[]


Направления проблемных исследований (DCTs)



страница13/16
Дата22.06.2019
Размер2.31 Mb.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16

Направления проблемных исследований (DCTs)


В этом разделе представлены темы, которые поддерживает программа AFOSR Направления проблемных исследований (DCTs). Научно-исследовательские разработки смогут проводить многопрофильные группы исследователей, обладающих навыками, которые соответствуют требованиям проблемных исследований, и изысканиями, которые отвечают целям программы. Поощряется готовность претендентов консультироваться с руководителем соответствующей программы AFOSR. Краткие информационные документы, излагающие ваши идеи и их уникальность, подаются по желанию, их наличие приветствуется. Согласование с Исследовательской Лабораторией AFOSR поощряется, но не является обязательным.

Руководители программ ВВС перечислены в подразделах, приведенных ниже.


1. Интегрированное многомодальное распознавание, обработка и использование


Описание: Управление научных исследований ВВС (AFOSR) ищет основные научные предпосылки для разработки адаптивных многомодальных радиочастотно-электрооптических датчиков «зондирования в зависимости от текущих характеристик» для решения многообещающих задач обнаружения, отслеживания и идентификации целей в чрезвычайно загруженных динамичных сценах. «Зондирование в зависимости от изменения текущих характеристик» требует развития адаптивных многомодальных устройств зондирования и параллельных разработок в физическом моделировании и симуляции феноменологии целевой сцены, взаимодействий в окружающей среде и крупных прорывов в обработке данных и их использовании. Интегрированный подход позволяет оценить пользу различных методов зондирования, использовать новые схемы обработки сопоставленных данных для цели и задних планов, представляющих интерес. Ожидается, что научно-исследовательские разработки будет проводить многопрофильная группа, имеющая необходимые навыки, которые соответствуют задачам программы исследований.

Предпосылки: Предпосылкой этого исследования является то, что разработка адаптивных многомодальных датчиков, способных фиксировать множественные электромагнитные показатели (интенсивность, длина волны, поляризация, и/или фаза) в формате отображения с временным разрешением обеспечит чрезвычайное усиление способности обнаруживать и опознавать цели, что поможет решить сложные военные задачи, включающие обнаружение низкоконтрастных целей на общирных областях в чрезвычайно динамичных сценах. Требования в условиях боевых действий включают обнаружение и слежение за интересующими объектами в населенной городской местности, обнаружение активности и материалов, свидетельствующих об установке СВУ, обнаружение и идентификация космических объектов, представляющих угрозу, на больших расстояниях. Исторически, опознание военной цели включало обычные военные объекты, имеющие уникальные пространственные и спектральные сигнатуры, которые были в основном изолированы от густонаселенных местностей. Однако, сегодняшние проблемы распознавания цели включают опознавание множества сложных объектов в условиях городской застройки, днем и ночью, когда самые обычные городские объекты могут иметь тактическое значение, и достижение высокой вероятности обнаружения является важнейшим шагом к успеху миссии. Современные методы дистанционного зондирования (например, инфракрасная система широкого диапазона переднего обзора FLIR) ограничены способностью найти замаскированные цели на скрытых или сильно зашумленных фонах. Испытанные подходы для обнаружения скрытых и сильно зашумленных целей включают использование от много- до гиперспектрального восприятия для повышения соотношения «сигнал - шум» и обрабатывать сопоставленные многомодальные/многодискриминантные данные, как например FLIR с SAR, чтобы значительно сократить объем обработки, необходимой для классификации цели, в то же время увеличивая уверенность в установлении характера обнаруженного объекта.

Однако, современные много- и гиперспектральные системы формирования изображений сталкиваются с такими ограничениями, как их режим сканирующего наблюдения (против желательного несканирующего режима) с временными задержками, которые дискредитируют возможность обнаружения быстро двигающихся целей, и их фиксированная конструкция с мульти/гиперспектром может приводить к огромному количеству малозначащих данных для обработки. Также, современные бортовые гиперспектральные датчики массивны, обычно в 4-5 раз больше, чем типичные модули датчиков FLIR, установленных на оружейных платформах тактической авиации, им также необходима большая чувствительность, чем у типичных датчиков FLIR, для нивелирования малого количества фотонов в узких диапазонах длинны волны. Задачи по сопоставлению многодискриминантных данных, поступающих от монорежимных детекторов, включают обработку поступательных регистрационных ошибок, и отсутствия устойчивого, эффективного выделения признаков и возможностей корреляции. Во избежание неправильного или неэффективного использования датчиков и вычислений, было бы желательно «интеллектуально» выбрать «оперативно» оптимальную подгруппу датчиков и установки датчиков, которые являются наиболее важными для принятия решений. Несмотря на то, что это чрезвычайно сложная задача, требующая серьезных прорывов во многих направлениях технологий зондирования, включая инновации в полупроводниковых материалах, структурах устройств, и информационных науках, она предлагает множество интересных возможностей. Несомненно выигрышный подход – разработать настраиваемый мультирежим, вертикально интегрированный (общий пакет датчиков), крупноформатный блок фокальной плоскости сканирования, чтобы соответствовать динамичным требованиям зондирования, продиктованным динамичными целями. Также важной задачей была бы разработка активного управления режимами и настройками датчиков для оптимизации сбора информации в интеллектуальной форме с идентифицируемым критерием отбора.



Основные задачи исследований: Программа фокусируется на моделировании и имитации новейших концепций высокопроизводительных настраиваемых многомодальных плоско-фокальных электооптическо-радиоволновых массивов. Это включает инновационные разработки физических основ и предсказание выходных сигналов детекторов монорежима и режима сочетания, в связи с первоочередным моделированием анализа стойкости и эффективности нисходящей обработки данных. Новые разработки многомодальных детекторов нужно проводить, принимая во внимание то, как они могут оптимально эксплуатировать феноменологию многомодальных признаков целевой сцены; и того, как мультирежимные потоки данных могут быть сопоставлены и интерпретированы новыми и выгодными способами. Например, сопоставленные спектрально-поляриметрические признаки обеспечивают информацию о составе материалов цели, характеристик поверхности и 3-D формы одновременно от одного моментального снимка показаний сенсора, где информация в спектральной зависимости от поляризационного состояния может не быть очевидна отдельно из поляризации и спектральных данных. Чтобы использовать эти и другие возможности мультирежима потребуется тесно координируемая многодисциплинарная исследовательская группа, эксперт в разработке детекторных устройств, сопоставления данных и обработке изображений. Пока фокус основного исследования делается на концепте инновационного интегрированного многомодального электрооптическо-радиоволногого детекторного устройства, существенным будет вспомогательный анализ и понимание использования нисходящей обработки информации. Вариации параметров восприятия включают пространственные, спектральные, поляриметрические, радиометрические и временные; интересующие интервалы длинны волны от ультрафиолетового (0.2мкм) до радиоволнового (мм). Предполагаемое устройство многомодального детектора должно формироваться используя обширные разработки как в пассивном так и в активном восприятии, но особо касаться основных аспектов многомодальной интеграции в общий пакет сенсоров (например, массив детекторов). Окончательным результатом должен быть подход к разработке несканирующего сенсора, который оптимизирует набор явлений для поддержки функциональности обнаружения, отслеживания и идентификации. Датчик должен фиксировать на уровне пикселя правильную комбинацию спектра интенсивности пикселя, состояния поляризации, эволюции во времени (с достаточно высокой пропускной способностью, чтобы фиксировать активные диапазоны и информацию о вибрации), и возможно фазу (поле относительно интенсивности) и работать совместно с другими датчиками для выполнения этих функций. Этот датчик должна дополнять модель высокой точности, чтобы уверенно предсказывать его продуктивность как функцию конфигурации и характеристик цели и фона. Ожидается, что предложения опишут решающие подходы к основным научным проблемам.

