный анализ
и прогнозирование
Наблюдение
Достоверность окружения
Руководство
Отображение, графика и эффект присутствия
Сотрудничество
Интеллектуальное поведение персонажей
Сотрудничество
Синтетическое естественное окружение
Сотрудничество
Коммерческие игры и интерфейсы
Наблюдение
Нейровизуализация реального мира
Сотрудничество
Всеобъемлющие многоплановые подходы
Наблюдение
Раздел «Модели и методы» исследует продвинутые вычислительные подходы, которые
улучшают разрешающую способность, точность и повторяемость результатов аналитических методов для систематизации различий
в производительности и стратегии принятия
решений между различными индивидуумами.
Открытия и инновации, как ожидается, позволят создать приложения для повышения работоспособности и профессиональной подготовки солдат. «Познавательные и нейронные
модели» используют достижения в области
вычислительных возможностей обработки
и унификации когнитивных архитектур для
построения моделей, которые собирают данные о вариациях производительности начиная от изменчивости в стратегии решения задач до различий в мультимасштабных моделях
мозговой связности. Методы улучшенного
количественного анализа и прогнозирования
исследуют способы анализа для улучшения
выявления, систематизации и классификации
выполнения задач и динамических состояний человека, для прогнозирования влияния
физиологических состояний на поведение
индивидуума, а также для прогнозирования
производительности решения задач.
Раздел «Поведение в реальном окружении»
фокусируется на мультимасштабном понимании человеческого поведения в реальных
условиях и средах для фундаментальных
исследований свойств и механик, регулирующих отдельные поведенческие динамики. Инновации сфокусированы на подходах и технологиях для переноса лабораторных открытий
на реальные приложения, а также на открытие
новаторских технологий для интерпретации поведения в реальных условиях. Как
ожидается, открытия и инновации откроют
доступ к возможностям, которые значительно
улучшат подготовку солдат, боеспособность
и использование технологий человеком.
Раздел «Производительность человека» ориентирован на мультимасштабное понимание
влияния новых технологий на работоспособность солдат в реальном мире. Это направление исследований развивает предыдущие
достижения, обеспечивая понимание основополагающих принципов того, как экипировка влияет на способность личного состава
эффективно выполнять боевые задачи. Группа
направлений «Познавательно-физические взаимодействия» специально изучает
влияние новой технологии на физическую
и умственную нагрузку, а также результирующие воздействия на производительность
солдат в соответствующих задачах в реальных
условиях. Это направление исследований
направлено на разработку новых методов
для сбора высокоточных данных (которые
обычно собираются в лабораторных условиях) о производительности солдат в реальных
условиях. Раздел «Эффективность стрелкового оружия» фокусируется на понимании
влияния конструктивных характеристик оружия (отдачи, новых оружейных технологий,
дополнительных тактических приспособлений) на огневую производительность, а также
на разработке методов и метрик для сбора
данных огневой производительности в условиях, максимально приближенных к боевым.
Раздел «Влияние перегрузки на производительность малых подразделений» изучает
влияние индивидуальной производительности на эффективность малых групп. Эта новая
область исследований стремится развивать
новые способы количественного изучения
производительности малых групп в условиях,
приближенных к боевым, для лучшего понимания того, как перегрузка солдат (как физическая, так и когнитивная) распространяется
в небольшой группе и как это распределение
влияет на ее производительность.
Раздел «Реализм в симуляции» направлен
на развитие фундаментального понимания
эффективности солдат в средах с эффектом
присутствия различной достоверности (речь
идет о тактических тренажерах, интерфейсах
для управления беспилотниками и т. п. —
прим. Technowars). Полученные знания будут
систематизировать необходимые уровни
взаимодействия «человек-машина» и способствовать развитию инструментов, методов и
технологий симуляции с эффектом присутствия, которые могут радикально повысить
эффективность действий солдата в боевых
задачах. Раздел «Достоверность окружения»
фокусируется на описании отношений между
наука и технологии
138
139
Делегация финских вооруженных сил во время
посещения Центра симуляторов и тренажеров ARL
знакомится с последними инновациями Лаборатории в области способов тренировок личного состава Армии США
иммерсивными (т. е. с эффектом присутствия)
обучающими средами, производительностью
и поведением солдата для систематизации
уровней физического, перцептивного и когнитивного взаимодействия, необходимого
для эффективного выполнения задач. Раздел
«Отображение, графика и эффект присутствия» основан на разработке новых методов
для создания и отображения фотореалистичных компьютерных изображений людей,
объектов и сред, что выражается в создании
компьютерных виртуальных моделей разного
уровня реализма. Раздел «Умное поведение
персонажей» направлен на изучение и оценку методов быстрого создания и повторного
использования человеческих персонажей
с интеллектуальным и адаптивным поведением в симуляционных и тренировочных
системах. Раздел «Синтетическое естественное окружение» разрабатывает реалистичные
синтетические геопространственные базы
данных, которые могут быть использованы
в натурных, виртуальных и конструктивных
симуляциях и тренировочных приложениях.
Исследования включают методы создания
динамических геопространственных баз
данных в реальном времени с физическими
эффектами. ARL возглавляет эту область
исследований, а также сотрудничает с промышленностью и с Национальным агентством
геопространственной разведки (National
Geospatial Intelligence Agency). Достижения
в области коммерческих игр и интерфейсов
находятся под пристальным наблюдением
с тем, чтобы использовать новые методы
и технологии, разработанные в индустрии
развлечений, для улучшения реалистичности
поведения человеческих персонажей в виртуальной среде, новые игровые программные
движки с улучшенной точностью моделирования и новые интерфейсы, которые обеспечивают естественное взаимодействие «человек-машина».
«Улучшенная интерпретация» фокусируется
на подходах, методиках и технологиях для
улучшения интерпретации данных, передаваемых человеческим организмом, в реальных
условиях, различных масштабах и измерениях. Открытия и инновации, как ожидается,
обеспечат возможности для значительного
улучшения возможностей и боеспособности
солдата в полевых условиях. Раздел «Нейровизуализация реального мира» направлен на
обеспечение возможностей интерпретации
измерений мозговой активности при взаимодействии людей с реальным окружением,
а также интерпретации динамических изменений у индивидуумов в результате реальных
действий. Разработки направления «Всеобъемлющие многоплановые подходы» основываются на научно-технических достижениях,
которые являются результатом непрерывного
мониторинга посредством множественных
сенсорных и сетевых подходов длительностью от недели до нескольких лет.
Расширение возможностей
человека
«Расширение возможностей человека» —
фундаментальные, прикладные исследования,
а также открытие, внедрение и развитие
технологий, прямо или косвенно повышающих перцептивные, когнитивные, физические и социальные возможности человека
в диапазоне от индивидуумов и групп до
организаций и обществ в рамках доктрины
«Армия-2030» и за ее пределами. Инновации в этой области, как ожидается, приведут
к созданию технологий подготовки и производства экипировки, которые обеспечат
беспрецедентные возможности для солдат
будущего и позволят командирам эффективно
принимать правильные решений в сложных
социально-культурных контекстах.
Группа направлений «Аугментация» (в данном контексте — дополнение и расширение
возможностей человеческого тела и органов
восприятия приборами и механизмами —
прим. Technowars) фокусируется на исследованиях для понимания и аугментации основных возможностей человека в краткосрочных
и долгосрочных перспективах. Аугментация
направлена на достижение больших возможностей, обеспечивающих устойчивость
к ограничению возможностей в течение
длительного времени, а также на поддержку
гибкого, компетентного принятия решений.
Инновации в аугментации сенсорных и когнитивных систем, которые соответствуют
индивидуальным возможностям и настроены
на оперативную обстановку, как ожидается,
значительно повлияют на ситуационную осведомленность солдат и принятие решений.
Ожидается также, что инновации расширят
физические возможности солдат за счет сбалансированной нагрузки, улучшения защиты
и повышения производительности.
Раздел «Восприятие» направлен на систематизацию и аугментацию перцептивных
требований визуальных, слуховых и тактильных сигналов в сложных динамических
боевых условиях. Модели перцептивного
обнаружения, распознавания и пространственной ориентации получены на основании лабораторных и полевых исследований,
и обеспечивают направляющие принципы
для разработки соответствующего аппаратного обеспечения. Исследования слуха
включает в себя изучение распознавания,
наука и технологии
140
141
идентификации и пространственного
восприятия звуков, относящихся к боевым
действиям, и речи в зависимости от шума и
использования средств индивидуальной защиты. Направление «Исследования зрения»
разрабатывает модели и тренировочные
программы для улучшенного распознавания
естественных целей, а также конструкции
приборов ночного видения. Направление
«Мультисенсорные исследования» систематизируют способы передачи мультимодальных сигналов, которые в некоторых случаях
дают избыточную информацию, а в других
— мешают точному пониманию ситуации.
Вибротактильные психофизические исследования направлены на оптимизацию
интеграции наголовных тактильных дисплеев с костной проводимостью в роли системы
двойного назначения. В этом новаторском
применении технологии лидирует кампания
«Исследование человека».
Когнитивный/аффективный подход фокусируется на аугментации возможностей, которые включают в себя умственные и эмоциональные навыки, необходимые для солдат
в боевых ситуациях, включая личностную
и ситуативную осведомленность; интерпретацию, восприятие, мышление, память
и суждение; следующие из предыдущих
пунктов действия — рефлексивная регуляция
и принятие решений. Открытия и инновации,
как ожидается, позволят использовать электрическую, химическую или биологическую
стимуляцию нервной системы, а также технологии для создания психически устойчивых
солдат, предотвращения ранений и восстановления от травм. Когнитивная/аффективная
аугментация стремится обеспечить и оценить
технологии, направленные на повышение
когнитивных и аффективных возможностей.
Аугментация также направлена на сопутствующие факторы для обеспечение когнитивной/аффективной устойчивости — сон, стресс,
способность к сосредоточению внимания.
Направление «Когнитивная/аффективная
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Аугментация»
Направление исследований
Роль ARL
Исследования слуха
Руководство
Исследования зрения
Сотрудничество
Мультисенсорные исследования
Сотрудничество
Вибротактильные исследования
Руководство
Когнитивная/аффективная аугментация
Наблюдение
Когнитивная/аффективная устойчивость
Наблюдение
Нейростимуляция
Наблюдение
Экзоскелеты
Сотрудничество
Физическая выносливость
Сотрудничество
устойчивость» занимается расширением возможностей уставших бойцов, групп или подразделений по преодолению невзгод и тягот
армейской службы, восстановлению своих
когнитивных и эмоциональных возможностей
после перенесенных лишений и потерь. Нейростимуляция основана на технологических
достижениях в прямой стимуляции нервной ткани электронными устройствами для
включения в более общие системы человека.
Отслеживаются отдельные специфические
технологии, в том числе транскраниальная
стимуляция постоянным током, транскраниальная магнитная стимуляция и глубокая
стимуляция мозга.
Физическая аугментация фокусируется на
технологиях внешнего усиления физической
работоспособности и делает акцент на передовых технологиях, направленных на повышение физической силы солдат или увеличении их выносливости. Как будет описано
ниже, экзоскелеты и технологии повышения
физической устойчивости отличаются в зависимости от типа задач, которые они призваны
дополнить. Данная область исследований
не исследует фармацевтические препараты или другие технологии, которые могут
существенно повлиять на физиологические
процессы солдата. Исследования экзоскелетов основаны на классе военных технологий
и управляющих алгоритмов, которые могут
увеличить физическую силу солдата путем
механической аугментации. Эта технология
может быть активной (с источником питания)
или пассивной (без питания). Данная область
исследований стремится понять и измерить
влияние экзоскелетов на производительность
в военных физических задачах в лабораторных и полевых условиях. Кроме того, результаты исследований будут использованы
разработчиками экзоскелетов для изменения
конструкции с целью улучшения удобства
использования и комфорта. Направление
«Физическая выносливость» продолжает
исследования, технологические улучшения
и наработки в области управляющих системных алгоритмов, направленных на повышение
выносливости, снижения вредного влияния
физической нагрузки и длительной транспортировки грузов на физической работоспособности и состоянии солдат. Отслеживается несколько областей исследования,
в том числе устройства, предназначенные для
снижения метаболических затрат организма
и ускорения восстановления после выполнения длительных физических задач солдатами.
Раздел «Обучение» включает в себя программу разносторонних фундаментальных
исследований и развития передовых технологий для достижения значительных успехов в обучении солдат и, в конечном счете,
в эффективности выполнения задач. Развитие будущих технологий обучения требует
достижений в изучении естественных наук,
наук о человеке, наук о взаимодействиях
«человек-система», компьютерных наук,
инженерии, моделирования и симуляции.
Выполнение программы технологий обучения
и подготовки предназначено для получения
высоких достижений в изучении, запомина-
Сенсорные планшеты COMET, поддерживающие технологию множественных прикосновений, в качестве
средства планирования военных операций — результат совместных разработок RDECOM и Microsoft
Активный экзоскелет компании Lockheed Martin,
демонстрировавшийся во время выставки U.S. Army
Strong Zone в 2011 г.
наука и технологии
142
143
нии и передачи знаний и навыков из обучающей среды в полевые условия. Конечная цель
заключается в открытии и внедрении новых
мощных инструментов, технологий и методов,
которые могут ускорить обучение, могут быть
применены в случае необходимости в любое
время и по доступной цене.
Раздел «Эффективность и методы обучения»
включает в себя фундаментальные исследования и передовые технологические разработки
инструментов и методов эффективного обучения для создания эффективного и адаптивного/персонального обучения для повышения
качества усвоения материала. Потенциальные
области применения включают адаптивных преподавателей, которые динамически
подстраивают обучение к состоянию солдата,
автоматизированные инструменты тренировки эффективности и распределенные среды
обучения. Адаптивное обучение фокусируется на исследовании методов, позволяющих
на основе компьютерных обучающих систем
(CBTS, Computer-Based Tutoring Systems)
адаптировать обучение, основываясь на
состоянии обучаемых (когнитивном, аффективном и компетентностном) с целью оптимизации результатов ученика, состоящих из
производительности, запоминания, ускоренного обучения и приспособляемости. Эффективность обучения фокусируется на опреде-
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Обучение»
Направление исследований
Роль ARL
Адаптивное обучение
Сотрудничество
Эффективность обучения
Сотрудничество
Распределенное обучения
Сотрудничество
Методы искусственного интеллекта
Наблюдение
Виртуальная/смешанная и аугментированная
реальность
Сотрудничество
Виртуальные персонажи
Сотрудничество
Натурная симуляция
Сотрудничество
Медицинское моделирование
Сотрудничество
Встроенное обучение
Сотрудничество
Достижения в компьютерных/сетевых ИТ
Наблюдение
лении степени, в которой система облегчает
подготовку к целевым задачам. ARL возглавляет армейские исследования для определения
необходимых технологий для эффективной,
надежной и действенной оценки эффективности обучения. Направление «Распределенное
обучение» исследует и оценивает технологическое обучающее окружение, основанное
на данных, для интегрированной, распределенной подготовки на разных платформах
(персональных компьютерах и мобильных
устройствах) в соответствии с ранее принятой
армейской моделью обучения. Достижения
в «Методах искусственного интеллекта»
отслеживаются для получения знаний о новых
методах искусственного интеллекта в многочисленных вспомогательных областях, таких
как машинное обучения (речь о системах,
которые обучаются на основе массивов данных)
и датамайнинг, т. е. интеллектуальный анализ
данных (вычислительный процесс обнаружения
закономерностей в больших наборах данных
различными методами).
