آژانس پروژه های تحقیقاتی دفاعی پیشرفته یا دارپا (DARPA) تا کنون حجم بسیار زیادی از سرمایه گذاری بر روی توسعه دانش و تکنولوژی های آینده صنایع نظامی را بر عهده داشته است. این آژانس را می توان کاشف جی پی اس، اینترنت و هواپیماهای جاسوسی دانست. محصولاتی واقعی و بسیار پراستفاده. سایت بیزنس اینسایدر، با گشت و گذار در میان پروژه های فعال غیر-سری این آژانس، به دنبال نمونه هایی است که در صورت تبدیل به محصول نهایی، تاثیرات شگرف و بزرگی بر جوامع انسانی خواهند گذاشت. در این تحقیق، تمرکز بر روی اداره علوم دفاعی و اطلاعات منتشره از ابداعات این مرکز بوده است. 

اکس-کالیبور یک تفنگ لیزری به درد بخور

وزارت دفاع همیشه نگران استفاده از اسلحه های مرسوم در شورش های شهری بوده است. هدف اصلی پروژه اکس-کالیبور آن است که حملات و آسیب ها به دشمنان و سلاح های شان محدود شود و آسیب های جانبی به شهروندان و شهر نداشته باشیم. این موضوع (و برخی دلایل دیگر) باعث شده این وزارت با جدیت به دنبال سلاح لیزری باشد، و قرار است دارپا این اسلحه را به آنها بدهد. برنامه اکس-کایبور یک طرح توسعه سلاح های لیزری است که ۱۰ بار خفیف تر از لیزرهای جنگی کنونی است. این تفنگ ها به صورت فردی قابل حمل است. به گفته دارپا، این اسلحه ۱۰۰ کیلو وات قدرت داشته و با دقت بالایی علیه اهداف زمینی و هوایی قابل استفاده است.

شیوه ای برای پاک سازی آلودگی ها و عفونت های خونی (مانند همودیالیز)

در واقع، تنها عفونت های خونی بیش از ۱۵۰۰ سرباز را در سال ۲۰۰۹ تحت تاثیر قرار دادند. دارپا در حال توسعه یک دستگاه قابل حمل است که خون آلوده را از بدن خارج می کند، آلودگی های آن را حذف می کند، و سپس خون پاکیزه را به بدن بر می گرداند. چیزی دقیقا شبیه به کار دستگاه همودیالیز برای خروج سموم از بدن بیمار. و البته محققان کاملا به کاربردهای غیرنظامی این طرح هم توجه دارند و دستگاه احتمالی می تواند تنها در ایالات متحده، سالانه جان هزاران نفر را نجات داده و میلیون ها دلار صرفه جویی را به دنبال داشته باشد. دارپا قصد دارد ساخت این ابزار قابل حمل را از پاییز ۲۰۱۲ آغاز کند.

حضور ربات های نانو (نانوبوت) درون بدن انسان، برای کنترل سلامت فردی

در حالی که کنترل خارجی بیماری ها امری مهم و حیاتی است، دارپا در حال کار بر روی راهی به درون بدن و شناسایی بهتر بیماری ها از این طریق است. پروژه نانوپلتفرم های داخل موجود زنده سعی می کند که رده ای از نانو ذرات را توسعه دهد که بیماری ها را کشف و درمان کنند. تکنولوژی مورد استفاده در این نانو ذرات، شیوه ای برای شناخت و حساسیت به نوع خاصی از ملکول های درون بدن موجودات زنده است. دارپا هم اکنون مشغول تست این سیستم در بدن حیوانات بزرگ جثه است.

سیستن خنک کننده چیپ ها به صورت درونی، بدون نیاز به پنکه های سنگین و ضعیف

فن های پر سروصدا و کم دوام سیستم های کامپیوتری، یکی از بخش های ضروری هستند که جلوی داغ شدن بیش از حد چیپ ها را گرفته و کارکرد آنها را بهبود می دهند. هر چه که مدارها فشرده و فشرده تر می شوند، سریعتر و بیشتر هم داغ خواهند شد. پس نیاز به تهویه به طور دائم رو به افزایش است و البته مرتبا از بازده شیوه های مرسوم خنک کننده کاسته می شود. و اینجا است که دارپا با برنامه خنک کننده افزایشی درون چیپ (ICECOOL) به میدان می آید. این پروژه، ایده نیاز به دمیدن و مکش هوا برای خنک کردن چیپ را به کلی رد می کند و به جای آن، رویای سیستم مدیریت دمای درونی را در سر می پروراند که درون خود سیلیکون های چیپ قرار دارد. هم اکنون دارپا مشغول تهیه پروپوزال این شیوه است و راه حل مورد استفاده در این پروژه می تواند نقطه عطفی در تاریخ الکترونیک باشد.