В рамках программы: Отдельные выплаты обычно будут составлять $250-300 тысяч в год, в течение 3 лет. Ожидается, что научно-исследовательские разработки будет проводить многодисциплинарная группа, имеющая необходимые навыки, которые соответствуют требованиям направлений, и изысканиями, которые отвечают целям программы. Приветствуется участие исследовательских групп, в составе которых представители разных университетов.

Д-р Дуглас Кочран (Dr. Douglas Cochran)/AFOSR/RSL (703) 696-7796

ФАКС (703) 696-7360

E-mail: douglas.cochran@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


2. Надежное принятие решений



Описание: Потребность в смешанном человеко-машинном принятии решений появляется на всех уровнях операций ВВС и всех стадиях миссий ВВС. Однако, новые теоретические и эмпирические методологические принципы нужны для определения максимально эффективного соотношения человеческого и машинного принятия решений в средах, которые становятся все более сложными и требующими больших затрат сил в результате высокой степени неопределенности, сложности, неотложности, и стремительных изменений военных миссий. Для принятия решений в настоящее время доступно большое количество релевантных данных от мощных считывающих систем; однако, быстрое извлечение необходимой для направления человеческой деятельности информации из огромного потока данных является чрезвычайно сложной задачей. Фундаментальные исследования нужны для создания когнитивных систем, которые способны к коммуникации с людьми естественным способом, формирующем доверие, которые выполняют сжатие интенсивных потоков сенсорных данных в полезную концептуальную информацию в эффективном режиме реального времени и компетентны в создании быстрых, адаптивных и надежных предписаний для прогнозирования, умозаключений, принятия решений и планирования. Новые вычислительные и математические принципы познания нужны для формирования симбиоза между человеком и машинными системами, который координирует и выделяет ответственность между этими сущностями в оптимальной партнерской форме, достигая всестороннего ситуационной осведомленности, предварительных команд и управления.

Основные цели исследований:
В области a) сбора данных, обработки и использования необходимы

(а.1) системы внимания для оптимального распределения сенсорных ресурсов в зависимости от текущего состояния знаний,

(а.2) системы осмысления для синтеза информации и создания актуальных знаний из необработанных сенсорных данных,

(а.3) системы умозаключений для накопления в режиме реального времени данных из противоречивых источников информации для распознавания и идентификации.


В области б) технологий команд и управления необходимы

(б.1) системы прогнозирования для предупреждения будущего поведения конкурирующих агентов, на основе прошлого опыта и текущих условий,

(b.2) быстродействующие системы принятия решений с гибким соотношением человеко-машинного участия в принятии быстрых решений в краткие сроки,

(б.3) устойчивые системы стратегического планирования, спроектированные таким образом, чтобы реагировать на внезапные изменения целей миссии, неожиданные изменения в среде и возможные иррациональные действия противника.


В области в) технологий ситуационной осведомленности необходим человеко-машинный интерфейс, который

(в.1) симулирует содержимое буфера рабочей памяти оператора и ее обновления, таким образом, моделируя динамическую осведомленность оператора о наличии ввода данных, ограничений, целей и проблем,

(в.2) оптимизирует доставку информации, маршрутизацию, обновления, отбор и очистку данных для оператора, используя долгосрочную память для экспертных знаний, памяти и навыков, необходимых для надежного принятия решений,

(в.3) обеспечивает симбиоз между человеком и машинными системами в делегировании и координировании ответственности за команды и решения по управлению.


В общем, необходимы новые эмпирические и теоретическое исследования, которые обеспечат более глубокое понимание когнитивных требований к командам и управлению лицами, принимающими решения с расширенной ситуационной осведомленностью, что предусматривает большую степень неопределенности в терминах систем осмысления, а так же обеспечивает большую устойчивость и адаптивность в алгоритмах планирования при работе с неожиданными сбоями и быстро изменяющимися целями, создает большую гибкость касательно предположений о конкурирующих агентах и обеспечивает более четкое руководство для решения сложных сетевых задач. Проекты, заполняющие концептуальные пробелы между современными алгоритмами статистического/машинного обучения или системами искусственного интеллекта и человеческим познанием и деятельностью особенно приветствуются.

В рамках программы: Отдельные выплаты могут составлять $100-200 тысяч в год. Ожидается, что научно-исследовательские разработки будет проводить многодисциплинарная группа, в составе которой будут когнитивисты, ИТ специалисты, инженеры, математики и статистики, имеющие необходимые навыки, которые соответствуют требованиям направлений и помогут совершить прорыв, а также добиться значительных успехов в этой области.

Доктор Джун Жанг (Dr. Jun Zhang) /AFOSR/RSL (703) 696-8421

Факс 703 696-7360

E-mail: junzhang@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


3. Управление турбулентными потоками и его значение



Описание и предпосылки: Под эгидой AFOSR в рамках Направлений проблемных исследований (DCT) представлена тема «Контроль турбулентных потоков и его значение», AFOSR приветствует исследовательские предложения, относящиеся к исследованию, характеристике и моделированию фундаментальных процессов переходных и турбулентных потоков, включая режимы потоков, характеризуемые низким числом Рейнольдса или сжимаемостью и прочие. Особый интерес по этой теме BAA вызывают следующие задачи.

Основные задачи исследований: Эффективная активация в спектрах обтекания, относящимся к системам ВВС, которые учитываются физикой потоков (бифуркации спектра обтекания, нестабильность, и т.п.) и отвечают динамичной среде, со следующими свойствами:

  • Устойчивая, масштабируемая активация с изменяемыми значениями, согласно свойствам потока. Рассматриваются как пассивный, так и активный подходы.

  • Характеристика эффективности методов управления потоками, с учетом влияния нормы активации и фазы с учетом структур потока для оптимального усиления или активации возмущений.

  • Разработка устойчивых, надежных датчиков контроля потока. Датчики должны быть адаптивными, встраиваемыми в систему и по возможности энергонезависимыми. Датчики должны измерять касательное напряжение поверхности, давление или другие физические величины, полезные для установления состояния потока. Идеальные датчики будут чувствительны к возмущениям с очень низкой амплитудой, с высоким пространственным, временным разрешением, а также соотношением «сигнал-шум». Также должны рассматриваться возможности их использования в аэродинамической трубе ограниченного размера и экспериментальных полетах.

Высокоточные модели переходных и турбулентных потоков с управлением потоками: модели должны допускать характеристики и надежное прогнозирование физических явлений, ассоциированных с управлением потоками, включая переходные и динамичные процессы. Кроме того, модели, разработанные по этому направлению, должны способствовать разработке моделей меньших порядков для полных потенциально выставленных методов управления потоками, чтобы способствовать выполнению требований проекта и оптимизации без компрометации других аспектов миссии.

Интерес представляют следующие исследовательские разработки по этому направлению (список не исчерпывающий):



  • Многодисциплинарный анализ (например, аэродинамика, структуры, материалы, управление, распознавание и активация), включая передачу надлежащих физических величин между подмоделями различных дисциплин.

  • Интеграция экспериментальных, числовых и теоретических анализов.

  • Разработка современной диагностики, необходимой для характеризации фундаментальных явлений, связанных с методологиями управления потоком и для проверки инструментов числового моделирования.

В идеале, основные исследовательские разработки по этой теме BAA будут иметь отношение к широкому спектру потенциальных приложений. Интерес ВВС к исследованиям по этой теме BAA включает, но не ограничен, потенциальным приложением к следующим потокам:

  • Сжимаемый поток при больших дозвуковых, околозвуковых и низких сверхзвуковых скоростях для воздушных транспортных средств для эффективной работы в нескольких скоростных режимах.