Раздел «Технологии симуляции и обучения»
исследует, демонстрирует и продвигает широкий спектр технологий моделирования для
повышения профессиональной подготовки
армии. Потенциальные области применения
включают аугментированные учебные среды, виртуальных персонажей, натурные (без
использования виртуальной среды) тренировки
и технологии симуляции, медицинское моделирование и встроенное обучение. «Виртуальная/
смешанная и аугментированная реальность»
стремится к инновациям в области учебных
сред, моделей и возможностей взаимодействия
«человек-машина» для обеспечения реалистичных тренировок в виртуальных, смешанных
и аугментированных симуляциях реальности.
Раздел «Виртуальные персонажи» ориентирован на развитие технологий для быстрого
создания машинно-генерируемых персонажей с
человекоподобным типом поведения, которые
могут быть использованы в качестве ролевых
игроков в армейских симуляционных и тренировочных системах. Технология натурной
симуляции исследует и разрабатывает технологии для значительного повышения реалистичности натурных учений для тренажеров боевых
действий в городской местности, полигонов,
мест постоянной дислокации и центров боевой
подготовки. Данные исследования включают
(но не ограничиваются ими) разработку нового
поколения лазерной системы имитации боя
MILES (Multiple Integrated Laser Engagement
System; «лазерный тир» — прим. Technowars).
Направление «Медицинское моделирование»
состоит из прототипирования наиболее реалистичных и эффективных симуляционных систем обучения солдат и военных врачей путем
использования новейших технологий: силиконовых и синтетических биологических тканей,
имитаторов запахов, крови и других жидкостей организма, варьируемой физиологии, датчиков, возможности проведения постанализа
по завершении тренировки, 3D-анатомии,
виртуальной визуализации пациента. «Встроенное обучение» состоит из исследований
в области интеграции моделей и симуляции
в армейские наземные и воздушные платформы для проведения тренировок и подготовки
к боевым задачам. В частности, ARL разрабатывает и совершенствует программное
обеспечение прогнозирования действий
противника для интеграции с армейскими
системами управления миссиями. Направление «Достижения в компьютерных/сетевых
ИТ» для тренировочных симуляций является
областью интересов Армии в академической
и промышленной областях и состоит из новых
вычислительных технологий, возможностей
распространения данных, облачных технологий, достижений в области интернет-технологий, мобильных устройств и социальных сетей,
а также процессов, связанных с обучением
и практическим боевым применением.
Интеграция человек-система
Группа разделов «Интеграция человек-система» включает в себя фундаментальные
и прикладные исследования для открытия,
понимания, использования и применения основных принципов человеко-системной интеграции, в том числе и в таких областях как
сложные информационные системы, команды
«человек-агент» (здесь и далее под агентами
подразумеваются устройства-посредники,
программы либо другие неодушевленные
системы — прим. Technowars), кибербезо-
наука и технологии
144
145
пасность, организационные и социальные
сети. Открытия фундаментальных принципов,
регулирующих сетевые коммуникации и отношения «человек-система» и их динамику,
приведет, как ожидается, к технологическим
и методологическим инновациям, критически
важным для формирования операционной
среды «Армии-2030». Эти открытия должны
быть применимы во всем диапазоне социальных и культурных условий.
Аспекты этого исследования дополняют
результаты кампаний по проведению исследований в области вычислительных наук, информационных систем и кампании внешних
фундаментальных исследований с разграничением в том, что кампания исследований
в области наук о человеке делает больший
акцент на влияние систем с участием человека на динамику человеческого поведения
и эффективности; подходит для стабильного,
гибкого, адаптивного управления на основе
индивидуальных возможностей и состояний
человека; учитывает влияние человека на общую архитектуру и эффективность системы.
Кроме того, кампания научных исследований
о человеке использует инструменты и методы
разработки из направлений по оценке и анализу интеграции «человек-система».
Исследование технологий интеграции
ориентировано на инновации в ключевых
областях интеграции «человек-система».
Это направление стремится открыть, понять и использовать свойства, принципы и
механизмы, регулирующие взаимодействия
«человек-система» для внедрения инновационных интерфейсов и стабильных, надежных,
эффективных систем управления, равно как и
разработки методов анализа, моделирования
и предсказания эффективной интеграции «человек-система». Ожидается, что инновации
откроют возможность интеграции человека
в социотехнические системы различного
масштаба, более эффективные, натуралистические, тесно связанные и более приспосо-
бленные к динамике пользователя, чем те, что
используются в современной армии.
Направления «Технологии интерфейсов» рассматривают передовые приложения и концепции дизайна интерфейсов «человек-система»,
включая когнитивное и поведенческое влияние информационных методов индикации
и управления взаимодействиями. Новаторские
подходы и методики повышения точности,
эффективности и пропускной способности
передачи информации между пользователем
и системой находятся в стадии поиска. Ожидается, что инновации расширят информационные взаимодействия «человек-система»,
что, в свою очередь, увеличит производительность «солдат-система» и разгрузит солдат
за счет снижения когнитивных и тренировоч-
Военнослужащий-доброволец выполняет
задание на беговой
дорожке во время
исследований функций человеческого
организма в Натикском исследовательском центре. Начиная
с 1954 года в подобных исследованиях
приняло участие
около 3700 солдат.
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Интеграционные технологии»
Направление исследований
Роль ARL
Мультимодальные интерфейсы
Сотрудничество
Интуитивно-понятные и натуралистические
интерфейсы
Сотрудничество
Имплантируемые материалы/устройства
Наблюдение
Кибернетика
Сотрудничество
Интеграция мозг-компьютер
Сотрудничество
Один из проектов ARL
исследует с помощью
нейроинтерфейса
RAVEN сигналы головного мозга человека
в тот момент, когда он
обнаруживает потенциальную угрозу (например, вооруженных
лиц). Для этого перед
оператором с высокой частотой (около
5 кадров в секунду)
показывается ряд
картинок с воспроизведенной соответствующим образом
городской средой.
ных требований. Раздел «Мультимодальные
интерфейсы» фокусируется на интерфейсах,
которые сочетают несколько режимов ввода/
вывода для повышения точности, эффективности и ширины канала для обмена информацией между пользователями и системой.
«Интуитивно-понятные и натуралистические
интерфейсы» — область исследований, рассматривающая когнитивные и поведенческие
последствия воздействия информационных
методов отображения и управления системой на пользователей и стремится развивать
принципы дизайна интерфейсов, которые
разгрузят солдат за счет снижения когнитивных требований и значительного ускорения
подготовки. Имплантируемые материалы/
устройства основаны на технологических
достижениях, которые ведут к новой области
имплантируемых интерфейсов. Примеры отслеживаемых тематических областей включают в себя датчики, компьютеры и средства
управления, имплантированные в зубы, под
кожу, вводимые перорально или непосредственно сопряженные с нервной тканью.
Раздел «Поведение с замкнутым контуром»
фокусируется на концептуальных, вычислительных и биологических основах поведенческой динамики, присущей системам с замкнутым контуром (и присутствием человека
в качестве элемента обратной связи — прим.
Technowars). Принимаются во внимание
и новые подходы к адаптации и расширению
поведения в замкнутых контурах «человек-система». Приложения, как ожидается,
смогут использовать динамическую природу
поведения контура «человек-система» для
улучшения интеграции человека и системы
в инновационных военных решениях. Кибернетика стремится выявить общесистемные принципы, которые работают на разных
уровнях анализа, и включить эти принципы
в новые методологические и аналитические
подходы, которые охватывают временные зависимости, присущие человеческим данным,
с упором на описательные, механистические
и прогностические модели человеческого
поведения. Интеграция «мозг-компьютер»
направлена на открытие новых подходов
к интерпретации информации от сигналов
головного мозга и стремится развить основные принципы и инновационные подходы
к адаптации и улучшению поведения «человек-система» на основе непосредственного
получения информации от нервных сигналов.
Раздел «Люди в составе систем» фокусируется на открытии, понимании и использовании
основных принципов, регулирующих влияние систем с участием человека на динамику
и эффективность последнего. Эта работа
также фокусируется на влиянии человека на
общий системный дизайн, на эффективности
команд «человек-агент», кибербезопасности,
организационных и социальных сетях. Инновации, как ожидается, будут использовать
фундаментальное понимание аспектов динамики социальных сетей, оптимизации организационной структуры, этических, ценностных,
доверительных, социально-культурных, экономических и геополитических последствий.
Это будет способствовать развитию передовых технологий, которые влияют на групповую динамику и эффективность.
Раздел «Команды „человек-агент”» посвящен
вопросам, связанным с совместной работой
систем «человек-агент» в рамках небольшой
наука и технологии
146
147
команды. Эта работа фокусируется на изучении доверия человека к агентам, транспарентности (понятности) агентов, когнитивной
робототехнике и совместной работе человека
и агентов (посредников). Научно-исследовательская работа направлена на изучение
процессов взаимодействия человека и агентов в команде, надежном измерении доверия
и совместной работы системы «человек-­
агент», а также разработке возможностей
агентов на основе когнитивных архитектур.
Эти тематические области применимы
к взаимодействию человека с виртуальными
агентами, физических роботами, и командам
гетерогенных (смешанных) агентов. «Доверие» рассматривает взаимодействие между
одушевленными и агентскими партнерами,
которые оказывают воздействие на калибровку доверия агентских систем. В частности,
эта работа фокусируется на самообъяснении
и прозрачности агентов (агенты передают информацию о текущих выводах, неопределенности и прогнозировании будущих результатов), а также разработке методов измерения
доверия. «Когнитивная робототехника» стремится к расширению, аугментации и модернизации существующих алгоритмов искусственного интеллекта, использующих когнитивные
архитектуры и психологическую теорию. Эта
работа фокусируется на навигации по ориентирам, эпизодическом обучении и распознавании объектов. Потенциальные направления
исследований включают в себя распознавание контекста, ситуативное понимание
и концептуальное построение. «Командная
работа „человек-агент”» рассматривает процессы сотрудничества человека с агентскими
системами. Эта работа изучает взаимодействие человека с интеллектуальными агентами для управления роботами, ментальные
модели «человек-агент» с общим доступом
и метрики для командной работы «человек-­
агент». Области применения включают в себя
роботов, виртуальные агенты и команды
разнородных агентов. Направление «Динамические и индивидуальные взаимодействия»
Кампания «Исследования человека»,
раздел «Комплексы „человек-система”»
Направление исследований
Роль ARL
Доверие
Сотрудничество
Когнитивная робототехника
Сотрудничество
Командная работа "человек-агент"
Сотрудничество
Динамические индивидуальные взаимодействия
Отслеживание
Данные для принятия решений
Сотрудничество
Системы поддержки принятия решений
Сотрудничество
Человеческие аспекты кибербезопасности
Сотрудничество
Сетевая командная производительность
Сотрудничество
Интеллектуальные системы и социальная
динамика
Сотрудничество
Социально-культурные влияния
Сотрудничество
Этика и ценности
Отслеживание
проводит научно-исследовательские работы
по взаимодействию человека с многочисленными распределенными агентами с изменяющимся поведением. Исследования передовых
методов визуализации информационных
данных в других областях также находятся
под пристальным вниманием.
«Социально-технические системы» фокусируются на социально-технических сетевых
операциях и механизмах обучения человека
с целью улучшения распределенного сотрудничества и принятия решений в сложных
эксплуатационных условиях. Результаты улучшают принятия решений солдатами, обмен
информацией, а также производительность
и возможности устройств в сложных сетевых
операциях. И социально-технические свойства, и когнитивные аспекты деятельности
солдат рассматриваются с целью уравнивания
возможностей личного состава и системных
возможностей. Раздел «Данные для принятия
решений» использует принципы когнитивных,
компьютерных наук и исследований о соци-
Традиционные способы взаимодействия
с социальной средой
территории ведения
боевых действий —
воздействие на нее
с помощью агитационных материалов.
На снимке — солдаты 15-го батальона
психологических
операций 10-й горной
дивизии Армии США
сбрасывают листовки
над иракской провинцией Киркук в марте
2008 г.
альных сетях применительно к требованиям
данных для решений в сложных динамических
сетевых операциях. Проводимые исследования
используют модели и методы для поддержки распределенной обработки информации
и принятия решений, охватывающих диапазон
от тактических до стратегических сетей, уделяя
особое внимание предоставлению и использованию солдатами информации в сложном и
динамически меняющемся окружении. «Системы поддержки принятия решений» учитывают
намерения солдат, глобальную обстановку
и территориально-специфичные знания для
выдачи рекомендаций по последовательности
действий. Эффективность действий солдата
и отряда улучшается за счет сокращения времени цикла от момента сбора данных до этапа
принятия решения. Подход этой программы
использует представление доктриноцентричных (doctrinally-based) знаний для моделирования конкретных рабочих потоков и непрерывного отслеживания состояние оперативной
обстановки для поддержки принятия решений,
предоставляя нужную информацию нужному
человеку в нужное время. Главной научной
целью исследования «Человеческие аспекты
кибербезопасности» является создание строгой науки принятия киберрешений, которая позволит оборонным системам: выявлять риски
и кибератаки, присутствующие в окружении;
понимать и предсказывать мотивы и действия
пользователей, обороняющихся, и нападающих; изменять сетевую среду для безопасного
достижения максимального оперативного
успеха с наименьшими затратами ресурсов.
«Сетевая командная производительность» направлена на использование и развитие коммуникационных технологий для количественной
оценки человеческой динамики в сложных
командах. Кампания научных исследований
о человеке нацелена на расширение способности армии ненавязчиво контролировать
индивидуальную и командную производительность в течение времени с целью проактивной поддержки и аугментации. «Интеллектуальные системы и социальная динамика»
фокусируется на командах «человек-система»
в социальной среде, где социальные сигналы
и контекст влияют на производительность.
Важные компоненты включают в себя понимание социальных сигналов, используемых
в человеческом общении, того, как социальный и культурный контекст влияют на производительность, и разработку принципов для
привития социального/культурного понимания во взаимодействии «человек-система».
Исследования в разделе «Социально-культурные влияния» основное внимание уделяют
разработке утвержденной социально-культурной классификации принятия решений для
рядовых/командующих, которые влияют на
решения по ассиметричным угрозам и циклам
планирования в качестве источника исходных данных для моделей и информационных
инструментов. Репрезентативные алгоритмические модели социально-культурных
переменных будут разработаны и внедрены
в модели ARL под названием (CAAT, Culturally
Aware Asymmetric Threat — культурно-зависимая ассиметричная угроза) наряду с методами
и метриками для оценки и улучшения предсказания асимметричных угроз. Раздел «Этика
и ценности» отслеживает научно-технические
достижения для учета развития этических
систем, влияющих на производительность
«человек-система», что особенно важно
при взаимодействии с интеллектуальными,
адаптивными, способными к анализу информации системами.
наука и технологии
148
149
Кампания
«Оценка
и анализ»
План кампании по оценке
и анализу
Инвестиции ARL в анализ и оценку имеют
три цели — поддержку оценщиков, руководителей программ и лиц, принимающих реше-
ЗАДАЧИ КАМПАНИИ: исследовать и внедрить новые и обновить существующие технологии, которые: улучшат технологии,
разрабатываемые для удовлетворения критически важных и специфических для Армии запросов; обеспечить личный состав
и лица, принимающие решения, точной и подробной информацией о возможностях матчасти; связать организационные
и оперативные силы посредством мощного набора инструментов с общим совместным доступом, который упростит и улучшит принятие ими решений.
ОБЩИЙ ПЛАН РАБОТ: решения Армии о технологических инвестициях, закупках оружейных систем и их оперативном
применении основаны на строгих, прозрачных технических базисах, которые учитывают все аспекты DOTMLPF (акроним от
„Doctrine, organization, training, materiel, leadership and education, personnel and facilities”, «Доктрина, организация, подготовка, матчасть, управление и образование, личный состав и сооружения» — прим. Technowars), диапазон возможных действий
и контрмер противника и окончательные последствия с точки зрения эффективности наших сил для выполнения своих
миссий. Постулируемая цель заключается во встраивании сопоставимых аналитических возможностей в матчасть и передаче
последней оперативным подразделениям для того, чтобы личный состав мог оперативно и уверенно использовать новейшие
армейские системы.