سیستم تصویربرداری گرمایی بسیار ارزان

سیستم های تصویربرداری گرمایی، قابلیت استفاده های نظامی بسیار فراوانی دارند. اما هم اکنون این تکنولوژی بسیار گرانقیمت است و همین موضوع باعث عدم استفاده گسترده از آن در ماموریت ها می گردد. برنامه صنعتی سازی ابزارهای تصویربرداری گرمایی ارزان قیمت به دنبال این است که این تکنولوژی را به اندازه کافی ارزان و در دسترس سازد. دارپا هیچ دلیلی نمی بیند که از ابزارهای تصویربرداری گرمایی در گجت هایی چون تلفن های همراه، عینک ها، هواپیماهای پرنده کوچک، تفنگ های دید ویژه و کلاه های ایمنی استفاده نشوند. از آنجایی که هدف دارپا تبدیل این تکنولوژی به دوربین های روی چیپ است، دور از انتظار نیست که سیستم عکسبرداری گرمایی را در کارها و ابزارهای بسیار زیادی بیابیم.

ساخت یک ماشین ژن، برای ژن-درمانی در ابعاد وسیع

وزارت دفاع دوست ندارد که میزان منابع ضروری برای دستیابی به یک کشف جدید و خارق العاده پزشکی، در حد و اندازه های کوچک و آزمایشگاهی باشند. همان گونه که اکنون به دنبال توسعه درمان فردی یا گروهی بیماری ها و مشکلاتی است که تا کنون ده ها سال تحقیق و میلیون ها دلار پول را هدر داده اند. مواردی مانند داروی ضد مالاریا که آن را تنها می توان از ترشحات باکتری ها تهیه کرد. دارپا قصد دارد مفهوم تولید انبوه داروهای ژن درمانی را تغییر داده و آن را به تصرف خود درآورد. این آژانس در برنامه کارخانه های زنده قصد دارد تکنیک هایی را توسعه دهد و شاخه های جدیدی را در دانش ایجاد کند که برنامه ریزی و مهندسی بیولوژیک را بسیار آسان تر سازد. کاری به غایت جاه طلبانه، اما با احتمال تولید انبوه راه حل های بیولوژیکی که بسیار فریبنده به نظر می رسد.

ادغام کامل تکنولوژی با سیستم عصبی بدن

دارپا علاقه فراوانی به ایده تکنولوژی سایبرگ و انسان های ماشینی دارد. فعلا که این آژانس کاملا شیفته ایمپلنت های کاشتنی گوش درونی شده است که یک گوش مصنوعی، برای اعطای قدرت شنوایی به انسان های ناشنوا است. یکی از بزرگترین مشکلات بر سر راه افزایش قدرت انسان با ابزارهای تکنولوژیکی، شیوه ارتباط شخص با ماشین ها است. «برنامه تکنولوژی رابط کاربری عصبی قابل اطمینان دارپا» به دنبال توسعه ایمپلنت هایی برای بهبود و افزایش توانایی است که به صورت مستقیم با سیستم عصبی مرکزی در تماس هستند و تا ده ها سال می توان با اطمینان آنها را درون خود داشت. آنها به دنبال بهبودهایی هستند تا قدرت و سرعت ادراک را تا حد امکان افزایش دهند. تاثیر غیرنظامی این موضوع بسیار زیاد خواهد بود. تنها کافی است کمی به استفاده های احتمالی پزشکی و کاربردهای بازخلق توانایی ها توسط آن بیاندیشید.

