Menu Close

Roboty wojskowe – gry wojenne

Roboty Wojskowe,

Pojęcie robotyka oznacza już prawie wszystko i obejmuje np. japońskie modele robotów, Robonaut ’a NASA, cztero – lub więcej nożne roboty chodzące typu MULE (wielofunkcyjne użytkowo/logistyczne wyposażenie ruchome), czy roboty używane do sprawdzania bomb samochodowych na irackich i afgańskich blokadach dróg bądź w budynkach i  jaskiniach lub pół-autonomiczne wózki wożące dokumentację medyczną i lekarstwa po korytarzach szpitalnych.

An RQ-4 Global Hawk unmanned aircraft like the one shown is currently flying non-military mapping missions over South, Central America and the Caribbean at the request of partner nations in the region. (U.S. Air Force photo/Bobbi Zapka)
RQ-4 Global Hawk

Jednak zarówno DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) jak i przemysł pracują nad nową generacją UAV zbliżonych wielkością do owadów jak i nowej generacją nanorobotów. Nowa rasa robotów wchodzi właśnie na stan wojska, bezpieczeństwa wewnętrznego, medycyny  i znajduje swe miejsce w niemal nieograniczonym wachlarzu innych zastosowań począwszy od skrajnie małych nanomaszyn, do urządzeń wielkości owadów  czy ptaków. Najmniejsze z nich są niczym więcej niż rodzajem czujników tworzących po rozproszeniu na ścieżkach, polach czy drogach inteligentną sieć kontrolną. Intruz przekraczający utworzoną sieć elektroniczną aktywuje czujniki, które przekazują informację do komputera polowego analizującego ją i transmitującego wyniki do stanowiska dowodzenia dostarczając danych nie tylko o jego obecności ale również o rozmiarze, szybkości poruszania, a nawet wadze, umożliwiając tym samym bliższą identyfikację obiektu. Większe pakiety czujników, począwszy od wielkości małego chrząszcza do jaszczurki, używają mechanicznych nóg, małych skrzydełek lub nawet silników odrzutowych, by  pełzać, latać, skakać, a nawet wślizgiwać się do budynków i jaskiń, przesyłając do operatora dźwięk, obraz, dane czujników ciepła lub szeregu innych. Stanowią one doskonałe źródło danych potrzebnych do ataku lub akcji ratowniczych. Urządzenia mogą być uzbrojone zarówno w małe ładunki wybuchowe jak i np. igły iniekcyjne wypełnione substancjami o  określonym działaniu np. usypiającym czy śmiertelnym.

Historia, Przyszłość, Obawy i Potencjał Nanotechnologii

Nanotechnologia polega wykorzystaniu materiałów na poziomie atomowym i molekularnym zwykle mniejszych niż 100 nanometrów (miliardowych części metra), posiadających specyficzne właściwości elektryczne lub chemiczne możliwe do zastosowania w pamięciach komputera, półprzewodnikach, biotechnologii, wytwarzaniu energii elektrycznej, czujnikach itd. Koncepcja ws. potencjalnych korzyści kwantowej miniaturyzacji  pochodzi z 1959 od noblisty amerykańskiego – fizyka Richarda Feynmana. Badania praktyczne w świecie rzeczywistym, nie były jednak możliwe przez kolejną dekadę. Z  końcem lat 60 i  początkiem lat 70. wynalazek wiązki epitaksji molekularnej w Bell Laboratories, umożliwił naukowcom kontrolowanie osadzania pojedynczych warstw atomowych i w efekcie budowanie urządzeń w nanoskali. Oficjalnie działania rządu USA w dziedzinie nanotechnologii zapoczątkowane zostały w marcu 1999 roku przez dr. Mihail C. Roco z National Science Foundation, który przewodniczył podkomisji ds. nanotechnologii. Była to inicjatywa, którą Roco określił jako niezbędną do “następnej rewolucji przemysłowej”. Program nabrał tempa gdy Krajowa Rada Nauki i Technologii (NTSC), opublikowała swój pierwszy raport  zatytułowany “Nanostruktury w Nauce i Technologii”, po którym szybko przyszedł kolejny o “Kierunkach Badawczych w Nanotechnologii” a w lutym 2000r. kolejny raport zatytułowany “Narodowa Inicjatywa Nanotechnologiczna”. Uzasadniając wizjonerskie w 2001r. wnioski wydatków administracji Clintona w dziedzinie badań i rozwoju nanotechnologii asystent prezydenta ds. nauki i technologii stwierdził, że: “Nanotechnologia rozwija się w wyniku najnowszych osiągnięć w chemii, fizyce, biologii, inżynierii, medycynie, badaniach materiałów i przyczyni się do interdyscyplinarnych powiązań nauki i techniki  XXI wieku. Administracja uważa, że ​​nanotechnologia będzie mieć ogromny wpływ już na  początku XXI wieku na gospodarkę i społeczeństwo, który może być porównywalny z rozwojem technologii informacyjnych, biologią komórkową, molekularną czy genetyczną.”

