美國國防部2017年實驗室日展示80多項技術創新

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5月18日，美國東部時間上午10時，美國國防部2017年實驗室日（Lab Day 2017）在五角大樓中心開幕。此次實驗室日展出了來自63家美國國防部實驗室、工程中心和作戰中心80多項技術創新。

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實驗室日被稱為美國軍方的科學大會，每兩年舉辦一次，今年為第二屆。本屆實驗室日展出了80多件技術創新成果，這些成果由遍布美國各地的63家國防實驗室、作戰中心和工程中心提供。

美國國防部負責研究和工程的代理副部長Mary J. Miller在主持開幕式。參加開幕式的國防部高層還有目前行使採辦、技術和後勤副部長之職的James MacStravic以及負責研究與工程的助理部長辦公室中負責研究的Dale A. Ormond。

美國國防部負責研究和工程的代理副部長Mary J. Miller在開幕式上致辭

Mary J. Miller表示，國防實驗室既幫助滿足當前緊急作戰需求，也確保美軍未來的絕對優勢，還為聯合部隊提供跨所有作戰域的基礎性能力。國防實驗室推動的基礎性能力包括生化防禦、戰鬥部署、空間機器人、情報監視偵察能力、地面和空中主被動防禦系統等。米勒表示本次活動所展示的自主和定向能技術有望在未來大幅提升美軍能力。陸軍、海軍、空軍以及聯合醫學研究機構均參與展出展示，表明國防實驗室研究活動的複雜性、廣泛性和多樣性。本次活動加深了各軍種對彼此的了解，有利於促進知識的共享。

記者Aryankalayil Babu在實驗室日上體驗陸軍高科技航空頭盔

參觀學生在實驗室日上體驗虛擬現實操作海軍機槍

Mary J. Miller闡述了各軍種展出的亮點技術。陸軍研究實驗室設計一款士兵武器外骨骼，以提高士兵的力量、耐力和攻擊力；本次展示的擁有三隻手臂的外骨骼能夠分擔武器重量、緩解手臂疲勞、減輕武器反衝，進而增加武器穩定性、提高射擊準確度。海軍水面戰中心卡德洛克分部作戰船部門展出了名為「匕首」的全碳纖維高速試驗船，該船用於探索非機械動力舉升、複合碳纖維結構的可用性及作戰艦船的高速性能，為工業界、政府和學術組織提供了演示驗證新興能力和技術的真實環境，助力海軍無人水面及水下能力的發展。空軍研究實驗室的低成本航空技術項目將發展一系列低成本消耗性無人機，目前正探索一種新的能在對抗環境下遠程響應的無人機，單價目標在300萬美元以下。

實驗室日上美國陸軍展示的WIAMan是世界首個用於全身爆炸試驗的碰撞試驗假人

安裝在測試區域附近的高速運動感測器OptiTrack攝像機來監測機電臂外骨骼運動

James MacStravic表示，國防實驗室從事的基礎研究和科學能夠維持國防部在陸、海、空、天和賽博域的長期技術優勢。實驗室的軍職和文職科學家與工程師致力於探索科學新前沿、先進軍事能力和技術，並將技術成果轉化為軍事應用，以塑造未來作戰模式。麥克斯特拉維奇特別提到了陸軍自主和人工智慧項目、海軍醫學研究中心生物防禦研究部的流動實驗室項目和空軍自保護高能激光驗證項目。

美國防部目前行使採辦、技術和後勤副部長之職的James MacStravic致辭

實驗室日上展示的光學數據傳輸設備的放射鏡頭

實驗室日上展示的海軍陸戰隊無人作戰裝備

國防部表示，美國軍方實驗室所進行的基礎性科研為美國贏得了軍事技術優勢，從而能夠在各作戰域中長期保持領先地位。

2017年國防部實驗室日展出的軍事黒科技包括：

美國陸軍

Anti-Access/Area Denial (A2/AD) 反介入/區域拒止

美國陸軍工程師研究與發展中心（ERDC）正在同美國空軍、陸軍、海軍陸戰隊、國防部長辦公室（OSD）、戰鬥命令部（COCOMs）、運輸指揮部（TRANSCOM）合作，以應對在一個A2/AD的環境中獲得主導權的挑戰。這些挑戰需通過在多個、分散式的、意想不到的滲透點、著陸區和港口同時投送眾多的機動部隊來應對。為了達到這種戰略意圖，ERDC正在發展在基礎設施遭到破壞的情況下軍事介入的技術。ERDC研究通過提供有利的工程解決方案，削弱敵軍的反介入能力在A2/AD環境中投送兵力。這些技術包括：