ния; модернизацию возможностей Армии
в традиционно сильных сферах лабораторных исследований и инженерного анализа
технологий и систем; и использовании этих
сильных сторон для создания принципиально
новых возможностей. Выполнение этих целей
Оценка и анализ
Оценка достижений науки
и техники
Научно-технические
методы оценки
Детерминанты
инвестиционной
эффективности
Методики
верификации
и валидации
оценки
Оценка
инвестиций
в научнотехнической
сфере
Синтез дисциплин
для целостной
оценки
Прогнозирование
открытий
Влияние
открытий
на инновации
Конкурентоспособность рабочей
силы в научно-технической
сфере
Оценка совместимости систем
с задачами миссий
Системы, способные
к оценке миссий
Баллистика
Интеллектуальные платформы
и подразделения
Электронное
оружие
Объединенная
системная
инженерия
Человеческие
факторы
Надежность,
доступность
и ремонтопригодность
Системы
систем
поставит ARL во главе принятия армейских
решений в научно-технической и инженерной сферах, что будут востребовано технологическими и стратегическими реалиями,
эволюция которых будет только продолжать
ускоряться.
Кампания ARL по оценке и анализу ориентирована на руководство разработкой и интеграцией технологий, существенно расширяющих круг вопросов, которые можно решить
с помощью строгих аналитических подходов,
повышение пропускной способности и оперативности аналитических процессов, а также
на разработку готовых к эксплуатации приложений повышенной устойчивости, которые
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Факторы, определяющие эффективность вложе­ний»
Направление
исследований
Роль ARL
Оценка инвестиционной эффективности
Сотрудничество
предоставляют весь потенциал внутреннего
лабораторного анализа непосредственно
в распоряжение действующих армейских
подразделений. Эта кампания основывается
на фундаментальных принципах физики, материаловедения, машиностроения, математики
и химии для анализа в таких областях как баллистическая уязвимость, электронное оружие
и отказы материально-технической части.
Оценка достижений науки
и техники
Раздел «Оценка достижений науки и техники» концентрируется на понимании затрат
и выгод научно-исследовательских усилий,
уровня их готовности, рисков, потенциальной
отдачи и проблем интеграции. «Факторы,
определяющие эффективность вложений»
концентрируются на выявлении и развитии
количественных моделей или инструментов
для анализа решений, которые сулят создание эффективных механизмов для оценки
инвестиционной эффективности программ
исследований и разработок. Методологии,
разработанные в рамках этих исследований,
будут предоставлять альтернативный подход
наука и технологии
150
151
Проблема устаревания военной техники, которая в ходе
разработки к моменту
начала производства
может потерять актуальность, стоит очень
остро. Для того, чтобы
избежать подобной
ситуации, необходим,
в частности, научный
подход к оценкам
эффективности различных технических
достижений.
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Оценка инвестиций
в научно-технической сфере»
Направление
исследований
Роль ARL
Инвестиционная
оценка
Сотрудничество
к обзорам экспертных групп для того, чтобы
удостовериться в инвестиционной эффективности программ исследований и разработок.
Раздел «Оценка инвестиций в научно-технической сфере» концентрируется на выявлении и развитии многообещающих количественных моделей или инструментов анализа
решений для оценки влияния бюджетных
инвестиций на производительность в научно-технической сфере — как в краткосрочной,
так и долгосрочной перспективах. Созданные благодаря этим усилиям методологии,
как ожидается, обеспечат понимание оценок
трендовых направлений с достаточным запасом времени для активного управления.
«Прогнозирование открытий» концентрируется на выявлении и развитии количественных
моделей или инструментов анализа решений,
которые сулят создание эффективных механизмов использования оценок недавних научно-технических достижений для прогноза
новых открытий и новых исследовательских
областей. Методологии, разработанные в рамках этих усилий, будут предоставлять альтернативный подход к обзорам экспертных групп
для выявления перспективных направлений
новых научных открытий.
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Прогнозирование открытий»
Направление исследований
Роль ARL
Прогнозирование открытий
Сотрудничество
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Влияние открытий на инновации»
Направление исследований
Роль ARL
Влияние открытий на инновации
Сотрудничество
концентрируется на выявлении и развитии
количественных моделей или инструментов
анализа решений для создания эффективных
механизмов оценки воздействия научной
деятельности на американские технологические инновации и корпоративную конкурентоспособность во всем мире. Эти усилия, как
ожидается, приведут к созданию оценочных
подходов, которые позволят идентифицировать и точно оценивать научные атрибуты
в масштабах всего предприятия, влияющие на
технические инновационные тренды и динамику корпоративного рынка акций — факторы, которые имеют решающее значение для
реализации технологических возможностей
для вооруженных сил будущего.
Раздел «Конкурентоспособность рабочей
силы в научно-технической сфере» концентрируется на выявлении и развитии количественных моделей или инструментов анализа
многообещающих решений в роли эффективных механизмов сетевого анализа для оценки
структуры научного сообщества. В частности, эти усилия, как ожидается, будут иметь
решающее значение в качественной оценке
инженерно-технического персонала, барье-
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Влияние научно-технических разработок
на инновации и конкурентоспособность»
Направление исследований
Роль ARL
Научная оценка предприятия
Сотрудничество
ров вступления в научное сообщество для
выпускников технических колледжей, типов
технических организаций для трудоустройства выпускников технических колледжей,
а также в создании трендов на рынке труда
для технических специалистов.
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Конкурентоспособность рабочей силы
в научно-технической сфере»
Направление исследований
Роль ARL
Оценка рабочей силы в научно-технической
сфере
Сотрудничество
«Влияние открытий на инновации» сосредоточено на определении и развитии количественных моделей или инструментов анализа
многообещающих решений в роли эффективных механизмов для определения научных
открытий, которые, как ожидается, приведут
к инновациям с наибольшим уровнем последствий; уровней понимания, которые необходимы для запуска наиболее плодотворной
инновационной деятельности; подходов для
согласования долгосрочных инноваций, ведущих к перспективным открытиям в контексте
требований заказчика.
Раздел «Влияние научно-технической сферы
на инновации и конкурентоспособность»
наука и технологии
152
153
Научно-технические методы
оценки
Раздел «Научно-технические методы
оценки» концентрируются на понимании
ключевых типов аналитических задач, актуальных для «Армии-2030», используя последние разработки наших научных и промышленных партнеров, а также выполняя
фундаментальные и прикладные исследования по разработке новых мощных инструментов, которые необходимы для решения этих
задач.
Методики верификации и валидации оценки
направлены на улучшение нашей способности обеспечить заинтересованные стороны
и заказчиков технически совместимыми,
достоверными, точными, удобными и оправданными оценками. Надежная верификация
и валидация имеет решающее значение для
управления риском ошибочных решений,
проистекающих из неадекватных или ошибочных оценок. Целью этих усилий является
достижение математических и статистических методологий, позволяющих надежно
проверять и подтверждать широкий спектр
явлений и систем.
Кампания «Оценка и анализ», раздел
«Верификация и валидация методов оценки»
Направление исследований
Роль ARL
Оценка верификации и валидации
Сотрудничество
Кампания «Оценка и анализ», раздел
«Синтез дисциплин для целостной оценки»
Направление исследований
Роль ARL
Разработка надежных алгоритмов
Сотрудничество
Раздел «Синтез дисциплин для целостной
оценки» сосредоточен на разработке надежных общих методов для создания метрик
и алгоритмов объединения различных разнородных явлений без ущерба для точности
и с гарантией от возникновения неприемлемых следов искусственной ошибки. Эти
усилия, как ожидается, приведут к созданию
четких методологий для обработки многочисленных явлений в едином согласованном
контексте.
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Баллистика»
Оценка совместимости систем
с задачами миссий
Кибербезопасность фокусируется
на оценке уязвимостей армейских
систем — сетей и устройств, подключенных
к сети — для киберугроз. Кибераналитики,
занимающиеся анализом и оценкой угроз —
это условная команда «красных», их противники — команда «синих» — занимается
тестированием методов проникновения
и анализом кода с использованием
существующих методологий, инструментов
и методов их разработки, необходимых для
оценки новых технологий. Это дополняет
и улучшает работу, проводимую в рамках
кампании информационных научных исследований.
Оценка совместимости систем с задачами
миссий концентрируется на понимании
и развитии системных технологий, дизайна
и применения вместе с текущими — и, вероятно, будущими — новейшими разработками
для оптимизации перспективных проектов
и информирования об оценочных и закупочных решениях с дополнительным анализом —
технически обоснованном и практически эффективном. Ключом к этой работе являются
методологии интеграций технических оценок
в научной и инженерной области с выводами
об эффективности миссии для непосредственных эксплуатантов матчасти.
Баллистика специализируется на анализе
последствий взрыва и баллистической нагрузки на мозг и тело, и будет включать в себя
численные модели солдат в анализе предсказаний производительности системного
уровня. Это исследование, как ожидается,
позволит прогнозировать производительность системы для анализа затрат и выгод от
изменений в какой-либо части системы до
общей производительности солдата. Дополнением к этому исследованию идет обширная программа физических и виртуальных
экспериментов для наработки эмпирических
данных, необходимых для подтверждения
этих инструментов. Эта работа дополняет
Направление
исследований
Роль ARL
Баллистический
анализ
Руководство
исследования кампании научных исследований о человеке.
Чем выше зависимость солдата от современной
электроники, тем опаснее уязвимости этой электроники. Ведь в перспективе она может заменить или
существенно дополнить все органы чувств бойца.
наука и технологии
154
155
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Кибербезопасность»
Направление исследований
Роль ARL
Оценка устройства
Сотрудничество
Оценка сети
Сотрудничество
Раздел «Устройства» ориентирован на
тестирование уязвимостей устройств —
в частности, анализа программного кода —
и тестировании методов проникновения.
Усилия кампании по оценке и анализу в этой
области состоят из разработки инструментов
программного обеспечения для тестирования
уязвимостей, автоматизации тестирования
проникновений и анализа кода. Кампания использует уже готовые инструменты, продукты
и методы других правительственных агентств,
научных организаций и индустрии.
Раздел «Сеть» посвящен проведению тестирования уязвимостей армейских сетей
против киберугроз для поддержки принятия
закупочных решений. Кампания по оценке и анализу проводится в сотрудничестве
с инженерно-техническим сообществом для
определения показателей и разработки методологии для оценки эффективности этих се-
Прогресс в средствах
защиты органов
зрения от чрезмерно
интенсивного излучения давно вышел
за рамки различных
пассивных светофильтров. В частности, в
современных сварочных масках применяются активные
ЖК-фильтры, которые
по команде от датчика сварочной дуги
мгновенно уменьшают
степень пропускания
света до заданного
значения.
тей. Кампания основана на лучших практиках
и предметном опыте для поддержки независимой экспертизы, использует преимущества
технологических прорывов, сделанных в ходе
исследований кампании информационных
наук.
Раздел «Электронное оружие» направлен на
развитие новых методик и технологий для
оценки воздействия новых угроз со стороны
электронного оружия. Области, представляющие особый интерес, включают воздействия
таких угроз как динамические электронные
атаки на системы связи и атаки импульсными
лазерами с ультракороткими импульсами на
оптические датчики. Раздел «Связь» ориентирован на разработку нового поколения
электронных контрмер: техник, видов модуляции, симуляционных моделей и методик
для проведения теоретических, лабораторных и полевых исследований для противостояния угрозам динамических электронных
атак — с акцентом на анализ уязвимости
для поддержки армейского сообщества по
тестированию и оценке. В частности, радиочастотные системы связи были революционно изменены разработками динамического
доступа к спектру (DSA, dynamic spectrum
access), появлением метода пространственного кодирования сигнала MIMO (multipleinput, multiple-output) и методов сверхширокополосной передачи сигнала. Раздел
«Уязвимость сенсоров» ориентирован на
лучшее понимание угроз от импульсных лазеров с ультракороткими импульсами и их воздействия на армейские оптические сенсоры.
Эти усилия будут направлены на понимание
возникающих лазерных угроз, которые могут
возникнуть в боевой обстановке, разработку
новых методик оценки и совершенствование
существующих моделей. Эти усилия объединены с работой в кампании по исследованию
материалов.
Исследования в разделе «Человеческие факторы» направлены на реализацию и развитие
оценок и аналитических методов интегрированной инженерии человеческих факторов
(HFE, Human Factors Engineering) и системной
инженерии (SE, System Engineering) для производства эффективных моделей, способных
прогнозировать человеческие, системные
и тактические возможности в начале закупочного цикла. Эти усилия направлены на выявление возможностей и ограничений человека
в физической, перцептивной и когнитивной
сферах, и будут использованы в кампании
научных исследований о человеке. Раздел
«Физические аспекты» ориентирован на
использование знаний, накопленных в ходе
кампании по изучению человека, для разработки аналитических техник, оценочных
инструментов и методов и создания новаторских методологий моделирования и симуляции, учитывающих физические возможности
и ограничения как человека, так и системы.
Методики моделирования и симуляции, полученные в результате этой деятельности, как
ожидается, повысят способность армии к прогнозированию системных результатов миссий
и внесут свой вклад в изучение человеческих
факторов. Раздел «Перцептивные аспекты»
ориентирован на использование и понимание человеческого восприятия и принципов
устройства организма человека на основе
данных полученных в ходе кампании по изучению человека. Результатом использования
этих данных станут методы и инструменты
аналитического моделирования и симуляции, предназначенные для обеспечения
расширенных количественных прогнозов
перцептивной производительности человека.
Инструменты и методы моделирования и симуляции, разработанные в результате этих
усилий, как ожидается, обеспечат аналитиков
расширенными возможностями создания
прогнозов по человеку и системе, что позволит предотвратить перегрузку солдат, которая
могла бы привести к увеличению числа травм,
открытия огня по своим же подразделениям
или снижению производительности системы
и миссии.
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Электронное оружие»
Направление исследований
Роль ARL
Анализ коммуникационных систем
Руководство
Уязвимость датчиков
Руководство
Раздел «Когнитивные аспекты» ориентирован на использование данных о человеческом
познании, полученных в ходе научной кампании по изучению человека, включая данные
прикладной неврологии, направленной на
изучение взаимосвязей между физической
структурой мозга, его динамическим нейрофизиологическим функционированием
и человеческим поведением. Результатом
этих работ должно стать создание методов
и инструментов аналитического моделирования и симуляции для раннего и экономически
эффективного использования критериев
инженерии человеческих факторов и системной инженерии (HFE & SE) применительно
к процессу закупки для оптимизации производительности комплекса «солдат-система»,
стоимости и успешности миссии.
Раздел «Надежность, доступность и ремонтопригодность» направлен на реализацию
и развитие новых методологий и технологий
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Человеческие факторы»
Направление исследований
Роль ARL
Методики физического моделирования
и симуляции
Руководство
Методики перцептивного моделирования
и симуляции
Руководство
Методики когнитивного моделирования
и симуляции
Руководство
наука и технологии
156
157
для облегчения оценки готовности личного
состава и матчасти. Направление «Личный
состав» сосредоточено на разработке метрик «человек-доступность» для выражения
время простоя человека как функции от
неотъемлемой надежности системы, создания концепции «пригодности к поддержке»
и функционального распределения «человек-задача». Входными данными для метрики
будут системные сбои, вызванные ошибками
операторов; время простоя в результате
выполнения критически важных системных
задач — запуски, перезагрузки, отключения;
время простоя из-за ожидания персонала
для полевого ремонта/обслуживания и их
действий по техобслуживанию. Раздел
«Матчасть» сосредоточен на разработке
методологий оценки воздействия надежности, доступности и ремонтопригодности
на возможности системы по выполнению
миссий. Эта работа будет будет совмещать
в режиме реального времени сканирование
окружающей среды и состояние системы — от
микро- до макромасштабов — с учетом моде-
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Надежность, доступность
и ремонтопригодность»
лирования требований к системе на основе
физических законов для определения запаса
прочности. Эта возможность, как ожидается,
должна помочь разработчикам технологий
в оптимизации конструкций и планировании оптимизаций нагрузки при выполнении
миссий, а также операторам — для оптимизации деятельности в реальном времени для
успешного выполнения заданий.