Wojskowi Nano szpiedzy

Na początku drugiej dekady XXI wieku badania  w dziedzinie nanotechnologii eksplodowały niemal w każdej sferze współczesnego życia. Począwszy od komputerów i komunikacji do  medycyny i rolnictwa – nie ma takiej sfery której nie dotykałyby ewolucyjne, a czasem i rewolucyjne zmiany w nanotechnologii. Diagnoza ta jest szczególnie trafna w odniesieniu do wojska, gdzie potencjalne wykorzystanie nanotechnologii i na nanotechnologii opartych zastosowaniach np. w ISR, procedurach identyfikacji przyjaciel-wróg (IFF), “inteligentnych” broniach o skalowalnym stopniu niszczenia, strefach walki i bezpieczeństwa, łączności, medycyny wojskowej, protetyki, itd. gotowych diametralnie zmienić praktycznie każdy działań wojskowych  – zarówno w sferze TTP (taktyka, technika i procedury) jak i CONOPS (koncepcje operacji).

nanobot
nanobot

Nanomaszyny (nanobot, nanoid, nanit, nanomit itp.) niekoniecznie muszą być rozmiaru nanocząstek (większość ma rozmiar od 0,1 do 10 mikrometrów), jednak zbudowane są z części składowych w nanoskali, tak by nadać im moc i wydajność znacznie przewyższającą tę, wynikającą w linii prostej z ich wielkości. Urządzenia oparte na nanotechnologii, w rzeczywistości mogą być stosunkowo duże, rzędu wielkości np. bombowca B-2 lub czołgu. Z postępem w miniaturyzacji nanoskładników zmniejsza się jednak rozmiar finalnego produktu. Tym samym zachowując stary rozmiar można upakować znacznie więcej nowszej generacji czujników, komputerów, broni itp. Wśród wielu możliwości nanotechnologii wojskowej są zminiaturyzowane urządzenia ISR znane jako “inteligentny piasek” lub “inteligentny kurz”. Mogą one być skonfigurowane jako elektroniczne nosy (e-nos) wielkości ziarnka piasku, zdolne do analizy bezpośredniego otoczenia, określania jego składu chemicznego i zgłaszać wyników do systemu monitoringu. Raport końcowy może być efektem danych z tysięcy e-nosów, na obszarze ograniczonym tylko przez liczbę dostępnych nanobotów. Jeśli w inteligentne sieci piaskowe włączone zostaną różne typy czujników, komputer do którego spływają dane może wygenerować kompleksowy i dokładny obraz w czasie rzeczywistym zachodzących  wydarzeń lub procesów na kontrolowanym terenie bez wiedzy przeciwnika czy narażania miejscowej ludności. W lipcu 2010 międzynarodowy zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych, Rosji, Niemiec i Włoch przedstawił sposób w jaki z powodzeniem zbudować można tzw. nanobelt – tj. nanostrukturę  dwutlenku cyny, która może z powodzeniem naśladować, a nawet przekroczyć możliwości systemu węchowego ssaków. Zaproponowane podejście łączy realną technologicznie możliwość opracowania solidnych i czułych systemów analitycznych skalowalnych w dół do submikronowych wymiarów, a integracja głównego czujnika, jego źródła zasilania i możliwości transmisji danych w jednej nanostrukturze jest porównywalna do rozwoju wysoko zintegrowanej elektroniki.

