Létající ponorky, kyborgové & protézy

Vývojová divize DARPA připravuje pro US Army nápady už 50 let

Kdyby ještě žil spisovatel Jules Verne, toužil by, aby jej k sobě nechali nakouknout. Kam? Do ústředí Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), prodloužené ruky vojenského výzkumu USA, která financuje řadu univerzit a firem, u nichž hledá sci-fi nápady. Někdy, pravda, hodně podivné. Ale právě to je jejím posláním – vyhlížet dvacet let vpřed a přemýšlet, jaké vychytávky by se budoucím generálům hodily. „DARPA opravdu udává trendy. Lze se od ní lecčemu naučit. Znám řadu lidí z USA, možná tak dva tři tucty, kteří se na jejích projektech podíleli nebo podílejí. Většinou jsou to ti, kteří posouvají stav vědění,“ řekl týdeníku EURO profesor Václav Hlaváč, vedoucí Centra strojového vnímání při katedře kybernetiky ČVUT. To jako první české pracoviště podepsalo „poradarovou“ smlouvu o spolufinancování výzkumu z Pentagonu.
A podobně prestižní granty vypisuje i DARPA. Před měsícem nabídla miliony na vývoj létajícího auta, což však v jejím případě tolik nešokuje; jiný tým už totiž začal hledat řešení, jak překonat úskalí ve vzniku ponorky, jež vzlétne. K dalším podivnostem, na něž agentura dává dolary, patří výzkum, jak co nejrychleji a bez žebříků zdolávat stěny rychlostí půl metru za vteřinu. Řešení se vědci snaží odkoukat od ještěrek – pro výsadkáře připravují přilnavé „chloupky“! Konspirátoři se dohadují o existenci zvukometných přesvědčovačů či paprsků bolesti, pro námořnictvo má zase DARPA dle časopisu New Scientist vyvíjet torpéda, která rychlostí sto uzlů přenesou jednotky až k pobřeží… Co vše je pravda? Co jsou mýty?

Post-sputnikovské trauma

DARPA, která vznikla v roce 1958 jako reakce na vypuštění sovětského Sputniku, má za úkol „zabraňovat technologickému překvapení“, a naopak usiluje o zaskočení soupeře – rozuměj nepřítele. Instituce, jež sídlí ve virginském Arlingtonu a „porodila“ i vesmírnou agenturu NASA, je výzkumnou organizací Ministerstva obrany USA a má za úkol hájit národní bezpečnost. Proto financuje bádání na vysokých školách, v laboratořích i průmyslových podnicích. Podpora jde rozličným disciplínám: biologii, fyzice, medicíně, IT, matematice, robotice, neurovědám, strojnímu inženýrství i materiálovému výzkumu. „Jejich pravidla jsou transparentní. Jen jsou vybíraví a zaměřeni na vojensky orientované oblasti. Hledají to nejlepší, co může pomoci technologickému náskoku obrany USA,“ vypráví Hlaváč. Nasmlouvaní výzkumníci vyvíjejí roboty, chytrá vozidla, počítačové sítě, lasery, senzory anebo přímo zbraně. Vždyť i slavná puška M-16 pochází z dílny s visačkou DARPA; u zrodu neviditelných letounů Lockheed F-117 a Northrop B-2 stála též, agentura položila i základy americké protiraketové obrany (Ballistic Missile Defense – BMD, dnešní MDA), financovala spolu se CIA průzkumné družice Corona, letounem X-29 podpořila revoluci v geometrii křídel a jakýmsi pradědou internetu je Arpanet, čili počítačová síť ze 60. let.

