未来十大军事科技制高点

时间:18-03-20 栏目:军事 作者:admin 评论:0 点击: 509 次

  科技总是最先应用于军事领域,并对战争产生深刻影响。要在明天的战争中赢得主动,今天就必须关注和努力抢占未来军事科技的制高点。基于此,本文重点对当今军事科技的十大热点领域进行了梳理,对当前研究情况和未来发展,以及在军事领域的应用进行了展望,期望对广大军事工作者有所启发和启示。

  近代历史和现代几场局部战争充分表明:技术改变战争,谁掌握了军事科技的制高点,谁就掌握了未来战争的主动权。近年来,新一轮科技和产业革命方兴未艾。科技创新的浪潮正以前所未有的速度、广度和深度席卷全球,成为经济和社会发展的强大驱动力。面对科技的迅猛发展和在军事领域的广泛应用,世界主要国家纷纷加大对军事科技的投入,一些重点领域、新兴领域的高新技术,一些被认为“改变游戏规则”、一些可能改变世界的“颠覆性技术”大量涌现,呈现出强劲的发展势头,不仅将强力牵引军事技术的迅速发展,也必将对未来战争形态产生革命性的影响,彻底改变战争的面貌,需要引起足够重视。

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  一、太赫兹技术

  一种被军事专家普遍看好,并称为第五维战场“拓荒者”的技术。太赫兹技术的核心是太赫兹波,一种频率从0.1—10THZ、波长从3毫米到30微米、介于毫米波与红外之间、频谱范围相当宽广的电磁波;具有辐射小、透射性好、通信传输容量大等突出特点,在雷达探测、电子对抗、电磁杀伤和通信技术等军事领域具有广泛的应用前景。美国、欧洲、俄罗斯、日本都十分重视这一技术,纷纷投入巨资开展相关研究。早在2004年,美国就先后启动了太赫兹成像阵列技术研究和太赫兹电子学研究计划。

  经过20多年的发展,目前已经研制成功便携式远距离太赫兹成像雷达和放大器集成电路,大功率太赫兹波辐射和高灵敏度探测技术等相关研究也取得了重大突破,将在小孔径通信、高分辨率成像、提高爆炸物探测能力等军事通信、战场侦察、精确制导、反隐身和电磁对抗等军事领域发挥重要作用。未来,随着太赫兹技术的成熟和发展,隐身武器将无处遁形,战场态势感知将迎来质的跃升,战场透明度将大大增强。

  二、脑科学技术

  脑科学是关于人类迄今为止最为复杂的人脑神经系统的科学。其研究的终极目标是揭开人类意识的起源之迷,将动态的神经活动模式转化为健康和疾病中的认知、情感、感知和行动,实现对人类精神功能的真正了解,提高预防和控制疾病能力。脑科学技术作为现代科学技术的一个重要前沿领域,近年来发展十分迅速。

  美、欧、日等国家或国家集团已先后启动了重大研究计划,从国家层面强力推动这一研究的发展。2013年1月,欧盟启动“人脑工程”重大计划,计划总投资12亿美元,预期研究期限10年,将有130多家有关脑神经科学、生命科学、临床医学、大型计算机和机器人技术的欧盟科研机构参加,成为目前世界科技界公认的最先进的脑神经大脑研究计划;2013年4月,美国也宣布启动“脑计划”;2014年6月,美国国立卫生研究院咨询委员会,由15名世界神经科学界顶尖科学家组成的工作组正式提交了《大脑2025,科学愿景》,建议从2016年开始为期10年的脑科学计划,第一个5年每年4亿美元,第二个5年,每年5亿美元。9月30日,美国政府在白宫举行了脑科学计划会议,参与脑科学计划的联邦机构增加至5个,同时众多基金会和私营公司等机构也宣布积极参与脑科学计划,投入总计超过3亿美元。值得关注的是美国军方对此项研究表现出极大的热情,迅速启动了相关研究项目,每年投入数亿美元开展相关研究。2014年,DARPA新成立的生物技术办公室共资助23个项目,而与脑与神经科学相关的有12项之多;2015财年有经费资助的165项,脑与神经科学相关的项目有20项,经费达1.25亿元;2016年8月,DARPA举行了网络挑战大赛,首次实现了人工智能黑客之间的网络攻防对决。此外,脑控技术发展迅速,美国已开发出可通过意识与战友交流的“读心头盔”,计划在2017年组建一支“读心部队”。这是多么不可思议和充满科幻的事情!但它确确实实就要发生了!

