Estarão os nossos corpos sendo invadidos por micro-tecnologias sem que nos apercebamos?
Diversas páginas do site da DARPA - Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa...
... sobre Sistemas Microeletromecânicos (MEMS) estiveram no ar, entre 2000 e 2007, mas foram retiradas do ar, entre 2007 e 2008.
Com a pesquisa CDS sobre Poeira Inteligente, consegui recuperar algumas destas páginas (vêr mais adiante), as quais, oferecem-nos um deslumbre sobre o quanto tais tecnologias podem ser biologicamente invasivas sem que seus receptores, ou seja, nós, seres humanos, sequer, disso apercebamos.
A DARPA apresenta-se como:
Nossa Missão | A missão da DARPA é criar e prevenir surpresas tecnológicas para a nossa segurança nacional.
O que é a DARPA? | A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) é uma agência independente de pesquisa e desenvolvimento vinculada ao Departamento de Guerra dos EUA (DOW). Criada em resposta ao lançamento do Sputnik, em 1957, a DARPA representa o compromisso da nossa nação de nunca mais enfrentar uma surpresa técnica estratégica. Trabalhando com inovadores dentro e fora do governo, cumprimos nossa missão repetidamente, transformando o que parecia impossível em capacidades de defesa e segurança nacional que mudaram o mundo. Frequentemente, as inovações da DARPA também se tornam elementos fundamentais da vida civil moderna. Ao contrário de outras agências, a DARPA não se contenta com avanços incrementais. Buscamos avanços transformadores - inovações que não apenas resolvem desafios atuais, mas também estabelecem os EUA como a principal força motriz da invenção tecnológica estratégica.
Transformando Realidades Militares e Civis
Os programas da DARPA concentram-se na pesquisa fundamental necessária para estabelecer a prova de conceito. As equipes executoras definem o caminho para colocar novas tecnologias em uso a serviço dos combatentes da nossa nação, enquanto os parceiros de transição lideram o trabalho de implementação, transferência de tecnologia e comercialização. Nossos resultados falam por si. Criamos capacidades militares revolucionárias - armas de precisão, tecnologia stealth (invisibilidade a radares), implantes nervosos que devolvem a sensibilidade a combatentes que perderam membros, entre outras - que são admiradas por forças militares em todo o mundo. Nossas inovações também transformaram a sociedade civil, levando à criação da internet como a conhecemos hoje, ao reconhecimento de voz e tradução de idiomas automatizados, a receptores GPS pequenos o suficiente para caber em dispositivos de consumo e a investimentos iniciais na tecnologia de vacinas de mRNA. Fazemos isso impulsionando um ecossistema de inovação que envolve parceiros da academia, da indústria e do governo. Ao promover um ambiente propício, capacitamos colaboradores diversos a alcançar o sucesso mais rapidamente.
O Diferencial da DARPA
O segredo do nosso sucesso reside na competência e na tenacidade dos nossos gerentes de programa e em nossas abordagens únicas de financiamento. São indivíduos extraordinários, líderes em suas áreas e ávidos por superar os limites de suas disciplinas. Eles definem seus programas, traçando o rumo para que as equipes de pesquisa entreguem conceitos revolucionários, descobertas fundamentais e inovações táticas. Constantemente em busca da próxima grande inovação, os gerentes de programa exploram diversas disciplinas científicas e de engenharia para identificar novos desafios e soluções potenciais nas fronteiras entre essas áreas. Mecanismos de contratação alternativos permitem que a DARPA aproveite todas as oportunidades para promover nossa missão. Além de programas plurianuais voltados para o desenvolvimento de tecnologias - desde a fase de possibilidade até a capacidade pronta para uso em campo - nossa abordagem de financiamento inclui:
Desafios que convidam inventores de fora do meio tradicional a apresentar ideias, com prêmios de até US$ 10 milhões [R$ 55 milhões]
Projetos iniciais (seedlings) que levam conceitos da fase de "incredulidade" para a de "mera dúvida"
Explorações que aceleram o cronograma, indo do conceito à concessão do projeto
Iniciativas SBIR/STTR que podem dar origem a novos programas
