Este año ha tenido su cuota de avances en ciencia y tecnología por parte de los investigadores del Ejército. El Laboratorio de Investigación del Ejército CCDC del Ejército de los Estados Unidos, el laboratorio de investigación corporativa del Ejército, tiene la misión de descubrir, innovar y hacer la transición de la ciencia y la tecnología para asegurar el poder estratégico dominante de la tierra.
El jefe científico del laboratorio, el Dr. Alexander Kott, eligió los avances más interesantes para mostrar lo que los científicos e ingenieros del Ejército están haciendo para apoyar al Soldado del futuro con una lista de los 10 mejores a partir de 2019:
Número 10: Músculos artificiales hechos de plástico
Los futuros robots del Ejército serán los más fuertes del mundo, si los investigadores visionarios se salen con la suya. Los robots podrían ser armados con músculos artificiales hechos de plástico.
Los investigadores del ejército colaboraron con un profesor visitante de la Universidad A&M de Florida y la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Florida para estudiar cómo responden las fibras plásticas cuando se tuercen y enrollan en un resorte. Diferentes estímulos hacen que el resorte se contraiga y se expanda, imitando los músculos naturales.
La experiencia del equipo en la ciencia de los polímeros y la ingeniería química ayudó a identificar los valores óptimos de las propiedades de los materiales para lograr los objetivos de rendimiento de los músculos artificiales deseados, y ayudó a desarrollar e implementar técnicas para medir esas propiedades de los materiales.
Los músculos artificiales podrían aumentar potencialmente el rendimiento del robot, permitiendo a nuestros futuros socios mecánicos pulir y bombear más hierro.
Número 9: Monitorización de la salud y el rendimiento de los soldados con receptores de bio-reconocimiento
Investigadores del ejército y del mundo académico están buscando la manera de monitorear la salud y el desempeño de los soldados en tiempo real, mediante el desarrollo de receptores de biorreconocimiento únicos. Estos futuros biorreceptores son pequeños, fáciles de producir, económicos y resistentes a las tensiones ambientales.
Una vez integrados en los biosensores que se pueden llevar puestos, los datos se pueden capturar selectivamente de una compleja mezcla de fuentes en el escenario, como sangre, sudor o saliva.
“El Ejército necesitará ser más adaptable, más expedicionario y tener una demanda logística casi nula, a la vez que optimiza la ejecución individual a escuadra en entornos operativos multifacéticos”, dijo el Dr. Matt Coppock, químico y jefe de equipo. “Se puede visualizar que la monitorización de la salud y el desempeño en tiempo real, así como la detección de las amenazas ambientales actuales y emergentes, puede ser un conjunto de herramientas clave para hacer esto posible”.
El Ejército del futuro podrá utilizar estos sensores vestibles para monitorear las amenazas biológicas al medio ambiente y los diagnósticos de salud, todo ello con grandes beneficios para el Soldado. Chemical Reviews publicó esta investigación.
Número 8: Una batería a base de agua, a prueba de fuego
Los investigadores del ejército y sus socios de la Universidad de Maryland y del Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins han desarrollado una nueva batería a base de agua y a prueba de fuego.
“Nuestro proyecto aborda el riesgo permitiendo que se pongan baterías de alta energía o de gran potencia en el Soldado sin riesgo de que las baterías se incendien”, dijo el Dr. Arthur von Wald Cresce, un ingeniero de materiales del Ejército. “Esperamos que al diseñar la seguridad en la batería, esta preocupación desaparezca y los soldados puedan usar sus baterías como les plazca”.
Estas baterías acuosas de iones de litio sustituyen el electrolito altamente inflamable de las baterías de iones de litio, utilizando un disolvente no inflamable de base acuosa, y también utilizando una sal de litio que no es sensible al calor, lo que permite que las baterías se almacenen y se utilicen en un rango de temperaturas mucho más amplio.
Cresce y el equipo colaboraron primero con científicos de la Universidad de Maryland para estudiar las propiedades de una nueva clase de electrolitos acuosos conocidos como electrolitos de agua en sal y publicaron sus hallazgos en la revista Science.
Número 7: Generando potencia en demanda con hidrógeno
Imagina si pudieras generar energía a pedido, usando solo una tableta y un poco de agua.
Investigadores del ejército están explorando aplicaciones potenciales para una aleación nanogalvónica estructuralmente estable, basada en aluminio, que reacciona con cualquier líquido a base de agua para producir energía generadora de hidrógeno a demanda sin un catalizador.
“Imagine un escuadrón de futuros soldados en una patrulla de largo alcance lejos de la base con baterías agotadas y una necesidad desesperada de encender su radio,” dijo el Dr. Kris Darling, científico de materiales del Ejército. “Uno de los soldados toma una tableta metálica y la deja caer en un contenedor y agrega agua ó algún fluido que contenga agua como orina, inmediatamente la tableta se disuelve y el hidrógeno es liberado en una celda de combustible, proveyendo potencia instantánea para el radio”.
Número 6: Acero ultra-fuerte de impresión 3-D
Un equipo de investigadores del Ejército ha desarrollado una forma de imprimir en 3-D piezas metálicas ultra-fuertes, adaptando una aleación originalmente desarrollada por la Fuerza Aérea en forma de polvo.
Con un método llamado Powder Bed Fusion, el láser de una impresora 3D funde selectivamente el polvo en un patrón. El impresor entonces recubre la placa de construcción con capas adicionales de polvo hasta que la pieza está completa.