Раздел «Системы систем» предназначен
для развития новых возможностей анализа
систем систем, которые представляют собой
наборы взаимосвязанных и взаимозависимых
систем, свойства и возможности которых
выходят далеко за пределы простого суммирования атрибутов систем, входящих в их
состав. Новаторские аналитические возможности, разработанные в результате этих
исследований, как ожидается, смогут дать точные представления боевых процессов, таких
как баллистическое взаимодействие, компьютерные и сетевые операции, радиоэлектронное оружие, встроенных в когнитивный,
коммуникационный контексты и контекст
принятия решений.
Системы, способные к оценке
миссий
Направление исследований
Роль ARL
Личный состав
Сотрудничество
Матчасть
Сотрудничество
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Системы систем»
Направление исследований
Роль ARL
Технология
Сотрудничество
Система
Сотрудничество
Системная инженерия
Сотрудничество
Данный раздел концентрируется на понимании и использовании разработок других
научно-технических кампаний для самостоятельного развития оценки и анализа от лабораторной методики до технологии, готовой
к боевому применению.
ван на интеграцию знаний из исследовательской программы ARL в области кибернетики
в аналитические модели и симуляции для
изучения синергии оптимального интерфейса
«человек-машина». В этих моделях обратная
связь от людей будет указывать системе на
ситуации, когда человек перегружен, и задачи
людей будут динамически распределяться
системой. Вследствие перераспределения
задач операторы в системе будут нагружены
равномерно и, таким образом, смогут лучше
принимать эффективные решения. Раздел
«Осведомленность и адаптивное обучение» посвящен разработке следующего
поколения обучающе-управляющих систем
(LMS, learning-management systems), которые динамически отслеживают и оценивают
каждого солдата в системах, где они работают.
Ожидается, что LMS будет единой системой
для задач выявления недостатков в работе,
определения потребностей в обучении, а затем в обеспечении соответствующей подготовки в автоматическом режиме, что должно
значительно увеличить эксплуатационную
готовность подразделений в выполнении конкретных миссий. Кроме того, LMS позволит
командирам постоянно оценивать учебную
готовность своих солдат.
Раздел «Объединенная системная инженерия» направлен на выявление и смягчение
нежелательных последствий и потенциальных
уязвимостей, которые могут проявиться у ин-
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Интеллектуальные платформы
и подразделения»
Направление исследований
Роль ARL
Принятие решений человеком
Сотрудничество
Осведомленность и адаптивное обучение
Сотрудничество
Системная инженерия
Сотрудничество
Кампания «Оценка и анализ»,
раздел «Объединенная системная инженерия»
Направление исследований
Роль ARL
Целостная системная инженерия
для умных платформ и подразделений
Сотрудничество
теллектуальных систем в боевых условиях
в результате конструкционных недостатков.
В частности, эти исследования направлены на
разработку концепций инженерных систем,
специально предусматривающих целостное
использование интеллектуальных технологий, систем, платформ и сил при сведении
к минимуму или полном устранении проблем
совместимости и основных проблем функциональности.
Раздел «Интеллектуальные платформы
и подразделения» предназначен для разработки аналитических моделей и симуляций, которые могут быть использованы для
дополнения или замены оценки, для получения которой традиционно используется
высококвалифицированный персонал. Раздел
«Принятие решений человеком» ориентиро-
наука и технологии
158
159
Василий Мальцев
С
огласно проекту GXV-T Агентство
разрабатывает наземную колесную бронированную машину, где для защиты от угроз
будет использоваться основной принцип
Survivability through Agility — «защищенность
с помощью подвижности». Перспективную
боевую машину предполагается наделить
и другими свойствами, комплекс которых
позволит ей стать неуязвимой на поле боя,
а также с высокой эффективностью поражать
цели противника. Формально задачи программы выглядят следующим образом:
• уменьшить вес и размеры бронемашины
по сравнению с имеющимися аналогами на
50%;
• вдвое уменьшить численность экипажа;
• на 100% увеличить скорость бронемашины;
• сделать машину, способную передвигаться
по 95% земной поверхности;
• снизить заметность машины, затрудняя ее
обнаружение и обстрел.
Для этого DARPA ведет исследования по
четырем направлениям.
DARPA GXV-T:
подвижность
вместо брони
В 2014 году Агентство перспективных оборонных
исследований США (DARPA) рассекретило новый проект —
Ground X-Vehicle Technology (GXV-T), детали которого
продолжают последовательно раскрываться.
1. Radically Enhanced Mobility («радикально
увеличенная подвижность») — возможность
передвижения по пересеченной местности, включая сложные спуски и подъемы, на
предельной скорости, при этом осуществляя
маневры в любых направлениях и трех измерениях.
2. Survivability through Agility («защищенность с помощью подвижности») — система
автономной защиты от угроз путем активного
маневрирования и усиления бронирования
в точке предполагаемого попадания снаряда,
если встречи с ним не избежать.
3. Crew Augmentation («помощь экипажу») —
улучшенная физическая защищенность экипажа и его ситуационная осведомленность;
полуавтономная помощь механику-водителю
в решении сложных ситуаций. Предполага-
наука и технологии
160
161
ется, что такая система значительно снизит
нагрузку на водителя, а также позволит сесть
за руль любому солдату без обучения — система управления самостоятельно выберет
оптимальный маршрут и, вероятно, предотвратит аварию в случае чрезмерно агрессивного вождения.
4. Signature Management («управление заметностью») — уменьшение сигнатуры бронемашины в видимом, ИК-, радиодиапазонах,
а также снижение шумности.
(разработка высокоскоростного летательного
аппарата вертикального взлета и посадки —
прим. Technowars) улучшает возможности ЛА,
мы планируем провести инновационные
Художественный
эскиз внешнего
вида перспективной
машины от DARPA
Если четвертый пункт достаточно очевиден,
то первые три вызывают особый интерес.
Современные тенденции, направленные на
наращивание защищенности путем навески
активной брони и установки прочих систем,
привели к чрезмерному увеличению габаритов и массы бронемашин. Здесь показателен проект боевой машины пехоты GCV,
создаваемой компаниями General Dynamics,
BAE Systems, работы по которому прекратились в феврале 2014 г. (Об этом проекте
Technowars неоднократно писал — в частности, в статье «GCV: перспективы тяжелой
боевой машины» из #05/2013.) В процессе
разработки масса перспективной БМП перевалила за 80 тонн (т. е. намного превышала
бы массу самых тяжелых основных боевых
танков армий западных стран), что сделало
бы транспортировку и обслуживание GCV
слишком сложными, а ввиду уменьшившейся
подвижности под вопросом была и ее живучесть на поле боя, несмотря на тяжелое
бронирование.
«Задача программы GXV-T заключается не
только в усовершенствовании или разработке
замены одной какой-то бронемашины — речь
идет о том, чтобы сломать саму парадигму наращивания бронирования и создать революционный принцип подхода к защите боевых
машин, — комментирует Кевин Мэсси (Kevin
Massey), программный директор DARPA. —
Вдохновленные тем, как программа X-plane
Новый подход, предложенный
DARPA, предусматривает защиту
перспективной машины
из четырех эшелонов: «не заметил»,
«не захватил цель», «не попал»,
«не пробил»
GXV от TARDEC
Весной 2014 г. была рассекречена презентация, выполненная Центром
проектирования бронетанковой техники США (TARDEC) в интересах
DARPA (что в сентябре 2014 г. и подтвердил Центр), в которой в виде
художественного концепта показывалось, как перспективная машина
GXV маневрирует и отвечает на угрозы. Согласно эскизам TARDEC,
машина имела четыре независимых гусеничных трака на амортизирующих стойках с большим ходом, а также боевой модуль со сменным
набором вооружения. GXV предполагалось выполнить достаточно
компактным и легким, чтобы транспортный самолет C-17 Globemaster III
мог нести восемь таких машин. GXV от TARDEC способен распознавать
блики прицелов и поражать стрелков, за счет маневренности и скорости автоматически покидать точки предполагаемого падения артиллерийских снарядов в случае обнаружения огня вражеской артиллерии,
сбивать летящие в него противотанковые ракеты (вероятно, с помощью
комплекса активной защиты), иметь сверхвысокую проходимость и др.
Можно предположить, что все эти качества ожидаются и от GXV-T разработки DARPA.
Эскиз GXV-T напоминает внешний вид разработок по программе Future Protected
Vehicle (FPV), которые британская компания BAE Systems проводила несколько
лет назад. Судя по наброскам, попавшим в Интернет, небольшая бронемашина
также могла иметь принцип «стеклянного кокпита» и использовать многоколесное шасси на подвеске с большим ходом.
исследования и разработки, которые помогут
сделать перспективные бронемашины значительно более мобильными, эффективными,
безопасными и доступными по цене».
Новый подход, предложенный DARPA,
предусматривает защиту перспективной
машины из четырех эшелонов: «не заметил»,
«не захватил цель», «не попал», «не пробил». У традиционного танка их, по мнению
Агентства, два: «не попал», «не пробил».
Это несколько схематичный подход к проблеме защищенности современных ОБТ,
так как помимо систем защиты (комплексов
оптико-электронного подавления, дымовых
гранат, активной защиты) и тяжелого бронирования (включающего в себя динамическую
броню и новые виды комбинированной
брони) предпринимаются меры по снижению
заметности традиционных бронемашин во
всех диапазонах электромагнитных волн.
К тому же развиваются и средства поражения
бронемашин — если маневрирующая быстродвижущаяся цель, скрывающаяся в складках
местности, способна обмануть оператора
ПТРК или избежать прямого попадания снаряда из танковой пушки, то самонаводящиеся
противотанковые ракеты третьего поколения,
атакующие цель сверху (и, соответственно,
не нуждающиеся в прямой видимости на нее),
вполне способны с машинами по концепции
GXV-T бороться.
Конечно, захват цели и наведение на нее возможны при наличии достаточной тепловой
или радиозаметности, которые разработчики
GXV-T будут стараться уменьшить. Также вызывает сомнение способность такой машины
противостоять даже огню из стрелкового
оружия, так как противопульная броня резко
повысит массу перспективного транспортного средства и сделает его неспособным
к энергичным маневрам. Кстати, свой вариант
ПТРК третьего поколения с инфракрасной головкой самонаведения совсем недавно представили и китайские инженеры на выставке
наука и технологии
162
163
Иллюстрация, на которой DARPA показыват
принцип защиты перспективной машины
из четырех эшелонов: «не заметил»,
«не захватил цель»,
«не попал», «не пробил». У традиционного
танка (изображенного
в виде модификации
Т-90) их, по мнению
Агентства, два: «не попал», «не пробил».
вооружений Airshow China 2014. Комплекс
Red Arrow 12 (HJ-12) с ракетой, оснащенной
тандемной боевой частью, способен поражать
быстродвижущиеся цели на любой поверхности в любых погодных условиях.
Судя по видеопрезентации некоторых возможностей футуристической боевой машины,
в арсенал средств избежания поражения
GXV-T неуправляемыми снарядами после
их обнаружения бортовым радаром будут
входить резкая остановка и даже «приседание» (быстрое изменение клиренса, которое
буквально вжимает машину в землю).
Можно предположить, что изменится и тактика применения GXV-T. Вероятно, новые боевые машины будут действовать в концепции
«рой», за счет высокой скорости атакуя цели
с различных ракурсов, поражая их в наиболее
уязвимые точки. Этому будет способствовать
концепция «помощь экипажу», когда полуавтономная система управления позволит
разгрузить экипаж GXV-T, позволяя ему сосредоточиться на выполнении боевой задачи,
а не на вождении.
Любопытным в концепции, на первый взгляд
кажущейся почти фантастической, является
то, что все необходимые для ее реализации
технологии уже существуют. К примеру, ходовая часть с независимой подвеской, большим
ходом амортизаторов и электродвигателями,
расположенными непосредственно в колесах,
применяется в бронемашине Oshkosh L-ATV,
созданной в рамках конкурса, объявленного
Армией США по разработке замены легкой
бронемашине Humvee (читайте статью «JLTV:
как развивается программа» в Technowars
#10/2013). В L-ATV использована гибридная
дизель-электрическая силовая установка,
в которой высокоэффективный электрогенератор приводится в движение дизельным
двигателем. Помимо значительного упрощения трансмиссии, такая схема имеет высокую
экономичность.
Портативные радары, способные засекать
артиллерийские снаряды и мины на значительных расстояниях, также уже разработаны.
Сделать их еще легче и компактнее позволят
новейшие достижения в области микроэлектроники — например, интегральные усилители
мощности субмиллиметрового диапазона,
разработанные по инициативе того же DARPA.
Автономные системы управления наземными транспортными средствами в настоящее
время бурно развиваются, и на сегодняшний
день препятствием для создания высокоскоростных наземных роботов является скорее
не несовершенство аппаратной части, а отсутствие эффективных алгоритмов анализа
данных, поступающих с лидаров, сканирующих местность (о способах решения одной
из таких проблем можно прочесть в статье
«Лидар: обнаружение и анализ отрицательных перепадов высот рельефа» в спецвыпуске
Technowars #09/2014).
«Стеклянный кокпит» перспективной машины тоже не является чем-то революционным.
Системы дополненной реальности, синтези-
Видеопрезентация некоторых
возможностей GXV-T:
http://youtu.be/L2NXSgD_INY
Управление бронемашиной
М113 с помощью системы
дополненной реальности:
http://youtu.be/LyJO6du2-o0
водителю обеспечивается стереоскопическое
и широкоугольное зрение, а боевая машина
вокруг словно исчезает. Естественный поворот головы переключает камеру — источник
изображения.
Норвежская армия
экспериментирует
с управлением БМП,
используя в качестве
панорамы механика-водителя очки искусственной реальности Oculus Rift и набор
видеокамер
рующие изображение, полученное с камер,
и наложенную на него компьютерную картинку, известны уже давно. Вполне вероятно, что
подобная система обзора, состоящая из многочисленных камер, видеопроцессора и экранов в кокпите, будет иметь меньший вес, чем
панорамное остекление места механика-водителя — ведь на долю бронестекол приходится значительная часть массы современной
бронемашины. Подобная система уже тестируется в норвежских вооруженных силах, где
на очки виртуальной реальности Oculus Rift
мехвода выводится изображение с массива
стереовидеокамер, расположенного на броне
БМП. Любопытно, что для экспериментов
норвежские военные используют коммерчески доступные решения: очки стоимостью несколько сотен долларов, РС и камеры можно
купить в компьютерном магазине. При этом
Любопытным в концепции,
на первый взгляд кажущейся
почти фантастической, является
то, что все необходимые
для ее реализации технологии
уже существуют
В случае с GXV-T может внезапно произойти
революция, подобная той, которую устроила
несколько лет назад компания Apple, выпустившая на рынок смартфон iPhone. Ведь все
использовавшиеся в нем технологии (емкостной дисплей с поддержкой нескольких
касаний, управление пальцами, «иконочный»
интерфейс операционной системы, магазин
приложений и контента, и т. д.) были известны
и ранее, но существовали порознь. Соединившись же в одной концепции, вместе они приобрели совершенно новые качества и превратились в удобный аппарат с интуитивно
понятным управлением, сильнейшим образом
повлиявший на сам принцип человеческих
коммуникаций и ставший их символом. Если
революции не произойдет, новые разработки DARPA могут стать основой оборонных
систем будущего, о свойствах которых мы
можем сейчас лишь фантазировать.