Latające Nanoboty

W ostatnich latach wojsko wykorzystywało w południowo-zachodniej Azji oraz innych częściach świata dużą ilość uruchamianych ręcznie mikro-UAV. Wprawdzie platformy – takie jak Switchblade, Wasp, Anubis, Raven, itp. – nie należą do kategorii nano, to jednak zarówno one jak i przyszłe MAV-y (Micro Air Vehicle) odnoszą duże korzyści z rozwoju nanoczujników. Agencja Zaawansowanych Projektów Badań Obronnych (DARPA) i przemysł pracują nad nową klasą NAV (nano-UAV) w rozmiarze owadów. Jedna z ich odmian, zwana ornitopterem, faktycznie wykorzystuje w locie podobne owadom trzepotanie skrzydeł, inne są w zasadzie małymi helikopterami. Jeden z ekspertów teorii sterowania z Air Force Research Laboratory (AFRL), untitled01określił NAVS (Nano-UAV) jako “muchy na ścianie” – urządzenia drobne, niezauważalne, a zabójcze, tanie, trwałe i posiadające możliwość szybkiego reagowania o zwrotności podobnej owadowi.

Największą przeszkodą i wyzwaniem numer jeden – nawet większym niż problem sterowania – jest napęd pojazdu, a ściślej możliwość znalezienia sposobu na upakowanie coraz większej mocy do coraz mniejszych baterii. Obecne źródła energii są w stanie zasilać tylko małe UAV przez kilka minut. Potrzebny jest jednak sprzęt, który można używać przez kilka godzin. Głównym wyzwaniem jest osiągnięcie kontrolowanego stabilnego lotu w urządzeniach stosujących system trzepotania skrzydeł. Trudno bowiem by urządzenia MAV odwzorowujące realne życie biologiczne jak ptaki i owady podlegały ograniczeniom mocy i wagi. Funkcjonalność ta wymaga tworzenia skomplikowanych algorytmów i coraz większej  miniaturyzacji w zakresie możliwości przetwarzania informacji. Do 2015 roku zaplanowano zbudowanie mini UAV rozmiaru ptaka posiadającego możliwości wykrywania BMR [broni masowego rażenia]. Do 2030 roku natomiast, urządzenia mikro-UAV wielkości owada z możliwością wykrywania BMR, śledzenia jej i namierzania, zdolnego do pracy zarówno samodzielnej jak i w systemie roju, w nieprzyjaznym środowisku przeciwko inteligentnym przeciwnikom. Jest to przedmiotem studiów w programie smart dustSkalowalnych Rojów Autonomicznych Robotów i Mobilnych Czujników (SWARMS), skupiających ekspertów sztucznej inteligencji (AI), teorii sterowania, robotyki, inżynierii systemów i biologii. Celem SWARMS jest upodobnienie systemów bio-inżynieryjnych do rzeczywistego zachowania rojów w przyrodzie. Zasadniczą kwestię stanowi odpowiedź na szereg pytań:

  • Jak duża liczba pojazdów funkcjonujących autonomicznie posiadać będzie jako rój wiarygodne rozmieszczenie do przeprowadzenia określonej misji i w jakim stopniu reagować będzie na wydawane polecenia.
  • Na ile grupa taka może z powodzeniem funkcjonować w potencjalnie wrogim środowisku, bez wyznaczonego lidera, z ograniczoną możliwością komunikacji pomiędzy jej członkami i/lub dynamicznie  zmieniającą się “rolą” pojedynczych członków, jak zorganizowane są grupy biologiczne, takie jak roje owadów, ptaków i ławice ryb.
  • Czy istnieje hierarchia “kompatybilnych” modeli na tyle bogata, by wyjaśnić te zachowania w różnych rozdzielczościach, od ogólnego do szczegółowego opisu, który odzwierciedlałby model indywidualnej dynamiki pojazdu?

Do znanych urządzeń nanotechnologii działających już w laboratoriach uniwersyteckich lub posiadających realne przemysłowe zastosowanie należą m.in.

Samonaprawialne Metale

(Self-Healing Metals) – nanostrukturalne materiały, do 10 razy wytrzymalsze niż stopy aluminium, przeznaczone do “samonaprawy” pęknięć, dziur po kulach, itp.

Nuboty

(roboty kwasu nukleinowego) – Syntetyczne urządzenia w nanoskali, wykonujące operacje, diagnozowania i leczenia chorób.

 Roboty inspirowane pełzaniem węża

największy nacisk kładziony jest na systemy wojskowe które latają, unoszą się, pełzają, skaczą, chodzą itp., ale kolejny obszar, w którym nanotechnologia może zapewnić znaczny snakepostęp jest “falowanie ciałem” tj. sposób poruszania się węży. Zdaniem wielu naukowców takie podejście może zapewnić znaczne korzyści w niektórych scenariuszach wobec typowych chodzących lub kołowych sposobów lokomocji. Jak w przypadku każdej próby naśladownictwa natury, pełzający robot oferuje wiele wyzwań, ale nanoserwery, nanohydraulika, nanoźródła zasilania i nanoczujniki wbudowane w robota wielkości dużego węża typowego dla strefy konfliktu czy tak małego  jak dżdżownica, przynieść może znaczne korzyści, zwłaszcza podczas operacji specjalnych.