Arlingtonská hi-tech věštírna

„Stojíme za více než třetinou veškerého vývoje v informačních technologiích. Co se týče mikroelektroniky, řekl bych, že 75 až 90 procent začalo v Darpě,“ řekl v říjnu deníku Financial Times (FT) Tony Tether, jenž šéfuje instituci s ročním rozpočtem tří miliard dolarů a neomezeným inovačním potenciálem. DARPA si vybírá riskantní a odvážné projekty, jimž by se jinak nedostalo podpory, ale v případě úspěchu jsou skokem vpřed. Nepracuje na objednávku. Naopak: chrlí nápady, na které by armáda nepřišla, a zkoumá jejich potenciál. Je flexibilní, do jisté míry nezávislá. Nemá vlastní laboratoře – úkoly rozdává na řadu míst, která kooperují. I soutěží. „DARPA financuje jen špičkový výzkum. Umí si vybrat ty, které bude platit, zato ale není žádná skrblice,“ říká docent Radim Šára z ČVUT, který dva roky pracoval v robotické laboratoři GRASP při University of Pennsylvania, jíž uvedly v život peníze Darpy. Projektoví manažeři, jichž je jen pár set, jsou najímáni na čtyři až pět let, aby neustrnuli a nezabředli do rutiny.
Agentura pracuje nejvíce s Američany, ale nebrání se mezinárodní spolupráci. Nedávno se britská společnost Qinetiq stala jejím největším partnerem mimo USA, když dostala 30 milionů dolarů na vývoj létajícího stroje, který by měl vydržet ve vzduchu i několik let bez přistání. Zájem vzbudil v říjnu odstartovaný projekt Gandalf, pod jehož pláštíkem se nejspíše skrývá lokalizace nepřátel za využití mobilních telefonů. Přímo v terénu, bez potřeby získat data přes družice nebo špionážní letouny. DARPA nahlíží do budoucnosti. „Když se podíváte, jak v současné válce využíváme bezpilotních létajících prostředků UAV, jsou to přesně ty splněné představy Darpy z 90. let. Predator a Global Hawk se zrodily u nás a stále před nimi leží nové úkoly,“ řekl časopisu AviationWeek někdejší ředitel agenturní kanceláře Stephen Welby.

Vzlety i pády fantastické divize

Přestože je DARPA zacílena na armádu, spolupracuje i s průmyslem. A spousta komerčních aplikací vznikla jakoby mimochodem: třeba systém GPS, jenž se vyvinul ze satelitní navigace pro námořnictvo. Složité je zachovat poměr mezi akademickou otevřeností a utajením. Zveřejňuje se prý asi tak polovina nápadů, odhadl pro list FT ředitel Darpy; většinou se to týká univerzit, méně pak průmyslu. „Je to taková naše tajná šťáva, kterou si musíme chránit,“ říká Tether, dle něhož si však školy či korporace ponechávají práva na komerční využití. S nápady už pracuje armáda sama.
Strategických zájmů má nyní arlingtonská „věštírna“ devět: 1. zaměřování, identifikace a ničení cílů, 2. bezpečné počítačové sítě, 3. boje v městském prostředí, 4. pokročilá pilotovaná i bezposádková vozidla, 5. průzkum podzemních prostor, 6. vesmír, 7. zlepšení komunikace, 8. biologický výzkum, 9. základní výzkum v kvantové vědě, matematice či energetice. Co to ale je? Převedeno do konkrétních nápadů: výzkumníci vynalézají látky zvyšující hojivost ran, nerozlousknutelné šifry, lacinou výrobu titanu, alternativní pohon, útočné lasery, neodposlouchatelné vysílačky, za roh létající kamery, chodící roboty, dopravníky družic na oběžnou dráhu, senzory… Ředitel Tether nejvíce sází na kapesní překladače jazyků, ekologická paliva a revoluční výzkum vakcín, které by měly vznikat do dvanácti týdnů od identifikace chorob! Ale ne vše se Darpě v uplynulém půlstoletí povedlo – nápady to bývají na ostří nože. Jak říkal exředitel agentury Eberhardt Rechtin: „Je velký rozdíl mezi výzkumem a vývojem (Research & Development), protože jen výzkum zasahuje do neznáma, což implikuje velkou možnost selhání.“ Časopis New Scientist vybral mezi největší propadáky nezdařený vývoj hafniových bomb, pokusy s mechanickým slonem do džungle z doby vietnamské války, sponzorovanou víru v telepatické a telekinetické špiony ze 70. let nebo projekt Orion, jenž počítal s vesmírným cestováním díky odpalovaným jaderným bombám. Vážně.

