imhotype (imhotype) wrote,
imhotype
imhotype

Categories:

DARPA-2016: на заре биологического Интернета I

В начале февраля 2015 года опубликован очередной годовой бюджет агентства DARPA на 2016 год. По сравнению с прошлым годом он увеличен на 2% — до 2 миллиардов 972 миллионов долларов. Стоит отметить существенное увеличение статей прикладных исследований. Причем в прошлом году Конгрессом дополнительно было выделено 45 миллионов долларов на прикладные биомедицинские технологии – это единственная корректировка бюджета агентства за прошлый год (средства пошли на разработку технологий получения новых рекомбинантных антител против лихорадки Эбола).
Каждый год агентство продолжает финансирование переходящих из года в год программ, а также открывает финансирование новых. Именно новые программы привлекают особенный интерес, поскольку являются, с одной стороны, результатом мозговых штурмов ученых и менеджеров программ агентства, с другой – компромиссом руководства агентства с министерством обороны, командованиями родов войск и иными государственными ведомствами, заинтересованными в утилитарных результатах исследований.
Общий бюджет агентства на научные исследования и разработки делится за фундаментальные исследования, прикладные исследования и создание перспективной техники:



Фундаментальные исследования

Фундаментальные исследования инициируются в случае, когда неразрешимой является одна или целая группа проблем в области исследований DARPA. Такие научно-исследовательские работы проводятся с целью получения доказательств правильности предложенной в программе концепции путем выделения гранта университету, национальной лаборатории или коллективу в коммерческой компании.
В области фундаментальных оборонных исследований в будущем году будут открыты три новых программы – «Атомные часы нового поколения», «Сверхнизкозатратный радиочастотный и сенсорный мониторинг», «Масштабируемое применение биологической сложности».

• Программа «Атомные часы нового поколения» (NGAC) предусматривает разработку недорогих и компактных атомных часов на чипе с улучшенными в 100-1000 раз по сравнению с существующими образцами характеристиками. Всего на фундаментальные исследования по программе потратят 4,6 миллиона и еще 8,6 миллиона по направлению прикладных электронных технологий.

• Программа «Сверхнизкозатратный радиочастотный и сенсорный мониторинг» (N-ZERO) предусматривает создание ультрасовременных детекторов, способных целые годы находиться в режиме пассивного мониторинга окружающего пространства и самоактивироваться в нужный момент для сбора и передачи разведывательной информации. Всего на фундаментальные исследования по программе в будущем году потратят 1,5 миллиона и еще 4,5 миллиона по направлению прикладных электронных технологий.

• Программа «Электронная глобализация» (Electronic Globalization) должна решить проблему уязвимостей и «закладок» в электронные компоненты на азиатских производственных площадках, а также исключить возможность кражи интеллектуальной собственности американских военных. Решить эту проблему позволит применение совокупности технологий, таких как использование специализированных кристаллов с микросхемами для защиты от несанкционированной записи, постфабричная доработка и шифрование. Всего на фундаментальные исследования по программе в будущем году потратят 3 миллиона и еще 12 миллиона по направлению прикладных инфокоммуникационных технологий.

• Программа «Масштабируемое применение биологической сложности» (Applying Biological Complexity at Scale)предусматривает определение мишеней нового типа для терапии инфекционных заболеваний – основанных на биологическом взаимодействии и межклеточных коммуникациях. В рамках программы запланированы работы по выявлению стабильных и вариабельных участков генома инфекционных агентов, выявление связей между составом микробиоты человека и его здоровьем или катаболизмом. В будущем году на программу выделено 10 миллиона долларов.
По направлению фундаментальных исследований «Экстренные технологии медицинской помощи» были объявлены две новые программы — «Использование биологических систем» и «Анализ и адаптация выживаемости человека».

• Программа «Использование биологических систем» (Harnessing Biological Systems) предлагает воспользоваться эволюционными достижениями природы, вместо подражания ей. Например, разработка средств борьбы с устойчивыми к антибиотикам патогенными бактериями за счет использования бактерий-хищников, безопасных для человека. Однако цели программы выходят за пределы этой задачи. В программе изучаются полезные природные механизмы и функции, эволюционному совершенствованию которых в прикладных целях мог бы поспособствовать человек. В будущем году на программу будет выделено 10,103 миллиона долларов.