Otwarte Nanobiotechnologie

Wzorując się na architekturze open-source, która przyspieszyła rozwój systemu komputerowego, podobne podejście do nanotechnologii zaproponowano Narodom Zjednoczonym jako sposób na rozwój nanorobotyki. Ustanowienie nanobiotechnologii jako “dziedzictwa przyszłych pokoleń”, z wykorzystaniem jej w etycznych, otwartych praktykach, przyspieszyć może jej pokojowy rozwój. Wojsko przyjęło natomiast projekty otwartej architektury celem przyspieszenia dodawania i wdrażania nowych możliwości do starszych platform, zwiększając tym samym szybkość z jaką można zastosować nanotechnologie w szerokim zakresie systemów i urządzeń wojskowych.

Wyścig Nanobotów

Podobnie jak wyścig kosmiczny pomiędzy USA, a ZSRS z 1960 i 70. przyspieszył znacznie rozwój technologii, tak nowy globalny wyścig w rozwoju nanotechnologii może powtórzyć to zjawisko i również przyspieszyć szybkość i różnorodność przyszłych rozwiązań. Przemysł USA pracuje nad zastosowaniem nanotechnologii w najszerszym spektrum jakie jest obecnie możliwe. Środowiska medyczne proponują sposoby stosowania nanotechnologii w wielu zabiegach i procedurach medycznych, a miliardy dolarów dotacji rządowych zachęcają uniwersytety i laboratoria badawcze  do badań nad rozwojem nanotechnologii. Instytucje finansowe dokonują natomiast strategicznych inwestycji w badania w nadziei przejęcia praw i zysków z przyszłej komercjalizacji Nanobotów. Wyszukiwarka Google dla hasła w j. angielskim “nanotech patent ” wyświetla ponad milion wyników, wskazujących na szybkość i rozwój zakresu badań w nanotechnologii. Wczesne zastosowania to czujniki ISR, systemy ukierunkowanej dostawy substancji biomedycznych, instrumenty chirurgiczne, zmieniające charakter zarówno farmakokinetyki (co organizm robi z lekiem) i farmakodynamiki leków (to, co robi dla organizmu). W przyszłych zastosowaniach medycznych nanoboty będą wstrzykiwane do organizmu pacjenta do pracy na poziomie komórkowym w celu naprawy lub zapobiegania uszkodzeniom. Mimo, że funkcja ta nadal pozostaje teoretyczną, to postęp nanotechnologii może oddać ją w ręce lekarzy w ciągu jednego pokolenia. Takie szybkie leczenie, na poziomie komórkowym może mieć wyraźne korzyści w leczeniu ran pola walki, opieki lekarskiej ludności, a nawet pomagając w utrzymaniu zdrowia przesłuchiwanego personelu wroga.

