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美国国防高级研究计划局重点研究领域 | 俄罗斯先期研究基金会主要研究方向

人工智能学家  · 公众号  · AI  · 2017-08-06 23:53

正文

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3、电子战


日益复杂的电磁频谱环境不利于军事行动的开展,对军队来说,无阻碍地利用电磁环境可以为电子战创造突破口和机会。该领域重点关注增加电子系统工作带宽、线性度和效率的技术途径,开发自适应和可重构无线电体系构架,以及毫米波、亚毫米波等波段频谱的使用技术。


4、制造业


安全有效的制造工艺仍然是美军优先发展的领域。伴随着电子产业的逐步全球化,市场上的仿制芯片日益增多,恶意设计的电路存在的潜在风险也逐渐引起关注。MTO寻求开发一种技术,它能为系统开发者提供一种不破坏集成电路即可进行电路(包括模拟集成电路、数字集成电路和混合型集成电路)检查的工具。此外,MTO还关注创新电路设计方法,利用光刻工具提供成本更低、叠层更少的专用集成电路(ASIC)。


5、新概念


新概念专题主要探索非传统研究课题,以应对国防部遇到的一些特殊问题。该专题根据任务的性质,对其计划进行分类,涉及DARPA创新性和前沿性技术研究。


6、光子学


光子学专题主要涉及高灵敏度、宽带宽光子元件开发,光学信号传输能力提高,感知和通信能力增强等。该专题主要研究光子集成问题,驱动面积日益减小,复杂性与日剧增的集成电路技术开发,并致力于新型光子器件的基础开发,提高器件的性能,扩展器件的能力。重点是开发必要的框架和器件,制造便于设计、加工和升级的光子系统。


7、定位、导航和授时


GPS技术对武器系统的制导和导航至关重要,为数众多的武器系统都要依赖GPS数据提供飞行中精确的位置、方向、运动和时间信息。在GPS信号受干扰地区,这种依赖性是武器系统的致命弱点。通过该研究专题,MTO寻求开发一种独立的芯片级惯性导航和精确制导技术。


8、热管理


器件的材料、技术和系统集成的飞跃发展,使得武器系统的总功耗迅速增加。多数情况下尺寸虽然减小了,但其功耗却增大了,由此导致更为严重的表面散热率问题。武器系统的热管理问题对其性能的提高有着决定性的影响。该专题专注于热管理系统的新材料和新结构研究。


(五)战略技术办公室


战略技术办公室(Strategic Technology Office,STO)重点研究和开发通信、网络和电子战,环境改造,困难目标探测以及基础战略技术。


1、通信、网络和电子战


军事行动的成功取决于安全可靠、确实有效的实时态势感知,以及从本土到前线部署各军事梯队的指挥控制。STO致力于系统概念设计和赋能技术,可随时随地使用民用通信基础设施,为军事行动提供高带宽的无线移动通信能力。目标是在压制对手通信能力的同时,为美军提供有效通信,将相关实时信息随时随地传送至士兵。为了达到这个目标,需要研发新的系统体系架构和网络技术,提高网络容量和等级,在日益拥挤的频谱内提高频谱效率,增强抗网络打击能力,缓解人为或者自然电磁干扰,对抗网络侦察和监视,反拒绝服务。


STO对利用商用基础设施颇感兴趣,主要是因为其性能和效费比,但需要考虑民用基础设施、设备和应用在军事环境中的可靠性、强度和安全性。同时,STO也关注在复杂电磁环境下控制敌人并开展有效的军事行动的能力。


除此之外,在存在干扰的情况下有效利用频谱、空间/时间的动态及高效应用、新形式(如高频无线电和光学偏振)、内置或交叉属性的(雷达、通信、感知)频谱利用技术、通过更高频率实现空间的再利用、避免和容忍干涉、复杂射频大规模环境试验都是STO重点关注的领域。


2、环境改造


在美国军事优势日益减弱的形势下,对手获得了越来越多的不对称优势。STO寻求系统方案和技术逆转这种不对称,使士兵更广泛地了解行动环境,在危急条件下(即通信、航空、机动性、后勤补给等受限时)进行不间断军事行动。