用於快速評估受損港口/碼頭設施的飛行部署無人船；

用於兩棲登陸之前近岸海岸偵察的廉價無人機(UAVs)；

機場損傷修復(ADR)技術；

用於無人飛機系統(UAS) 起落跑道，直升機降落區和岸上作業物流的地形地表裝備；

使用次聲波遠程監控道路和橋樑狀況；

用於跨區域任務的全球河流流量和流速15天預報；

用於偵察和評估的戰場感測器；

用於遠程基礎設施評估和戰略制定的決策工具

Portal Portable Assessment System (PAS) 攜帶型評估系統

PAS是連接到計算機程序的虛擬現實頭戴式視圖器，可讀取一系列眼運動過程，以確定受試者是否患有持續的創傷性腦損傷。這項技術旨在為戰士提供準確而及時的頭部損傷診斷。

Resuscitative Endovascular BalloonOcclusion of the Aorta (REBOA) 復甦性血管內主動脈閉塞球囊

REBOA是一個可供外科醫生止血的三維塑料充氣球囊。它能幫助維持血液流動到關鍵器官直到可以通過手術控制出血。

Autonomous Systems—Manned/Unmanned Teaming(MUMT) 自主系統——有人/無人編隊

在未來戰場上，智能機器人將是無處不在。未來的智能系統必須在具有挑戰性、軍事相關的環境中進行操作，與士兵和指揮官合作，與其他智能系統合作，並在人的操作速度範圍內做出決策。美國陸軍研究實驗室（ARL）將展開讓機器人從工具變為戰士的基礎科學研究。

Micro-Autonomous Systems and Technology(MAST) 微自主系統與技術

陸軍研究實驗室的MAST協同技術聯盟(CTA)正在發展有助於開發手掌大小的空中和地面移動自主機器人技術的基礎科學研究。該系統的應用場景是當部隊通過城市和其他複雜的環境時，作為先頭部隊進行偵測。

R&D for Medical Simulation and Training 醫療模擬與訓練研發

醫療模擬旨在提高醫療訓練的效率。通過確定醫療培訓差距，醫學模擬與效能（MSP）分支研究、開發和應用創新技術和措施，以提高人類醫療績效。先進的醫療訓練和模擬技術將直接影響到在戰場上保存的生命的數量。

Third Arm—Lightweight Exoskeleton forWeapon Stabilization 第三隻手——用於武器穩定的輕型外骨骼

美國陸軍研究實驗室（ARL）正在開發一個體佩戴武器原型，被稱為「第三隻手」。「第三隻手」是一種同士兵的防護背心相連接和負擔武器和其他工具重量的機械裝置。同時，「第三隻手」也提供後座緩衝系統。

Warrior Injury Assessment Manikin (WIAMan) 戰士損傷評估模型

WIAMan是世界首個用於全身爆炸試驗的碰撞試驗假人。WIAMan將優化和提高地面車輛系統的保護性和可生存性，量化士兵受到的威脅。

Dismounted Soldier PowerTactical AugmentedReality 下車士兵能源

當前的能源提供方案不提供產生、充電、分離和交換電源的能力，因此不滿足遠征中的需求。創新攜帶型能源方案包括：（1）分散式電源系統的控制標準和結構；（2）能源預測應用和電源管理優化工具；（3）無線電力傳輸。

High Energy Laser Technology Developmentand Demonstration 高能激光器技術研發與驗證

陸軍空間與導彈防禦司令部/陸軍戰略司令部正在開發高能激光戰術車輛演示儀作為預研原型系統，以提高反迫擊炮和反無人機能力。這台原型系統將包括一個100千瓦級激光，搭載精確瞄準、高速目標跟蹤波束控制系統。

