Komputery: wojskowe, ale niezbyt mocne
General Micro Systems produkuje małe urządzenia wbudowane, wzmocnione inteligentne wyświetlacze, szafy serwerowe i inne systemy komputerowe, a także bierze udział w wielu dużych programach.
Pole bitwy staje się cyfrowe, siły lądowe coraz częściej polegają na komputerach noszonych przez żołnierzy lub wbudowanych w pojazdy. Systemy te muszą wytrzymać ekstremalne warunki, integrując najlepsze rozwiązania projektowe ze świata cywilnego.
Komputery wbudowane w pojazdy są wykorzystywane do różnych zadań, od orientacji sytuacyjnej po zbieranie danych i inwigilację, od komunikacji po śledzenie własnych sił. Wiele z tych standardowych systemów montowanych w stelażu działa niezależnie od użytkownika, rozwiązując jego zadania na różne sposoby; często nie przypominają komputerów z wyświetlaczem i klawiaturą, do których jesteśmy przyzwyczajeni.
standard
Według Briana Rineharta, dyrektora technicznego ds. projektów specjalnych w Crystal Group, dostawcy komputerów wbudowanych i powiązanych produktów do zastosowań o znaczeniu krytycznym, istnieje wiele złożonych problemów związanych z wbudowaniem komputerów w pojazdy. Na przykład wiele aplikacji musi działać w warunkach, które nie pozwalają na tradycyjną technologię chłodzenia, co oznacza, że „musimy stworzyć system, który przetrwa w podwyższonych temperaturach bez pomocy wentylatorów”. Ponadto komputery często muszą być umieszczane w miejscach, które nie pasują do standardowej szafy serwerowej EIA-310 (482,6 mm), która stała się znaną cechą świata komputerów komercyjnych. Oznacza to, że firmy takie jak Crystal muszą tworzyć systemy o określonej wielkości lub „współczynniku kształtu”, które mogą działać z ograniczoną wydajnością. „Muszą być tak ukształtowane, aby pasowały do każdej dostępnej przestrzeni na platformie, czy to w skrzydle, czy w komorze silnika pojazdu. Można je postawić na podłodze samochodu lub obok zbiornika paliwa.”
Ponadto „niektóre systemy powietrzne muszą działać przy niższym napięciu wejściowym niż zwykle”, wyjaśnił, w celu zapewnienia zgodności z MIL-STD-1275, jednym z zestawu norm wojskowych Departamentu Obrony USA, które definiują projekt i konstrukcję. podobne systemy. Oznacza to, że firmy muszą projektować źródła energii tak, aby spełniały takie standardy. Jeśli nie ma odpowiedniej, gotowej technologii komercyjnej, którą można by przystosować do działania w niesprzyjających warunkach, wówczas „opracowujemy i wdrażamy własną oraz integrujemy ją z potrzebnymi nam zadaniami”.
Komputery odgrywają dziś znaczącą rolę w działaniu większości pojazdów naziemnych, powiedział główny technolog amerykańskiej firmy General Micro Systems, która produkuje małe produkty wbudowane, utwardzone inteligentne wyświetlacze, szafy serwerowe i inne systemy komputerowe i jest zaangażowana w szereg dużych programów dostarcza swoje produkty do pojazdów opancerzonych np. rodzina Stryker armii amerykańskiej. Jako przykład podał systemy, które pozwalają operatorowi, patrząc na monitory, sterować maszyną w całkowitej ciemności w czasie rzeczywistym. „Te komputery są montowane w małych, wytrzymałych blokach”.
„Ta technologia, wraz z kilkoma innymi, przeżywała w ostatnich latach boom” – powiedział David Yedinak, dyrektor ds. technologii w firmie Curtiss-Wright, która dostarcza wbudowane komputery lądowe i wyświetlacze z utwardzoną powłoką. Zwrócił uwagę na rosnący trend „przetwarzania rozproszonego”, w którym komputery są coraz częściej połączone w sieć, a nie jako oddzielne systemy. Programy takie jak brytyjska GVA (Generic Vehicle Architecture) lub amerykański odpowiednik Victory pomagają wzmocnić ten trend i w rezultacie doprowadzą do „zmniejszenia rozmiaru, wagi, zużycia energii i kosztów poprzez dystrybucję danych” . Jedinak wskazał na szereg innych kierunków rozwoju, zwracając w szczególności uwagę na postęp w technologii przetwarzania danych. Ogólnie rzecz biorąc, jednym z największych wyzwań wojskowych, przed którymi stoją firmy takie jak Curtiss-Wright, jest wyzwanie związane z modernizacją: osadzaniem nowej technologii komputerowej przy jednoczesnym zrozumieniu, że będzie ona działać równolegle z innymi, starszymi systemami, które mogą nie być aktualizowane przez kolejną dekadę. "Jak zjednoczysz te dwa światy?"