STO尤其感兴趣的是能够在极端环境中(如北极圈内)毫无损失地展开军事行动的新技术,能以最小损失进行及时打击,提高在该区域内对抗敌方简易武器的能力。


3、困难目标探测


对于许多ISR任务来说,任务重点已经由数据收集转为数据处理。可是,被探测的目标和信号已经渐渐适应了传统的探测方式,可以有效躲避探测,难以被发现。例如,对水下、普通建筑内部和深藏地下目标的探测,其他情况诸如对生化武器原料的远程探测,很难从自然环境中甄别出特征信号。STO探索困难目标探测的新方法,包括集成传感器、开发新的运算法则、系统概念和处理技术、进行有/无源二次信号测量等。STO对于低成本自适应商业探测器技术较为感兴趣,这种商业技术开发过程减少了开发时间和成本,提高了传感器系统的适应性和更新速度。


4、基础战略技术


STO致力于研究战略技术关注的交叉学科领域,以及具有重大潜力的创新概念和突破性技术。


(六)战术技术办公室


战术技术办公室(Tactical Technology Office,TTO)致力于寻求开发高风险、高回报的战术技术,开发快速机动打击能力,将其转化为先进武器、平台

和太空系统未来的战斗力。通过以下途径实现:


(1)打造具有强大功能的系统,使军事能力在日新月异的科技领域能够实现数量级的发展;


(2)在研究和技术开发方面投入资金,保持TTO研究领域的战术优势;


(3)开发能够解决各类武装冲突的技术与系统;


(4)了解并解决关键任务领域中的主要缺陷,包括在复杂政治—军事冲突中执行非常规作战,有效应对非对称威胁,提高太空作战能力,保持常规战场优势(部队防护、兵力投送、反介入、后勤保障),检测、预防和消除大规模杀伤性武器,实现无缝联合作战,生成并保持态势感知能力,收集全球监视信息;


(5)为有效、非致命和低成本军事系统的先进技术和理念进行概念研究、验证和转化。


1、先进平台


本领域的研究涉及精确投送兵力,以最小的代价打击时间敏感目标,对各类武装冲突果断作出反应等内容。重点关注先进的自主、远程操作,载人的陆、海、空、天平台系统,主要计划有:


(1)无人系统,提高在动态条件下的导航能力,扩大航程与续航力,增加自适应自主行动,使士兵从肮脏、枯燥和危险的任务中解脱出来,提供对重要目标的ISR和作战能力,减少高危任务中对人力的需求;


(2)X飞机,优化多任务和行动条件的设计,改进飞机、飞机子系统、推进技术、航空电子设备和飞行控制技术的系统与概念,实现全球快速响应,增加可使用武力的作战条件,提高复杂环境中的导航能力;


(3)载人平台,提高平台机动性、响应性、生存能力、可靠性和保障性,提高载人陆、海、空平台的效率和效能,提高单兵能力,支持各类作战行动,为士兵提供更多保护。


2、先进太空系统


TTO寻求创新的太空技术和概念,保证太空行动的快速响应、生存能力、监视、态势感知、支持性、持续性、保护、跟踪、通信、导航、预警、发射、在轨转移、控制和效率。


(1)太空行动的适应力,提高太空制造工艺效率,开发先进的纳米与微小卫星技术;部署支持地球同步轨道外维修操作的平台;开发太空能源收集、存储和空间推进技术概念;


(2)军事应用,支持现有的装备体系与作战概念,防止太空运行能力的中断或降低;提高自主应用,推动太空系统防护、最大适应性、减少后勤保障、快速展开与拆卸,控制多任务类型的最大灵活性;


(3)有保障地进入太空,开发新型发射系统和必要的技术,保证并支持未来能够可靠、有效进入太空;对太空系统的响应能力和适应性进行革新,采用“类似于飞机”的快速、持久的途径;提供一种有效、可靠、低成本进入太空的创新途径;


(4)稳定性,研究太空通信系统和全球定位系统的抗干扰技术,研究推进太空行动的安全性与响应性;提高信息收集、通信和太空数据共享能力。


3、先进武器系统


改进和提高目标探测、识别、定位、跟踪和打击效果评估的概念、途径和技术。


(1)灵活作战,通过战场上武器系统的响应性、有效性和后勤支援,应对多种威胁进行协同作战和机动响应;


(2)精确打击,提高武器系统的命中率;减少后勤覆盖、提高发射率及打击多地区的多目标的能力;


(3)动能/非动能效应,提高作战的精确度,提高弹药和电磁、等离子、大气、声、智能火箭/导弹和可变当量的系统集成性能,改进结构、技术、控制、探测、传感器攻击和自防护能力,具有可调整、自适应和致命/非致命的能力。


