أفضل وأروع عشرة اختراعات علمية وتكنولوجية للجيش الأمريكي

بواسطة Hanan

حصلت أمريكا هذه السنة على منجزات في العلوم والتكنولوجيا من الباحثين في الجيش الأمريكي ,و تتمثل مهمة مختبر أبحاث الجيش التابع للجيش الأمريكي, في اكتشاف العلوم والتكنولوجيا والابتكار والانتقال إليها لضمان القوة الأرضية الاستراتيجية السائدة.

اختار الدكتور ألكساندر كوت ، كبير العلماء في المختبر ، أروع التطورات لإبراز ما يفعله علماء ومهندسون الجيش لدعم جندي المستقبل من خلال قائمة العشرة الأوائل لعام 2019:

10: عضلات اصطناعية مصنوعة من البلاستيك

 

ستكون روبوتات جيش المستقبل هي الأقوى في العالم ، حيث يمكن أن تكون الروبوتات مسلحة بعضلات اصطناعية مصنوعة من البلاستيك.

تعاون باحثو الجيش مع أستاذ زائر من جامعة فلوريدا إيه آند إم – كلية الهندسة بجامعة ولاية فلوريدا لدراسة كيفية استجابة الألياف البلاستيكية عندما تكون ملتوية وملفوفة و تتسبب المنبهات المختلفة في تقلص وتوسيع العلات، ومحاكاة العضلات الطبيعية.

ساعدت خبرة الفريق في علوم البوليمرات والهندسة الكيميائية على تحديد القيم المثلى لخصائص المواد لتحقيق أهداف أداء العضلات الاصطناعية المطلوبة ، وساعدت على تطوير وتنفيذ تقنيات لقياس تلك الخواص المادية.

ويمكن أن تزيد العضلات الاصطناعية من أداء الروبوت ، مما يسمح لشركائنا الميكانيكيين المستقبليين بالارتعاش ، وضخ المزيد من الحديد.

9: مراقبة صحة الجندي والأداء من خلال مستقبلات الإدراك الحيوي

يبحث الباحثون في الجيش والأكاديميون في كيفية مراقبة صحة الجندي وأدائه في الوقت الفعلي ، من خلال تطوير مستقبلات فريدة للإدراك الحيوي. هذه المستقبلات الأحيائية في المستقبل صغيرة وبسيطة الإنتاج وغير مكلفة وقوية للضغوط البيئية.

بمجرد دمجها في أجهزة استشعار حيوية يمكن ارتداؤها ، يمكن التقاط البيانات بشكل انتقائي من مزيج معقد من المصادر في المسرح ، مثل الدم أو العرق أو اللعاب.

وقال الدكتور مات كوبوك ، الكيميائي وقائد الفريق: “سوف يحتاج الجيش إلى أن يكون أكثر قدرة على التكيف ، وأكثر سرعة ولديه طلب لوجستي قريب من الصفر مع تحسين التنفيذ الفردي للمجموعات في بيئات تشغيلية متعددة الأوجه”. “يمكن تصور أن مراقبة الصحة والأداء في الوقت الفعلي ، وكذلك استشعار التهديدات البيئية الحالية والناشئة ، يمكن أن تكون مجموعة رئيسية من الأدوات لجعل ذلك ممكنًا.”

قد يستخدم جيش المستقبل هذه المستشعرات التي يمكن ارتداؤها لرصد العلاجات الحيوية البيئية والتشخيصات الصحية ، وكل ذلك بمزايا عظيمة للجندي.

8: بطارية المياه القائمة على مقاومة الحريق

طور باحثون من الجيش وشركاؤهم في جامعة ماريلاند ومختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية بطارية جديدة مضادة للماء ومقاومة للحريق.

وقال الدكتور آرثر فون والد كريسس ، وهو مهندس مواد في الجيش: “يعالج مشروعنا الخطر من خلال السماح بوضع البطاريات عالية الطاقة على الجندي دون أي خطر من اشتعال النيران في البطاريات”. “نأمل أن يؤدي تصميم هذا الجهاز إلى إبطاء هذا القلق ، ويمكن للجنود استخدام بطارياتهم كما يحلو لهم.”

تحل بطاريات الليثيوم أيون المائية هذه محل الإلكتروليت عالي القابلية للاشتعال في بطاريات الليثيوم أيون ، باستخدام مذيب غير قابل للاشتعال قائم على الماء – وأيضًا باستخدام ملح الليثيوم غير الحساسة للحرارة ، مما يسمح بتخزين البطاريات واستخدامها في كمية كبيرة مجموعة واسعة من درجات الحرارة.