  • нестабильные потоки с низким числом Рейнольдса, с которыми сталкиваются быстрые воздушные транспортные средства маленького размера.

  • Околозвуковой сжимаемый поток над аэро-оптическими возвышенностями и впадинами.

  • Нестабильные потоки, генерируемые системами большой подъемной силы, системами реактивного движения и посадочными устройствами, ответственными за существенные акустические эмиссии.

В рамках программы: Будут рассматриваться предложения как отдельных исследователей, так и исследовательских групп. Стандартные выплаты могут составлять $100-300 тысяч в год.

Д-р Джон Шмиссер (Dr. John Schmisseur)/AFOSR/RSA (703) 696-6962

ФАКС (703) 696-8451

E-mail: john.schmisseur@afosraf.mil (адрес электронной почты)


4. Космическая Ситуационная Осведомленность


Описание: Управление научных исследований ВВС (AFOSR) ищет основные исследовательские предложения разработки концепций и возможностей в области Космической Ситуационной Осведомленности (SSA). Основная цель – обнаруживать, отслеживать, идентифицировать и предсказывать будущие возможности, действия и позиции всех космических объектов на всех высотах с известной точностью и погрешностью. Эта возможность должна предусматривать высокодетализированную характеристику отдельных космических объектов по требованию. SSA это нечто большее, чем просто наблюдение расположения и орбиты объекта в космосе или изображения объекта; оно должно включать способность идентифицировать возможности спутника и предсказывать будущие операции и границы действия с известной точностью. Поэтому, мы должны быть способны определить и понять конфигурацию и ориентацию спутника, а так же обнаружить и вычислить маневры через изменения в орбитальном состоянии, сигнатуру объекта, или телеметрию, или характеристики испускаемых продуктов. Предсказание точного расположения спутников и ограничений их операций требует знания космического окружения в около-реальном времени и понимания воздействия космического окружения на космические системы. Понимание физики среды также требуется для точных моделей предсказания космической среды.

Предпосылки: Задача SSA состоит в быстром и точном определении положения и всесторонней характеристике каждого объекта в космосе с известной точностью в около-реальном времени, включая орбитальные параметры, физическое состояние, цель и возможности, чтобы предупредить будущие действия, основанные на оценках изменений состояния в реальном времени, используя все возможные источники информации, и соответственно и быстро обеспечивать полезную информацию, на основании которой можно действовать. Предсказывающий SSA помогает гарантировать безопасный полет спутников и смягчать воздействия от космической среды на операциях. Это обеспечивает возможность выделять, характеризовать и контролировать все потенциальные угрозы дружественному космическому имуществу и вражеские космические возможности, которые представляют угрозу дружественным земным силам и чтобы оценить последствия действий. SSA продолжительный, крупномасштабный, требующий постоянной поддержки, деталей и временных рамок проект.

Наши модели космического надзора, инструменты и датчики сегодня имеют существенные возможности но не являются адекватными для проблем будущего. Космический поиск и отслеживание требуют наблюдений над несколькими орбитами и может потребоваться от нескольких дней до месяцев для идентификации маленьких и слаборазличимых объектов. Кроме того, данные ограничены методами сбора до специальных орбитальных самолетов, редких случаев наблюдений в космосе и специфических мест для наземных наблюдений. Наблюдения малых и отдаленных спутников особенно проблематичны из-за малых отличий их от космического мусора.

Знания о космической среде – составляющая часть SSA. Эти знания основаны на теоретическом изучении разреженного набора данных космических и наземных станций, а так же in situ наблюдений. Каждый способ наблюдений имеет фундаментальные пределы. Текущие модели обеспечивают некоторую возможность наблюдения текущей ситуации и небольших прогнозов, но ограничиваются неполнотой физического понимания солнечно-земной системы. Многое из текущих возможностей предсказания основано на статистических или климатологических моделях.

Основные цели исследований: Успешные предложения предложат исследования, которые решат текущие потребности в космической ситуационной осведомленности, описанные выше.

Приоритет будет предоставлен предложениям относящимся к основным принципам и фундаментальным ограничениям следующего:



  1. Техники, направленные на идентификацию и характеристику неопределенных космических объектов без визуального отображения.

  2. Инновационные решения обратных проблем связанных с характеристикой неопределенных космических объектов.

  3. Новые методы отображения или обработки изображений для фундаментального уменьшения ограничений на удаленное отображение космических объектов.

  4. Прогнозный анализ космических объектов, включая характеристики, отслеживание и прогноз поведения единичных спутников и групп, используя данные из многих источников.

  5. Различение некоррелированных курсов и слабо обнаружимых целей с использованием разреженных данные.

  6. Физические процессы, управляющие образованием и ростом ионосферных нерегулярностей, которые влияют на связь, навигацию и радарные системы.

7 Феноменология и основные физические процессы, ведущие к пониманию и прогнозу нейтральной атмосферы и ионосферы.
В рамках программы: Стандартные выплаты будут составлять $150-250 тысяч в год за исследования в течение трех лет. Хотя выплаты рассчитаны на проекты отдельных исследователей, будут также рассматриваться предложения исследовательских групп. Сотрудничество с учеными Лаборатории AFOSR приветствуется.

Д-р Кент Миллер (Dr. Kent Miller)/AFOSR/RSE 703-696-8573

ФАКС 703 696-8481

E-mail: kent.miller@afosr.af.mil ( адрес электронной почты)


5. Сложные сетевые системы



Описание: Современные сетевые системы ВВС сталкиваются с увеличением требований к надежности и эффективности во многих разнородных сценариях миссий, сетевых инфраструктурах, политиках и протоколах. Для решения этих задач, мы желаем повысить вероятность того, что критическая информация, ассоциированная со специфическими задачами миссий, достигнет своего адресата с предсказуемым временем запаздывания в отличие от пакетов данных, достигающих адресата. Кроме того, мы хотели бы повысить вероятность того, что данный сетевой протокол или сетевые политики с определенной вероятностью будут поддерживать доставку этой информации. Мы также хотели бы гарантировать, что такие сетевые политики не будут приводить к сетевой неустойчивости из-за отсутствия ресурсов или становиться причиной уязвимости защиты. Наконец, мы хотели бы выработать всестороннюю стратегию управления сетевым контентом, протоколами и политиками, сетевой структурой для чрезвычайно разнородных и динамичных сетевых условий. Примеры таких стратегий могут вовлекать распределенное сетевое кодирование, оценку, оптимизацию, и приемы маршрутизации, с помощью которых можно восстановить и отправить информацию, даже при сбое работы протоколов. Дополнительно они включают приемы сетевого анализа, с помощью которых можно обнаруживать и понимать зависимость производительности глобальной сети от многих разреженных распределенных локальных критериев. Эти фундаментальные подходы к оценке и разработке информационного обмена в дальнейшем будут использованы для улучшения эффективности всеобщего сетевого протокола, обнаружения и устойчивости к атакам, масштабируемости, маршрутизации, взаимодействия человека с сетью, эффективности, использования ресурсов, пропускной способности, времени запаздывания и способности к изменению конфигурации в качестве примеров.

Основные задачи исследований: Таким образом, мы хотим внедрить новые методы разработки и управления сетей, с помощью которых можно оценивать и повышать производительность на всех уровнях и во всех условиях сетевых операций. Области интереса в обеспечении прогнозируемой производительности сети включают новые методы кодирования и дискретизации, новые подходы для улучшенного анализа распространения искажений, энтропии и кодирования коррекции ошибок. Мы также нуждаемся в математическом средстве, гарантирующее системную эффективность в контексте динамических сетевых политик, взаимодействия человека с сетью и принятия решений, разнородных проводных, беспроводных и гибридных сетей, а также масштабируемого количества пользователей. Мы хотели бы исследовать методы оценки относительного эффекта и взаимодействия различных многоуровневых функций миссий в сети, включая разведку, распределенные вычисления, определение местонахождения платформы и управление, полный курс прогнозирования действий. На сетевом уровне сфера интереса включает новые подходы к оценке надежности подключений как результат текущих и будущих подходов по разделению протоколов на слои, буферизации и кэширования, повторной передаче данных, потокам и времени запаздывания. Нас также интересует разработка новых математических парадигм для определения количества и эффективности централизованных и децентрализованных маршрутов, а также множественного доступа. В области физической передачи данных большой интерес вызывает понимание новых подходов к прогнозируемому кодированию пространства и времени, модуляции, спектральному доступу, и физическим механизмам маршрутизации, устойчивым к атакам.