  尽管脑科学研究的初衷是实现对人类精神功能的全面性、机制性的了解,进而预防疾病、控制疾病,为人类的健康和提高生命的质量服务,寄托了人类无限美好的愿望。但美军的高调参与,仍给这一领域的研究蒙上了战争的恐怖色彩。我们可以设想但很难想像出,随着脑科学技术的不断突破和在军事领域的应用,未来战争的制胜机理会发生怎样的变化?战场形态又会是个什么样子?

  三、虚拟现实技术

  一种利用计算机及显示设备模拟产生一个三维空间的虚拟世界,并为使用者提供与之关联的视觉、听觉、触觉等感官模拟的虚拟仿真技术,被誉为“21世纪的新科技”。虚拟现实设备能够获取使用者运动轨迹和相对位置、并实时进行计算和渲染,让使用者如身临其境一般,及时、全面地观察三维空间内的事物。虚拟现实将在军事领域得到广泛应用。如,通过三维战场环境图形图像库,包括作战背景、战场环境、各种武器装备和作战兵力,为使用者创造一种逼近真实、多域一体的立体战场环境;利用这个虚拟环境进行虚拟演习,按照部队的实际编制、作战原则、战术要求,使遍布在各地的兵力共同处于一个虚拟的战场环境中,诸兵种在不动一枪、一弹、一车的情况下,进行适时协调一致的联合战役训练,不仅能极大提高部队的作战能力、训练效益;还能大大缩减武器的研发和实训的费用。

  据悉美国第四代战斗机F—22和JSF联合攻击机在研制全周期中,就是采用了虚拟现实技术,使得研发周期缩短50%,节省研发经费93%。目前,全球各大高校和公司在虚拟现实技术领域投入了大量资源,各种虚拟现实应用异彩纷呈,大有愈演愈烈之势,必将对世界各国的军队建设产生重大而深刻的全方位影响。

  四、量子通信技术

  量子通信是利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通讯方式。近年来,这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。量子通信又称隐形传送,是指一种无影无踪的传送过程,具有传统通信方式所不具备的绝对安全性,以及大容量、高效率、远距离等特点,在国家安全、信息安全、军事和国防领域具有重大的应用价值,是21世纪国际量子物理和信息科学研究的热点。自1993年美国IBM科研人员提出量子通信理论以来,美国国家科学基金会,国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究,欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究,研究项目多达12个;日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。进入本世纪以来,量子通信技术得到了较快发展和应用。2004年,奥地利出现了世界首个采用量子通信的银行;2007年瑞士全国大选,为保证选票结果传送过程的绝对安全,也采用了量子通信技术;值得欣喜的是:中国在这一研究领域已远远走在了前面,领先世界先进水平。2009年,量子政务网、量子通信网相继在中国建成,这两个可实际投入使用的量子通信网的建成,标志着原本停留在纸面和实验室的量子通信,已经开始走向应用。2011年,中国科学院启动了空间科学战略性先导专项,计划用5年左右时间发射全球首颗“量子通信卫星”;2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发;2016年6月,中国传输距离达2000公里的“京沪干线”项目完成交付,成为全球首个距离最远的广域光纤量子保密通信骨干线路;7月,由中科院院士潘建伟担任首席科学家的量子实验卫星成功发射,开启了“天地一体化”量子通信实用化的真正大幕。“诡异”的属性,一定产生“诡异的事件”。可以想见,这一曾被爱因斯坦戏称为“诡异的互动性”,而被当今科学家广泛视为“神奇的力量”技术的发展,一定会在军事领域大显身手。