میکروتکنولوژی برای هدایت و جستجوی بدون جی پی اس و زمان سنجی

امروزه بسیاری از ابزارهای امروزی، به ویژه وسایل نظامی، همان طور که انتظار می رود، کاملا وابسته به جی پی اس هستند. مشکل مهم زمانی پیش می آید که شما به دنبال روش استقلال آنها از چنین تکنولوژی هایی باشید. رهایی از دست سیستم ها و سلاح هایی که برای هر کاری نیاز به اتصال و کارکرد درست جی پی است دارند، امری مهم است. برنامه زمان سنجی، هدایت و مکان یابی با ابزارهای میکروتکنولوژی قصد دارد این مشکل را حل کند. آنها به دنبال طراحی ابزارهایی هستند که بدون استفاده از تکنولوژی جی پی اس و مکان یابی ماهواره ای به شما اجازه می دهد که حتی با از دست دادن سیگنال های ماهواره هم بتوانید به کارتان ادامه دهید. این تکنولوژی با استفاده از مسیر حرکت و مکان و زمان آخرین اطلاعات دریافتی از ماهواره، برای تامین نیاز های هدایتی و مکان یابی استفاده می کند. این تکنولوژی می تواند کاربردهای عمومی بسیاری داشته باشد. مثلا استفاده از گوگل مپز در مترو و راه های زیرزمینی.

برنامه ای برای جلوگیری از کاربرد چیپ های جعلی یا آلوده به بدافزار

در همکاری با بسیاری از کارخانه هایی که مواد خام اولیه را از منابع خارجی تامین می کنند، وزارت دفاع نگران امنیت و سلامت کلیه مدارهای مجتمعی است که توسط این مراکز وارد می شود. تا کنون وزارت دفاع قادر نبود که کارخانه های سازنده هر چیپ را مانیتور کرده و صحت قطعات مورد استفاده را بررسی کند. اما دارپا در حال توسعه برنامه سنجش امنیت و قابلیت اطمینان مدارهای مجتمع یا IRIS است، تا تکنولوژی را خلق کند که بتواند کارایی و اصالت هر یک از مدارهای مجتمع را بدون خراب کردن آنها مورد آزمون قرار دهد. این بدان معنی است که دارپا قادر است به هر مدار چیپ نگاهی انداخته و مطمئن شود که آن مدار دقیقا همان چیزی است که ادعا می شود. با استفاده عمومی از این تکنولوژی می توان اطمینان یافت که سخت افزارهای کامپیوتری، حاوی بدافزارهایی چون کی لاگرها و ابزارهای جعل هویت نیستند.

شیوه اسکن ساده ای برای کشف سلاح های بیولوژیک و حملات شیمیایی

در حال حاضر تکنولوژی لازم برای آشکار سازی سلاح های شیمییایی و بیولوژیکی بسیار بزرگ و حجیم است و هزینه بسیاربالایی هم دارد. برنامه تکنولوژی ماوراء بنفش فشرده قصد دارد نوعی ابزار آشکار سازی این گونه سلاح ها را به صورت بسیار جمع و جور و قابل حمل عرضه نماید. هدف اصلی، توسعه ابزاری است که با استفاده از نور ماوراء بنفش، و دیگر شیوه های پیشرفته بتواند درون آب آشامیدنی و دیگر منابع به دنبال سلاح های بیولوژیک بگردد.

برنامه ای برای بهبود ۷۵ برابری مصرف انرژی در ابزارهای محاسبه گر

سرعت محاسبات کامپیوتری با تعداد اعمال ریاضی ممیز شناور در ثانیه یا FLOPS شناخته می شود که به شکل ساده نشان دهنده تعداد اعمال ریاضی ساده ای است که سیستم در هر ثانیه می تواند انجام دهد. امروزه سرعت ها به گیگافلاپ هم رسیده اند، که نشانگر انجام هزاران عملیات ریاضی در هر ثانیه است. و البته در کنار این داستان، اندازه گیری گیگافلاپ به ازای وات هم اهمیت فوق العاده ای داشته و نشانگر میزان کارایی پردازنده در مصرف انرژی است. تا چه حد می توان کارایی پردازشگر را در خصوص میزان مصرف انرژی بهبود بخشید؟ دارپا سعی دارد مصرف کنونی یک گیگافلاپ بر وات را تا ۷۵ گیگافلاپ بر وات گسترش دهد.برنامه انقلاب کارایی مصرف انرژی در تکنولوژی های محاسباتی می خواهد میزان مصرف انرژی را به شکل چشمگیری کاهش دهد. اگر آنها موفق شوند، این بهبود ۷۵۰۰ درصدی مصرف انرژی می تواند باعث تولید محصولات خارق العاده ای هم چون اسمارت فون های با عمر باتری چند هفته ای و لپ تاپ هایی با عمر باتری چندین روز شود.