El resultado final es una pieza de acero que se siente como si hubiera sido forjada tradicionalmente, pero que tiene características de diseño intrincadas que ningún molde podría crear, y es aproximadamente 50% más fuerte que cualquier cosa disponible comercialmente.
“Creo que va a revolucionar realmente la logística”, dijo el Dr. Brandon McWilliams, jefe del equipo del Ejército. “La fabricación de aditivos va a tener un enorme impacto en el sostenimiento… en lugar de preocuparse por cargar un camión entero, o por transportar cargas de repuestos, siempre que se disponga de materias primas y de una impresora, se puede fabricar potencialmente cualquier cosa que se necesite”.
Los investigadores dicen que esta capacidad tiene el potencial de reemplazar partes de los tanques de hoy, o apoyar futuros sistemas de vanguardia.
Número 5: Detector de interés humano
¿Alguna vez has querido meterte en la cabeza de un soldado? Los investigadores del ejército han desarrollado un detector de interés humano que puede determinar dónde está mirando la gente y decodificar su actividad cerebral.
Al monitorear las ondas cerebrales, los investigadores rastrean las respuestas neuronales y evalúan lo que capta la atención de un Soldado entre una miríada de estímulos en ambientes de amenaza.
Los investigadores dicen que esto conducirá a una mejor conciencia situacional en el campo de batalla, permitirá a los comandantes tomar mejores decisiones y, en última instancia, mejorará la capacidad del soldado para formar equipo con los futuros agentes de la IA.
Número 4: La Inteligencia Artificial para identificar materiales de bajo consumo de combustible
Un nuevo sistema de robots algorítmicos podría abordar los desafíos más complejos que van más allá de las capacidades experimentales humanas.
Basándose en los sorprendentes éxitos de la inteligencia artificial, que puede incluso ganar un juego como Jeopardy, investigadores financiados por el ejército en la Universidad de Cornell desarrollaron un sistema llamado CRYSTAL para explorar nuevos materiales para la obtención de energía duradera para los soldados. CRYSTAL se basa en un colectivo de robots algorítmicos que tamizan cientos de miles de combinaciones y elementos, un número tan grande que es inaccesible a través de la experimentación tradicional.
El sistema es capaz de obedecer las leyes de la física y la química -donde fallan los enfoques de aprendizaje de máquinas existentes- y podría identificar la próxima generación de avances materiales que equiparán a los soldados en el futuro campo de batalla.
“Lo más emocionante de la investigación en ciencias básicas es que no siempre se puede predecir a dónde llevarán los resultados”, dijo el Dr. Purush Iyer, jefe de la división de ciencias de la red de la Oficina de Investigación del Ejército. “Hemos financiado esta investigación para comprender mejor la inteligencia colectiva (sabiduría de las multitudes). Mientras que la aplicación de la ciencia de materiales, tal como el diseño de aleaciones novedosas, siempre estuvieron en las cartas, la naturaleza serendipia del resultado final, la de un catalizador para ayudar a diseñar mejores celdas de combustible, está resolviendo un problema de inmensa importancia para el Ejército – la potencia de las baterías en el campo – muestra la importancia de invertir en investigación básica”.
Número 3: Matrices robóticas para la comunicación direccional
Un equipo del Ejército ha desarrollado una nueva forma de enviar señales de radio direccionales en entornos físicamente complejos. El equipo diseñó pequeñas plataformas robóticas con antenas compactas de baja frecuencia e IA para crear un sistema que se auto-organiza de manera adaptable en un arreglo de antenas direccionales.
Aunque la radiación multidireccional no es posible en baja frecuencia, este arreglo está configurado para emitir un patrón de radiación omnidireccional, creando un enlace direccional bajo demanda.
Un robot con una antena compacta de baja frecuencia se coordina con otros compañeros de equipo robóticos que tienen antenas pasivas no alimentadas que ayudan a enfocar el campo electromagnético en una dirección deseada. Si se añaden más robots, el arreglo se vuelve más enfocado y tiene mayor alcance y confiabilidad.
Esto permite una comunicación inalámbrica robusta y enfocada a mayores rangos a través de edificios y en ambientes urbanos y subterráneos desafiantes.
Número 2: Material autocurativo
Imagine un material sintético que podría curarse a sí mismo cuando se dañe.
Los investigadores del ejército y sus socios en Texas A&M han desarrollado un epóxico reticulado reversible que es imprimible en 3-D y se autocura a temperatura ambiente sin ningún estímulo o agente curativo adicional. La química única del material incluso permite que se programe para que se transforme en una forma cuando se estimula con la temperatura.
Los investigadores del Ejército están explorando si estos materiales podrían crear plataformas reconfigurables del Ejército del futuro que pudieran transformar formas a pedido.
Número 1: Equipos de soldados-robot
¿Cómo se entrena a un robot para que piense en escenarios desconocidos, cuando no se sabe cómo será el futuro campo de batalla y no se tiene el control para modificar el entorno según las capacidades del robot?
Los investigadores del ejército han estado desarrollando nuevos algoritmos y capacidades que no se ven en la industria, permitiendo que agentes autónomos como los robots operen en estos entornos desconocidos, como los futuros campos de batalla.
Estos algoritmos están creando el cerebro de los robots, para equiparlos para interactuar con objetos imprevistos y en escenarios desconocidos, preparándolos en última instancia para asociarse con los soldados en el futuro campo de batalla, sea cual sea su aspecto.