  五、3D打印(增材制造)技术

  一种快速成型的,以数字模型文件为基础,运用粉末金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式直接制造几乎任意形状三维实体的技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,现正用于一些产品的直接制造,现已有使用这种技术打印而成的零部件。3D打印技术作为新一轮科技革命和产业变革的代表性和颠覆性技术,近年来,因其在工业设计、先进制造领域表现出的广泛应用前景,越来越受到各国政府的重视。美国政府于2012年8月成立了“国家3D打印创新中心”,中心成立后得到了高达1.1亿美元的支持,10月正式开始运行;经过3年多的发展,中心不仅聚集了生态系统中的不同要素,还建立了流程,使之成为一个可持续的生态系统,吸引了工业界、学术界、政府和其它组织的广泛参与;目前创新中心已有会员179家,年增长率达到40%,其中政府合作伙伴9家,白金、黄金、白银会员分别为19、53、98家,涵盖了横跨全美3D打印全产业链的主要大中小型企业、高校、国家实验室和政府机构;政府的重视、众多企业、高校的参与,为3D打印技术注入了活力,推动了3D打印技术的蓬勃发展;3D打印在国防科技等军事领域也展现出巨大的应用潜力,美国陆军和海军已于2014年开始研制3D打印机,用于现场打印备件和设计制造更便宜、更轻、更有效的武器系统,以节省大量设备运输时间和成本;2017年4月4日防务新闻报道:洛克希德•马丁公司计划采用3D打印和虚拟现实技术,参与下一阶段的陆基战略威慑(GBSD)的竞争;也有消息称:美国空军目前正在第六颗“先进极高频”卫星上试用激光熔覆增材技术,利用数字化设计用激光熔化金属铝粉。遥控接口装置——容纳航空电路的铝外壳,这将是第一种用于洛马军事卫星的3D打印零件。有趣的是这篇报道的题目就是:洛马3D打印:这次是军事卫星零件,下次是造洲际核导弹。这一带有明显大胆预测的标题,既让人看到了3D打印技术在军事领域的广阔应用前景,也无疑会使人联想到这一技术将给未来武器装备和战场建设、以及战争形态带来怎样翻天覆地的巨大变化!我们应该思考怎样抢占这一制高点,主动迎接这一挑战!

  六、增强现实技术(Augmented Reality 简称AR)

  AR技术是利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境,通过各种传感设备使用户“沉浸”在该环境中,实现用户和环境直接进行自然交互的技术。它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面,是一种全新的人机交互技术,利用这样一种技术,可以模拟真实的现场景观。增强现实技术能把真实环境和虚拟物体无缝集成,既能100%地反映真实世界的基本特征,又能将真实世界中不存在的各种要素叠加到真实世界中,使参与者获得高度逼真的感官体验,极大提高虚拟和现实场景的融合性,在态势感知、仿真训练和军工制造等军事领域显露出了广阔的应用前景。近年,增强现实技术发展迅速,基于增强现实技术的态势感知装备不断问世。2016年6月,美国海军发布了潜水员视觉显示系统,该系统能向潜水员提供从图表到文字的各类实时信息;11月,F-35战机“第三代头盔显示系统”完成测试并交付,该系统可随飞行员视野提供空速、航向、高度、目标和警告等任务信息,辅助飞行员迅速做出正确判断;还可通过显示高清设备,配合头部跟踪系统,使飞行员视野可穿透飞机,实现前所未有的全方位态势感知能力;与此同时,增强现实技术在大型复杂装备制造、大批量零部件质检、高端产品维护保障等领域也不断取得突破,波音、洛克希德•马丁等大型军工企业都积极引入增强现实技术;空客公司开发的MIRA/SART增强现实工具已于2015年实现大规模应用,并于2016年实现跨企业应用;该增强现实设备可将飞机装配时间由21天减至3天,效率提升6倍;2016年美国亨廷顿•英格尔斯工业公司提出在第三艘“福特”级航空母舰建造过程中,利用增强现实技术构建集成数字环境,使船舶建造和过程更直观,实现了造船全流程的高效衔接,从而大大降低了建造成本;目前,美军正加大对增强现实系统的研发力度,计划配备陆军部队的士兵,意在将每名战士都打造成“顺风耳”“千里眼”,使战斗力和作战效能实现大幅跃升。