Bez problémů s generály? Sotva

Avšak pozor: ne že by si mohla DARPA jen tak „blbnout“. Její ředitel Tether vedl letos dlouhé spory s Kongresem o financování agentury, což vyústilo koncem září až ve zkrácení třímiliardového rozpočtu pro příští rok o 130 milionů dolarů. Důvod? Prý dostatečně nevyužíval uvolněných peněz na výzkumné účely. A šetřil. Ředitel se hájil a serveru Wired v červnu sdělil: „Oni si snad mysleli, že budeme smluvní partnery vyplácet bez ohledu na jejich výsledky, jen abychom splnili statistiky.“ Podle Tethera, který zasedá v úřadu od roku 2001, je totiž důležité, aby si DARPA udržovala od Pentagonu odstup. „Neměl jsem tu být tak dlouho, ale 11. září všechno změnilo,“ říká. Podle říjnových Financial Times může brzy nastat změna i v jeho případě: v souvislosti s nástupem Obamovy administrativy. A otázkou zůstává, nakolik změní finanční krize zálibu USA ve zbrojním bádání – nedávno už byl totiž ukončen projekt létajícího křídla Oblique, které mělo za letu měnit tvar… Podobné „grantové“ agentury mají i jiné země. Čína, Rusko, Francie či Izrael. Jen nejsou na očích jako laboratoř světového četníka. „Chce-li český průmysl povzbudit k takové aktivitě, je efektivní cílení prostředků nutností. Tomu se lze od podobných agentur učit,“ myslí si Hlaváč z ČVUT. Není však možné zapomínat, že i bádání může vést ke vzniku vražedných technologií; příkladem budiž chytré miny, které se automaticky nasměrují k příchozímu, aby způsobily větší zranění. Pamatují vědci na to, k čemu mohou přispět? Souží se tím? „Nad tou otázkou se osobně vždy trápím, protože výzkum, který jsem za svou dvacetisedmiletou dráhu univerzitního učitele a výzkumníka dělal, byl v širším kontextu vojensky zneužitelný,“ zvážní profesor Hlaváč, který pracuje v oblasti, jež otevírá technologické možnosti inteligentních systémů s kognitivními schopnostmi. A proto kybernetik uzavírá: „Tento etický problém řeší každý po svém. I já jsem už takovou spolupráci odmítl.“

*
BOX (první strana, foto F-117):
Co se Darpě povedlo? * Internet – Ač si autorství světového webu nárokuje leckdo (včetně ženevského centra CERN), je jisté, že bez počítačové sítě Arpanet ze 60. let a plánů Josepha Licklidera bychom internet a TCP/IP protokoly neznali.
* GPS – Doslova ztraceni bychom byli i v případě, kdyby v roce 1960 nezačalo US Navy využívat navigačních satelitů Transit. Technologie vedla až k dnešním „džípíeskám“ čili Global Positioning System (GPS).
* Přenosné překladače – Přestože ještě nejsou pro běžné uživatele k mání, úspěchem je i vznik přístrojů, které dokážou v terénu překládat promluvu v různých jazycích. Některé modely byly prý využity v Iráku.
* Letadla stealth – Z podivného a neforemného projektu Have Blue se vyvinul „neviditelný“ letoun Lockheed F-117 a z konceptu Tacit Blue, jenž připravila taktéž DARPA, vznikl bombardér Northtrop B-2.
* Arsenidy gallia – Počítačovému a elektrotechnickému průmyslu dala agentura do vínku nápady z oblasti heterostrukturních polovodičů na bázi arsenidů, které mají mnohdy lepší vlastnosti než křemík.
Pramen: New Scientist Nálepka: www.darpa.mil *
PODVAL s obrázky:
(foto džíp)
Roboti za volantem! DARPA pořádá soutěže Grand Challenge pro univerzitní týmy, které musejí připravit autonomně řízená vozidla tak, aby sama zvládla jízdu divočinou, ale i v městském provozu. Nač to? Využití aut bez posádky se může hodit v bojových podmínkách, ale i při zásobování vzdálených jednotek. Na snímku „závodník“ z prestižní univerzity Carnegie Mellon; úvodní ročník vyhrál tým ze Stanfordu. „Na organizování klání jsme vynaložili asi 20 milionů dolarů, ale ve vývoji a nápadech jsme získali hodnotu 100 až 200 milionů,“ řekl agenturní šéf Tony Tether.

(foto protéza)
Bionické paže. Proč armáda investuje do výzkumu protéz, je nasnadě. S nasazením vojsk v Iráku a Afghánistánu se vývoj zintenzivnil. Už v srpnu 2005 prohlásil vedoucí protetického týmu plukovník Geoffrey Ling, že „do čtyř let očekává umělou paži, která bude ovládána stejně jako ta přirozená“. Na programu Prosthetics 2009 pracuje řada vědců z různých oborů. Cílem je, aby postižený mohl s bionickou paží protáhnout nit uchem jehly nebo hrát na kytaru a nemusel ji odkládat. Protézy mají být citlivé na teplotu či tlak.