GXV-T движется по пересеченной местности в полуавтономном и автономном режимах:
http://youtu.be/vbZHSuCwxS8
наука и технологии
166
защищенные
планшеты
ОБЗОРЫ
Распределенное
хранение данных
Каталог: приборы
ночного видения
176
182
166
167
Александр Антонов
Заправлены
в планшеты...
Еще 3–4 года назад защищенные планшеты в руках
солдат были в диковинку. Сегодня же необходимо
приложить массу усилий, чтоб разобраться с широким
ассортиментом моделей, которые предлагает около
десятка компаний.
Н
есомненно, планшетные
компютеры, или просто планшеты,
тихой сапой проникли во многие
сферы нашей повседневной жизни. В аэропортах вы теперь редко
услышите шелест газетных «простыней» — бизнесмены и просто пассажиры, спешащие на отдых, кажется,
полностью погрузились в свои дела.
Уже, кажется, начали стихать бурные
споры, какой из вариантов предпочесть — читать бумажный журнал
или воспользоваться его цифровой
версией на планшете. И только в самолетах, в задних карманах кресел
пока еще можно отыскать красочный
альманах, отпечатанный на самой
настоящей бумаге. Футурологи, тем
не менее, предсказывают скорый
конец бумажной периодики. А тем
временем планшеты уже осваивают
новые для себя функции — все чаще
их можно увидеть в руках бойцов на
полях сражений.
Прочные устройства, которые способны выдержать вибрацию, удары,
давление, повышенную влажность
и проливной дождь, и при этом
одинаково четко отображать на
экране информацию и под яркими
солнечными лучами, и, не выдавая
пользователя, в темноте, появились
в армиях мира в связи с все большим
распространением в частях комплектов «солдата будущего» — набора
коммуникационных средств для повышения ситуационной осведомленности и оперативного согласования
действий различных подразделений.
В то же время количество планшетов,
соответствующих жестким военным
стандартам, сегодня значительно
меньше числа «гражданских» моделей, но их ассортимент постоянно
увеличивается.
Panasonic
Завсегдатай выставок оборонной
промышленности вам подтвердит:
ноутбуки Panasonic Toughbook
используются везде, где это только
возможно — от систем управления
боем до устройства управления РЛС
отслеживания артиллерийского огня.
Нет ничего удивительного в том, что
японская корпорация решила упрочить свой успех, дополнив каталог
лэптопов Toughbook линейкой защищенных планшетов Toughpad.
Планшеты Panasonic работают под
управлением ОС Android 4.0–4.2,
а также Windows 8.0–8.1. Некоторые
из модификаций Toughbook оснащаются 4G-модулем. Все они могут
похвастаться специально разработанной конструкцией и покрытием,
которые отвечают всем требованиям
военного стандарта MIL-STD-810,
гарантирующего стойкость к экстремальным воздействиям. Удары,
дождь, солевая коррозия, воздействие песка и пыли, вибрации — лишь
часть «пыток», которые способны
выдержать планшеты Toughbook.
Линейка защищенных планшетов
Toughpad на сегодня включает полдесятка базовых моделей и несколько их модификаций. В продаже еще
можно найти первые устройства
Toughpad — вышедший в 2012 году
10,1-дюймовый FZ-A1 и 7-дюймовый
JT-B1 (оба планшета работают под
управлением Android 4.0). Наиболее
распространенной моделью считается FZ-G1 — 10,1-дюймовый планшет
продается с предустановленной
Windows 8.0, оснащается процессором Intel Core i5 и в зависимости от
модификации может включать в себя
Panasonic, запустив много лет назад
серию своих защищенных ноутбуков
Toughbook, создала тем самым новую
нишу мобильных устройств. Полученный
опыт затем был использован при создании схожих по возможностям защищенных планшетов — первый из них, CF-H2,
вышел в той же линейке Toughbook.
обзоры
168
169
3G/4G-модуль. Объем ОЗУ для FZ-G1
составляет 4 или 8 Гбайт, емкость
SSD-диска — 128 или 256 Гбайт.
В 2014 году Panasonic представил две защищенных новинки:
5-дюймовый FZ-E1/X1 (выпускается
в двух версиях — на Android 4.2.2
и Windows 8.1) и 7-дюймовый FZ-M1
(Windows 8.1 Pro).
Стоит признать, что дизайнеры
и конструкторы Panasonic проделали
немалую работу — достаточно сравнить вышедший в 2011 году CF-H2
и модельный ряд 2014 года: громоздкая коробка сменилась изящными,
тонкими устройствами, которые, тем
не менее, все так же отвечают всем
требованиям MIL-STD-810.
Getac
Есть собственный бренд защищенных планшетов и на Тайване — компания Getac, выпускающая одноименную линейку устройств, считается
и представляет собой планшет,
защита которого соответствует стандартам MIL-STD-810G и IP65 — помимо стойкости к ударам, падениям
и вибрациям устройство не боится
воды и пыли («6» означает пыленепроницаемость устройства, «5» —
защиту от водяных струй с любого
направления). Экран T800 выполнен
по фирменной технологии LumiBond.
Также планшет имеет слот расширения SnapBack, позволяющий подключать дополнительную батарею или
карт-ридер.
Актуальная линейка
защищенных планшетов Panasonic Toughpad
состоит из нескольких базовых моделей.
Самая свежая модель,
7-дюймовый FZ-M1, была
представлена в июле
прошлого года.
одной из крупнейший IT-групп на
острове. На сегодняшний день у тайваньцев имеется три базовых модели — Z710, T800 и F110.
7-дюймовый Z710, анонсированный
Getac в конце 2012 года, представляет собой защищенный Android-планшет. Имеет прорезиненное покрытие, водонепроницаем и готов
работать при отрицательных температурах. К тому же емкостной экран
Z710 допускает работу в перчатках —
Благодаря повышенной защищенности, отвечающей стандартам MIL-STD-810G и IP56,
Getac T800 подойдет и для частей, развернутых в пустыне,
и для экипажей бронемашин,
и для морпехов
подобную возможность оценит личный состав частей, дислоцированных
в высокогорных или арктических
районах. Защищенный планшет оснащается 5-мегапиксельной камерой
с автофокусом, электронным компасом и акселерометром. Имеются модификации со встроенным сканером
штрих-кодов. Емкости встроенной
батареи хватает на 6 часов автономной работы.
F110 и T800 — две новинки 2014 года.
Первая из них представляет собой
защищенный 11,6-дюймовый планшет, работающий под управлением
Windows 8, с экраном по технологии
LumiBond, имеющим антибликовое
покрытие (изображение на таком
экране читается даже под прямыми солнечными лучами). Толщина
устройства не превышает 2,5 см, вес
составляет 1,45 кг. Кроме того, F110
оснащается двумя аккумуляторами,
что позволяет производить их «горячую» замену без выключения планшета —ценное качество при работе
в полевых условиях.
8,1-дюймовый Getac T800 был запущен в продажу в апреле 2014 года
Amrel
Такие компании как Getac
и Panasonic, несомненно, являются
хорошо продаваемыми глобальными брендами. Но не сидят на месте
и мелкие игроки рынка защищенных
планшетов. К примеру, устройства на
уровне мировых стандартов изготавливаются в американской Amrel
(Эль-Монте, Калифорния). Название
линейки ее особо прочных гаджетов — Rocky — созвучно с именем одного из героев Сильвестра Сталлоне,
Один из больших плюсов гаджетов от
Amrel — возможность расширения за счет
опциональных модулей. Rocky DR10, к примеру, можно дополнить модулями ночного
видения, Bluetooth, Wi-Fi, GPS и 3G
боксера Роки Бальбоа, и символизирует «боевые качества» продуктов.
На сегодняшний день у Amrel имеется три актуальных модели, отвечающие разным стандартам и нормам
защищенности — 12,1-дюймовый
DK10 и 8,4-дюймовый DR10 полностью соответствуют требованиям
MIL-STD-810G и имеют степень
защиты IP65, а 8,9-дюймовый DT6 —
MIL-STD-810G, MIL-STD-461F
(электромагнитная совместимость)
и IP54 (защита от пыли и брызг
воды).
Все планшеты Amrel Rocky работают под управлением Windows 7
или 8, оснащаются процессором
Intel Core i7 (DT6 — Intel Atom
Z530), ОЗУ от 2 до 8 Гбайт, жестким диском от 500 Гбайт (имеется
возможность установки опционального SSD). Такая конфигурация
позволяет запускать самые ресурсоемкие приложения, в т. ч. связанные
с трехмерным моделированием
и сложной обработкой видеопотока
в реальном времени. Каждое из защищенных устройств имеет целый
ряд опциональных модулей — от
Wi-Fi, Bluetooth и 3G-модемов до
подключаемых ПНВ. Кроме этого,
DT6 оснащен встроенной аппаратной QWERTY-клавиатурой.
Большая диагональ защищенного планшета DK10 — 12 дюймов — удобна для использования практически любого приложения,
написанного для Windows
обзоры
170
171
Mobile Demand
При слове «Калифорния» сразу
представляется мир вычислительной
техники и программного обеспечения. А вот американский штат Айова
таких ассоциаций не вызывает.
Впрочем, это не помешало создателям компании Mobile Demand,
производящей защищенную вычислительную технику, обосноваться именно в «Штате Соколиного
Глаза» — так неофициально именуют
Айову в США.
Trimble
Защищенный 7-дюймовый Trimble
Yuma 2 работает под управлением
Windows 7 Pro, оснащен всеми необходимыми беспроводными модулями и камерой 5 Мпикс. Вес планшета с усиленной батареей не превышает 1,5 кг.
Так же, как и Amrel, компания
Trimble находится в Калифорнии.
На сегодняшний день она предлагает две базовых модели планшетов,
защищенных в соответствии со
стандартом MIL-STD-810: Yuma
и Yuma 2. Информация на семидюймовом экране первой модели —
к слову, она на рынке уже около
5 лет, что свидетельствует об удачной конструкции и достаточных
характеристиках — хорошо различима даже при работе на ярком солнечном свете. Yuma весит немногим
более 2 кг и может оснащаться батареей повышенной емкости. Планшет работает под Windows 7 Pro
и в базовой комплектации включает
Bluetooth, GPS и Wi-Fi. Компания
продолжает поддерживать первую
версию модели и имеет в своем
ассортименте немало аксессуаров
для Yuma — док-станции для офиса
и автомобиля, защищенную клавиатуру и зарядное устройство для
автомобиля.
Обновленная модель, Yuma 2, была
представлена в 2012 году. Оснащенная по максимуму модификация
планшета CLX включает SSD-диск
объемом 128 Гбайт и 3G-модуль. Еще
одно значительное улучшение — использование технологии Enhanced
GPS (L1 Band), позволяющее работать
с уточненными геокоординатами —
точность до 1–2 метров — и в условиях со слабым приемом GPS-сигналов.
Так же, как и первая версия Yuma,
обновленная модель оснащена особо
ярким, небликующим дисплеем для
работы вне помещений.
Актуальная линейка защищенных
планшетов xTablet насчитывает полдесятка моделей. Одним из наиболее
интересных и хорошо зарекомендовавших себя устройств Mobile
Demand является T7200. 7-дюймовый
сенсорный экран этого планшета
выполнен по фирменной технологии xView Pro, поддерживающей
автоматическую настройку яркости
экрана в соответствии с уровнем
внешнего освещения. Защищенное
согласно требованиям стандартов
MIL-STD-810 и IP65 устройство
может оснащаться опциональными
модулями 3G/LTE, имеет встроенную 5-мегапиксельную камеру,
а стандартная батарея xTablet T7200
поддерживает автономную работу
до 10 часов (допускается «горячая»
замена). Интересно, что производитель гарантирует работу планшета
даже после множественных падений — в специальных тестах Mobile
Demand работающее устройство
выдерживало 26 падений с метровой
высоты на покрытый фанерой бетон.
Все модели устройств от Mobile
Demand работают на 8-й версии ОС
Windows. Более того, как утвержда-
ют представители компании, именно
10-дюймовая модель T1200 была первым в мире защищенным планшетом
с предустановленной Win8.
Стоит отметить, что два новых
планшета компании — xTablet Flex
8 и 10 — оснащаются процессорами
Intel Atom и IPS-матрицей. С одной стороны, они слабо защищены
от влияния внешней среды (воды
и пыли), с другой — полностью отвечают требованиям MIL-STD-810,
а стоимость в два раза ниже «тяжелобронированных» моделей компании. Более того: Mobile Demand
проводит и собственные тесты на
прочность, которые могут пригодиться военным. К примеру, экраны планшетов Flex выдерживают
падение 230-граммового стального
шарика (это приблизительный вес
крупнокалиберного патрона) с высоты 110 см.
Glacier Computer
Еще одна американская компания
со штаб-квартирой в Коннектикуте — Glacier Computer — выпускает
линейку защищенных планшетов
с диагональю от 7 до 10 дюймов.
8-дюймовый T508 и 10-дюймовый
T510K работают под управлением
Windows XP или 7 и оснащаются
процессором Intel Atom Z530P
1,6 ГГц, 2 Гбайт ОЗУ и 32-гигабайтным SSD-диском. Стандарты защиты
для этих устройств — IP54.
Более новые и более защищенные
T707 и T710 (диагональ экрана — 7
и 10 дюймов соответственно) работают уже с седьмой версией Windows,
а их защита отвечает требованиям
IP65 и MIL-STD-810G. Внутри планшетов — Intel Atom N2600 1,6 ГГц,
2 гигабайта «оперативки» и 32 Гбайт
SSD (опционально расширяется до
Весящий всего 1,13 кг xTablet T7200 работает под управлением Windows 7 Pro. Внутри защищенного планшета — 4-ядерный Intel Celeron N2920 1,86 ГГц, от 2 до 4 Гбайт ОЗУ и SSD-накопитель объемом от 32 до 128 Гбайт.
обзоры
172
173
количество планшетов, соответствующих жестким военным стандартам,
сегодня значительно меньше числа
«гражданских» моделей, но их ассортимент постоянно увеличивается
В Glacier Computer следят за новыми
веяниями. Свидетельством тому наличие в линейке защищенных устройств
Android-планшета. Внутри — четырехъядерные Cortex A7 1,2/1,5 ГГц, 1 гигабайт ОЗУ
и 8/16 Гбайт пользовательской памяти.
256 Гбайт). Кроме этого, обе модели
поддерживают опциональные модули 3,5G/LTE, GPS и устройства для
считывания карт с магнитными полосами (такой ридер может пригодиться для логистики и разграничения
доступа в закрытые объекты).
Относительно свежая модель —
Fusion 7 — работает под управлением
Android 4.2. Семидюймовая модель
оснащена всем необходимым для
работы профессионалов — Wi-Fi
802.11 b/g/n, 3G (опция), 2 камеры
(2 и 8 Мпикс) и RFID-сканером.
Планшет отвечает требованиям
стандарта IP65 и может автономно
проработать на одном зарядке до
8 часов.
Xplore Technologies
Планшеты компании Xplore Technologies, по мнению некоторых зарубежных изданий, посвященных армии и вооружению, являются одними
из самых защищенных и подготовленных к работе в боевых условиях.
Помимо самой современной начинки —
Intel Atom E3845 1,9 ГГц, 4 Гбайт ОЗУ и SSD
объемом до 256 Гбайт — Bobcat имеет
широкий набор опциональных модулей:
сканер 1D/2D-штрих-кодов, ридер карт CAC,
дактилоскопический сканер и модуль NFC
Защищенные планшетные компьютеры компании представлены
пятью основными устройствами — тремя моделями линейки XC6,
Android-планшетом RangerX и полностью защищенным Bobcat, работающим под управлением Windows 8.1.