 Inne wojskowe zastosowania Nanotechnologii

Jednym z największych problemów, przed którymi stoi ten współczesny wojownik na polu walki   jest posiadanie wystarczających możliwości ładowania baterii w celu wykonania misji nieokreślonej długości – problem komplikuje wymóg zachowania zużytych baterii, bez pozostawiania ich w terenie. W 2010 roku opracowano na bazie grafenu superkondensator, który pobił wszelkie rekordy magazynowania energii i ładowania. Według liderów projektu, urządzenie może przechowywać energię równą pojemności baterii niklowo-wodorowych, lecz ładowane może być w ciągu kilku sekund. Co więcej specyficzna gęstość energetyczna  superkondensatora zawiera najwyższe wartości energii jakie kiedykolwiek podawano nanocząstkom na bazie węgla “o podwójnej warstwie elektrycznej”. Naukowcy pracują również nad monterami nanoskopowymi – tj. zasadniczo nanobotami które mogą tworzyć i utrzymywać włókna stosowane jako lekkie osobiste kamizelki ochronne czy zbroje. Takie materiały, funkcjonujące z aktywnymi nanobotami mogą być samonaprawialne w terenie i stanowić jednocześnie platformę dla nanobotów medycznych, które są w stanie obserwować użytkownika, leczyć rany i uszkodzenia ciała jak i reagować na zmiany pogody poprzez  zmiany swej fakturę z np. porowatej na gładką w zależności od potrzeby ogrzania lub wychłodzenia żołnierza. Materiały takie będą lżejsze, mocniejsze, ognioodporne, odporne na czynniki chemiczne, biologiczne, radiologiczne, wodoodporne lub absorbujące wodę. Wraz z nanobotami obecnymi w umundurowaniu bojowym, zmiany mogą być wprowadzone również w zasilanie urządzeń na wyposażeniu bojowym, które samo w sobie będzie lżejsze i bardziej wszechstronne dzięki nanotechnologii. Obejmować mogą również komunikację wewnętrzną jak i dalekiego zasięgu, wyświetlacze wideo na hełmach, urządzenia niezbędne do przechowywania danych potrzebnych do wykonania misji lub wymagań osobistych oraz specjalne ulepszenia wizji począwszy od urządzeń teleskopowych, mikroskopowych, podczerwieni czy widzenie w pełnym zakresie spektralnym itp. Łączyć może to również integrację z czujnikami zewnętrznymi, takimi jak inteligentny piasek, urządzenia UAV/UGV (bezzałogowy pojazd lądowy) itp., dając w czasie rzeczywistym obraz sytuacji krytyczny dla powodzenia misji i przetrwania.

 Biomimetyczne roboty podwodne

Memristor
Memristor

Biomimetyczne roboty są co do zasady, stosunkowo małe, zwinne, względnie tanie, oparte na elektronicznych systemach nerwowych, czujnikach i serwomechanizmach. Co najważniejsze, mogą skorzystać ze sprawdzonego w środowisku potencjału realnego zachowania świata zwierząt. Tymczasem DARPA poszukuje sposobu w  jaki nanotechnologia może dokonać przełomu w konstrukcji sztucznej inteligencji (AI). Zgodnie z niektórymi naukowcami z kręgów Kurzweila, aktualny stan zaawansowania prac może być znacznie bliższy realizacji projektu niż się pozornie wydaje. Jeśli kluczem do prawdziwej AI jest odwzorowanie ludzkiego mózgu, który posiada około 100 miliardów neuronów i 100 bilionów synaps, to nanotechnologia jest kluczową technologią która może to umożliwić. Kluczem do tego jest “memristor” – nowy element obwodu oparty na nieistotnych w mikroskali właściwościach które nabierają kluczowego znaczenia w nanoskali. Posiadając matematyczne podobieństwa do zachowania neuronów mózgu, memistory są kluczowe dla projektu DARPA – MoNETA (ang. Modular Neural Exploring Traveling Agent ) odwzorowującego w układzie scalonym  sposób przetwarzania przez neurony informacji w mózgu. Podobny projekt DARPA o nazwie SyNAPSE (Systems of Neuromorphic Adaptive Plastic Scalable Electronics) zapewnić ma elektroniczny odpowiednik neuronów i synaps mózgowych z memristorami  przyczyniającymi się do szybszego działania pamięci i zdolności obliczeniowej, na poziomie AI. Realizacja publicznego celu DARPA stanowiłaby 2 procent wydajności ludzkiego mózgu. Przyszłość nanotechnologii jest niemożliwa do przewidzenia, pod względem zakresu i potencjalnych zastosowań, zarówno w sferze wojskowej jak i cywilnej, ze względu jej zróżnicowaną funkcjonalność, wysoki stosunek współczynnika powierzchni do objętości i unikalnych uzależnionych od wielkości właściwości. Nanostruktury są niezwykle ważne dla czujników chemicznych i biologicznych, medycznych urządzeń, katalizatory, fotoogniw i nanourządzeń. Szeroki zakres doboru materiałów, w połączeniu z różnorodną strategią  syntetyczną daje w różnych wersjach morfologicznych różnorodne produkty takie jak np. nanometrycznej grubości folie, nanodruty, nanorurki, nanocząstki i struktury nanoporowate. Tego rodzaju wielofunkcyjne i wieloskładnikowe heterostruktury hierarchiczne są bardzo przydatne i na pewno wpłyną na nasze życie w różnorodny sposób począwszy od samochodów do nanoelektroniki. Wyzwaniem jest, przeniesienie ich na wyższy poziom innowacji do którego konsekwentnie dążymy”


wg. Defense Edition Review

Leave a Reply

Your email address will not be published.