• Программа «Анализ и адаптация выживаемости человека» (Analytics and Adaptation of Human Resilience) направлена на изучение генетики жизнеспособных животных и природы их физиологического ответа на неблагоприятные факторы окружающей среды, такие как инфекционные заболевания. Целью программы является выявление новых постгеномных методов анализа геномных и постегномных (транскриптомных и метаболомных) данных для обеспечения выживаемости человека в условиях воздействия опасных для здоровья факторов. В будущем году на программу выделено 13,041 миллиона долларов.



Прикладные исследования

Работы, начатые по направлению фундаментальных исследований, как правило, получают дальнейшее продолжение в рамках направлений прикладных исследований. Если фундаментальные работы ставят своей целью получение доказательств правильности предложенной концепции, то прикладные исследования направлены на получение работоспособного образца, и относятся к опытно-конструкторским работам.
По направлению прикладных биомедицинских технологий открыта единственная новая программа «Оптимизация производительности в сложных условиях».

• Программа «Оптимизация производительности в сложных условиях» (Performance Optimization in Complex Environments) предусматривает развитие мобильных средств контроля состояния организма человека (и его оперативной коррекции) в реальном времени. Сегодня для мониторинга физического состояния используются довольно простые устройства – пульсометры, трекеры сна и пр. Современные разработки позволяют не только существенно увеличить объем и качество данных о физиологическом и когнитивном состоянии человека, но и произвести коррекцию наступивших состояний. В будущем году на программу выделено 11,8 миллиона долларов.
По направлению прикладных инфокоммуникационных технологий открыто две программы — «Масштабируемые оптические узлы для преодоления сетевых ограничений» и «Электронная глобализация».

• Программа «Масштабируемые оптические узлы для преодоления сетевых ограничений» (SONNET) предполагает создание нового процессора для маршрутизаторов на основе кремниевой фотоники. Подобные высокопроизводительные системы позволят не только пересылать, но и анализировать проходящий трафик в реальном времени. Стоимость программы в будущем году составит 3,5 миллиона долларов и еще 8 миллионов по направлению перспективных систем навигации, управления и связи (С3).

• Программа «Электронная глобализация» является составной частью комплексной программы, описанной ранее. По направлению тактических технологий было объявлено три программы — «Стратегическая мобильность», «Мобильная пехота», «Понимаемый машинный интеллект».

Программа «Стратегическая мобильность» (Strategic Mobility) займется разработкой решений, способных обеспечить развертывание войсковых соединений уровня бригады в течение нескольких дней в любой точке земного шара. В частности, предполагается рассмотреть потенциальные возможности по переброске войск глобальных сетей морского и воздушного транспорта. В будущем году на программу будет потрачено 8 миллионов долларов.

• Программа «Мобильная пехота» (Mobile Infantry) должна продемонстрировать модель организации войсковых подразделений с использованием полуавтономных внедорожных мобильных платформ, способных самостоятельно добираться в район проведения операций. Такие платформы могут быть использованы для эвакуации диверсионно-разведывательных групп, боевой поддержки десантных соединений. Планируется использовать существующие технические решения мобильных транспортов, доставка которых в район операции может быть произведена транспортными вертолетами CH-47, CH-53 или конвертопланом V-22. Стоимость программы в будущем году составит 6 миллионов долларов.

• Программа «Понимаемый машинный интеллект» (UMI) предусматривает создание прозрачной и понятной для человека визуализации процесса принятия решений искусственным интеллектом (ИИ). Подобные инструменты доверия к решениям ИИ позволят использовать их для управления сложными комплексами обороны и безопасности, в том числе для противостояния действиям ИИ-системам противника. Стоимость программы в будущем году составит 12,7 миллиона долларов.
По направлению прикладных технологий материалов и биотехнологий объявлены две программы — «Платформы биологических вычислений» и «Биологическая надежность в сложных условиях» (BRICS).