A combinação da liderança excepcional de nossos gerentes de programa com nossas oportunidades únicas de financiamento permite que a DARPA realize o que parece impossível. O que vem a seguir é limitado apenas pela imaginação.--FIM DA TRADUÇÃO
As páginas DARPA removidas entre 2007 e 2008:
Programa DARPA de Sistemas Microeletromecânicos (MEMS)
O objetivo principal do Programa MEMS da DARPA é desenvolver a tecnologia para integrar sensoriamento, atuação e computação, visando criar novos sistemas que proporcionem níveis aprimorados de percepção, controle e desempenho a sistemas de armas e ambientes de campo de batalha. Até o momento, a tecnologia MEMS evoluiu a partir das técnicas de fabricação utilizadas para dispositivos semicondutores. A capacidade dos MEMS de coletar e processar informações, calcular um curso de ação e controlar o ambiente ou um macrossistema por meio de atuadores aumenta a viabilidade econômica, a funcionalidade e o desempenho de sistemas inteligentes. A capacidade aprimorada desses sistemas inteligentes, viabilizada pelos MEMS, será cada vez mais o diferencial de produto do século XXI, determinando o ritmo da competitividade tanto no setor de defesa quanto no comercial. O núcleo do Programa MEMS da DARPA consiste na pesquisa e no desenvolvimento interdisciplinares de dispositivos e processos de fabricação MEMS avançados, tudo com o objetivo de demonstrar conceitos inovadores de sistemas. Os projetos do Programa MEMS da DARPA podem ser classificados, em linhas gerais, nas seguintes categorias:
1) sensoriamento, controle e transporte de fluidos
2) armazenamento de grandes volumes de dados
3) óptica e imagem
4) instrumentos inerciais
5) componentes de radiofrequência e comunicação
6) redes, ou matrizes de sensores e atuadores
Um fator fundamental para a rápida pesquisa e desenvolvimento de MEMS é o fornecimento de suporte tecnológico e acesso à fabricação, mediante a criação de ferramentas inovadoras de modelagem, projeto, fabricação, caracterização e testes.
Proporcionar acesso flexível a tecnologias complexas de fabricação de Sistemas Microeletromecânicos (MEMS) - abrangendo uma ampla variedade de materiais e atendendo a uma vasta base de usuários multidisciplinares - por meio do serviço MEMS Exchange. Além disso, assegurar a operação autossustentável do MEMS Exchange após o término do programa, incorporando diversos módulos de processo ao repertório existente e aumentando em mais de 3x o número de processos realizados anualmente, de modo a elevar as receitas até o nível de autossuficiência. Entre os benefícios futuros deste programa, destaca-se a criação de uma infraestrutura acessível para a produção, em baixo, ou médio, volume, de produtos baseados em tecnologia MEMS destinados a aplicações do Departamento de Defesa (DoD).
Hermit [Eremita]
O programa HERMIT busca desenvolver dispositivos micromecânicos capazes de operar sob condições adversas - como grandes variações de temperatura, elevados níveis de potência, altas forças G, presença de substâncias corrosivas, etc. - mantendo, ao mesmo tempo, desempenho, estabilidade e vida útil (incluindo o tempo de armazenamento) sem precedentes. Embora as implementações de chaves de RF micromecânicas no âmbito do HERMIT sejam de particular interesse - especialmente para garantir uma operação confiável ao longo de bilhões de ciclos, situação em que a transmissão de potências elevadas através de uma interface de contato cria um ambiente operacional rigoroso - também se busca o desenvolvimento de elementos de referência de frequência baseados em ressonadores vibratórios, giroscópios, acelerômetros e outros dispositivos MEMS de interesse do Departamento de Defesa (DoD) que apresentem melhorias substanciais em relação ao estado da técnica. As 2 abordagens de implementação de maior interesse para o HERMIT são:
(1) estratégias de encapsulamento ou empacotamento em nível de wafer baseadas na tecnologia MEMS, que isolam o dispositivo micromecânico do ambiente externo e mantêm as condições ambientais desejadas por meio de controle passivo, ou ativo
(2) estratégias de engenharia de materiais e de projeto que aumentem a robustez do dispositivo micromecânico e o tornem imune às condições do ambiente, com, ou sem, o uso de encapsulamento (sempre que possível)
Programa MPG [Geradores de Micro-potência?]