С тактической точки зрения наиболее интересна модель XC6 M2. Планшет отвечает самым строгим требованиям, предъявляемым военными
заказчиками. Как утверждает Xplore
Technologies, M2 — самый защищенный планшет на планете. И, по-видимому, это так и есть: устройство
выдерживает падение с высоты,
превышающей 2 метра (MIL-STD810G), является пыленепроницаемым, выдерживает кратковременное
погружение в воду (IP67) и не является источником радиопомех (MILSTD-461F). Помимо этого планшет
оснащен 10,4-дюймовым экраном
с максимально возможной на сегодняшний день яркостью 1300 нит
(считается, что для работы с информацией под прямыми солнечными
лучами вполне достаточно 1000 нит),
батареей с автономным временем
работы до 8,5 часов, а также ридером
идентификационных карт CAC (стандарт Министерства обороны США).
А вот Bobcat подкупает своей
мощностью и возможностями. Защищенный планшет с диагональю
экрана 10,1’’ (1366х768 пикселей,
IPS-матрица, 500 нит) оснащается 4-ядерными Intel Atom E3845
1,9 ГГц, 4 Гбайт ОЗУ и SSD объемом
до 256 Гбайт. Встроенная батарея
рассчитана на автономную работу
до 8 часов, а с помощью внешнего
аккумулятора это время увеличива-
В Harris ответственно подошли не только
к «железу», но и программному обеспечению. По умолчанию планшет содержит набор специально разработанных
Android-приложений. Кроме того, компания
предоставляет SDK для самостоятельно
создания программ
ется до 14 часов. Устройство соответствует стандартам MIL-STD-810G
и IP65, имеет порты RS232, RJ45, два
USB 3.0 и слоты под карту памяти
microSD и SIM. Среди опций — сканер 1D/2D-штрих-кодов, ридер карт
CAC, дактилоскопический сканер
и модуль NFC.
Что касается 10,1-дюймового
Android-планшета RangerX, то, по
заверениями представителей компании, это «самый функциональный
легкий защищенный планшет из
производимых промышленностью».
При весе в 990 грамм устройство отвечает требованиям MIL-STD-810G/
IP65, может работать до 10 часов
и оснащается самым большим объемом пользовательской памяти среди
устройств этого класса — 192 Гбайт.
Harris
Целый ряд известных в военно-промышленном комплексе телекоммуникационных компаний выпускают
собственные защищенные планшеты.
И в этом нет ничего удивительного,
так как такие устройства отлично
обзоры
174
175
планшеты, способные выдержать
вибрацию, удары, давление,
повышенную влажность
и откровенный дождь, появились
в армиях мира в связи с все большим
распространением в частях комплектов
«солдата будущего»
дополняют современные тактические радиостанции, имеющиеся на
оснащении в армиях многих стран
мира— они могут передавать не
только голос, но и данные, от набранных сообщений до цифровых
изображений с высоким разрешением. Использование защищенного
планшета представляет собой идеальный способ для просмотра такой
информаций.
Широко известная Harris
Corporation в 2012 году выпустила
собственный 7-дюймовый защищенный планшет, предназначенный
для расширения возможностей
тактических сетей на основе продукции компании. RF-3590-RT использует Android OS и оснащается
модулями Wi-Fi, Bluetooth, а также
поддерживает PCIe-модемы. Разумеется, устройство легко подключается к современным тактическим
рациям Harris.
Внутри — двухъядерный процессор
1,5 ГГц, 2 гигабайта оперативной
и до 128 Гбайт пользовательской
памяти. RF-3590-RT оснащается
двумя камерами — разрешением 2
и 8 мегапикселей — и соответствует
военным стандартам MIL-STD810G/MIL-STD-461F.
до сих пор востребованными на
рынке — возможно приобретение
опциональных модулей и дополнительных аксессуаров, а одна из
компаний-партнеров осуществляет сервисное обслуживание этих
планшетов. Что касается интересных
особенностей этих моделей, то DRS
Technologies выпускала как Android-,
так и Windows-варианты защищенных устройств. Благодаря использованию магниевого сплава планшеты
весили относительно немного — от
0,6 до 2,2 кг в зависимости от диагонали и комплектации — особенно
с учетом соответствия всех моделей
линейки военным стандартам.
Itronix
До недавнего времени производством защищенных планшетов
занималась и General Dynamics, точнее — купленная корпорацией в 2005
году компания Itronix. В апреле 2013
года GD пришлось закрыть бизнес,
связанный с выпуском защищенных
устройств. Тем не менее в продаже
еще можно найти планшеты и ноутбуки Itronix, а целый ряд фирм занимается сервисным обслуживанием
устройств под этим брендом.
Две наиболее востребованные
модели Itronix — 10,4-дюймовый
GD3014 и Duo-Touch II с диагональю
экрана 8,4’’. Килограммовый GD3014
оснащался дисплеем, позволяющим
считывать информацию даже в полевых условиях. Корпус планшета
был пылезащищен и мог противостоять внешним воздействиям — от
влаги до ударов и падений. Устройство работало под управлением
Windows 7 Pro.
Сертифицированный в соответствии
со стандартом MIL-STD-810 8,4-дюймовый планшет Duo-Touch II весил
вдвое больше GD3014 и комплектовался SSD объемом до 128 Гбайт
с предустановленной Windows XP
Защищенный планшет DRS Armor X10gx,
несмотря на прекращение производства,
при желании можно не только приобрести, но и провести его апгрейд с помощью
дополнительных модулей
Tablet PC Edition 2009 или Windows
Vista. Помимо стандартной «начинки» производитель предлагал опциональные модули — GPS, Bluetooth
и радиомодемы.
Как было сказано выше, в настоящее
время DRS Technologies производит
лишь один защищенный планшет —
10,4-дюймовый MRT (Military Rugged
Tablet). Устройство оснащается
двухъядерным процессором Intel
(1,66 ГГц), 2 или 4 Гбайт ОЗУ, жестким диском емкостью 160 Гбайт или
SSD-накопителем от 32 до 128 Гбайт.
Планшет отвечает требованиям
MIL-STD-810E/F и MIL-STD-461E.
Среди опций — модули Wi-FI и GPS,
модемы.
Logic Instrument
Европейский производитель защищенных устройств — французская
Logic Instrument — выпускает две
линейки «стрессоустойчивых» планшетов: Fieldbook и TETRAlight.
Планшеты TETRAlight отличаются неплохим набором портов и разъемов. Так, XXS
12 имеет два USB, последовательный порт,
LAN, PCMCIA Type II, ExpressCard.
Планшеты Fieldbook, несмотря
на военную сертификацию (IP65
и MIL-STD-810G), выглядят довольно элегантно. Практически все они
оснащаются мощной электронной
начинкой и расширенным набором
беспроводных модулей — 3G/4G,
GPS, Bluetooth, GPS. Отличаются
устройства Fieldbook и прекрасным
временем автономной работы — до
12 часов. Из пяти базовых моделей
этой линейки три работают под
Windows, две — под Android.
Что касается TETRAlight, то в этой
линейке две базовых модели —
XXS 8 и XXS 12 (цифры соответствуют диагонали экрана). Защищенные
планшеты оснащаются новейшими
процессорами Intel Core i7, а ОЗУ
обеих моделей можно «нарастить»
до 8 Гбайт. Магниево-алюминиевый
корпус легко выдерживает воздействие воды, пыли, вибраций и позволяет работать электронике при
экстремальных температурах.
DRS Technologies
Производит собственные защищенные планшеты и DRS Technologies,
дочерняя компания итальянской
оборонно-промышленной корпорации Finmeccanica (производство
размещено в США). Впрочем, относительно недавно производитель
отказался от линейки защищенных
устройств Armor в пользу единственного базового устройства.
Тем не менее Armor X7 и Х10,
а также их модификации остаются
обзоры
176
177
Владимир Трегубенко
Интернет: смены парадигмы
Как только доступ во всемирную Сеть был коммерциализирован — упростился выход в онлайн. Интернет перестал быть средой взаимодействия научных
институтов, и это вызвало рост числа его пользователей. Позже, когда Интернет
охватил весь мир, люди смогли общаться друг с другом независимо от географического расположения, причем онлайн-общение вскоре стало дешевле телеграмм и телефонных звонков — это вызвало бурный рост доступности Интернета и связанных с ним сервисов. Наконец, с появлением массово доступного
широкополосного доступа Сеть наполнилась множеством мультимедийных
возможностей, недоступных в эпоху доступа через низкоскоростное модемное
подключение. Очередная смена парадигмы — появление большого количества
носимых и компактных устройств с интернет-доступом, достаточно мощных для
того, чтобы поддерживать все функции, доступные ранее только для десктопов
и ноутбуков.
Распределенное
хранение данных
Новая мода или нечто большее?
популярность приобретали соцсети,
тем очевиднее становились проблемы, возникшие при их развитии.
Впрочем, это касается не только
соцсетей, но и практически любого
интернет-сервиса — Google, Twitter,
Skype и т. д.
Проблема первая. Люди доверяют
свою информацию различным компаниям. В современном мире информация — это деньги. Остается только
догадываться, как эта информация
используется внутри компании.
В
начале своего развития Интернет представлял собой совокупность множества технологий, часто
взаимно несовместимых. С началом
стандартизации, внедрением TCP/IP
и других протоколов Интернет перешагнул через океаны и охватил весь
мир. С появлением WWW он стал
самым массовым источником и хранилищем информации за всю историю
человечества. В процессе развития
взаимодействие между людьми
и Интернетом претерпело несколько постепенных сдвигов парадигмы.
Такая смена происходит каждый раз,
когда доступность сети достигает
нового уровня.
Всемирная Сеть продолжает развиваться. И сегодня возникла ситуация,
когда, перефразируя классика, мы
говорим «Интернет» — подразумеваем «социальная сеть», широчайший
спектр технологических новинок
занят обслуживанием людей, которые все больше времени проводят
в «фейсбуках», «вконтактах» и «одноклассниках». Но чем большую
Проблема вторая. Во всех странах
правительственные службы контролируют все информационные потоки.
У каждого интернет-провайдера
установлено оборудование, которое
отслеживает трафик. Очень велика
вероятность, что эти возможности
могут использоваться отдельными
лицами в своих интересах.
Проблема третья. Центральные точки в сети подвержены риску выйти
из строя, случайно или преднамеренно. Серверы ломаются, системы
перестают работать — это случалось,
это происходит прямо сейчас и будет
неизбежно повторяться в будущем.
Иногда проблемы могут быть связаны с хакерскими атаками, иной раз
владельцы серверов просто отключают их от сети, не считаясь с мнением подключенных к ним пользователей, которые в таких случаях могут
полностью потерять хранившуюся на
серверах личную информацию. Централизованные сервисы физически
уязвимы и подчинены воле определенных лиц.
Говоря иначе, централизованные
сервисы подвержены утечкам, цензуре и обрушениям.
Решение напрашивается само
собой — дабы избежать всех этих
проблем, необходимо строить сервисы по децентрализованной схеме.
И, возможно, развитие событий
в этом направлении станет очеред-
обзоры
178
179
процент пользователей, озабоченных проблемами конфиденциальности и доступности своей личной
информации, довольно низок. Но
тем не менее идея децентрализации
витает в воздухе, и ниже мы приведем несколько примеров проектов,
использующих возможности распределенного хранения данных.
Текущий интерфейс браузера SyncNet не
содержит ничего лишнего
ной сменой парадигмы в отношениях
между человеком и Интернетом.
Есть, правда, одно «но»: в таких
децентрализованных сервисах заинтересованы только пользователи.
А корпорации и спецслужбы расценивают их появление как угрозу
своим интересам или бизнесу — для
них критически важно, чтобы вся информация находилась у них в единых
центрах, а не была «размазана» по
всему Интернету. С другой стороны,
возможность загрузки только
измененного контента, а не всего
объема файлов измененного
ресурса;
• работать пока можно только с сайтами, которые распространяются
в сети самими пользователями, но
чуть позже будет доработана возможность выхода во «обычный»
Интернет с просмотром «внешних» сайтов.
SyncNet
SyncNet — децентрализованный браузер, работающий на основе протокола BitTorrent. При создании браузера преследовались цели хранения
и распространения HTML-файлов,
изображений и прочего веб-контента. У SyncNet есть ряд ограничений:
• SyncNet работает только со статичным контентом;
• при обновлении какого-либо
ресурса браузеру приходится
грузить весь сайт целиком, а не
какую-либо одну обновленную
страницу, однако разработчики
заявляют, что вскоре появится
Анонимность как таковая у SyncNet
отсутствует. IP-адреса «пиров» (англ.
peer — клиент, участвующий в раздаче в BitTorrent-сетях) открыты, поэтому достаточно написать программу,
которая будет отслеживать вновь
появившиеся ссылки и сразу запрашивает список пиров. Очень вероятно, что раздавать информацию будет
только автор контента. Даже если
пройдет некоторое время с момента
обнаружения новой ссылки и «сидов» (англ. seed(er) — участников
обмена информацией, имеющих все
фрагменты распространяемой раздачи) будет уже двое-трое, проверить
их всех все равно будет несложно.
Некоторые специалисты отмечают,
что идея, лежащая в основе браузера
SyncNet, почти полностью позаимствована с идеи, реализованной
в проекте Freenet, который существует уже около 14 лет, но так и не
получил заметного распространения.
Freenet
Freenet — некоммерческий проект, живущий за счет энтузиазма разработчиков и добровольных пожертвований пользователей
Freenet — сеть, предназначенная для
децентрализованного распределенного хранения данных. В настоящее
время Freenet не может быть использован для создания или распростра-
нения такого динамического контента, который использует базы данных
или скрипты. По мнению группы
поддержки проекта Freenet, это
является необходимой жертвой, так
как основной целью проекта не являются ни простота использования,
ни производительность. В отличие
от других пиринговых сетей, основной целью проекта Freenet является
борьба с цензурой, предоставление
пользователям свободы общения
и анонимности. Freenet находится
в стадии разработки c 2000 года.
Хотя версия 1.0 все еще не выпущена,
текущие версии достаточно стабильны для практического использования.
В отличие от других пиринговых сетей,
основной целью проекта Freenet является борьба с цензурой, предоставление
пользователям свободы общения и анонимности
Diaspora
Diaspora — некоммерческая распределенная социальная сеть, построенная на основе одноименного
свободного программного обеспечения с открытым исходным кодом.
В марте 2014 года количество аккаунтов в Diaspora насчитывало более
1 миллиона. Проект был запущен
в 2010 году. Состоит из группы независимых узлов, которые, взаимодействуя друг с другом, образуют сеть.
В феврале 2012 года разработчики
провели исследование, результаты
которого изменили направленность
проекта. Они выяснили, что в отличие от других социальных сетей,
в которых пользователи общаются
в основном со своими знакомыми
вне Сети, пользователи «Диаспоры»
общаются с незнакомыми людьми по
всему миру. В то время как традиционные социальные медиа в большинстве своем работают на повседнев-
В распределенной социальной сети Diaspora обсуждаются серьезные инициативы и социально значимые явления
ное общение между участниками,
значительная часть трафика Diaspora
приходится на обсуждение различных инициатив, идей и социально
значимых явлений. Вследствие этого
разработчики решили внести изменения в интерфейс, чтобы сделать
его удобнее для более долгого и детального обсуждения сложных тем
по мере продвижения проекта.
Yacy
Yacy — децентрализованная поисковая машина. Позволяет осуществлять
поиск информации в Интернете без
локальной или глобальной цензуры,
а также любых других ограничений.