  七、超材料技术

  一种特种复合材料或结构,通过对材料关键尺寸进行有序结构设计,使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。典型的超材料包括“左手材料”、“光子晶体”、“超磁性材料”等。由于超材料具有天然材料所不具备的特殊物理特性,特别是其在雷达、通信、电子战、隐身武器等军事领域的广泛应用前景和将带来的革命性变化,使其研发引起世界各国的高度重视,美国国防部将其列为“六大颠覆性基础研究领域”之一。2010年《科学》杂志将其评为过去10年中人类最重大的十大科技突破之一;美国国防部专门启动了超材料研究计划,英特尔、AMD和IBM等6家公司成立了联合基金,欧盟和日本也制定研究计划投资研究;目前,超材料技术已取得重要进展,如:通过对气动外型、电磁性能和力学性能的定制化复杂设计,实现物理结构与电磁功能一体化的超材料隐身结构,已在飞机、航船、导弹隐身上得到应用;超材料吸波隐身功能材料,通过设计微结构、利用复杂微结构设计和材料改性,实现超材料在低频宽频的定制化材料、结构吸波功能,具有优异的低频宽频隐身性能,可做为舰船船身吸波隐身、甲板吸波隐身、贴覆式吸波隐身材料;利用超材料技术,设计制造具备高透波、低副瓣、低方向图畸变、高隐身性能的电磁窗,可用于导弹罩、机载天线罩;此外,利用超材料电磁调制技术制作的机载共形天线、弹载共形天线、舰载小型化天线,能够实现天线与平台共形安装,具备角域宽、覆盖范围广、兼备高辐射性能与高隐身性等优异特性,可以预见,在不久的将来,超材料一定在军事领域会大放异彩。

  

  八、人工智能技术

  人工智能与原子能、空间科学并称为21世纪三大科技前沿。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并产生出一种新的能以人类智能相似的方式作出反映的机器。“像人一样思考,像人一样行动,理智地思考,理智地行动”是它现在可以预见的终极目标。自1956年美国科学家首次提出人工智能的概念后,经过60多年的发展,近年来人工智能技术取得了长足进步,不断迈向新的历史高度,书写一个又一个传奇的神话:2016年3月,在举世瞩目的人机大赛中,ALphaGo以4:1的战绩一举战胜围棋高手李世石;6月,美国辛辛那提大学开发的ALphaAl机器飞行员,在空战模拟器上,完胜著名空军战术教官吉恩•李上校。据称在空中格斗中机器调整战术计划的速度比人快250倍;8月,在人机漏洞攻防大战中,DARPA赞助卡内基•梅隆大学研制的Mayhem系统,战胜了14支人类顶尖战队中的2支;并在有7支机器人队伍的网络挑战赛中夺冠。

  战争是博弈的最高形式,博弈是战争的直接体现。AI技术在这些博弈中令人惊咤的非凡表现,不仅使AI技术一度成为前沿领域的热门话题,也被各行各业普遍看好,尤其是在国防科技和指挥控制等军事领域,更表现出无比广阔的应用前景。AI技术和智能化武器装备已成为各国装备建设中的重点之重点,竞相发展,大力投入。带有智能化特征的各种无人装备、无人系统,如雨后春笋般大批涌现。既让人感到眼花缭乱,也让人在扑朔迷离中隐约感到AI技术的无穷魅力。特别是美国已将其做为“第三次抵消战略”的核心技术内容,大力推进其向军事领域转化应用。2017年3月22日,美国高级计划研究局(DARPA)在美国政府联邦高级网发布了《战略技术(Strategic Technologies)》广泛机构公告,为寻求创新思想和突破性技术,支撑美国未来战场能力,重点征询了态势感知、多域机动、混合影响、系统之系统(SOS)、海上作战系统、系统之系统增强型小单元和基础战略战术七大技术领域。这七大技术领域都与AI技术有关,仔细对这些技术进行解读,我们不难发现当前和未来一个时期,美军对AI技术的重视和需求的迫切程度;AI技术和装备在未来战争中的重要地位和重要程度,也由此可见一斑。

  九、石墨稀技术

  石墨稀是一种二维晶体,是从石墨上剥下来的只有一个碳原子厚度的石墨片。单层石墨稀只有一个碳原子的厚度,即:0.335纳米,相当于一根头发厚度的20万分之一;1毫米的石墨中将近有150万层左右的石墨稀。石墨稀是世界上最薄也是最坚硬的纳米材料,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍;它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;它是目前世界上最轻便的材料,1克石墨稀可以覆盖一个足球场;是迄今为止导热性、导电性和韧性最出色的材料;石墨稀是2004年英国曼彻斯特大学的两位教授在实验室发现的,两人也因此在2010年获得诺贝尔物理学奖,从此也把石墨稀带上世界绚丽夺目的舞台,吸引着世人的目光。