O programa MPG visa gerar energia em micro-escala para viabilizar micro-sensores e micro-atuadores autônomos com capacidade de comunicação sem fio, permitindo a criação de novos sistemas e estratégias para sistemas de armas, processos e ambientes de campo de batalha. As vantagens desses sistemas de micro-sensores e micro-atuadores são severamente limitadas pelo volume e peso das baterias convencionais associadas a eles. Combustíveis à base de hidrocarbonetos oferecem alternativas atraentes como fontes de energia devido à sua densidade energética superior. Por exemplo, as densidades energéticas do propano, metano, gasolina e diesel são, pelo menos, 50 a 100x maiores do que as das melhores baterias de íon-lítio. Mesmo com uma eficiência modesta de conversão de energia química em eletricidade (10%), o gerador de energia resultante ainda seria de 5 a 10x menor do que uma bateria equivalente. Os objetivos específicos de demonstração do programa MPG incluem:
Viabilidade e limites práticos da conversão de energia química em energia elétrica em microescala
Vantagem significativa (>10x) em densidade energética em relação às baterias de última geração
Capacidades de processamento de combustível, conversão de energia em eletricidade e gerenciamento térmico e de exaustão
Integração de vários componentes de geração de energia com micro-sensores e micro-atuadores
Micro-sensores e micro-atuadores autônomos distribuídos remotamente, com fonte de alimentação integrada e comunicação sem fio
O desenvolvimento de micro-fontes de energia viabilizará a ultra-miniaturização e a funcionalidade de novos sistemas autônomos. O uso da tecnologia MEMS já demonstrou redução de tamanho, massa e consumo de energia, além de melhorias de desempenho, novos conceitos de sensoriamento e novas funcionalidades em sistemas de armas e plataformas. As micro-fontes de energia serão componentes-chave para a miniaturização e integração definitivas de micro-sensores e micro-atuadores autônomos, independentes e sem fio, que podem ser implantados remotamente em grupos para aumentar drasticamente a superioridade dos sistemas de armas e a consciência situacional em campo. As técnicas de micro-fabricação utilizadas para criar micro-geradores de energia incluem a gravação iônica reativa profunda (DRIE), usinagem a laser, união de wafers, estereolitografia, deposição de filmes finos e integração heterogênea. Materiais inovadores adequados para combustão e células a combustível incluem alumina, SiC, Si, Pt, PdH, membranas poliméricas, entre outros. As técnicas de microgeração de energia incluem conversores termoelétricos, micro-motores de combustão, micro-células a combustível e micro-reformadores de combustível. O foco principal da pesquisa reside em soluções MEMS inovadoras que permitam a otimização do sistema em relação a diversos fatores importantes que afetam a eficiência geral e a utilidade dos dispositivos MPG finais. Exemplos de fatores de otimização incluem:
(1) a demanda de potência do sensor, atuador e/ou circuitos eletrônicos associados, que tipicamente varia de dezenas de micro-watts para operações de sensores a menos de algumas centenas de mili-watts para transmissão de dados sem fio
(2) o gerenciamento térmico, caso haja conversão de energia térmica
(3) o gerenciamento de admissão e exaustão, se for necessário o transporte de fluidos, ou sólidos
(4) a compatibilidade e a robustez dos materiais, caso o projeto envolva altas temperaturas, cargas mecânicas de alto contato e/ou saídas mecânicas
(5) metodologias de armazenamento de energia e distribuição de potência, caso haja um descompasso entre as taxas de conversão e de consumo de energia.
O sucesso do programa MPG revolucionará o armazenamento e a geração de energia para microdispositivos e dispositivos portáteis.
Programa de Relógios Atômicos em Escala de Chip (CSAC)
O objetivo do programa de Relógios Atômicos em Escala de Chip (CSAC) é criar unidades de referência de tempo e frequência atômicas, de baixo consumo de energia e ultra-miniaturizadas, que alcancem, em relação às abordagens atuais:
>Redução de 200x no tamanho (de 230 cm³ para <1 cm³)
>Redução de 300x no consumo de energia (de 10 W para <30 mW)
Desempenho equivalente (precisão de ±1×10⁻¹¹ ⇒ <1 µs/dia). Um exemplo de benefício futuro é um comunicador UHF de alta segurança, ou um receptor GPS resistente a interferências (jamming), ambos do tamanho de um relógio de pulso