تعاون Cresce مع الفريق أولاً مع العلماء في جامعة ماريلاند لدراسة خصائص فئة جديدة من الشوارد المائية المعروفة باسم الشوارد بالكهرباء المملحة بالماء ونشروا نتائجهم في مجلة Science .

7: توليد الطاقة عند الطلب مع الهيدروجين

تخيل لو كنت تستطيع توليد الطاقة عند الطلب ، فقط باستخدام جهاز لوحي وبعض الماء.

يستكشف باحثو الجيش التطبيقات المحتملة لسبائك نانوية من الألومنيوم المستقر هيكلياً والتي تتفاعل مع أي سائل يعتمد على الماء لإنتاج طاقة توليد الهيدروجين عند الطلب دون وجود محفز.

وقال الدكتور كريس دارلينج ، عالم المواد في الجيش: “تخيل فرقة من الجنود المستقبليين في دورية طويلة المدى بعيدة عن القاعدة مع بطاريات ميتة وحاجة ماسة إلى إطلاق الراديو”. “يصل أحد الجنود إلى قرص معدني ويسقطه في حاوية ويضيف الماء أو بعض السوائل التي تحتوي على مياه مثل البول ، على الفور يذوب الجهاز اللوحي ويتم إطلاق الهيدروجين في خلية وقود ، مما يوفر طاقة فورية للراديو.”

6: 3-D طباعة الصلب قوي جدا

قام فريق من الباحثين في الجيش بتطوير طريقة لطباعة الأجزاء المعدنية القوية للغاية ثلاثية الأبعاد ، من خلال تعديل سبيكة تم تطويرها في الأصل بواسطة Air Air في شكل مسحوق.

باستخدام طريقة تُدعى Powder Bed Fusion ، يقوم ليزر الطابعة ثلاثية الأبعاد بصهر المسحوق إلى نمط. ثم تغلف الطابعة لوحة التصميم بطبقات إضافية من المسحوق حتى يكتمل الجزء.

والنتيجة النهائية هي قطعة من الصلب تشعر أنها مزورة بشكل تقليدي ، ولكن لديها ميزات تصميم معقدة لا يمكن أن ينتجها القالب ، وهي أقوى بنحو 50٪ من أي شيء متوفر تجاريًا.

قال الدكتور براندون ماكويليامز ، قائد فريق في الجيش: “أعتقد أنه سيحدث ثورة في مجال الخدمات اللوجستية”. “سيكون لتصنيع المواد المضافة تأثيرًا كبيرًا على الاستدامة … بدلاً من القلق بشأن حمل حمولة شاحنة كاملة أو قوافل من قطع الغيار ، طالما أن لديك مواد خام وطابعة ، فيمكنك صنع أي شيء تحتاجه”.

يقول الباحثون إن هذه القدرة لديها القدرة على استبدال أجزاء من خزانات اليوم ، أو دعم الأنظمة الحديثة في المستقبل.

5: كاشف مصلحة الإنسان

هل تريد أن تدخل داخل رأس الجندي؟ طور باحثون في الجيش جهازًا للكشف عن اهتمامات الإنسان يمكنه تحديد المكان الذي يبحث فيه الأشخاص عن نشاطهم العقلي وفك تشفيره.

من خلال مراقبة الموجات الدماغية ، يتتبع الباحثون الاستجابات العصبية ويقيمون ما يجذب انتباه الجندي بين عدد لا يحصى من المحفزات في بيئات التهديد.

يقول الباحثون إن هذا سيؤدي إلى زيادة الوعي بالموقف في ميدان المعركة ، وتمكين القادة من اتخاذ قرارات أفضل وفي نهاية المطاف تحسين قدرة الجندي على التعاون مع عملاء AI في المستقبل.

4: منظمة العفو الدولية لتحديد المواد الموفرة للوقود

يمكن لنظام جديد يعتمد على الخوارزمية أن يتصدى للتحديات الأكثر تعقيدًا التي تتجاوز القدرات البشرية التجريبية.