美國海軍

Adaptive andReconfigurable Radio Frequency (RF) Technologies 適應性及可重配置射頻技術

維持電磁頻譜持續優勢要求無線電收發機具備在各種運行模式下快速切換的能力，同時減輕共址及對抗性干擾。為實現這一目標，海軍研究實驗室（NRL）正在為未來海軍系統研發新的轉換器、限制器及濾波器技術。這些切換器使用基於硫族化物的相變材料，可以在低溫下、毫米波頻率範圍工作，在輻射環境下耐降解。此外，海軍研究實驗室正在研發相關技術，協同設計濾波器及模擬電子學設施。這些技術能促成可重配置濾波器及多路復用器，可以自主響應干擾，而無需任何控制信號，或者對頻譜的數字處理，使未來的無線電收發機能在對抗性頻譜環境下更優化地運行。

Combatant Craft andUnmanned Surface Vehicles 戰鬥艇與無人水面艇

海軍水面戰中心（NSWC）卡德洛克戰鬥艇分部（CCD）是海軍及國防部的有人、無人艇、戰鬥艇整機工程研製創新中心，其展品突出強調有益於海軍、海軍陸戰隊未來作戰需求的一系列當前及未來有人、無人戰鬥艇（專門建造或被重新賦予新用途）工作，包括正在進行的「卡德羅克戰鬥無人水面艇」科技/研發工作、一種攜帶型無人水面艇，也將包括「短劍」海上演示驗證平台的視頻和信息。

Counter – HighEnergy Laser Lethality 高能激光器

高能激光器可以為海軍平台提供高效、經濟可承受的防禦能力，對抗很多水面、空中威脅、未來反艦巡航導彈，以及小艇集群；也可以在對抗高密度、低價值目標方面為造價高昂的導彈提供有效補充。

Dusty Plasmas 塵埃等離子體

塵埃等離子體是一種帶電塵埃顆粒，天然存在於大氣層中間層。動態的塵埃等離子體有潛力為高超聲速及再入飛行器打開中斷的通信渠道，也可能有助於理解3-D列印過程中的電中和問題。

Joint ServiceExplosive Ordnance Disposal (JSEOD) Unmanned Systems 聯合兵種爆炸物處理（JSEOD）無人系統

美海軍遠征任務項目管理辦公室（PMS 408）管理著一系列聯合兵種爆炸物處理無人系統列編項目。「攜帶型機器人系統」（(MTRS）項目2006年以來已部署超過3000套系統。作為該項目一部分部署的無人地面車輛 MK1 (Packbot)和MK2 (Talon)，為聯合兵種爆炸物處理操作人員提供了在防區外距離進行爆炸物處理的能力。MTRS平台自部署以來進行過若干次升級和改裝。未來，「先進爆炸物處理機器人系統」（AEODRS）項目將部署一個基於通用體系結構的系統族。

Low-Cost Ultra-WidebandPhased Array Antennas 低成本超寬頻相控陣天線

超寬頻相控陣天線能通過支持使用創新性低成本、高性能構造的多任務操作，帶來顯著的成本節約。其他優點還包括：維持跟蹤低高度可視物的穩定性、降低艦船目標識別信號等。

MIMO Millimeter-WaveAirborne Radars for UAVs 人機多入多出毫米波機載雷達

毫米波多入多出雷達採用一種為低成本無人機三維感知而進行優化的不規則陣列天線拓撲。該天線陣列包含相對較少數量的發送和接收子陣列，不同陣列的尺寸差距較大。這些陣列天線旨在實現寬邊高增益，同時維持足夠的掃描能力，用於無人機開展目標識別、感知與避碰、終端導航、地面偵察等。這種設計方法可以減少天線子陣列的數量，從而節約成本。

Naval MedicalResearch Center』s Biological Defense Research Directorate Mobile Laboratory 海軍醫療研究中心生物防禦研究局移動實驗室