O desenvolvimento de relógios atômicos em escala de chip viabilizará referências de tempo e frequência ultra-miniaturizadas (do tamanho de um relógio de pulso) e de consumo de energia ultra-baixo para comunicações UHF de alta segurança e receptores GPS resistentes a interferências. O uso dessas unidades de referência de tempo ultra-miniaturizadas pode melhorar significativamente a mobilidade e a robustez de quaisquer sistemas e plataformas militares que possuam requisitos sofisticados de comunicação UHF e/ou navegação. A referência de frequência ultra-estável proveniente de uma fonte atômica melhorará drasticamente a seletividade e a densidade de canais para todas as comunicações militares. Também possibilitará o salto de frequência ultra-rápido em comunicações sincronizadas de espectro espalhado, visando maior segurança e resistência a interferências, bem como criptografia robusta na comunicação de dados. Quando utilizados em receptores GPS militares, esses relógios melhorarão significativamente a margem de resistência a interferências em ambientes de alta interferência, a capacidade de reaquisição de sinal e a precisão na identificação de posição. Em aplicações de vigilância, relógios atômicos em escala de chip podem ser usados para melhorar a resolução em radares Doppler e aumentar a precisão na localização de emissores de rádio. Outros usos importantes incluem a orientação de mísseis e munições, redes robustas de defesa eletrônica e de informação e a identificação confiável de amigos e inimigos. Todas essas aplicações serão caracterizadas por uma redução significativa no consumo de energia e/ou ultra-miniaturização, ao mesmo tempo em que atendem, ou superam, os níveis de desempenho das abordagens atualmente empregadas. O foco principal deste programa reside em combinações otimizadas de soluções inovadoras em micro, ou nano-fabricação, processamento de materiais, projeto de dispositivos, mecanismos de transdução, interconexões e outras abordagens de engenharia relevantes que tratem diretamente das questões de desempenho em referências atômicas de tempo e frequência. Os elementos de pesquisa mais essenciais incluem o confinamento e a estabilização de césio, rubídio, ou outras espécies adequadas, a excitação e detecção da ressonância de transição híper-fina da espécie escolhida e o travamento de fase, ou acoplamento direto, com ressonadores micromecânicos. As questões de pesquisa incluem, entre outras:
(1) estabilidade térmica, blindagem magnética, encapsulamento hermético e meios para manter a coerência do estado fundamental atômico dentro da célula de confinamento
(2) integração da célula de confinamento com lasers de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL), ou outras fontes de fótons e/ou micro-ondas e fotodetectores
(3) integração, travamento de fase e/ou acoplamento direto com ressonadores micro-mecânicos
Estão planejadas abordagens de desenvolvimento tecnológico em fases. A 1ª fase concentra-se em estabelecer os limites teóricos de relógios atômicos em escala de chip e em demonstrar a viabilidade prática de projeto e fabricação. Diversas alternativas de técnicas de projeto e fabricação serão exploradas, e as mais promissoras serão selecionadas para prosseguimento. A Fase 2 visa demonstrar componentes individuais de células de confinamento atômico ultra-miniaturizadas, nano-ressonadores na faixa de GHz, ressonadores acoplados por ressonância atômica e circuitos de travamento de fase e de interface. Cada componente basear-se-á em um projeto robusto que garanta estabilidade térmica e blindagem magnética. A Fase 3 consistirá na integração final em nível de chip, focando na demonstração de um relógio atômico operacional em escala de chip e na integração com circuitos CMOS (eletrônica baseada em Si, Si-Ge, ou materiais do grupo III-V). Ao longo das 3 fases, potenciais usuários do Departamento de Defesa (DoD) serão envolvidos para identificar requisitos operacionais do DoD e preparar o terreno para a transição para o órgão. A implementação de relógios atômicos em escala de chip para comunicações UHF de alta segurança e receptores GPS resistentes a interferências (jamming) constituirá potenciais atividades de transição no âmbito do DoD.
RIMS - Radioisótopos em sistemas micro-eletromecânicos (MEMS)
Visão geral
O programa RIMS visa desenvolver fontes de energia por radioisótopos compactas que utilizam a tecnologia de sistemas micro-eletromecânicos (MEMS) para converter energia nuclear em potência elétrica, ou mecânica, de forma segura e eficiente, evitando danos que limitem a vida útil do conversor de energia - danos esses frequentemente causados por partículas de alta energia (como observado em abordagens anteriores de conversão de energia baseadas em semicondutores). Ao aproveitar as vantagens da miniaturização em microescala, espera-se que o programa RIMS produza fontes de energia duradouras e em microescala com as seguintes características:
Capacidade de fornecer 15 a 25 mW de potência contínua, com picos superiores a 40 mW
Volume inferior a 1 cm³
Vida útil de 1 a 100 anos (dependendo do nível de potência de saída)
Graças ao aumento da eficiência na conversão de energia nuclear (para formas elétricas, mecânicas, etc.) possibilitado pela tecnologia MEMS, espera-se que os sistemas RIMS alcancem essas características mesmo utilizando radioisótopos de baixa atividade, o que ajuda a eliminar a emissão de partículas energéticas, como nêutrons ou raios gama. Para mitigar danos ao próprio conversor causados por partículas de alta energia, as soluções incorporarão:
(1) alguma forma de autorrecuperação do elemento absorvedor de radiação
(2) um mecanismo de conversão inerentemente imune a danos por radiação
--FIM DA TRADUÇÃO CDS DAS PÁGINAS REMOVIDAS