В рамках программы: Стандартные выплаты могут составлять $125-250 тысяч в год для отдельных исследователей. Предложения многодисциплинарных групп также поощряются и будут рассматриваться в порядке подачи. Проекты, которые предусматривают сотрудничество с учеными лаборатории AFOSR, приветствуются.

Д-р Робер Бонно (Dr. Robert Bonneau) /AFOSR/RSL 703-696-9545

ФАКС 703 696-7360

E-mail: robert.bonneau@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


6. Повторно конфигурируемые материалы для ячеистой электроники и фотонных систем



Предпосылки: В микроэлектронике, повторно конфигурируемая ячеистая электроника и фотонные массивы (RCEPAs) имеют большой потенциал непосредственной реализации сложных систем как определенные программно эмуляции, конфигурируя предварительно сформированную (но незадействованную) логику, соединения, переключатели, память и другие ресурсы для получения желательного набора функций. Успешная разработка, использование и реализация систем RCEPA тесно связана с материалами и геометрией использованных в основных ячейках устройства, также как и с размещением и соединением таких элементов устройства, чтобы они могли служить блоком переключателей. Поскольку эти системы изначально универсальны и будут впоследствии персонализированы для специфических сценариев, оперативные эмуляции и функциональная персонализация могут выполняться быстро в полезные системы, намного быстрее, чем создание эквивалентной специальной интегральной схемы. Архитектура аппаратного обеспечения теперь может определяться программным обеспечением. RCEPA податливые и концептуально бесконечно реформируемые. Кроме обеспечения гибкости, повторная способность к изменению конфигурации также может обеспечить устойчивость несмотря на тысячи дефектов и ошибок латентного материала и частей устройства, потому что эмуляции, вообще говоря, не уникальны, так что возможно повторение. Впечатляющий масштаб интеграции в современных блоках функциональных переключателей с более чем 106 элементами может привести к вытеснению ими специальных интегральных схем во многих областях, в зависимости от физической технологии, использованной, для реализации такой системы.

Хотя сейчас и существуют такие реализации системы, как например программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGAs), которые манипулируют дискретной, двоичной информацией, лишь небольшая работа была сделана, чтобы создать архитектуры, которые используют другие формы реконфигурации материалов. Разнообразие новых понятий вылилось в повторно конфигурируемые материалы, устройства, схемы, и более детально разработанные формы нано- и микроструктурных элементов. Они включают материалы и устройства с изменением фазы, ферритные, магнитоустойчивые, а так же микро- и наноэлектро(опто)механические (NEM/MEM/NOEM/MOEM) структуры. Эти повторно конфигурируемые материалы, устройства и структуры обладают разнообразными интересными мультирежимными/непрерывными поведениями. Вычислительные парадигмы могут быть принципиально гибридизированы и, таким образом, их производительность может быть улучшена. Можно рассматривать in situ манипуляции с электроном, фотоном, фононом, магноном, магнитным доменом, экситоном, потоками жидкостей, модуляцию аэродинамических поверхностей, программируемые вложения и сборки компонентов, генерацию и реформацию кабельных систем. Новые стратегии могут изучаться и усиливаться для использования эти новые способы способности к повторному изменению конфигурации в новых видах архитектур. В дополнение к «восходящей» стратегии исследования, основанной на физических механизмах изменения свойств материалов, возможна так же «нисходящая» стратегия, основанная на архитектурах и языках. Последняя стратегия может также обеспечить логические отправные точки для новых классов повторно конфигурируемых систем, построенных на основе ячеистой схемы соединения простых блоков.



Цель: Выделение и лучшее понимание новых повторно конфигурируемых материалов, основ коммутационных устройств, и жизнеспособность разработки архитектур RCEPA, языков и инструментов синтеза основанных на ячеистых схемах компоновки простых строительных блоков. Эти строительные блоки могут быть различных типов: МЭМС(MEMS), полевые МОП-транзисторы (MOSFET), материалы с изменением фазы, магнитные домены, передатчики фотонов, спин-материалы, или любой другой механизм, который позволяет использовать внешнее цифровое управление быстро-обратимыми сменами между двумя или более (вплоть до непрерывных) хорошо определенными состояниями таким образом, который допустим для создания избыточной легко программируемой системы.

Области концентрации исследований: Ожидается, что исследовательские предложения будут касаться идей феноменологии повторной конфигурируемости, которая предполагает концепты системного уровня, предлагая многодисциплинарный подход. Эта работа фокусируется на идеях объединения повторно конфигурируемых устройств в гибкие, многофункциональные конфигурации, разработанных, чтобы действовать в архитектурах, простых для программирования. Исследовательские области включают, но не ограничены следующим:



  • Идентификация, характеристика и оптимизация новых примитивных механизмов повторной конфигурации материалов и структур нано и микро масштаба (напр. NEMS/MEMS или фотонные подходы).

  • Новые идеи для устройств, материалов и механизмов, которые помогут организовать высоко производительные и чрезвычайно эффективные RCEPA. Конкретные акценты стоит расставить на предполагаемых архитектурах, которые включают системы фотонной записи/электронного чтения, электронной записи/фотонного чтения или фотонной записи/фотонного чтения. Усовершенствования существующих, таких, которые будут скоро представлены и концептуальных подходов электронной записи/электронного чтения не рассматриваются.

  • Расширение ячеистых сетей свободно масштабируемыми, случайными/аморфными (или другими) сетевыми моделями для эффективного использования связанных явлений.

  • Развитие понимания пригодности (однородной или гетерогенной) ячеистости (двух и/или трехмерной) как тема для новых конфигураций, которые объединяют примитивные ячейки;

  • Развитие удобных понятий для выразительной вместимости, конструкций языка, метрики и эвристик синтеза, необходимых для мобилизации больших многомерных ансамблей примитивных ячеистых (или альтернативно упорядоченных) устройств.

Области интересов включают эмуляцию и взаимную связь следующих элементов: (1) цифровых, (2) аналоговых технологий, (3) мощностных, (4) микроволновых, (5) оптических и (6) других идеи считывания/обработки и смеси этих областей.

Результаты: Ожидается, что разработка новых классов повторно конфигурируемой электроники и фотоники приведет к революционным выражениям всеобщей способности к трансформации боевых систем. Эта способность к трансформации может приводить к большей гибкости (и в некоторых случаях производительности), устойчивости и способности формировать системы быстрее.



В рамках программы: Стандартные выплаты будут составлять $150-$250 тысяч в год в течение трех лет. Также будут рассматриваться совместные проекты, предусматривающие сотрудничество основных исследователей в поддерживаемых на федеральном уровне лабораториях, таких как AFRL, и/или FFRDCs, и академических исследователей. На данный момент, приветствуются отдельные совместные предложения, имеющие поддержку руководства учреждений-участников. Заинтересованные стороны должны связаться с главой данного направления исследований перед подачей кратких информационных документов. Формальные предложения должны быть готовы только по приглашению.