海軍醫療研究中心生物防禦研究局（NMRC BDRD）研製出首個可在戰場上進行分子檢測的攜帶型實驗室：其重約1000磅（約454千克），需三個人運行；可以搭載商業航班，僅需汽油和機油即可工作；擁有利用聚合酶鏈反應（PCR）及酶聯免疫吸附測定（ELISA）檢測處理約150個樣本的足夠補給；還包括人員防護裝置、一台發電機、一座冷凍室、戰場照明，以及戰場不間斷電源（UPS）。

Navy Railgun 海軍軌道炮

電磁軌道炮發射器是一種遠程武器，利用電力而不是化學推進劑發射彈丸。高電流（high electrical currents）生成的磁場可以對兩軌道間的滑動金屬導體或銜鐵進行加速，以4500英里/小時（約7242千米/小時）的速度發射彈丸。

Optical Tagging,Tracking and Locating Technology (TTL) 光學標記、跟蹤與定位技術（TTL）

美海軍研究實驗室開發出在嘈雜環境下跟蹤移動車輛/物體或定位被標記目標的新型光學標籤系統材料，這些材料是無源的（不發出電子或光學信號），作為肉眼不可見的透明或顏色匹配型塗層、處理方法使用，但可以被可視區域外專門設計的攝像機輕鬆探測到。該技術採用基於差分吸收和反射的運作機制：其標籤具有窄帶頻譜特點，在視敏感度以外區域擁有獨特的識別信號、對肉眼則不可視；提供獨特的光譜條碼，以區分同一場景的多個目標。

Quantifying MildTraumatic Brain Injury 量化輕度創傷性腦損傷

美海軍研究實驗室一直在開發將細胞培養物暴露於真實、模擬爆炸和衝擊環境下的方法，旨在理解爆炸作戰環境，改進訓練方案，降低「輕度創傷性腦損傷」（mTBI）/醫療費用，並量化導致細胞變化的爆炸特性。該研究的最終目標是，設計和製造一種可在各種戰區環境保護作戰人員的移動、輕型、舒適頭盔。

Rapid Development,Integration, and Testing of Nanosatellites 納米衛星的快速研發、集成與試驗

美海軍太空與海戰系統中心太平洋分部正在開發一種政府納米衛星集成能力，名為「加快的納米衛星試驗與集成能力」（ACTION），將納米衛星平台與軍事專用及涉密有效載荷相集成，向作戰人員提供一種快速反應能力，應對美國維持太空領域信息優勢所面臨的日益加強威脅。

TransparentBiomimetic Armor 透明仿生盔甲

美海軍研究實驗室研製的透明仿生盔甲可以增強對作戰人員的防護，同時減輕負荷、提升生存能力、移動性及可運輸性。

美國空軍

Advanced OrdnanceTechnologies 高級軍需技術

美國空軍研究實驗室（AFRL）高級軍需技術將改善未來的武器。儘管彈頭變得更結實、引信更智能、火藥更具威力，但其基本設計同一個世紀前相同。保持我們的作戰優勢需要新的方法。

當前和未來的隱形空中平台需要更小的彈藥，適合內置彈艙。在未來，小型武器的殺傷力必須達到或超過較大型常規武器。此外，由於有限的運輸能力，未來武器遇到不同的目標時，必須能夠在動態飛行中重新分配任務，保證其靈活性。

AFRL的彈藥局正在開發一套集成的技術解決方案，採用的是體積更小、效果更佳、更具選擇性的武器。可定製技術可減少飛行員突擊次數，增加武器效果。

此外，用活性金屬代替彈頭中的鋼，可以減少武器的大小而不會降低火藥效力。納米材料可以製造更小的武器，且效果更佳。相對傳統炸藥，這些高能材料能更快、更有效地釋放能量。最後，增材列印將提高我們可以更新和定製技術的速度，形成武器的獨特結構。

這些技術將整合到2017財年軍事建設項目。作為一個完整的軍械繫統（例如彈頭的高能材料和引信），這是第一次同時開發。

Advancing BiosensorDevelopment using Synthetic Biology Approaches 合成生物學方法推進生物感測器發展