  业内人士评价,如果说20世纪是硅的世纪,石墨稀则开创了21世纪的新材料纪元,会给世界带来实质的变化。显然,由于石墨稀集合了世界上最优质的各种材料品质于一身,使其拥有了无比广阔的发展空间,在电子、航天、光学、储能、生物医药等诸多领域应用前景一片光明。英国每日电讯报网站2017年3月28日报道说:英国维珍航空公司创始人理查德•布兰森提出,十年后飞机有可能完全由所谓的神奇材料石墨稀制造。具有如此优异特性的“神奇”材料,自然也会成为军事领域的“新宠”。目前,虽然还有诸多的技术“瓶颈”没有突破,其产品研发和产业化还面临一些困难,还有相当长的路要走。但世界主要国家的军队仍纷纷把目光聚集这里,期望和坚信在不久的将来,通过在军事航天、军用能源、军用发动机、海水淡化、装甲防护、极高频卫星通信系统、激光武器、光电探测装备、轻便防弹衣等方面的广泛应用,创造出新的让世人惊叹的“神奇”。

  十、网络空间技术

  上世纪末,以信息技术为代表的高新技术群迅猛发展,在全世界范围内掀起了一场波澜壮阔的、跨世纪的新军事变革,至今仍汹涌澎湃,一浪高过一浪。伴随这场新军事变革的,绝不仅仅是电子战、信息战、网络中心战这些新的作战概念的出现,以及战争机理、战争手段、战争样式的深刻变化,更在人们面前推出了一个崭新的作战空间,它是一个人类迄今为止仍在探索、在短时间内看不到边界,在未来战争中又绕不开、躲不过,迷雾重重的空间,即:网络空间。这是继陆、海、空、天之后,一个新的作战域,一个纯粹由信息技术高速发展开拓出来的无形的、但却是能够创造和夺取有形之胜的关键作战空间。后来者居上,与前四维空间比,网络空间,无影无踪,看不见,摸不着,既独立,又包容。从广义上说,它无穷无尽,能包容所有的物理空间;从微观上说,它又无孔不入,能渗透和融合于各个空间中。

  无形胜有形,未来传统战场将融入网络空间,战争将无网不战,无网不胜。网络空间这种与生俱来的特殊属性,奠定了它在军事领域中无与伦比的独特地位和作用;自露端倪以来,立即引起各国军队的高度重视,不断加大网络空间技术的研究和力量建设。2002年美军建立了世界首支网络部队,2009年成立网络战司令部,并建有133支网络作战分队,并于2016年9月底获得了“初始行动能力”;美国政府和国防部还先后出台了三份纲领性的文件,从国家和军队战略的高度推动网络空间的建设发展。2006 年美军参谋长联席会发布《网络空间作战国家军事战略》,2011年美国国防部出台《网络空间行动战略》;2015年美国国防部又发布了《国防部网络战略》;不断深化网络空间作战重要地位的认识,强化网络空间作战的军事能力建设;俄军于2013年着手组建网络空间司令部,将联邦安全局、内务部和武装力量的网络安全力量组成网络战主体力量,2017年2月俄军正式对外宣布已建成信息作战部队;英国为赢得下一代网络空间竞争的主动权,继续加大信息技术的研发投入,推动军队地方协同创新,特别是针对新一代信息技术的协议规范、通信安全等开展先期研究;期间,2010年,美军还使用“震网”病毒成功攻击了伊朗的核电站,2016年,美军又从互联网、军用指挥网、民用通信网,对“伊斯兰国”发动“集成”网络攻击,大大压缩了“伊斯兰国”的指挥能力和实际控制范围,取得显著效果。这充分显示了网络空间作战的强大能力和震慑作用,展现了未来战争的既模糊又清晰的图像和制胜机理。抢占网络空间作战的制高点,就赢得了未来战争制胜的先机。建设网络空间作战力量是适应时代发展的现实要求和必然选择。

  

  预测未来,是为了更好地把握现在,从而赢得未来。我们正处在科学技术快速发展的时代,但战争远远没有因此走开。科技在造福人类生活的同时,也同样以前所未有的速度向军事领域渗透、扩散,不断给战争蒙上神秘的色彩。时代可以忽略我们,但我们绝不能无视时代。在新军事变革面前,我们应审时度势、擦亮眼睛、挺立潮头,以发展对发展,以科技对科技,掌握制胜机理,揭开战争迷雾,执新一轮新军事变革之牛耳,在重点领域、重点方向、关键和核心技术,实现重点突破、弯道超车、跨越发展,由跟跑、并跑到领跑,从容走进未来。

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