Д-р Жерно Помренке (Gernot Pomrenke) /AFOSR/RSE (703) 696-8426

ФАКС (703) 696-8481

E-mail: gernot.pomrenke@afosr.af.mil ( адрес электронной почты)


7. Явления тепловой передачи и законы масштабирования



Описание и предпосылки: Открытие новых техник моделирования, анализа и понимания тепловых явлений в разных масштабах времени и расстояния в развивающихся и инновационных системах материалов, а так же использование этих явлений для проектирования будущих материалов и компонентов с усовершенствованными свойствами тепловой передачи (проводимость, конвекция и излучение). Усовершенствованная тепловая передача жизненно необходима для того, чтобы будущие структурные и электрические компоненты получили способность действовать на повышенных уровнях производительности, поддерживая адекватную надежность и время жизни.

Особо интересно исследование потенциала адаптации свойств тепловой передачи, используя крупные достижения в нано-материалах, структурах, и устройствах. Конечная цель – значительно улучшить наше понимание явлений тепловой передачи в объемных материалах и на стыках разнородных материалов, которое необходимо для удовлетворения высоких температурных потребности критических военных технологий, таких как высокоскоростная обработка, электроника высоких энергий и сверхзвуковые термозащитные и термопроводные системы. В частности, предложения в следующих областях приветствуются:



Основные цели исследований:

Новые материалы (многофазные и/или разнородные структуры), которые обеспечивают более широкий спектр теплопроводности и изоляции, тепловой вместимости:




  • Настраиваемая (динамическая) теплопроводность материалов

  • Биомиметические подходы

Мультимасштабная характеризация и инструменты моделирования:

  • Инструменты, относящиеся к сложносвязным множественным физическим явлениям (например тепловым, механическим, магнитным, электрическим и т.д.)

  • Устойчивые модели с повышенной точностью и скоростью


В рамках программы: Стандартные выплаты составят $125-250 тысяч. Выплаты рассчитаны на проекты отдельных исследователей. Сотрудничество с исследователями лаборатории AFOSR приветствуется, но не является обязательным. Необходимо представить краткие информационные документы, объем которых не должен превышать две страницы. Краткие информационные документы необходимо отправить по электронной почте. Краткий информационный документ должен включать описание проекта, обоснование того, как предлагаемые разработки будут способствовать углублению фундаментального научного понимания, а также бюджет на 3-5 лет. Мы попросим представить полные предложения тех исследователей, чьи краткие информационные документы окажутся достаточно интересными.

Д-р Джоан Фуллер (Joan Fuller) /AFOSR/RSA (703) 696-7236

ФАКС (703) 696-8451

E-mail: joan.fuller@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


8. Передача лучистой энергии и взаимодействие материалов



Цель: Понимание и контроль над порождением, распространением (особенно через сложные среды), рассеиванием и смещение лучистой энергии на всех длинах волн, интенсивностях и шкалах времени. Исследовать возможность того, что различные естественные среды (дисперсионные, турбулентные, случайные и т.д.) противостоят определенным формам ЭМ волны более эффективно, чем другие в результате их внутренней структуры, геометрических эффектов и пространственно разнородных диэлектрических и магнитных свойств. Исследовать различные искусственные среды (материалы с фотонными зазорами, материалы с негативным коэффициентом и т.д.) на проявление таких эффектов как например однонаправленное распространение или полное захватывание поля, которые, могут осуществить революцию в целом ряде устройств (антенны, симметризирующие устройства, линии задержки и т.д.).

Наука: Следует уделять внимание электромагнитной характеристике (дисперсионное соотношение, коэффициент преломления и т.д.) сложных сред, как естественных так и искусственных. Например, мало известно по поводу распространения событий в случае, когда среда имеет «флуктуации», приводящие к быстрой временной и/или пространственной вариации коэффициента преломления. Примеры включают: турбулентные среды (атмосферы и пограничные слои вкруг фюзеляжа), лиственный покров, облака (из-за броуновского движения водных капель) и городские окружения (где многолучевое распространение ограничивает связь и функционирование радара).

Примером вопроса может быть: «Какова детальная временная и пространственная статистическая структура доплеровского сдвига, если таковая имеется, для флуктуирующей среды?». Предполагается, что флуктуации, как например те, что появляются в облаках или ионосфере, производят дефазирование передаваемых сигналов/формы волны (приводя к таким ухудшениям, как например ухудшение видимости), а также как и другие нежеланные артефакты и попытки улучшения лучше всего обеспечиваются фундаментальным пониманием явлений.

Обсуждение, приведенное выше, приводит в свою очередь к основному исследовательскому вызову – нахождения возможной среды и целевой специфической «оптимальной» формы волны (вероятно не непрерывная волна (CW), если пространственное разрешение, обеспечиваемое достаточной пропускной способностью, является существенным), также как и пространственное апертурное распределение. Задача нахождения оптимальных форм волны – новое временное направление для теоретиков, изучающих уравнения Максвелла, и в настоящий момент подтверждаются примером форм волны под названием прекурсоры, которые, кажется, оптимальны для большого класса теоретических рассеивающих сред (Debye, Lorenz, и Rocard-Powles).

Необходимо обеспечить основную теорию, ведущую к разработке приемопередатчиков, которые могут испускать такие формы волны и определить соответствующие парадигмы программного обеспечения, которые могут интеллектуально работать с не непрерывноволновой (non-CW) природой результатов. Также обеспечьте основополагающую теорию, которая должна включать более глубокое понимание различных искусственных сред (таких как среды с фотонными зазорами и среды с отрицательными коеффициентами), ведущих к разработке электрически малых антенн (возможно на экзотических/сложных основаниях), имеющий такие привлекательные свойства, как чрезвычайно узкая направленность и широкая пропускная способность. Например, нет никакого метода предсказать отношение между энергией, которую материал когерентно сохранит и энергией, рассеянной в виде тепла. Формирование микроскопической теории даст возможность ускоренную разработку материалов. Вопросы относительно конформных фазированных массивов (также возможно на экзотических/сложных основах) включают вопрос о том, есть ли фундаментальное отношение между минимальным профилем такого массива и его пропускной способностью или диапазоном сканирования. Кроме того, согласование импеданса от источника сигнала к антенне особенно затруднено в широкополосном случае. Разработки в теории антенны должны быть дополнены с разработками касающимися согласования импеданса и улучшения дизайна симметризирующих устройств.

Необходимо обеспечить более глубокое и всестороннее понимание работы ультракороткого лазера высокой пиковой интенсивности. Необходимо рассмотреть такие проблемы как, например, нелинейное распространение через атмосферу (также как и через такие визуальные помехи как облака) вместе с новой природой взаимодействия света и материи в импульсах таких лазеров (также важной в сценариях обработки материалов). Специфичные задачи, которые составляют суть основного исследования, включают управление образованием нитей, управление диапазоном энерговклада, улучшение расстояния распространения, побочная генерация ТГц излучения и появление плазменных разрядов в атмосфере.

Тщательно изучите систему Максвелла-Блоха для полупроводников твердотельных лазеров, чтобы заложить фундамент для строения/использования связных ТЛС(SSL), которые могли бы обеспечить еффективную работу ВЭЛ (HEL), при должной организации индивидуальных хаотичных выводов и достаточном улучшении тепловой загрузки. Другие результаты, проистекающие из основного исследования по ПМБ (MSB), включают новую полупроводниковую генерацию ТГц излучения.