В поисковой системе Yacy каждый пользователь является самому себе и администратором
обзоры
180
181
конкретного сайта плагинов Friendica
может в той или иной степени
взаимодействовать с другими социальными сетями, блог-платформами,
электронной почтой, лентами RSS
и сервисами обмена мгновенными
сообщениями и информацией XMPP
(Jabber). Friendica реализуется на
основе одноименного программного
обеспечения с открытым исходным
кодом, которое также может быть использовано для создания автономных
сервисов коммуникации.
Основные недостатки:
• значительное время поиска — изза децентрализованной архитектуры поиск непопулярного контента
может занимать много времени;
• алгоритм релевантности значительно отстает от таких поисковых
гигантов как Google и Yandex.
давлением тех или иных структур
могут удаляться «неправильные»
сообщения и даже целые учетные
записи. В особых случаях спецслужбы могут потребовать провести
деанонимизацию и затребовать все
записи об активности пользователей.
Twister
Twister — полностью анонимный,
децентрализованный сервис микроблогинга, аналогичный Twitter.
Создатель Twister, Мигель Фрейтас
(Miguel Freitas), считает, что микроблоги осуществляли огромную помощь в различных акциях протеста
во многих странах мира. Но политика «информационной безопасности» некоторых государств идет
вразрез со свободой слова — под
Twister позволяет размещать сообщения, которые в дальнейшем не
сохраняются на каком-либо определенном сервере, а значит, не могут
быть стерты третьей стороной.
Кроме того, невозможно определить,
находится ли пользователь онлайн,
каков его IP-адрес или чьи сообщения он читает. У Twister нет единого
сервера, он работает по технологии
peer-to-peer.
Friendica
Система микроблогинга Twister подразумевает техническую анонимность участников и неподконтрольность их сообщений
модерации
Friendica — некоммерческая децентрализованная социальная
сеть с расширенными настройками
приватности. Friendica также представляет собой метасеть с различной
степенью взаимодействия с другими
интернет-сервисами. В зависимости от установленных владельцем
Помимо перечисленных проектов,
существует, конечно же, и множество
других сервисов. Однако большая их
часть так и не развилась в реально работающие системы. Например, авторы
проекта DECENT предложили проект
децентрализованной социальной
сети, обеспечивающей приватность,
целостность и доступность с учетом
появления в такой сети злонамеренных узлов, стремящихся провести
различные атаки. Грант на проведение
работы был предоставлен центром
прикладных исследований в области
кибербезопасности Университета
Индианы. Текущее состояние проекта
неизвестно. Закрыты или заморожены
проекты распределенных социальных
сетей LifeSocial, PeerSoN и Safebook,
а также проект распределенного
форума Osiris. Не вышел из стадии
альфа-версии проект Pandora. По задумке, это должна была быть распределенная информационная система,
включающая в себя функции социальной сети (аналогично Facebook или
«ВКонтакте»), средства голосового
и видеообщения (Skype), энциклопедии (Wikipedia), обмена файлами
(BitTorrent), деловой системы (1C),
электронного магазина (Ebay), реестра
законов и стандартов (Консультант+),
Friendica — не только социальная сеть, но и метасеть, взаимодействующая с прочими интернет-сервисами
совместной работы над проектами
(GitHub), а также систему голосования и рейтингов (democratia2.ru).
В области создания децентрализованных сервисов, несомненно, есть
определенные положительные сдвиги, но говорить о массовом распространении соответствующих технологий пока преждевременно. Как уже
упоминалось, толчком для появления
таких проектов стала необходимость
в наличии устойчивых к воздействию
со стороны правительств и спецслужб средств публикации информации. При этом следует понимать,
что неблокируемость не является
значительной угрозой в сфере информационного противоборства. Отдельные «любители» свободы слова
считают, что анонимная публикация
«неудаляемой» информации как-то
изменит расстановку сил на фронтах информационных войн, однако
по факту это заблуждение — любые
войны, в том числе информационные,
выигрывает тот, у кого больше ресурсов. Поток информационного шума,
генерируемого СМИ или специалистами киберподразделений,
без труда «забьет» такие ресурсы.
К тому же все системы базируются на
общепринятых криптографических
стандартах, таких как AES и RSA,
к которым уже многие относятся
с недоверием — подозревают даже,
что где-то в недрах АНБ все это уже
взламывается за приемлемое время.
Ну и, наконец, довольно странно выглядит попытка сделать децентрализованную систему хранения данных,
построенную на централизованной
физической среде, подконтрольной
опять-таки спецслужбам.
Сегодня некоторые эксперты склоняются к мысли, что Сеть все сильнее
превращается в средство информационного воздействия. Есть у них
и выход из сложившейся ситуации —
нужно строить другой Интернет:
основанный на концепции всеобщей
децентрализации. Как знать — быть
может, проекты, о которых мы рассказали, и есть первые кирпичики в фундаменте новой глобальной Сети.
обзоры
182
183
A100
Aselsan
(Турция)
AN/PSQ-20A (SENVG)
Exelis
(США)
н/д
40°
н/д
38°
350 г
нет
907 г
н/д
нет
ЭОП
н/д
ЭОП и тепловизор
н/д
н/д
7,5 ч
1,3 циклов/мрад
Исполнение: монокуляр (крепление на шлем), прицел
Исполнение: нашлемный
Каталог:
приборы
ночного
видения
Н
и для кого не секрет, что боевые действия в чистом поле сейчас фактически перестали вестись.
Вместо этого начиная с 2001 года
стрелки ищут цели на улицах населенных пунктов, выискивают их
среди мирных жителей, и от того,
как быстро и точно пехотинец
обнаружит и классифицирует свою
цель независимо от времени суток
и погодных условий, зависит успех
современных асимметричных сражений. Именно поэтому производители
тактического снаряжения уделяют
большое внимание приборам ночного видения (ПНВ), рынок которых
продолжает развиваться. В очередном каталоге Technowars собрал
наиболее интересные образцы таких
приборов. О современных технологиях в области ПНВ вы сможете
узнать из статьи «Инфракрасные
войны» (Technowars #01/2014).
Размеры, мм
Время автономной работы, ч
Тип (ЭОП, тепловизор, диапазон волн, и т. п.)
Вес, г
Поле зрения, градусов
Разрешение системы, циклов/миллирадиан
Встроенная память (Мбайт)
Передача данных
Данный легкий компактный монокуляр ночного видения
в защищенном исполнении работает от одного элемента питания ААА и может служить как ручным прибором
наблюдения, так и крепиться на шлеме или оружии. Среди
достоинств выбранной одноокулярной конструкции прибора производитель особо отмечает отсутствие эффекта
ослепления бойца ночью после того, как традиционный
двухокулярный прибор (бинокуляр) был снят — второй,
неприкрытый глаз сохраняет расширенный зрачок. При
использовании бинокуляра зрачку требуется не меньше
минуты для аккомодации. A100 имеет встроенную ИК-подсветку и выдерживает погружение в воду на глубину 1 м
в течение 30 минут.
Нашлемный прибор ночного видения AN/PSQ-20A отличается наличием двух параллельных каналов изображения:
ЭОП 3-го поколения и микроболометр с разрешением
320х240 точек, картинка с которого может накладываться
на усиленное ночное изображение. Благодаря этому возможно засекать противника, если даже тот частично укрыт
какими-то препятствиями или даже покинул точку: например, прибор засекает тепло, оставленное прислонившимся
к стене солдатом. Возможно также использование информации или от ЭОП, или тепловизора. Увеличенный выходной зрачок позволяет солдату видеть изображение, даже
если прибор сместился относительно оптической оси глаза из-за резких движений головы. Устройство питается от
трех литиевых батарей типоразмера АА. В середине-конце
2000-х гг. Армия США заказала свыше 16 тыс. SENVG.
обзоры
184
185
AN/PSQ-36 (FGS)
L-3 Warrior Systems
(США)
AN/PVS-15 (M953)
L-3 Warrior Systems
(США)
AN/PVS-23 (F5050)
Exelis
(США)
ASIR
Aselsan
(Турция)
99х78х154 мм
38°
165х124х85 мм
40°
н/д
40°
н/д
9°, 3°
580 г
нет
726 г
нет
650 г
нет
15 кг
RS-422 / RS-232
нет
ЭОП и тепловизор
нет
ЭОП
нет
ЭОП
н/д
сенсор длинноволнового
ИК-диапазона
св. 8 ч
н/д
16 ч
н/д
н/д
1,3
внешнее питание
н/д
Исполнение: н
ашлемный, ручной
Как и предыдущее устройство, AN/PSQ-36 используют
комбинацию ЭОП и микроболометра, позволяя получать
усиленную по яркости картинку, тепловое изображение
или различные их комбинации, устраняя влияние дождя,
дыма, тумана, снега либо в ситуации, когда освещения для
работы ЭОП недостаточно, но инфракрасную подсветку
нельзя использовать технически или по тактическим соображениям. При разработке AN/PSQ-36 особое внимание
уделялось совместимости прибора с широким спектром
лазерных целеуказателей, нашлемных и оружейных
креплений и пр. Прибор ночного видения питается
от четырех литиевых элементов CR123 и включается в течение 2 секунд.
Исполнение: н
ашлемный бинокуляр
Компактный бинокуляр ночного видения с ЭОП 3-го
поколения, системами автоматического контроля яркости
и блокированием слишком яркого изображения. В преобразователе применена функция auto-gate, позволяющая
в сочетании с импульсным блоком питания значительно
улучшить изображение в случае попадание в поле зрения засветки (автомобильные фары, вспышки выстрелов).
Прибор был спроектирован в том числе и для применения
в морских десантных операциях, поэтому выполнен защищенным и выдерживает погружение в воду на 20 м. Также
бинокулярная конструкция хорошо подходит для использования в летательных аппаратах, где необходима точная
оценка расстояний до предметов. Опционально на бинокуляр устанавливаются дополнительные линзы, дающие
увеличение 3х и 5х. Питание осуществляется от одного
элемента АА с индикатором низкого заряда в поле зрения
пользователя. AN/PVS-15 имеет встроенный ИК-осветитель.
Исполнение: бинокуляр
Прибор ночного видения разрабатывался прежде всего
для водителей и пилотов, имеет двухобъективную конструкцию и штатно крепится на шлем, но может быть
закреплен на голове пользователя, а также удерживаться
рукой. В устройстве применяются ЭОП F9800 3-го поколения производства Exelis — корпорация является одним
из ведущих разработчиков и производителей электронно-оптических преобразователей последних поколений.
Встроенный ИК-осветитель переключается на широкий
или узкий луч, давая возможность рассмотреть детали
выбранного объекта на большом удалении. Устройство
питается от щелочного элемента АА или внешнего блока
с двумя АА.
Исполнение: однообъективный
ASIR предназначен для продолжительного стационарного
наблюдения за местностью или размещения на наземной
технике / морских платформах. Соответственным образом
защищенным от погодных условий, дождя и соленых брызг
выполнен и тепловизионный блок, к котором подключается внешнее контрольно-управляющее устройство
и передается видеосигнал по интерфейсу CCIR. В качестве сенсора в приборе используется сборка из четырех
матриц на основе сплава КРТ (кадмий-ртуть-теллур). Блок
контроля и управления позволяет «заморозить» изображение (сделать стоп-кадр), вручную настроить яркость и
контрастность, инвертировать картинку, включить сетку,
фокусировать камеру вручную (минимальный предел фокусировки – 100 м), а также произвести внутреннее тестирование устройства. Оператор также может выбирать поле
зрения: 9х6,75 градусов (широкое) или 3х2,25 градусов
(узкое).
обзоры
186
187
BIG35
Vectronix
(Швейцария)
Coral-Z
Elbit Systems
Electro-optics ELOP
GPNVG-18
L-3 Warrior Systems
(США)
EYE
Aselsan
(Турция)
205x153x96 мм
12,5°
н/д
12,5х10
н/д
2–25 / 1,3–16,7 / 0,8–10
143х216х95 мм
97°
1,3 кг
нет
н/д
н/д
2,7–4,3 кг
н/д
765 г
нет
нет
ЭОП
н/д
тепловизор, 3–5 μм
н/д
тепловизор, 3–5 μм
нет
ЭОП
н/д
н/д
н/д
н/д
внешнее питание
н/д
30 ч
н/д
Исполнение: о
днообъективный бинокуляр
Однообъективный бинокуляр с трехкратным увеличением
от компании Vectronix, в 2005 г. включенной в состав французского концерна Sagem, но продолжающей производить
приборы наблюдения и лазерные дальномеры под собственной маркой. (Интересно, что в конце прошлого века
Vectronix побывала частью легендарного немецкого производителя оптики Leica.) BIG35 оснащен зеркально-линзовым объективом большого диаметра, имеет относительное
отверстие 1,17, ЭОП поколения 2+ и позволяет в ночных
условиях распознавать фигуру человека на дистанции от
300 до 700 метров. Питается прибор от одного литиевого
элемента АА 3 В или двух щелочных батареек АА.
Исполнение: р
учной однообъективный бинокуляр
Данный ручной тепловизор предназначен для спецподразделений и частей наземной разведки. Матрица тепловизора состоит из 640x512 элементов и охлаждается системой замкнутого цикла на двигателе Стирлинга. Детали
конструкции неизвестны, но в аналогичных решениях для
IT-индустрии используется элегантный принцип привода охлаждающего вентилятора от тепла охлаждаемого
элемента. При этом производитель заявляет о малошумности такой системы. Coral-Z обнаруживает человеческую
фигуру на расстоянии 5 км и распознает ее с двух километров. Для транспортного ср-ва эти дистанции составляют
11 и 4 км соответственно. Устройством отображения для
бинокулярной части служит цветной OLED-дисплей высокого разрешения. В качестве аксессуаров предлагаются
двухкратная увеличивающая насадка и лазерный целеуказатель, крепящийся сверху на планку Пикатинни. Питается Coral-Z от батарей, аккумуляторов, а также внешнего
источника электроэнергии.
Исполнение: однообъективный
Эта линейка турецких тепловизионных камер EYE состоит из моделей EYE-S, EYE-M, EYE-L, различающихся
увеличением и полем зрения. Видеосигнал на устройство
контроля и отображения передается по стандарту CCIR,
а данные — по RS232. При этом блок позволяет сделать
стоп-кадр, настроить яркость и контрастность, навести на
фокус вручную, инвертировать картинку, включить сетку.
Возможно обновление встроенного программного обеспечения. Время охлаждения до рабочей температуры —
ок. 7 минут.
Исполнение: н
ашлемный многообъективный
Не имеющий аналогов панорамный нашлемный прибор
ночного видения GPNVG-18 от компании L-3 Warrior
Systems состоит из четырех трубок ЭОП 3-го поколения
собственного производства, сгруппированных по две
для каждого глаза и развернутых на различные углы, что
позволяет достичь поля зрения в 97 градусов. Центральные трубки используются как традиционный бинокуляр,
давая стереоизображение, а крайние дополняют картину
и слегка перекрывают поле зрения центральных. При этом
трубки могут быть разъединены и использоваться отдельно
как ручные наблюдательные приборы. Весит GPNVG-18
даже меньше, чем ряд бинокуляров. Устройство питается от
выносного блока с четырьмя элементами CR123A и выдерживает погружение в воду на 1 м в течение двух часов.