Utwardzone komputery muszą być projektowane z uwzględnieniem czynników środowiskowych, zwłaszcza wysokich temperatur
Niekorzystne warunki
Wzmocnione komputery są zaprojektowane do pracy w ekstremalnych środowiskach i dlatego muszą spełniać szereg surowych standardów. Oprócz standardu MIL-STD-1275, Departament Obrony USA ma również w swoim arsenale standard MIL-STD-810, który określa wymagania dotyczące odporności na obciążenia udarowe i wibracyjne, oraz MIL-STD-461, który definiuje odporność na promieniowanie elektromagnetyczne. „Te trzy standardy stanowią podstawę wszystkich testów, chociaż istnieje również wiele konkretnych testów, które są uruchamiane w razie potrzeby” — powiedział Mike Southworth, kierownik projektu komputerowego Ruggedized Small Form Factor w firmie Curtiss-Wright. Jeśli chodzi o komputery wbudowane o niewielkich rozmiarach, uważa, że wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na autonomię komputery wojskowe będą w coraz większym stopniu wykorzystywać uczenie maszynowe i inne formy sztucznej inteligencji. Przewiduje on pojawienie się wbudowanych komputerów o „znacznie większej inteligencji” z większymi możliwościami akwizycji danych. Solidna i niezawodna konstrukcja to także integralna cecha wyświetlaczy służących do prezentowania obrazów i informacji załodze pojazdu. Argon ma w swoim portfolio kilka takich wyświetlaczy i niedawno zakończył testy trzech nowych produktów, które planuje wkrótce wprowadzić do produkcji seryjnej.
Curtiss-Wright oferuje linię komputerów wbudowanych, takich jak ten nowy system DuraDBH-6 72 Digital Beachhead
Rinehart powiedział, że spodziewa się wyższego poziomu bezpieczeństwa komputerów, zwłaszcza gdy staną się one częścią szerszej sieci. „Wraz ze wzrostem przepustowości sieci musi być ona bezpieczniejsza”. Zwrócił też uwagę na powszechne stosowanie dysków półprzewodnikowych lub dysków flash (inż. Solid State Drive, SSD). W przeciwieństwie do konwencjonalnych dysków twardych nie mają ruchomych części, dzięki czemu są mniej podatne na uszkodzenia spowodowane silnym uderzeniem, np. upuszczeniem. Początkowo koszt dysków SSD był wyższy, ale w ostatnich latach ceny znacznie spadły, podczas gdy same dyski stały się mniejsze, a ich pojemność wzrosła. „Ma to ogromne znaczenie w przypadku zastosowań, takich jak zbieranie i przechowywanie wanien” – dodał. Dysk SSD jest również integralną częścią utwardzanych laptopów i tabletów, które są obecnie głównym narzędziem żołnierza, a także mogą być zintegrowane z pojazdami. Wielu głównych producentów komputerów osobistych rozwija się również na potrzeby konstrukcji wojskowych. Na przykład firma Dell oferuje szereg wzmocnionych komputerów Latitude Rugged w różnych kształtach i rozmiarach. „W ciągu ostatnich pięciu do dziesięciu lat branża poczyniła znaczne postępy w dziedzinie technologii SSD” — powiedział Umang Patel, dyrektor Dell Rugged, zauważając, że dyski SSD są wytrzymałe pod względem odporności na środowisko i mają doskonałą wydajność. „Mogę zainstalować więcej w mniej miejsca podczas gdy Powoduje to mniejsze zużycie energii i szybsze uruchamianie aplikacji”.