راهی برای تولید تجاری و با ثبات نانوتکنولوژی

دارپا تا کنون به میزان بسیار زیادی در نانوتکنولوژی سرمایه گذاری کرده است. هسته اصلی این ایده اکنون تایید شده و تکنولوژی آن قابل مشاهده و استفاده گشته است. پس چه مشکلی بر سر راه تولید انبوه تجاری آن وجود دارد؟ برنامه نانوتکنولوژی دارپا سعی می کند تا تولید محصولات قابل کنترل در ابعاد نانو را به واقعیت نزدیک کند. این تیم قبلا یک جنگل در حال رشد از نانو لوله ها را به معرض نمایش گذارده است، اما کنترل و جهت دهی به رشد، از اهداف این برنامه است. در صورت موفقیت این طرح، زمینه های تکنولوژیکی بسیار گسترده ای پدید می آید. ساخت نانولوله، نانو سیم و نقاط کوانتومی قابل کنترل، می تواند تولید نانوماشین ها را از مواد اولیه غیرقابل استفاده فعلی، امکان پذیر کند. در زمینه های پزشکی و تکنولوژی های مصرفی هم نتایج شوق برانگیز فراوانی در انتظارمان هستند.

لیزرهای بسیار قدرتمند و با کارایی بالا برای محافظت از ابزار پرنده و دیگر تجهیزات

همان طور که احتمالا شما هم می دانید، دارپا علاقه بسیار شدیدی به لیزر دارد!‌ در اینجا هم نقشه این است که با ادغام چندین لیزر با طول موج های مختلف با یکدیگر، آنها را به یک رشته لیزر با قدرت بسیار بالا تبدیل کنند. این تیم می خواهد که لیزر با کارایی خوبی بسازد که بتوان یک اشعه لیزر تک و نیرومند در اختیار داشت. برنامه معماری ویژه سیستم های دیود لیزر پر انرژی می خواهد نوع جدیدی از لیزر با قدرت بالا را تولید کند، که در اولین قدم، درون هواپیماها و دیگر ابزار پرنده، برای دفاع در مقابل حملات استفاده می شود. و در کاربردهای عمومی، لیزرها قبل از این بخش بزرگی از صنعت را پوشش داده اند و انواع بهتر و قوی تر آن می توانند گام های بزرگی در مصارف تجاری باشند.

مدارهای سه بعدی می توانند شیوه جدیدی برای هر چه فشرده تر شدن تکنولوژی های امروزی باشند

در حال حاضر مدارهای مجتمع به صورت دو بعدی و نسبتا بزرگ هستند. دارپا فکر می کند که خارج از محدوده دیوارهای جعبه جادوی دو بعدی، یک راه بسیار مفید وجود دارد و آنها سعی دارند که مدارهای مجتمع سه بعدی را توسعه دهند . این موفقیت بدان معنی است که تکنولوژی کامپیوتر بسیار سریعتر شده و به شکل قابل توجهی محدودیت های فعلی را پشت سر خواهد گذاشت. یکی از موتورهای محرکه این طرح، ان است که با توجه به پیچیدگی روز افزون کامپیوترها، به زودی، تنها دو بعد برای توسعه مدارهای محاسباتی کافی نباشد. تصور ذهنی مدارهایی با سه بعد، هرچند که از نظر اجرایی بسیار پیچیده و مشکل باشند، به دارپا اجازه می دهد که تکنولوژی کامپیوتر را توسعه داده و فشرده تر کند.

Ultrabeam، اولین اشعه لیزر گاما و تغییرات مهم در علم پزشکی

دارپا اکنون پروژه های لیزری سودمند فراوانی را پیگیری می کند. اما این یکی می تواند پرکاربردترین پروژه لیزر موجود برای عموم مردم باشد. Ultrabeam اولین لیزر اشعه گامای تولید بشر است. ارتشی ها آن را دوست دارند، زیرا همانند یک اشعه ایکس پیشرفته می تواند برای تفتیش و کنترل مواد و اشیاء مختلف مورد استفاده قرار گیرد. مثلا کامیون ها و پرسنل ورودی به هر مرکز را به راحتی و با اطمینان بالا چک کند. در پزشکی هم این لیزر می تواند تغییرات بسیار عظیمی را باعث شود. لیزرهای اشعه گامای فشرده می توانند انواع جدیدی از اشعه درمانی ها و ابزارهای تشخیصی و تصویربرداری را به ارمغان آورند.