بناءً على النجاحات المذهلة في مجال الذكاء الاصطناعي ، والتي يمكن أن تفوز بلعبة مثل Jeopardy ، طور باحثون تمولهم الجيش في جامعة كورنيل نظامًا يدعى CRYSTAL لاستكشاف مواد جديدة لتوفير طاقة طويلة الأمد للجنود. تعتمد CRYSTAL على مجموعة من الروبوتات الخوارزمية التي تدقق في مئات الآلاف من المجموعات والعناصر – عدد كبير للغاية بحيث يتعذر الوصول إليها من خلال التجارب التقليدية.

النظام قادر على الانصياع لقوانين الفيزياء والكيمياء – حيث تفشل أساليب التعلم الآلي الموجودة – ويمكنه تحديد الجيل القادم من الاختراقات المادية التي ستجهز الجنود في ساحة المعركة المستقبلية.

وقال الدكتور بوروش أيير ، رئيس قسم علوم الشبكات في مكتب أبحاث الجيش: “الجزء المثير حول الأبحاث العلمية الأساسية هو أنه لا يمكنك دائمًا التنبؤ بالمكان الذي ستقوده النتائج”. لقد مولنا هذا البحث لفهم الذكاء الجماعي بشكل أفضل

وعلى الرغم من أن تطبيق علم المواد ، مثل تصميم السبائك الجديدة ، كان دائمًا على البطاقات ، فإن الطبيعة المذهلة للنتيجة النهائية ، وهي محفز للمساعدة في تصميم خلايا وقود أفضل ، تعمل على حل مشكلة ذات أهمية كبيرة بالنسبة للجيش – البطارية القوة في هذا المجال – تُظهر أهمية الاستثمار في الأبحاث الأساسية. ”

3: صفائف الروبوتية للاتصال الاتجاهي

طور فريق الجيش طريقة جديدة لإرسال إشارات الراديو الاتجاهية في البيئات المعقدة جسديا. صمم الفريق منصات روبوتية صغيرة مزودة بهوائيات مدمجة منخفضة التردد و AI لإنشاء نظام يتكيف معًا في صفيف هوائي اتجاهي.

على الرغم من أن الإشعاع متعدد الاتجاهات غير ممكن في التردد المنخفض ، فقد تم تكوين هذه المجموعة لإصدار نمط إشعاع متعدد الاتجاهات ، مما يؤدي إلى إنشاء ارتباط اتجاهي عند الطلب.

ينسق روبوت بهوائي مضغوط منخفض التردد مع زملائه الآخرين في الفريق الآلي الذين لديهم هوائيات سلبية غير مدعومة بالطاقة والتي تساعد على تركيز المجال الكهرومغناطيسي في الاتجاه المطلوب. أضف المزيد من الروبوتات وأصبحت المجموعة أكثر تركيزًا وزادت من نطاقها وموثوقيتها.

وهذا يتيح الاتصال اللاسلكي القوي والمستهدف في نطاقات متزايدة عبر المباني ، وفي بيئات حضرية وتحت جوفية.

2: مواد الشفاء الذاتي

تخيل مادة اصطناعية يمكن أن تلتئم عندما تتلف.

طور باحثو الجيش وشركاؤهم في شركة Texas A&M مادة إبوكسي قابلة للانعكاس مترابطة قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد ويمكن علاجها في درجة حرارة الغرفة دون أي محفز إضافي أو عامل شفاء. الكيمياء الفريدة للمادة تمكنها حتى من البرمجة لتشكل الشكل عند تحفيزها مع درجة الحرارة.

يستكشف باحثو الجيش ما إذا كانت هذه المواد يمكن أن تخلق منصات للجيش قابلة لإعادة التكوين في المستقبل يمكن أن تتشكل الأشكال عند الطلب.

1: فرق الجندي الروبوت

كيف تقوم بتدريب الروبوت على كيفية التفكير في سيناريوهات غير معروفة – عندما لا تعرف شكل ميدان المعركة في المستقبل ، ولا يمكنك التحكم في تعديل البيئة لتلائم قدرات الروبوت؟

لقد طور باحثو الجيش خوارزميات وقدرات جديدة غير مرئية في الصناعة ، مما يمكّن وكلاء مستقلين مثل الروبوتات من العمل في هذه البيئات غير المعروفة مثل ساحات القتال المستقبلية.

تعمل هذه الخوارزميات على إنشاء عقل الروبوتات ، وتجهيزها للتفاعل مع الأشياء غير المتوقعة وفي سيناريوهات غير معروفة ، وإعدادهم في النهاية للشراكة مع الجنود في ساحة المعركة المستقبلية ، مهما كان شكلها.

اخبار قد تهمك

اترك تعليقا