合成生物學促進感測器檢測模塊和可定製材料的發展。高度特殊的感測器模塊已被用於合成生物。擴大感測元件至更穩定的生物分子如DNA適配體和肽，使得更便捷的解決方案成為可能。

自2006年，在空軍科學研究局的資助下，AFRL已經率先開發生物感測器材料，利用合成生物學的方法，增加作戰應用。

AFRL基因工程微生物，能敏感檢測目標化合物、生物標誌物，廣泛應用於緩解檢測、國防、醫藥和安全。該小組已經生產細菌來檢測非天然化學品，並通過熒光蛋白報告檢測結果。

Low Cost AttritableAircraft Technology (LCAAT) 低成本耐消耗飛機技術

「低成本耐消耗飛機技術」 (LCAAT) 主要開發大規模低成本無人機。

在前沿陣地難以部署的地方，這些無人機可提供遠程響應能力。由於成本低，無人機將增強現有的武器系統，對於特定任務具有高度定製/優化角色的特點，包括武器運送、發現和定位目標、干擾或通信。LCAAT可在載人飛機前飛到作戰激烈的區域。無人駕駛飛機將支持無人機，從而提高激戰中的作戰能力。

該計劃的目標是開發一系列低成本無人機，基於100架無人機的數量價格是300萬美元。該計劃還側重於減少生命周期成本，側重作戰和維護，提高周轉時間而減少人員配備要求。

該項目可以快速生產，降低勞動成本，最終降低成本，縮短工程和生產周期，支持作戰人員快速響應的需求，無需昂貴的保養。

Machine Learning ona Neuromorphic Computer with TrueNorth Processors 依靠神經形態計算機的機器學習

失去網路連接、人為控制或在有爭議的地區降落，都可能會導致任務失敗。一架戰機無法識別目標的合成孔徑雷達（SAR）圖像將是主要的缺點。這就需要一種技術，可以檢測目標和無需外力支持就可操作。

AFRL結合機器學習、神經計算技術、IBM TrueNorth處理器，可減少對外部因素的依賴。深層神經網路（DNN）的應用可實現超90%的精度，能源效率達20倍以上。

機器學習是一種人工智慧，能夠從數據中學習，然後執行認知功能，而不顯式編程。使用類神經計算機的靈感來自與16個IBM TrueNorth處理器，仿人類大腦的工作機制，能處理光電、紅外和無線電頻率（光電/紅外/射頻）的圖片和視頻，然後可以分目標檢測。

這一技術將作戰人員提供全新的能力，如加強大數據分析，更迅捷的目標/事件識別，提高情景意識。我們的目標是讓其更及時和更堅決地決策。這個工具適用於在交戰區的無人機，能提供高達一百倍的能源效率，提升智能高級處理，分析和決策，以及自主的情報、監視和偵察能力。

隨著這項技術的進步，我們將能夠實現給飛機裝配更小的計算機，而不會有損數據處理能力。未來的應用程序包括計算機連接到多個平台。

Self-Protect HighEnergy Laser Demonstrator (SHiELD) 自保護高能激光驗證機

空軍正尋求激光武器系統（LWS）和大功率的電磁，以打擊對手可能試圖介入和區域拒止的作戰能力。

通過多年對激光源、光學、光束控制、電源和熱管理支持系統的研究，激光技術在性能和成熟度上取得飛躍性進展。電氣固態和光纖激光器，原本主要用於戰術交戰，現在適合機載緊湊系統的武器級應用。

自我保護高能量激光演示器證明，集成式吊艙式激光系統可行，在高空平台有能力保護飛機。該項目將在戰術飛機上開發和集成一個緊湊的、堅固耐用的高能激光系統，證明其在自我複雜的飛行環境中可有效防禦威脅。

該項目旨在精確計算和減少機載激光武器的風險，解決功率、光束質量、熱管理和包裝問題。飛行演示將驗證目標跟蹤的範圍和速度。飛行試驗預計將在2021年。

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感謝編譯/述評：國際電子戰；船舶信息中心 孫興村 ；遠望智庫技術預警中心 諶為、徐魚、樂天

轉自：「電科防務研究」微信公眾號（CETC-ETDR）