[前沿技術] 國外前沿技術縱覽

1、BAE公司提出用激光改變大氣環境的地球物理武器概念

英國BAE公司近期表示其正在開發一種新型地球物理武器，即利用激光暫時調整大氣環境，能夠提高對敵方目標的視覺靈敏度，或者是阻止高能激光武器的攻擊。該新型地球物理武器的工作原理是，利用激光來改變地球大氣中的電離層，從而幫助監視感測器更好的探測目標，或者破壞激光武器瞄準偵察平台。

BAE公司稱其為「激光導致的大氣透鏡」（LDAL），這一概念利用了克爾效應，即當對某種物質施加電場時，其折射率將發生變化。當高速脈衝激光行經大氣時會產生電荷，能使電離層改變為類似透鏡的結構。這種透鏡有兩方面作用，一方面可以通過折射作用改變電磁波的傳播路徑，使入射波被導入不同的方向，從而使高空偵察感測器獲得更多的聚光，提高對敵方目標的視覺靈敏度；另一方面，可以利用激光製造出「等離子體泡」，通過反射和衍射破壞入射激光束的傳播，阻止敵方高能激光武器的攻擊。另外，這種過程是可逆的，一旦停止發射激光脈衝，大氣就會恢復正常狀態，不會對環境造成危害。BAE公司表示，有望在未來50年內將這樣的系統提供給戰場指揮官使用。

BAE提出利用激光提高對敵方目標的視覺靈敏度概念

2、DARPA啟動「流行性疾病預防平台」項目，意圖消除病毒性傳染病威脅

最近爆發的一些流行性疾病，如寨卡、H1N1流感和埃博拉等，表明全球衛生系統現有的工具和程序已經無法滿足迅速控制疾病傳播的要求，當威脅出現時，美國甚至全球都無法在短時間內研製出有效的預防及治療方案。近期，DARPA生物技術辦公室提出流行性疾病預防平台（P3）項目，目標是創建一個技術平台，能在病原體被識別後60天內，向醫療人員提供可行的治療方案，且該方案能在3天內實現對患者的保護。P3項目將聚焦在三個領域進行創新性研究：培養所需的病毒用於評估治療方法；實現抗體的體外快速進化，並增強抗體效力；開發有效的核酸類藥物遞送方法。

DARPA啟動「流行性疾病預防平台」項目

3、DARPA啟動「無線生物」項目，旨在探索電磁信號在生物系統中的作用

DARPA近期宣布啟動「無線生物」（RadioBio）項目，旨在探索電磁波是否會在細胞與細胞之間有目的地傳輸和接收，如果有證據表明的確如此，將研究能夠傳遞什麼樣的信息。該項目將分兩個階段進行，第一階段，通過理論建模和模擬模擬電磁信號傳遞路徑，然後用實驗測試這些理論預測。第二階段開發試驗台，驗證第一階段中提出的信號傳遞路徑模型，並揭示生物及其他潛在應用領域的設計原理。該項目為基礎研究，即使證實了細胞間確實存在電磁信號，離實際應用仍需很多年。

4、美國科研人員研製出模仿蝙蝠飛行的仿生機器人

伊利諾伊大學香檳分校航空機器人與控制實驗室的研究人員研製出一款模擬蝙蝠外形與飛行動作的仿生無人機——Bat Bot。蝙蝠的翅膀構造十分複雜，具有40多個自由度，如果完全模仿所有的自由度將使得機器蝙蝠過於複雜導致無法起飛，因此研究人員們將自由度削減至五個，但仍使機器蝙蝠保留真實蝙蝠57%的飛行動力學性能。Bat Bot無人機總重僅93克，主要由一塊微處理器、一個6自由度慣性測量單元（IMU）、5個直流電機、碳纖維框架、翼膜等組成，其中翼膜部分使用的是碳纖維加強膜，厚度只有56微米，輕薄且強度高，翼展47厘米。相比目前使用較為廣泛的四旋翼無人機，蝙蝠機器人由於不使用高速轉動的機翼，聲音較為安靜，相對不容易被發現，且能自主飛行，因此可在危險區域更高效地進行偵查，或者輔助救災。

Bat Bot無人機結構圖

5、美國科研人員利用無人機和昆蟲機器人勘查災區

美國北卡羅來納州立大學的研究人員研發了一種系統，可通過無人機和昆蟲機器人勘查大片未知區域（如災后倒塌的建築物），並初步繪製出勘測區域的地圖。

昆蟲機器人是指背部安裝片上系統的馬達加斯加發聲大蠊（一種大型蟑螂），利用神經肌肉學原理，將晶元與控制蟑螂腿部運動的腦神經相連，通過遙控的方式控制蟑螂行動。無人機通過遙控設備，將昆蟲機器人限定在特定區域內，在該區域內昆蟲機器人可自由移動，並通過無線電信號向無人機回傳數據。當昆蟲機器人彼此接近時，可利用無線電信號相互通信。收集分析昆蟲機器人的回傳數據，即可繪製出該區域的粗略地圖。完成對某個區域的數據採集后，無人機會控制昆蟲機器人移動到相鄰的未探索區域，重複勘察過程。

這一系統適用於在倒塌的建築物等GPS信號難以覆蓋的區域進行搜救。

通過無人機和昆蟲機器人勘查未知區域示意圖

6、韓國科研人員研製出仿龍虱型水下足式機器人

韓國防務研究所科研人員設計了仿龍虱型水下足式機器人，通過水下運動模式生成機制控制機器人的腿部動作和行進方式。

一般無人潛航器多採用螺旋槳推進方式，依靠槳舵系統操縱，機動能力較差。韓國研究人員設計了一種仿龍虱型水下足式機器人，運動機構為鉸鏈式仿生機械腿，能在海底爬行和水中遊動，更機動靈活，可滿足多種水下作業要求。研究團隊通過記錄和分析龍虱的運動動作，利用Matlab重構其水中前行方式，採用傅里葉均方擬合方法建立了運動方程。機械腿上安裝增量編譯器，監控各關節點的精確位置。機器人安裝視覺感測器，可根據前方環境的反光率來識別路徑與障礙物，實現自動導航與尋地。研究人員在水池中對機器人樣機進行了遊動及爬行試驗，機器人表現出較好的操縱性和機動能力，能夠有效躲避障礙物。

仿龍虱型水下足式機器人有遊動和爬行兩種運動方式，機動能力較強，可執行海底勘探、淺灘持續監視等任務。