شیوه پیشرفته ای برای خنک کردن مدارهای مجتمع داغ شده

مدارها روز به روز کوچک تر و فشرده تر می گردند و همچنین سریع تر داغ می شوند. و از طرفی هم گرما قاتل شماره یک مدارهای الکتریکی است. پس شما نیاز به فن و تکنولوژی هایی برای پراکنده کردن گرما دارید. برنامه تکنولوژی های مدیریت گرمایی دارپا در حال تجربه ۵ شیوه پیشرفته برای خنک نگه داشتن مدارها است. این شیوه ها عبارتند از تکنولوژی لوله های گرمایی با سازگاری مناسب ،سردکننده های بر پایه میکروتکنولوژی ، استفاده از مواد جدید ، خنک کننده های ترموالکتریک وارتقاء تقویت کننده های نیرو . بدون شک بسیاری از این شیوه های دفع گرما به زودی راه خود را به دنیای محصولات الکترونیکی باز خواهند کرد.

پلتفرم جهانی برای ساخت چیپ ها

یکی از مسائلی که باعث کندی روند توسعه کامپیوترها شده است، این حقیقت است که در حال حاضر چیپ های کامپیوتری بر اساس مواد بسیار متفاوتی تولید می شوند. سیلیکون یکی از معمول ترین این مواد است، اما چیپ های ویژه ای وجود دارند که از نیترید گالیوم، آرسنید گالیوم، آنتیمونید و دیگر مواد از این دست ساخته می شوند. 
هدف برنامه ترکیب شیوه های ناهمگون تولید چیپ دارپا، ایجاد یک پایه و اساس جهانی برای ادغام شیوه های مختلف ساخت چیپ و حفظ زمان گرانبهایی است که از دست می رود. استفاده از این شیوه با جلوگیری از اتلاف زمان و نیرو برای جابجایی اطلاعات میان دو چیپ با ساختار و جنس متفاوت، می تواند سرعت کار کامپیوتر را بسیار بهینه کند.

برنامه AWARE و تغییر همیشگی عکاسی و سیستم های نظارتی

نظامیان همیشه از بهبود دوربین ها لذت می برند و این موضوعی جالب برای آنها است. دوربین های بهتر به معنی جاسوسان قوی تر و در نتیجه انجام بهتر ماموریت ها هستند. و به همین دلیل دارپا برنامه AWARE را آغاز کرده است. این برنامه، تولید یک دوربین با رزولوشن چند گیگاپیکسلی را در دستور کار دارد. در این دستگاه، بیش از ۱۵۰ دوربین را با یک لنز ادغام کرده اند. با این کار می توانند تصاویر ۱۰ تا ۵۰ گیگاپیکسلی تهیه کنند که رزولوشنی بسیار بیشتر از توانایی دید چشم انسان دارند. این می تواند نمونه عالی از نمایش قدرت دوربین جدید دارپا باشد. در زندگی عادی هم، پیشرفت شیوه های تصویربرداری می تواند استفاده های فراوان پزشکی، اقتصادی، رسانه ای، تکنولوژیکی و سرگرمی سازی داشته باشد.

سوپرکامپیوترهای کم مصرف و قابل بازسازی که می توانند توسط افراد غیرمتخصص هم مورد استفاده قرار گیرند

برنامه محاسبات کامپیوتری با کارایی بسیار بالا ، به دنبال کامپیوترهایی بسار شبیه سیستم های معمولی امروز است. دارپا می خواهد سیستم های کامپیوتری جدیدی تولید کند بتوانند در مقابل حملات سایبری دوباره خود را به حالت اول برگردانند، کارایی مصرف انرژی بسیار خوبی داشته باشند و به طور ذاتی خلاق تر و مولد باشند. و از همه مهمتر اینکه، برنامه دارپا به دنبال سوپر کامپیوترهایی است که به راحتی توسط افراد با دانش کم کامپیوتری هم قابل استفاده و برنامه ریزی باشند. این یکی از جاه طلبانه ترین پروژه های دارپا است و این حقیقت که اینتل، ام آی تی، انویدیا و آزمایشگاه ملی ساندیا به صورت جداگانه مشغول کار بر روی این پروژه هستند، میزان اهمیت ان برای دارپا را گوشزد می کند.