(foto batohář)
S exoskeletem silněji. Doplňková „kostra“, která je mechanickou podporou svalstva, má vojákům pomoci v přenášení nákladů v terénu. Zvýšit může jejich nosnost a odolnost; na fotografii je projekt Bleex z univerzity v Berkeley. Jiné provedení vyvinuli výzkumníci MIT nebo z John Hopkins University. Někteří biovědci koumají i nad „umělými svaly“, u kterých by rostl objem podobně jako v případě biologických tkání.

(foto kyberhmyz)
Bzučící kamera? DARPA podporuje i základní výzkum v biologii, který však může záhy najít aplikovanější využití. „Minulý týden v Tampě jsem byl na Conference on Pattern Recognition na semináři o sledovaní chování hmyzu a zvířat pomocí videa. Let motýlů, vážek či netopýrů studují biologové, teoretičtí mechanici a specialisté na počítačové vidění, aby za čas mohli stavět ,hračky‘ velikosti hmyzu se schopností létat. Takový projekt má Harvardova univerzita; viděl jsem fotku zařízení vypadají jako malá vážka,“ říká Václav Hlaváč z ČVUT. Nedávno DARPA oznámila vývoj Nano Air Vehicles (NAV) o rozměrech několika centimetrů, jimž redaktor Washington Post přezdívá „robobugs“.

(foto nosič s bágly)
Čtvernohá „robomula“. Jak překonat nástrahy těžkého terénu, ví kybernetický čtvernožec, jenž se jmenuje Big Dog a který vyvinula firma Boston Dynamics financovaná Darpou. Na serveru YouTube.com je k vidění dokonce trochu strašidelný videoklip, který dokazuje, jak moc šikovný je tento pomocník. Unese až 160 kilogramů, ustojí i kluzký led a připomíná stroje AT-AT z Hvězdných válek.

(foto robot s kvérem)
Vzpoura mozků. Dálkově ovládané stroje Sword měly být letos nasazeny v Iráku, leč nevypálily ani ránu. Proč? Magazín Popular Mechanics vyzpovídal velitele pozemních operací Kevina Faheyho, který kromě vágních vyjádření přiznal, že se „zbraň začala pohybovat v nesprávném směru, aniž by měla“. Nikdo prý nebyl ohrožen, nicméně dle důstojníka může „trvat deset dvacet let, než se USA odhodlá k dalšímu takovému pokusu“.

BOX:
Půlstoletí s vizemi
Chronologie výzkumné agentury pro US Army
1958 – Založena ARPA (později přejmenována na DARPA) jako „prevence technologického překvapení“, jímž se rok před tím stalo vypuštění sovětské družice Sputnik.
1959 – Spuštěn projekt VELA na detekci planetárních jaderných pokusů, činný od 1963.
1960 – Spolu se CIA zahájen program fotoprůzkumných satelitů Corona.
1961 – Start projektu Agile pro novou formu války: pozdější vznik pušky M-16 a neslyšného letadla.
1968 – První plány na „počítačovou síť se sdílenými zdroji“ Arpanet, která se stala prapředkem Internetu.
1977 – Program na vznik neviditelných letounů stealth, z nichž se zrodily F-117 a B-2.
1981 – Helikopéry Hughes OH-6 s experimentálním ocasem bez statoru (takzvaný typ notar).
1984 – Přípravy letounu X-29 s revoluční geometrií proti sobě postavených křídel.
1986 – Pokusy s bezpilotními prostředky, z nichž vznikl dnešní UAV Predator.
1997 – Spuštěn vývoj dálkově řízených průzkumných strojů Micro Air Vehicles (MAV).
1998 – Rozvoj modernějšího konceptu bezpilotního výzvědného letounu Global Hawk.
2001 – Experimenty s kolmo startujícím stíhačem, z nějž vznikly prototypy X-32 a X-35.
2007 – Systém Orbital Express z Darpy automaticky obsluhoval na oběžné dráze satelit.
2008 – Vrtulníkový „létavec“ A160T vydržel ve vzduchu 18 hodin bez přistání.
Pramen: AviationWeek