Д-р Арье Нахман (Arje Nachman) AFOSR/RSE (703) 696-8427

DSN 426-8427 ФАКС (703) 696-8450

E-mail: arje.nachman@afosr.af.mil (адрес электронной почты)

9. Социокультурное моделирование эффективного воздействия



Предпосылки: ВВС США признает киберпространство сферой ведения военных действий, которая не является независимой от физических сфер воздушного пространства и космоса. Согласно наблюдениям некинетические информационные операции могут повлиять на действия людей и технологии в воздухе и космосе. Таким же образом, кинетические операции в воздухе и космосе могут иметь наблюдаемые последствия в киберпространстве и в реакциях отдельных индивидуумов и групп. В совершенно взаимосвязанном мире важно понимать причинные взаимосвязи между действиями и наблюдениями, которые не признают границ воздушного, космического и киберпространства. ВВС США интересует моделирование и анализ причинно-следственных связей, как непосредственных, так и долгосрочных, которые имеют отношение к явлениям в этих сферах. Поскольку эти явления включают человеческое поведение, область интереса включает моделирование эффектов культурных изменений в группах и сообществах в ситуациях, которые могут сложиться в военных и связанных с ними условиях. Такие ситуации могут включать воздействие оружия, поведение индивидуумов и групп в ситуациях с использованием несмертельного оружия, культурно обусловленные реакции во время природных катаклизмов и других бедствий, реакции, связанные с киберпространством и т.п.

Основные задачи исследований: Мы заинтересованы в разработке основ исследований, которые включают понимание факторов, лежащих в основе социокультурной/популяционной изменчивости в операции, подходящие для использования в разнообразных областях. Сферы интереса включают моделирование воздействия популяционных изменений в группах и сообществах относительно ситуаций, которые могли бы сложиться в военных условиях. Такие ситуации могут включать воздействие оружия, поведение индивидуумов и групп, в том числе дружественных сил и населения, ситуациях с использованием несмертельного оружия, культурно обусловленные реакции во время природных катаклизмов и других бедствий, реакции, связанные с киберпространством и т.п.

Такие проблемы могут характеризоваться большой размерностью и параллельными причинными связями. Воздействия могут также характеризоваться изменением динамики и времени запаздывания за длинный период времени. Действия в одной сфере могут иметь эффекты второго порядка в той же или в другой области, например, влияние киберинициатив на население. Эффекты второго порядка в киберпространстве (например, информационная война) представляют собой интересный аспект. Можем ли мы параметризировать социокультурные модели в виртуальном пространстве? Какие основные вычислительные и/или моделирующие инструменты используются для изучения таких эффектов в сфере группового поведения человека?

Мы заинтересованы в групповом и межгрупповом моделировании поведения – это культурно обусловленное поведение больших групп и сообществ в течение периода времени. Большой интерес представляют задачи идентификации и количественной оценки культурной изменчивости, что позволяет объединять их в таких моделях. Приложения включают понимание принятия решений и управления в сообществах (как физических, так и виртуальных). Если вы сравниваете отклик толпы/группы/сообщества по отношению к ожидаемому отклику, как вы их измеряете? Вторичные эффекты, например, реакция сообщества и т.п., может зависеть от разнообразия типов оружия, смертельного и несмертельного, физического и кибернетического.

Мы приветствуем предложения, обращающиеся к новым математическим инструментам для социокультурного моделирования, включая подходы, охватывающие нормативные (рациональные), предписывающие и описательные методы, контрфактуальное мышление, решение неизвестных задач, готовность к компромиссам, способность к блефу, фрейминг и т.д.

Обусловливание и контекст/ситуация также связаны – поведение населения в зависимости от стимула в одной ситуации может отличаться от отклика на тот же стимул в другой ситуации. Стимулирование может вызвать специфические поведенческие реакции. Нетрадиционные маркетинговые подходы, включая интернет и многокультурные подходы применимы для воздействия на индивидуумов, группы и сообщества.

Зачастую доступными являются только данные, полученные в результате наблюдений, что затрудняет причинно-следственный анализ. Какие параметры необходимо измерять и каким образом? Необходимо ли проводить опросы на месте? Что необходимо наблюдать сегодня и как это изменится через десять лет? Какое значение имеет этот вид данных для нужд моделирования – моделирования на основе данных? Как нужно собирать данные, чтобы их можно было использовать для моделирования – сбор данных на основе моделей? В этой области необходимы инновационные подходы к сбору данных и их анализу, например, с привлечением таких наук, как адаптация антропологии, биоинформатика, ИТ, динамичные системы, экономика, эпидемиология, международные отношения, маркетинг, математика, психология, политология, социология, операционные исследования и т.п.

Основные исследовательские методологии и метрики необходимы для изучения проблем поведения групп с множеством параметров, характеризуемых разреженными и неточными данными, множественной причинностью и эффектами второго порядка. Мы также заинтересованы в полной оценке моделей, включая мета-моделирование, валидацию, верификацию, обобщаемость и переносимость, анализ чувствительности, действенность и т.п. Приветствуются инновационные подходы, основанные на вычислительных методах и многодисциплинарные подходы к некорректно поставленным проблемам с множественными параметрами.

В рамках программы: Стандартные выплаты рассчитаны на проекты отдельных исследователей, осуществляемые в течение трех лет. Также будут рассматриваться предложения, предусматривающие работу многодисциплинарных групп специалистов, обладающих соответствующей квалификацией для решения всех научно-исследовательских задач по данной теме. Сотрудничество с исследователями лаборатории AFRL приветствуется, но не является обязательным. Краткие информационные документы приветствуются как первый значимый шаг к разработке предложения. Мы попросим представить полные предложения тех исследователей, чьи краткие информационные документы окажутся достаточно интересными.

Д-р Теренс Лионс (Terence Lyons) AFOSR/RSL (703) 696-9542

DSN 426-9542 FAX (703) 696-7360

E-mail: terence.lyons@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


10. Супер-конфигурируемые многофункциональные структуры



Предпосылки: Оптимизация производительности в реальном времени для перенастроенных аппаратов требует разнообразных аэрокосмических платформ, для обеспечения возможности кардинально изменять их форму, функциональность или механические свойства в ответ на изменения в окружающей среде или рабочих условиях. Самый известный пример этого понятия – «трансформация» летательного средства, которое может изменить форму крыла и, таким образом, выполнять задачу управления полетом без использования обычных управляющих поверхностей или соединений, подобно тому, как это происходит в природе. Летательные аппараты с изменяемой геометрией крыла обещают такие преимущества, как возможность выполнять различные виды миссий, выполнять кардинально новые маневры, невозможные с обычными поверхностями управления и обеспечение уменьшенной радарной видимости. Расширяя идею изменения формы в авиации с изменяемой геометрией крыла можно представить более сложные формы повторно конфигурируемых систем, включая комплексные изменения формы, функциональности и механических свойств по запросу как например происходит у летучих мышей, но в более экстремальном виде. Примеры таких повторно конфигурируемых многофункциональных структур, которые в дальнейшем именуются как «супер-конфигурируемые» структуры, включают: (a) трансформацию беспилотных летательных аппаратов (БЛА), которые способны эффективно патрулировать регион, а затем переконфигурироваться для быстрого порыва к месту боевых действий и требуют полной интеграции возможностей зондирования, коммуникации, действия и перемещения в силовых структурах для повышенной системной эффективности, и (б) системы космического развертывания, позволяющие доставлять условные ресурсы в компактной форме в верхние слои атмосферы, выдерживать критические нагрузки (как например 6ти-кратная скорость звука) и, переконфигурируясь, производить множество микро-БЛА размерами до метра для наблюдательных операций в нижних слоях атмосферы.