обзоры
188
189
IR518Е
Guide Infrared
(КНР)
IR529
Guide Infrared
(КНР)
LP10TL
Rheinmetall Defence
(Германия)
JIM LR
Sagem
(Франция)
182х100х67 мм
9х7 / 11х8 / 22х16
290х140х144 мм
3,93×2,95
н/д
3x2,25 / 9x6,75
272х135х214 мм
8 / 4,4
760 г
USB, RS232
2,3 кг
RS-232 (RS-485)
2,8 кг
USB
2,9 кг
RS422, RS232, Ethernet
есть, слот SD
тепловизор, 8–14 μм
н/д
тепловизор, 8–14 μм
н/д
тепловизор, 3–5 μм
н/д
тепловизор
св. 2 ч
н/д
св. 2 ч
н/д
св. 4 ч
н/д
н/д
н/д
Исполнение: р
учной монокуляр
Серия тепловизоров IR518 разработана ведущим китайским производителем приборов ночного видения —
компанией Guide Infrared — и доступна в вариантах
А, В, С и Е, отличающихся прежде всего разрешением
микроболометра (150x120 пикселей у младшей модели,
384x288 — у старших) и диаметром объектива (25 или
50 мм). Изображение выводится на OLED-видоискатель
разрешением 852x600 пикселей с 256 оттенками серого
и имеет автоматические и ручные настройки яркости и
контрастности. Старшая модель обнаруживает цель типа
«автомобиль» на расстоянии 2,3 км, ростовую фигуру
человека с 1,1 км, а распознает их с 1,1 км и 540 м соответственно. Устройства могут записывать видеоизображение
в формате AVI на карту флэш-памяти стандарта SD. Все
модели имеют гнездо для установки на штатив и питаются от аккумуляторов или батарей АА. Для варианта Е
особенно отмечается возможность работы при низких
температурах (до –40 °С).
Исполнение: р
учной однообъективный бинокуляр
IR529 представляет собой монокуляр с объективом диаметром 140 мм, моторизованной фокусировкой и бинокулярной окулярной частью, что снижает нагрузку при длительном дежурстве оператора по сравнению с одним окуляром.
Это важно в заявленных для IR529 областях применения,
где необходимо контролировать большие площади — подразделения береговой охраны, пограничные части. Неохлаждаемая матрица микроболометра имеет разрешение
384х288 пикселей. Прибор обнаруживает цель типа «автомобиль» на дистанции 5 км, а фигуру человека — с 3 км.
IR529 умеет записывать видеоизображение, имеет встроенные электронный компас и GPS.
Исполнение: ручной или стационарный многообъективный
Многофункциональный бинокуляр JIM LR („long-range”,
для больших дистанций) — наиболее «дальнобойный»
из собратьев по серии JIM (Locate и Observe). Он способен обнаруживать цель типа «катер» на дистанции 15 км,
«танк» — с 9 км, фигуру человека — почти с 6 км. Устройства серии JIM сочетают дневную цветную камеру с охлаждаемым микроболометром с рабочим диапазоном 3–5 μm,
что позволяет, например, днем обнаружить умело замаскировавшегося противника. JIM LR имеет встроенный
стабилизатор изображения, что важно при использовании
прибора с рук, цифровое увеличение, и умеет записывать
фото- и видеоизображение как во встроенную память, так
и во внешних устройствах через USB. В бинокуляр встроены GPS, цифровой магнитный компас, имеются лазерный
дальномер и лазерный целеуказатель, безопасные для
зрения. В настоящий момент Sagem имеет заказы на более
чем 4500 устройств JIM варианта LR.
Исполнение: р
учной или стационарный многообъективный
LP10TL является частью модульной системы — ручной или
монтируемой на штативе в различных вариантах. Компактный блок LP10TL, в составе которого находится оптический видоискатель с 7- или 12-кратным увеличением, а также лазерный дальномер, может использоваться как с рук,
так и подключаться к блоку прибора ночного видения
FOI 2000 на основе микроболометра (этот модуль имеет
вес 4,6 кг и размеры 163x157x257 мм). Последний имеет
матрицу по технологии инфракрасного фотодетектора на
квантовых ямах (QWIP) разрешением 320х240 пикселей,
которая охлаждается по принципу двигателя Стирлинга.
LP10TL может использоваться для автоматической корректировки артиллерийского огня, передавая данные о попаданиях на артбатарею. Интересно, что в LP10TL встроена
система определения координат по небесным телам —микрокомпьютер «знает» положение Солнца, Луны и других
небесных тел в течение ближайших 50 лет, и таким образом может определить свое местоположение.
обзоры
190
191
MARIS
OIP Sensor Systems
(Бельгия)
Moskito
Vectronix
(Швейцария)
NESTOR
Cassidian Optronics
(Германия)
NX-122
THEON Sensors
(Греция)
200х180х90 мм
3x2,5–18x13,5
290х140х144 мм
6–10°
360х250х155 мм
2,8°х2,3° / 11,4°х9,1°
115x53x74 мм
40°
2 кг
RS422, Ethernet
1,2 кг
опционально
5 кг
RS232, RS422
325 г
нет
н/д
тепловизор, 8–12 μм
н/д
ЭОП
н/д
тепловизор, 3–5 μм
нет
ЭОП
св. 6 ч
н/д
24 ч
н/д
н/д
н/д
65 ч
1,2 циклов/мрад
Исполнение: р
учной многообъективный
В этом приборе наблюдения применяется комбинация
из двух дневных камер (монохромная широкоугольная
и цветная телекамера), а также неохлаждаемого микроболометра с матрицей из 384x288 элементов, поле зрения
оптической системы которой может составлять 18x13,5
или 6x4,5 градусов. В прибор встроены электронный магнитный компас, GPS и лазерный дальномер. Изображение
на встроенном OLED-дисплее с высоким разрешением
можно просматривать как с помощью одного, так и двух
окуляров (опционально). Также MARIS способен записывать видеоизображение во внутреннюю память. Среди
возможных применений устройства OIP Sensor Systems
называет войсковую разведку, целеуказание, а также
использование в качестве ночного прицела в системах
«солдата будущего».
Исполнение: м
ногообъективный монокуляр
Это многофункциональное устройство сочетает в себе
монокуляр с дневной камерой и увеличением до 8х,
а также ЭОП 3-го поколения на базе трубки Photonis XR-5.
Это дает возможность вести разведку местности как днем,
так и ночью. Встроенный лазерный дальномер способен измерять дистанцию до целей размером 2,3х2,3 м
на расстоянии 10 километров. Длина волны его лазера —
1550 нанометров, что делает его невидимым для приборов ночного видения. Опционально Moskito может быть
дополнен приемником GPS, а также беспроводным или
кабельным интерфейсами передачи данных системам C4I.
Питается прибор от двух литиевых батарей CR123A, что
дает возможность провести в режиме ночного наблюдения
24 часа или выполнения 2000 измерений дальности целей.
Moskito был выбран в качестве командирского прибора
целеуказания в британской системе «солдата будущего»
FIST.
Исполнение: ручной многообъективный бинокуляр
Данный прибор компании Cassidian Optronics, части концерна Airbus Defence and Space, совсем недавно носившей
название Carl Zeiss Optronics и унаследовавшей оптические и оптико-электронные технологии знаменитой немецкой компании, был разработан еще в 2004 году, чтобы
удовлетворить новым требованиям для ручных приборов
разведки и наблюдения. NESTOR использует микроболометр с матрицей разрешением 640x512 пикселей, охлаждаемой по принципу замкнутого цикла Стирлинга, а также
дневную оптическую систему с полем зрения 6,5° и увеличением 7х (в которую встроен фильтр, защищающий глаза
от излучения лазера с длиной волны 1064 нм). Встроенный лазерный дальномер измеряет дистанции до целей
в диапазоне от 100 м до 20 км и точностью 10 м. Питаться
прибор может как от внутреннего литий-ионного аккумулятора, так и внешнего источника. Также NESTOR оснащен
GPS и цифровым магнитным компасом.
Исполнение: р
учной, нашлемный монокуляр или прицел
Легкий и компактный NX-122 сконструирован на базе различных ЭОП 3-го поколения, в т. ч. с функцией auto-gate,
позволяющая серьезно сократить засветку в случае попадание в поле зрения мощных осветительных приборов,
вспышек выстрелов и взрывов, и т. д. Прибор предназначен
для использования в качестве ночного прицела, а также
разведки на ближней дистанции, чтения карты, содействия
в оказании медицинской помощи раненым. Два NX-122
могут быть скреплены в бинокуляр, если военнослужащему (водителю, пилоту) необходимо ночное стереозрение.
Устройство оснащено встроенным ИК-осветителем с индикатором включения, а также сигнализацией о разряде
батареи. NX-122 выдерживает погружение в воду на глубину до 20 метров, что делает возможным его применение
в операциях по морскому десантированию.
обзоры
192
193
PhantomIRxr
Raytheon
(Великобритания)
Recon B9
FLIR
(США)
Vipir-2S
Qioptiq
(Франция)
Sophie-LR
Thales
(Франция)
322х178х89 мм
12°х9°
221х168х84 мм
9,3°х7°
250x250x110 мм
3,2°х2,4° / 8°х6°
270х100х78 мм
9°
1,64 кг
USB
1,6 кг
RS232, RS422, USB
2,4 кг
RS422
990 г
RS232
н/д
тепловизор, 25 μм
1000 фотоснимков
тепловизор, 8–12 μм
н/д
тепловизор, 8–12 μм
н/д
тепловизор, 8–12μм
7ч
н/д
св. 4 ч
н/д
св. 5 ч
н/д
св. 6 ч
н/д
Исполнение: р
учной однообъективный бинокуляр
Этот портативный инфракрасный тепловизор позволяет заметить фигуру движущегося человека с расстояния
2200 км с вероятностью 70%. Неохлаждаемая матрица
сенсора, выполненного на основе оксида ванадия (VОx),
состоит из 640x480 элементов, изображение на нее
проецирует объектив диаметром 76 мм и относительным
отверстием 1,2. Изображение с цветного дисплея разрешением 640x480 точек выводится на бинокулярную
окулярную часть прибора. Устройство может работать при
температуре –36 °C, записывать видео в формате MPEG-4
и делать фотоснимки в JPEG, оснащено электронным
стабилизатором изображения, 2- и 4-кратным цифровым
зумом и встроенным лазерным целеуказателем. Питается
PhantomIRxr от четырех литиевых элементов стандарта АА.
Исполнение: м
ногообъективный бинокуляр
FLIR — крупнейшая компания, специализирующаяся на
проектировании и производстве тепловизоров, их элементов и сенсоров, была основана в 1978 г. FLIR выпускает не
только приборы для нужд оборонных ведомств, но и гражданские приборы, а также сенсоры РХБЗ. Recon B9 выполнен в лучших традициях компании и обладает эталонными
характеристиками. Изображение подается на бинокулярную окулярную часть после обработки микропроцессором
в виде цветной или монохромной картинки, совмещая информацию, полученную с дневной камеры, а также микроболометра с матрицей разрешением 640x480 пикселей.
В Recon B9 встроен лазерный целеуказатель мощностью
30 мВт.
Исполнение: ручной однообъективный бинокуляр
Ручной тепловизор Sophie-LR успел подтвердить свои
характеристики и эксплуатационные качества в «горячих
точках» по всему миру. Высокочувствительная матрица
микроборометра из 754x576 пикселей охлаждается по
принципу замкнутого цикла Стирлинга (время охлаждения до рабочей температуры — около 5 минут). К прибору
могут быть дополнительно поставлены широкоугольная
насадка 20° для действий в городских условиях, блоки
беспроводного управления и передачи изображения, а
также различных внешних дисплеев. С опциональной теленасадкой с углом зрения 2° тепловизор способен обнаруживать цель типа «самолет» на расстоянии 22 км, а фигуру
человека — с 7 км. Sophie-LR сохраняет работоспособность
при –40 °C.
Исполнение: р
учной монокуляр
Компактный тепловизор в защищенном исполнении предназначен для обнаружения целей на ближних и средних
дистанциях, при этом человек обнаруживается на расстоянии от 1200 м. Чувствительным элементом служит
неохлаждаемый микроболометр с разрешением матрицы
320x240 пикселей. Оптическая система имеет кратность
2,7, в дополнение к этому устройство облатает цифровым
увеличением 2х. Низкое энергопотребление позволяет питать устройство от четырех батарей АА, но предусмотрено
и подключение внешнего источника питания.
обзоры
галерея
2С19М2 «Мста-С»,
самоходная
гаубица
196
Sikorsky S-97
RAIDER, перспективный
разведывательноударный вертолет
198
196
197
2С19М2
«Мста-С»
самоходная
гаубица
1
Экипаж, чел.
боевая масса, т 5
43,24
бронированиепротивопульное
2
ОРУДИЕ,
тип2А64М2
калибр, мм
152
возимый боезапас,
выстрелов50
самоходная гаубица. 2С19 «Мста-С» может вести огонь не­
управляемыми и корректируемыми снарядами (включая
активно-реактивные) как из боеукладки, так и подаваемыми с грунта. новейшая модификация 2С19М2 была
представлена на выставке вооружений RAE-2013. новинка
отличается автоматизированной СУО, увеличенной скорострельностью и наличием режима «огневого налета»,
когда несколько снарядов выпускаются последовательно
под разными углами и долетают до цели одновременно.
скорострельность,
выстр./мин7–10
дальность стрельбы, км до 29
дополнительное вооружение
пулемет 12,7 мм
3
двигатель, Л/с
скорость по шоссе, км/ч
запас хода, км
780
60
500 галерея
198
199
1
Sikorsky
S-97
RAIDER
экипаж, чел.
0–2
десант, чел.
6
Нормальная
взлетная масса, кг
4057
Максимальная
взлетная масса, кг
4990
длина, м
11
диаметр несущего
винта, м
10
конструкция несущего винта
6 лопастей переменного шага
перспективный
разведывательноударный
вертолет
диаметр толкающего
винта, м
2,1
2
двигатель GE YT706
мощность, л. с. (квт) 2600 (1900)
легкий вертолет, выполненный
по соосной схеме с толкающим винтом. благодаря такой конструкции
удалось избежать падения кпд несущего ротора в качестве движителя на высоких скоростях. в конструкции широко использованы
композитные материалы, а управление выполнено полностью электро­
дистанционным. вертолет оснащен
активной системой подавления
виб­раций. S-97, как ожидается,
будет значительно менее шумным
и маневренным по сравнению
с вертолетами традиционных схем
при повышенной грузоподъемности.
3
максимальная
скорость, км/ч 444
крейсерская
скорость, км/ч
407
боевой радиус, км
570
продолжительность
полета, мин
160
практический потолок, м 3048
3
вооружение
пулемет 12,7 мм, боекомплект
500 патронов
7 НУРС
галерея
01
‘15
Учредитель
ООО «УВЗ-Медиа Сервис»
Издатель
ООО «СНЕГ»
По заказу Департамента военно-технического сотрудничества
ОАО НПК «Уралвагонзавод»
Свидетельство о регистрации
ПИ № ФС77-56355 от 02.12.2013 г.
Типография
Megapro.ru
Тираж
3000 экз.
Контакты:
e-mail: info@technowars.ru
Куратор проекта:
Алексей Жарич
Издатель и главный редактор:
Алексей Басов
Выпускающий редактор:
Виктор Бодров
Над номером работали:
Алексей Бутрин, Светлана Ветрова, Роман Кривошапко,
Антон Лавров, Михаил Ваннах, Денис Подоляк, Денис Тельманов,
Герман Титов
Другие новости, статьи и информация:
www.technowars.ru
При работе над номером использованы материалы с сайтов:
defense.gov, www.arl.army.mil, www.aselsan.com.tr, www.boeing.
com, www.baesystems.com, www.darpa.mil, www.dcnsgroup.com,
www.exelisinc.com, www.fincantieri.it, www.gencorp.com,
www.generaldynamics.com, www.hal-india.com,
www.harris.com, www.iai.co.il, www.kongsberg.com, www.leidos.com,
www.lockheedmartin.com, www.mit.edu, www.nexter-group.fr,
www.northropgrumman.com, www.patria.fi, www.raytheon.com,
www.thalesgroup.com, www.wikimedia.org и др.