(七)生物技术办公室


生物技术办公室(Biological Technologies Office,BTO)负责在整合生物学、工程学以及计算机科学的基础上,开展涉及国家安全的基础性研究并进

行开发和应用,加快技术成果转化和突破。BTO致力于建立和资助传统和新兴的交叉性科学领域,研究范围广泛,从单个细胞到复杂的生物系统,再到这些生物体存在的宏观和微观环境,不局限于生命科学中的医学领域,还包括影响人们生活的一些复杂生物课题。


1、恢复和保持士兵的作战能力


士兵的健康体魄和良好状态是决定军队战斗力的重要因素。BTO的其中一项任务便是开展研究,帮助士兵恢复并维持最佳战斗力。这一领域的主要研究目标是当前出现的新威胁和治疗途径,不仅涉及医疗应用,还有复杂生物问题的探索,如能够影响个人能力的因素,以及生物和物理的相互作用。具体包括推动人脑认知的神经系统科学、大脑如何使人体与外界交流、如何指导和调整行为、在正确的时间做出决策等。


BTO不仅研究人体科学,还涉及生理学、生物化学、心理学和社会学,还有新兴科学领域,如生物工程学、生物信息学和微型仿生学等。


2、管理生物系统


生物系统中的进化和合成功能能够用于开发新型国防产品和系统,其性能会超越最先进的常规化学方法和制造技术。由于基因工程、基因数据库、新型分析能力、生物工程的共同发展,使得这一领域的探索越发切实可行。BTO旨在建立自然过程的基本认知,管理生物系统的内在规律,并将其概念应用于新型产品和系统。为了支持这项工作,BTO开始研究自动化、计算机科学和生物三门学科的交叉领域,探索生物大数据。


3、将生物系统的复杂性延伸到空间、时间和物质


一些有机体发展为单细胞,而另外大部分有机体,如人类,会被大量外来细胞控制,它们对新陈代谢、心理状态和健康有着微妙且神秘的影响。疾病媒介有时在全球范围内缓慢、悄悄地迁移,有时又以破坏性的浪潮快速席卷整个国家。由于它们很难从较大的生物和生态现象中分解出来,所以很难分析其对与农业和食品安全的影响。BTO希望从生物复杂性和生命系统的研究中开发一些能够促进全球稳定性和人类健康的应用。


俄罗斯先期研究基金会主要研究方向


【导读】本文原载于俄罗斯《技术战争》杂志,作者为德尼斯·波多里亚克,阿列克谢·巴索夫,原标题为Фонд перспективных исследований:на пути к шестому технологическому укладу。文章介绍了俄罗斯先期研究基金会的组织结构、活动原则等基本情况和主要研究方向。


20世纪末发生的事件严重阻碍了俄罗斯科学与技术的发展,对国家的生存构成了多方面的威胁。消除我国与其它世界强国不断加深的鸿沟,建立未来30-50年的科技储备的任务被赋予了俄罗斯史无前例的新机构——先期研究基金会。


如果没有相关技术的发展,现代文明的发展很难想象。今天,在讨论科技进步成果及与其相联系的前景的背景下,可以越来越多地听到“技术创新浪潮”这个术语,它是指具有相同技术水平、同步发展的互相联系的生产的总和。


这一术语是由经济学家D·S·利沃夫和S·U·格拉济耶夫于1980年代引入俄罗斯学术界的。但是早在20世纪前半期就有了创新发展的不连续性的说法。有意思的是,我们的同胞,经济学专家尼古拉·康德拉季耶夫所做的工作推动了该方向上的学术辩论。他在1920年代曾描述了自己对一系列经济指标的动态的观察(后来催生了50年周期理论(“康德拉季耶夫周期”)。


今天,“技术创新浪潮”这一概念可以说已经被广泛接受(国外使用同义语——英语的wavesof innovation和德语的Techniksysteme)。不仅如此,技术创新浪潮的阶段划分也固定下来并得到广泛运用。根据技术类型的阶段划分,世界主要强国已经进入所谓的第六次技术创新浪潮。这一阶段将在2040年代达到顶峰,大约到2060年结束。微电力学、纳米和分子光通信学、纳米材料及纳米结构、纳米系统技术、生物技术、纳米生物技术、信息技术、认知科学、社会人文技术,以及纳米、生物、信息、认知技术的合流被公认是其主要方向。







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