Рассматривая текущие тенденций в исследованиях авиации с изменяемой геометрией крыла можно сказать, что практическая реализация трансформирующихся структур это практически необходимая цель, которая все еще требует существенных исследовательских усилий. Прежде всего это объясняется необходимостью любых предложенных структур обладать противоречивыми способностями быть одновременно структурно податливыми, чтобы позволить изменения конфигурации но и быть достаточно жестким, чтобы ограничить фэрро-эластичные расхождения. Во главе этих требований стоит необходимость учета при разработке трансформирующихся структур полного объема дополнительного веса и энергетических требований для механизмов управления, чтобы гарантировать полный выигрыш в производительности. Ожидается, что сложность проблем и противоречия требований будут даже больше для предложенных супер-конфигурируемых многофункциональных структур, включающих комбинированные изменения формы, функциональности и механических свойств. Строение этих многофункциональных структур зависит от режима реконфигурации, используются специфические материалы и геометрия, механизм соединения элементов и расположение приводящих в действие элементов. Разнообразие новых понятий характерно не только для реконфигурации структур, но и для адаптивных материалов или систем материалов, датчиков, приводов, передатчиков, механизмов трансдукции энергии для питания процесса реконфигурации и т.п. Когда эти понятия разумно комбинируются, они имеют потенциал для создания новой и беспрецедентной структурной многофункциональности. Успех супер-конфигурируемых многофункциональных структур также будет зависеть от: (a) развития эффективных инструментов моделирования и проектирования, (б) фундаментального понимания сложных и меняющихся со временем свойств материала и структуры механизации в разнообразных окружениях, (в) выработки техники достижения набора желательных многофункциональных структур с минимальным изменением веса, и (г) функционирования интегрированных систем управления, действующих в операционных средах, которые могут широко варьироваться.



Цель: (a) обеспечить научную основу для развития новых «трансформирующихся» космических платформ, способных к изменению формы, функциональности и механических свойств в ответ на изменения окружающей среды или рабочих условий, и (б) выделить и улучшить понимание новых базовых идей исследований структурной реконфигурации, адаптивных материалов, микро-устройств зондирования, коммуникации и приведения в действие, механизмов трансдукции энергии и системной интеграции, которая сделает аэрокосмические платформы повторно конфигурируемыми многофункциональными структурами.

Основные области исследований: Ожидается, что предложения будут касаться исследовательских идей для супер-конфигурируемых многофункциональных структур, которые основаны на идеях системного уровня, приведенных выше, или же на подобных операционных средах. Поскольку природа различных вовлеченных разделов исследований чрезвычайно связная, будет активно поощряться многодисциплинарное взаимодействие между участниками и взаимодействия с другим подходящими исследованиями. Исследовательские области включают но не ограничены следующим:

  • Новые адаптивные материалы или новая химия (как например повторно конфигурируемые гранулированные/коллоидные агрегаты, композиты, обладающие памятью формы, материалы изменяемой фазы, мульти-феррические взаимодействия, новое связывание частиц в капиллярных сетях, синтез материалов in situ, обратимой химии, поверхностей с обратимым прилипанием), которая может позволить обратимые модуляции механических или электромагнитных свойств в эффективной форме.

  • Энергоэффективные и легковесные средства для распределенной активации повторно конфигурируемых структур через умные усиления материалов кинематическими элементами разного масштаба или ячейками для создания «механизированных» систем материалов с управляемыми режимами деформации.

  • Новое и более миниатюризированные микроустройства, имеющие более гибкий электронный функционал и полную интеграцию возможностей сенсорики, коммуникации, приведения в действие и перемещения в высоконагрузочных структурах БЛА для повышения производительности системы.

  • Сетевая способность считывать внешние стимулы (как например порывы ветра или изменения температуры) и обеспечивать обратную связь с системой управления полетом (как например необходимость трансформации формы аппарата) похожим образом с биологической тканью, которая содержит нервы и мускулы для восприятия и взаимодействия со средой.

  • Новые запускающие реконфигурацию механизмы, которые могут быть распределены по всей структуре (вместо единственного большого управляющего источника) и имеют минимальные требования подключения через кабеля и дополнительного питания.

  • Использование тепловой и кинетической энергии от внешнего источника тепла и структурной вибрации для питания процесса реконфигурации.

  • Автономная защита реконфигурируемых структур от высокомощных явлений механической, тепловой и электромагнитной природы, используя энергию явлений для (a) запуска ремонта, (б) инициации потока массы, усиленной эмиссии, уменьшения спектральной поглощающей способности или усиления отражения и (в) синтез устойчивых и пассивирующих материалов.

  • Трансформация высоконагрузочных узлов, которые позволят продолжать движение и эффективно выдерживать основные аэродинамические нагрузки во время реконфигурации.

  • Оценка системной стабильности, начиная от компактной структуры, доставляемой в конфигурации космического развертывания при высоких нагрузках (как например 6 Махов) и заканчивая микро-БЛА в полете в нижних слоях атмосферы включая обеспечение выживания структур.

  • Обработка и накопление знаний по управлению морфологией, топографией и пространственной конфигурацией реконфигурируемых многофункциональных структур на различных структурных уровнях.

  • Многофункциональные правила разработки для интеграции материалов, устройств, структур, механизмов воздействия и аэродинамических ограничений в единую систему. Это требует не только глубокого понимания индивидуальных компонентов, но и, что более важно, понимания взаимодействия между ними.

  • Моделирование и симуляция поведения систем с непрерывным/множественным состоянием в рамках физического инструментария с потенциальной возможностью добавления адаптивной функциональности.

Результаты: Создание новых классов реконфигурируемых многофункциональных структур, позволяющих комбинированные изменения формы, функциональности и механических свойств по требованию, должно привести к революционному прорыву в всеобщей способности к трансформации разнообразных аэрокосмических платформ и систем защиты. Это может привести к большей оперативной гибкости (и в некоторых случаях производительности), устойчивости и возможности формировать системы быстрее.

В рамках программы: Стандартные выплаты могут составлять $125-250 тысяч. Гранты рассчитаны на проекты отдельных исследователей. Однако, предложения многодисциплинарных групп также будут рассматриваться. Сотрудничество с исследователями лаборатории AFOSR приветствуется.

Д-р Б. Л. « Лез» Ли (Dr. B. L. (“Les“) Lee) AFOSR/RSL (703) 696-8483

DSN 426-8483 ФАКС (703) 696-8451

E-mail: arje.nachman@afosr.af.mil (адрес электронной почты)


11. Прогнозирование в авиационных и космических устройствах, компонентах и системах


Описание: Прогноз это видение будущих возможностей, которое может кардинально увеличить оперативные возможности ВВС США с повышением безопасностью и сокращением рисков, минимизируя расходы на жизненный цикл эксплуатации и технического обслуживания (ЭиТО (O&S)). ВВС США нуждается в способности к прогнозированию для развертываемой авиации и космических платформ. Прогнозирование необходимо на всех уровнях сложности, от уровня материалов, устройств и компонентов вплоть до системного уровня. Возможность прогнозирования должна включать (1) количественную оценку индивидуальной продуктивности по порядковому номеру или другому идентификатору; (2) быстрое и четкое предсказание будущей продуктивности и потенциального ухудшения; (3) регулярная доставка оперативной информации оператору и командирам на местах для принятия коррекционных мер для успешного завершения миссии, минимизируя риски и расходы. Оценка продуктивности и прогнозирование должны быть точны, обладать определенным доверительным интервалом и измеримыми рисками практически в реальном времени. Это направление касается фундаментальных исследований, которые необходимо провести для того, чтобы реализовать эти долговременные перспективы.