• Программа «Компьютерно-биологические платформы» (Biological-Computational Platforms) направлена на создание гибридных компьютерно-биологических интерфейсов, которые позволят упростить взаимодействие человека с компьютером за счет использования биологических сигналов для передачи информации между пользователями, прямого сопряжения нервной системы и внешних устройств, обработки сигналов от нескольких пользователей, и, в конечном счете, построения новых протоколов связи. Стоимость программы в будущем году составит 10,5 миллиона долларов.

• Программа «Биологическая надежность в сложных условиях» (BRICS) ставит своей целью прикладное применение научных достижений программы «Масштабируемое применение биологической сложности» в целях обеспечения национальной биобезопасности. В частности, предполагается создание продвинутых средств генной инженерии для сложных в модификации видов, например коринебактерий и клостридий. Результатом, в частности, должны стать разработки в области безопасных бактериальных сообществ, использование которых в качестве терапевтических средств предотвратит развитие раневых инфекций. Стоимость программы в будущем году составит 8,075 миллиона долларов. По направлению прикладных электронных технологий предполагается открыть пять новых программ – «Усилитель высокой мощности на основе вакуумной электроники для преодоления функциональных возможностей», «Атомные часы нового поколения», «Высокоточная надежная инерциальная система наведения для боеприпасов», «Микроволны и магнетизм», «Усовершенствованные алмазные устройства».

• Программа «Усилитель высокой мощности на основе вакуумной электроники для преодоления функциональных возможностей» (HAVOC) направлена на разработку СВЧ вакуумного усилителя электромагнитных сигналов для использования в радиолокационных станциях и средствах радиоэлектронной борьбы. Стоимость программы в будущем году составит 12 миллионов долларов.

• Программа «Высокоточная надежная инерциальная система наведения для боеприпасов» (PRIGM) направлена на создание универсального блока для боеприпасов, который избавил бы от необходимости использования GPS. Глобальные задачи программы состоят в 1) разработке к 2020 году универсального измерительного инерциального блока навигационного класса (NGIMU); 2) разработке высокоточных инерциальных микроэлектромеханических датчиков, стойких к артиллерийским перегрузкам, с целью достижения полной навигационной автономности к 2030 году. В будущем году на программу PRIGM выделяется 10 миллионов долларов и еще 6,286 миллиона по направлению перспективных электронных технологий.

• Программа «Микроволны и магнетизм» (M&M) предусматривает разработки в области магнитных компонентов для СВЧ-устройств (РЛС, средства связи и РЭБ). В частности, предусмотрена разработка компонентов широкополосных частотно-избирательных ограничителей, позволяющих приемным устройствам работать в условиях сильных помех, перегруженного диапазона радиочастот, а также увеличить эффективность использования динамического диапазона. В будущем году на программу M&M выделяется 3,318 миллиона долларов и еще 5 миллионов по направлению перспективных электронных технологий.

• Программа «Мультиплекс» (MultiPLEX) предусматривает создание многоканального радиочастотного приемника на электронно-фотонном чипе, преобразующего диапазон 20-50 ГГц в каналы шириной 200 МГц и разрешением 12 бит. При этом на одном чипе с использованием высокодобротных оптических фильтров и фотонных смесителей должна быть целиком реализована гибридная электронно-фотонная система – от малошумных усилителей до аналого-цифровых преобразователей. На программу MultiPLEX выделяется в будущем году 8 миллионов долларов.

• Программа «Усовершенствованные алмазные устройства» (DiamEnD) предусматривает развитие работ по реализации потенциала нитрида галлия (GaN) в транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMTs) с целью преодоления тепловых ограничений на производительность за счет замены оригинальной подложки из карбида кремния (SiC) на алмаз. Использование алмаза вместо карбида кремния в существующих устройствах повысит теплопроводность подложки с 5-7 Вт/мм до 15-25 Вт/мм, а в перспективе – до 40-60 Вт/мм. На программу DiamEnD выделяется 6 миллионов долларов
.

ПРОДОЛЖЕНИЕ
Tags: Наука и ЖестЪ
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for friends only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 0 comments