Żołnierz z laptopem Dell Rugged Latitude 7204. Ta amerykańska firma oferuje szereg wytrzymałych komputerów w różnych kształtach i rozmiarach, które tworzą rodzinę Latitude Rugged
Istnieje również szereg obszarów, które należy wziąć pod uwagę przy produkcji wzmocnionych urządzeń obliczeniowych. Patel wskazał na odwieczne problemy związane z temperaturą; Zainstalowanie wentylatora do chłodzenia systemu komputerowego wprowadza źródło zanieczyszczeń i mechanicznych ruchomych części, na których system polega. Producenci wzmocnionych komputerów muszą zatem rozważyć inne sposoby chłodzenia systemu, w tym systemy pasywne, a także mocniejsze wentylatory przeznaczone do zastosowań o dużym obciążeniu. „Muszę schłodzić system, ale muszę też chronić go przed kurzem, wodą i innymi szkodliwymi czynnikami. Muszę to zapewnić na bardzo długi okres czasu z większą niezawodnością. Według Jacksona White'a, dyrektora Getac, firmy produkującej utwardzane tablety, laptopy i inne systemy, zanim jakiekolwiek urządzenie zostanie rozpatrzone do użytku wojskowego, należy ustalić, czy spełnia ono określone normy. „Ochrona danych jest bez wątpienia najwyższym priorytetem, ale niezawodność i odporność są również wymagane, aby wytrzymać trudne, a nawet ekstremalne warunki środowiskowe, a także kompatybilność z innymi wymaganymi technologiami używanymi przez personel. Istnieją inne czynniki, takie jak koszt, użyteczność, przydatność do zamierzonego zastosowania i wreszcie żywotność.
White uważa, że wzmocnione urządzenia muszą wytrzymać nie tylko upadki, wstrząsy, wibracje, wodę i chemikalia, ale także ekstremalne sytuacje, takie jak pustynia z jej gorącymi temperaturami. Powiedział, że produkty jego firmy mają stopień ochrony IP67 (międzynarodowe oznaczenie ochrony) lub wyższy; oznacza to, że „są testowane zgodnie ze standardami wojskowymi i są w stanie wytrzymać upadki i temperatury określone przez klienta wojskowego”. Zwrócił uwagę na szereg innych aspektów technologii istotnych dla użytkowników wojskowych. Na przykład żołnierze zsiadający z konia często muszą nosić odzież ochronną, w tym rękawice, więc ekrany dotykowe muszą być na nich wrażliwe. Dodatkowo ekran musi być dobrze widoczny w różnych warunkach oświetleniowych lub kompatybilny z goglami noktowizyjnymi. White zwrócił uwagę na kilka kierunków rozwoju technologii w ostatnich latach. Np. w ostatnich latach wprowadzono wiele innowacji w urządzeniach cywilnych, wdrożono przełomowe rozwiązania, dlatego „wojsko chce, aby przemysł śmiało zastosował to wszystko w opracowanych dla nich systemach w celu osiągnięcia lepszej interakcji i zwiększenia wydajności w sytuacji bojowej.”
Laptop Dell Latitude 7214. Firma koncentruje się na wielu obiecujących technologiach, w tym na dyskach flash SSD, które charakteryzują się zwiększoną niezawodnością
Technologia baterii
Tymczasem baterie stają się coraz wydajniejsze, wytrzymują od ośmiu do dziesięciu godzin, a jednocześnie zwiększają możliwości komunikacji i, według White, „przy różnych częstotliwościach i metodach połączeń do dyspozycji personel może szybciej uzyskiwać dostęp do danych i wprowadzać je z wyższym poziomem bezpieczeństwa. " Następuje pewien postęp w technologii ekranów dotykowych, a zastosowanie tworzywa kompozytowego pozwala „znacznie zmniejszyć grubość i wagę urządzeń przy zachowaniu cech wytrzymałościowych”.
John Tucker, szef europejskiego oddziału Panasonic, zauważył, że do produkcji swojej linii laptopów wzmocnionych i notebooków Toughbook używa się różnych materiałów, takich jak stopy magnezu. Są 20 razy mocniejsze od plastiku ABS (ABS, Acrylonitrile Butadiene Styrene - akrylonitryl butadien styren), ale stosunkowo lekkie. Ponadto istnieją materiały zaprojektowane w celu zmniejszenia obciążeń udarowych. Wśród nich wymienił polimer elastomerowy, który na przykład pochłania większość siły uderzenia. Producenci zwracają również dużą uwagę na wnętrze swoich systemów. Na przykład aktywnie wykorzystują pozłacane złącza, aby uniknąć rdzy spowodowanej wysoką wilgotnością, a także wielu innych problemów. „Nawet jeśli używasz swoich systemów w niskich i wysokich temperaturach, wysokiej wilgotności, deszczu i śniegu, nie powinieneś mieć najmniejszej korozji”.
Hybrydowy notebook Panasonic CF-33 Mk1 Toughbook
Przedstawiciel firmy Xplore, producenta tabletów utwardzanych, powiedział, że warunki bojowe dyktują potrzebę niezawodności i odporności na ekstremalne temperatury, deszcz i kurz. Wymienił również zakres zadań, które wojskowy tablet powinien rozwiązać. „Musi robić prawie wszystko, co można sobie wyobrazić, takie jak transport samochodowy, logistyka i budownictwo”. W ostatnich latach klienci wojskowi poszukiwali bardziej funkcjonalnych mniejszych urządzeń. Patrząc w przyszłość, „integrują tablety i inne urządzenia komputerowe do noszenia w zintegrowany supersystem komunikacyjny i informacyjny”. W związku z tym Tucker zwrócił uwagę na pojawienie się koncepcji „połączonego żołnierza” oraz na fakt, że Panasonic współpracuje w tym kierunku z kilkoma europejskimi strukturami wojskowymi. W rzeczywistości pozwoli to dowódcom uzyskać wyczerpujące informacje o strefie walki, aż do stanu zdrowia każdego żołnierza. Może to dać impuls do zwiększonego zapotrzebowania na technologie ubieralne, a nawet aktywowane głosem.
Jednym z głównych kierunków rozwoju wojskowych systemów komputerowych jest oczywiście wykorzystanie nowoczesnych technologii komercyjnych przy zachowaniu niezawodności wymaganej na polu walki. Na przykład ważna jest łatwość korzystania ze smartfonów, laptopów i tabletów, z których żołnierz mógłby korzystać w swoim cywilnym życiu. Tucker powiedział, że istnieje rodzaj kompromisu między sektorem wojskowym a cywilnym, chociaż technologia w wielu przypadkach napływa teraz do sektora obronnego. „Ważne jest, aby technologie, które są popularne w sferze cywilnej, nadawały się do zadań wojskowych. Jednak proces ten powinien być niezwykle znaczący. Wydaje się, że zajmuje złącze USB (Universal Serial Bus). Co jest w nim specjalnego? Ale wojsko potrzebuje niezawodnych, pyłoszczelnych i wodoodpornych złączy USB”.
Najcieńszy i najlżejszy, w pełni wytrzymały, konwertowalny laptop Getac V110 zamienia się w tablet w mgnieniu oka po przekręceniu zawiasu. Dzięki dwóm w pełni naładowanym akumulatorom V110 może działać przez 13 godzin przy pełnym obciążeniu
Poza kosztami
Getac integruje wygodę i funkcjonalność systemów komercyjnych ze wszystkimi swoimi wytrzymałymi urządzeniami mobilnymi. White zauważył, że „jest to jedno z głównych wymagań klientów wojskowych przy wyborze dostawców”. Powiedział, że potrzebna jest równowaga, ponieważ urządzenia cywilne „nieuchronnie będą niewystarczająco niezawodne i wytrzymałe, aby sprostać wymaganiom żołnierzy lub wytrzymać warunki, w których muszą działać”. Z drugiej strony niektóre specyficzne urządzenia z dużym marginesem bezpieczeństwa mogą być zbyt ciężkie i nieporęczne. „Aby naprawdę spełnić cele wojskowe (funkcje dowodzenia i kontroli) w zakresie ponownego wyposażenia operacyjnego i technicznego, zamówienia obronne powinny być ukierunkowane na pozyskiwanie nowego, gotowego do użytku komercyjnego sprzętu i oprogramowania, a nawet aplikacji, takich jak „Internet przedmiotów” (ang. Internet of Things). możliwość nawiązania komunikacji pomiędzy urządzeniami elektronicznymi bez udziału komputerów). Nowa generacja wytrzymałych, gotowych urządzeń komercyjnych zapewnia odpowiednią równowagę, ponieważ są lekkie, wydajne, łatwe w użyciu i spełniają rygorystyczne standardy bezpieczeństwa i transmisji danych”.
Na podstawie materiałów z witryn:
www.nationaldefensemagazine.org
www.gms4sbc.com
www.crystalgroup.com
curtisswright.com
www.dell.com
pl.getac.com
Www.panasonic.com
pinterest.com
www.wikipedia.org
informacja