Предпосылки: Успех воздушных и космических миссий ВВС США основывается на пригодности сложных систем, которые варьируются от авиации и космических платформ до электронных устройств и датчиков, от которых ожидается нормальное функционирование с высокой достоверностью и надежностью. Материалы в летных системах ВВС США включают широкий набор металлов, композитов, полимеров, керамики и их комбинаций, варьируются в размерах от наномасштаба, пленок и покрытий, к сложным структурным компонентам и структурным блокам. Эти системы должны продолжать выполнение своих функций расширенные периоды времени и часто даже дольше чем изначально задуманное время жизни. Прошлые практики разработки полагались на различные методологии для предсказания функционирования в реальных условиях, от гарантированного ресурса, устойчивости к повреждениям и до метрик надежности как например среднее время безотказной работы (MTBF) изначально используемых для электронных компонентов. Однако, начальные предсказания функционирования в эксплуатации часто неадекватны, что приводит к высоким затратам на поддержку и ремонт, недостаточной пригодности или готовности, а в некоторых случаях и к потерям среди личного состава. Реакции на эти недостатки включают производственные инспекционные требования как например к структурной целостности летательных средств (ASIP), включающие коррозийные проверки и ремонт, замену коммуникаций и авиационной электроники и множественные программы повышения надежности. Огромные расходы ВВС США несут в результате ненужных и разрушительных инспекций, требуемых из-за ограничений этих худших случаев. Повторяющиеся инспекции должны дать достаточный уровень уверенности что состояние повреждения не было пропущено. Эта методология и тип мышления заставила исследования надежности неэлектронных систем и компонент сконцентрироваться на сценариях выхода из строя – например больших трещинах и обширной коррозии. В сфере электроники действия быстросменных блоков (БСБ (LRU)) руководствуются предположением, что все БСБ функционируют на уровне худшего случая. Сложилась ситуация, при которой дальнейшее использования текущей практики приведет к возрастанию до неприемлемых высот затрат ЭиТО. Повторно используемые платформы космического доступа как например национальная орбитальная космическая система прекращает работу, из-за необходимости тратить много времени на земле между миссиями, чтобы надежно удостовериться в способности запустить следующую миссию для этой платформы. Кроме того, некоторые космические операции даже не предусматривают замены!

Чтобы исправить эту ситуацию нужен совершенно новый подход, в котором должны рассматриваться скорее индивидуальные чем статистические худшие сценарии. Необходим способ предсказать по порядковому номеру или другому уникальному идентификатору когда устройство, компонент или система достигает состояния, требующего ремонта, модернизации или замены. Эта способность выполнять индивидуальные прогнозы заменит текущую практику, которая полагается на сценарии худшего случая, определяемые статистиками нижнего края распределения надежности. Такой революционный подход требует множества новых возможностей, начиная от исследований и технологических ноу-хау и заканчивая управлением парком машин и исследованиями операций. Однако это направление будет сосредоточено на фундаментальных исследовательских проблемах, которые необходимо рассмотреть для обеспечения возможности приведенных выше идей.



Основные цели исследований: Структурный прогноз, как видение будущих возможностей, основан на интеграции трех конкурирующих и различных категорий: (1) многоуровневая осведомленность о состоянии, базирующаяся на зондировании (материалов, структуры, нагрузки, операционной среды и т.п.); (2) моделирование на уровне материала и прогностическая симуляция прогрессии повреждений; (3) моделирование на структурном уровне и прогностическая симуляция длительных нагрузок в условиях эксплуатации и критических природных условиях. Интеграция этих трех категорий в устойчивом инструменте прогностического анализа даст возможность непрерывной оценки по требованию предстоящего структурного состояния с развитием оперативных требований и внешних угроз, таким образом, формируя основу прогноза структурного состояния.

Множество фундаментальных исследовательских проблем существует в каждом из этих трех категорий; среди самых главных стоит отметить следующее:

(1) многоуровневая осведомленность о состоянии, базирующаяся на зондировании (материала, структуры, нагрузки, операционной среды и т.п.): (а) всесторонняя характеристика локальной микроструктурной эволюции материала, обеспечивающая всеобщий и развивающийся «отпечаток» состояния материала для поддержки моделирования эволюции повреждений; оценка состояния материала и прогрессии повреждений используя синергистическое приложение и использование возможностей НРК (NDE); (б) инновационные датчики (легковесные, постоянно установленные, автономные, долговременные и надежные) для мониторинга состояния материала в реальном времени и внешних пограничных условий в критически агрессивных средах. (в) возможность выборочно считывать различные развивающиеся микроструктурные механизмы, относящиеся к ключевым состояниям повреждения в сложных сборных конструкциях, и решить проблему обнаружения повреждения в недоступных позициях используя крупномасштабные обследования и стратегии зондирования.

(2) моделирование уровня материала и прогностическая симуляция прогрессии повреждений: (a) множество локальных и глобальных параметров, которые идентифицируют и описывают повреждение в сложных материальных системах необходимы для будущих полетных структур; необходимо определить параметры (тензорные? скалярные?), которые описывают состояние повреждения в анизотропном неоднородном объеме материала связанные с усталостной нагрузкой и определить, как это возможно измерить; (б) разработка моделей микромеханического состояния материала и эволюции повреждений, которые могут предсказать изменчивость в рамках макромеханических моделей повреждения; определение главные микроструктурных характеристик, которые могут быть сопоставлены с оставшимся предельным ресурсом и могут быть измерены в полевых условиях; (в) разработка фундаментальных методов моделирования материалов, способных обеспечить точные прогнозы состояния материала, эволюции повреждений и предельного ресурса с возможностью изменять обработку материала, производство компонентов и загружать траекторию развития.

(3) моделирование структурного уровня и прогностическая симуляция длительных нагрузок в условиях эксплуатации и критических природных условиях: (a) разработка устойчивой и надежной разномасштабной модели эволюции повреждений для предсказания роста повреждений от места инициации на уровне материала и до структурных ошибок уровня летательного аппарата, предполагая устойчивые к повреждениям структуры ВВС США; (б) развитие от прогностического моделирования ядра разрыва и его прогрессии на одном участке под воздействием одного условия нагрузки к предсказанию образования ядра множественных разрывов и эволюции на множественных участках и на различных структурных уровнях от компонента к полной сборке, чтобы дать прогноз функции распределения вероятности разрывов и объединения повреждения с множественными источниками для механизмов (механическая усталость, коррозия напряжения; слегка нетипичные производственные аномалии); (в) развитие стратегий интеграции для объединения вероятностной осведомленности о состоянии глобального/локального мониторинга состояния летательного средства с моделями эволюции повреждений и расширенным вероятностным структурным моделированием для обеспечения ключевых факторов чувствительности и технических доверительных интервалов, а так же создания прогностического моделирования уровня летательного средства, способного к локализации и идентификации опасных участков в околореальном времени.

В рамках программы: Ожидается присуждение от двух до четырех грантов по $100-250 тысяч в год на три года. Ожидается, что в результате предложенных научно-исследовательских разработок будут достигнуты значительные фундаментальные успехи, по меньшей мере, в двух из трех основных исследовательских направлений, приведенных выше. Сотрудничество с исследователями лаборатории AFRL приветствуется, но не является обязательным. Краткие информационные документы приветствуются как первый значимый шаг к разработке предложения. Мы попросим представить полные предложения тех исследователей, чьи краткие информационные документы окажутся достаточно интересными.

Д-р Дэвид Старгел (David Stargel)/AFOSR/RSA (703) 696-6961

DSN 426-6961 ФАКС: (703) 696-8451

E-mail: david.stargel@afosr.af.mil (адрес электронной почты)



Каталог: administrator -> fisiere
administrator -> Создать комплект документов, согласно списку из договора лицензии
administrator -> Программа повышения квалификации администраторов компьютерных сетей "Базовое администрирование Windows 2008. Сервер баз данных MsSql server 2005"
administrator -> Ко дню освобождения Новошахтинска. Новошахтинск в годы Великой Отечественной войны
administrator -> Программа инфин – управление”
administrator -> Образование и производство – 2013
administrator -> Как обеспечить безопасность своих данных в соцсети Правила безопасности при использовании социальных сетей
administrator -> Олимпиады: «Физика и химия титановых превращений»
administrator -> Подпись и дата Инв. № дубл. Взам инв. № Подпись и дата
fisiere -> Раны и наружное кровотечение


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   16


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница