Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), ulusal güvenlik teknolojisindeki bir sonraki büyük sıçramanın daha iyi algoritmalardan veya daha hızlı çiplerden değil, maddenin kendisinin nasıl büyüdüğünü radikal bir şekilde yeniden düşünmekten geleceğine bahse giriyor.
Yakın zamanda DARPA, Mikrosistem Teknoloji Ofisi tarafından yürütülen ve yeni nesil mikrosistemler için tek kristalli inorganik malzemelerin üretiminde devrim yaratmayı amaçlayan yeni bir çalışma olan “Kristal Saray”ı tanıttı.
Aralık başında duyurulan program, modern malzeme bilimindeki en kalıcı zorluklardan birini hedef alıyor: giderek daha karmaşık hale gelen çeviri, Yapay zekayla tasarlanmış malzemeler Teoriden yüksek kaliteli, üretilebilir gerçekliğe.
Crystal Palace ölçek, hassasiyet ve kontrolle ilgilidir. Günümüzün yarı iletken endüstrisi silikon gibi nispeten basit malzemelerin geliştirilmesinde büyük ölçüde ustalaşmış olsa da, savunmayla ilgili geleceğin mikrosistemlerGelişmiş radarlardan otonom hava platformlarına kadar çok daha karmaşık kristal yapılarda düzenlenmiş birden fazla öğeden oluşan malzemelere bağlıdır.
DARPA, sıcaklık ve basınç gibi kaba, küresel kontrollere dayanan mevcut büyüme araçlarının bu geleceğe uygun olmadığını savunuyor.
Bir DARPA programı şöyle diyor: “Günümüzün büyüme araçlarıyla ilgili bir zorluk, bunların makro ölçekli bir reaksiyon odasında (10’lardan 100’lere kadar cm boyutlarında) sıcaklık, basınç ve akış hızının ayarlanması gibi küresel parametre kontrolüyle sınırlı olmaları ve malzeme büyümesini sağlayan süreçlerin nano ölçekte yerel olarak gerçekleşmesidir.” duyuru okur.
Küresel kontrol ile yerel fizik arasındaki bu uyumsuzluk son yirmi yılda daha da şiddetli hale geldi. Malzemeler daha karmaşık hale geldikçe (yüksek konsantrasyonlarda birden fazla elementi birleştirerek ve çok sayıda olası kristal yapı sergileyerek) hata marjı daralır.
Nano ölçekteki küçük sapmalar, ölçek büyütüldüğünde kusurlara, düzensizliğe veya tamamen arızaya dönüşebilir. Sonuç, DARPA Gelecek vaat eden materyallerin laboratuvarda yıllarca takılıp kalabileceği ve bunların gerçek dünya sistemlerine entegrasyonunu geciktirebileceği konusunda uyarıyor.
Crystal Palace, malzemelerin nasıl oluştuğu konusunda yerel, genelleştirilebilir kontrol sağlayan yeni büyüme araçlarını ve tekniklerini teşvik ederek bu soruna doğrudan saldırmayı amaçlıyor.
Program, yalnızca büyük reaktörlerin içindeki toplu koşullara güvenmek yerine, uygulayıcıları, büyümenin gerçekte gerçekleştiği (atom ölçeğinde veya yakınında) taşımayı ve reaksiyonları hassas bir şekilde kontrol eden ve aynı zamanda üretim için önemli olacak kadar büyük levhalar arasında tekdüzelik sağlayan yöntemler geliştirmeye zorluyor.
DARPA, “Crystal Palace’ın amacı, yerel ve genelleştirilebilir kontrollerle yeni araçlar ve teknikler geliştirmek, yeni karmaşık inorganik malzemelerin tek kristal kalitesinde ve ilgili ölçekte hızlı bir şekilde geliştirilmesine olanak sağlamaktır” diye yazıyor.
Yapay zeka ve makine öğrenimindeki ilerlemeler, arzu edilen elektronik, optik, manyetikveya mekanik özellikler.
Derin öğrenme modelleri artık kağıt üzerinde mevcut malzemelerden daha iyi performans gösteren bileşik ailelerinin tamamını tahmin edebiliyor. Ancak şu şekilde DARPA Bu tasarımların birçoğunun gerçekleştirilmeden kaldığını belirtiyor, çünkü hiç kimse onları geniş alanlarda yüksek kaliteli tek kristaller olarak güvenilir bir şekilde büyütemez.
Crystal Palace açıkça bu boşluğu doldurmayı amaçlıyor. Program, hesaplamalı keşif veya cihaz entegrasyonuna odaklanmak yerine, mikrosistemlerle ilgili substratlar üzerindeki karmaşık inorganik malzemeler için doğrudan büyüme yöntemlerine odaklanıyor. Toplu büyüme, metal substratlar ve malzeme transfer tekniklerinin tümü hariç tutulmuştur. Vurgu, yeni malzemelerin savunma ve sanayinin fiilen kullanabileceği biçimlerde üretilebilir hale getirilmesi üzerinedir.
Yapısal olarak Crystal Palace, 18 aylık iki aşamaya bölünmüş 36 aylık bir programdır. Aşama 1’de, uygulayıcılar en az bir kristalin bileşimini, yapısını ve tek kristal tekdüzeliğini kontrol etmenin fizibilitesini göstermelidir. karmaşık malzeme minimum iki inçlik bir ölçekte.
Bu, ticari yarı iletken levhalarla karşılaştırıldığında mütevazı görünebilir. Ancak hiçbir zaman geniş alanlı olarak büyütülmemiş malzemeler için önce kristallerönemli bir sıçramayı temsil ediyor.
Aşama 2 çıtayı daha da yükseltiyor. Performans sergileyenlerin, büyüme tekniklerinin tek seferlik çözümler olmadığını, geniş çapta uygulanabilir olduğunu göstermeleri gerekiyor. Programın sonunda ekiplerin, her biri giderek artan temel veya yapısal karmaşıklığa sahip, belirli ölçekte tek kristaller halinde yetiştirilen dört farklı karmaşık malzemeyi göstermesi bekleniyor.
DARPA ayrıca, yeni keşifler ortaya çıktıkça “zorlayıcı materyaller” sunma hakkını da saklı tuttuğunu belirterek, programın dar kapsamlı optimizasyondan ziyade uyarlanabilirliğe yaptığı vurgunun altını çiziyor.
Güvenilirliği sağlamak için, DARPA Konunun uzmanlarından oluşan bağımsız bir doğrulama ve Doğrulama ekibine güvenecektir. Bu incelemeciler, X-ışını kırınım ölçümleri, transmisyon elektron mikroskobu, kompozisyon analizi ve tüm numuneler boyunca tekdüzelik kontrolleri dahil olmak üzere sıkı ölçümler kullanarak malzeme kalitesini değerlendirecek. Tekrarlanabilirlik de temel bir gerekliliktir; performans gösterenlerin başarılı büyüme çalışmalarını birçok kez tekrarlaması beklenir.
Daha da önemlisi, Crystal Palace akademik bir çalışma değildir. Program, savunma ve çift kullanımlı geçişe derinden bağlıdır. Gelişmiş inorganik malzemeler, yüksek güçlü elektroniklerden ve sensörlerden iletişim, navigasyon ve otonom sistemlere kadar çeşitli teknolojilerin temelini oluşturur.
Bu amaçla ajans, doğrudan programa geçiş mekanizmaları oluşturmuştur. 1. Aşamanın sonunda, DARPA sanatçıların araçlarını ve malzemelerini hükümet ve endüstriden potansiyel geçiş ortaklarına sunacakları bir “Malzeme Fuarı”na ev sahipliği yapacak. Aşama 2, ortaklıkların sağlamlaştırılmasına ve başarılı teknolojilerin araştırma aşamasının ötesine taşınmasına yardımcı olmak için tasarlanan bir “Geçiş Tankı” ile sonuçlanıyor.
Ödül mekanizmasının seçimi aynı zamanda DARPA’nın hız ve ticarileştirmeye verdiği önemi de yansıtıyor. Crystal Palace, geleneksel federal sözleşmelerden daha fazla esneklik sunan ve icracıları kaynakları paylaşmaya ve alt düzeyde benimsemeyi planlamaya teşvik eden “Diğer İşlem” anlaşmalarını kullanacak.
Başarılı ekipler, daha fazla deneyi ve sınırlı operasyonel kullanımı desteklemek için takip eden satın alma anlaşmaları için bile düşünülebilir.
Daha geniş anlamda program, savunma araştırma camiasında giderek artan bir tanınmanın altını çiziyor: teknolojik avantajın geleceği, kavramsal atılımlar kadar üretim kapasitesine de bağlı olabilir.
Yapay zeka yeni ürünler için tasarım alanını genişletmeye devam ederken malzemelerBu tasarımları hızlı ve güvenilir bir şekilde fiziksel gerçekliğe dönüştürme yeteneği belirleyici bir faktör haline gelebilir.
Crystal Palace başarılı olursa, bir avuç egzotik malzeme sunmaktan fazlasını yapabilir. Savunma, endüstri ve ötesinde daha hızlı inovasyon için bir temel sağlayarak, gelişmiş malzemelerin nasıl bir arada yetiştirildiğini yeniden şekillendirebilir.
Teknolojik sürprizin her iki yolu da kestiği bir çağda, DARPA madde üzerindeki kontrolün en kritik stratejik sınırlardan biri olabileceğinin sinyalini veriyor.
DARPA, “Crystal Palace, mikro sistem inovasyonunu hızlandırmayı ve tek kristalli karmaşık inorganik malzemelerin büyük ölçekte hızla geliştirilmesini sağlayacak yeni araçlar ve teknikler yaratmayı amaçlayarak gelecekteki DoW sistemlerinin taleplerini karşılamamızı sağlıyor” diye yazıyor. Crystal Palace programı, yapay zeka odaklı malzeme tasarımı ile periyodik tablodaki inorganik malzemelerin herhangi bir kombinasyonunu yetiştirme yeteneği arasındaki boşluğu doldurarak bu evrime bir temel oluşturacak şekilde tasarlandı.”
Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief’in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim’i Twitter’da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim’e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected].
