国防科技发展现状世界顶级十大高科技未来十大科技趋势

　　导弹兵器是当代战役主要的杀伤器，为应对导弹兵器要挟，导弹防备体系应运而生

　　导弹兵器是当代战役主要的杀伤器，为应对导弹兵器要挟，导弹防备体系应运而生。当前，环绕导弹攻防对立博弈更趋剧烈。

　　量子信息手艺获得多项主要打破。在量子通讯方面，2019年5月，美国空军研讨尝试室完成初次“昼间星地自在空间量子通讯”实验。此次实验为扩大量子通讯工夫、进步量子通讯适用性奠基了根底，对将来完成环球范围的量子互联网具有主要的鞭策感化。在量子计较方面，“量子霸权”争取仍然剧烈。2019年9月，谷歌公司颁布发表，操纵西卡莫尔可编程量子处置器，在环球领先考证“量子霸权”。西卡莫尔处置器共有54个量子比特，施行100万次随机采样运算仅耗时200秒。今朝天下排名第一的“极点”超等计较机完成一样使命需求1万年，两者速率相差近16亿倍。

　　5G通讯手艺开启军事使用探究。5G作为下一代挪动通讯手艺，可完成大容量、高速度、抗截获军事挪动通讯，在军事范畴具有宽广的使用远景。2019年，美国国防部部属国防立异委员会和国防科学委员会别离公布《5G生态体系：国防部的风险和机缘》《5G收集手艺国防使用》，以为5G最大的使用潜力在于对将来战役或军事收集的潜伏影响，并对5G国防使用远景及潜伏风险停止了评价。随后，美国国防部经由过程设立5G专项办公室、鞭策订定5G计谋、在军事基地展开5G手艺实验等，增进5G军事使用落地。

　　收集攻防手艺向一体化、智能化标的目的开展。一是美国收集司令部布置“同一平台”收集空间综协作战体系原型体系。该体系既可为收集动作供给同一态势图、使命计划、批示决议计划和数据阐发撑持，也可作为使命功用模块的载体，搭载收集兵器组件，完成侦查、防备、进犯一体化，使美军可以更快速、灵敏、精准地应对收集要挟。二是基于野生智能的收集攻防日渐成熟将来十大科技趋向。野生智能在收集防备方面日渐成熟，在歹意代码检测、歹意流量检测、要挟谍报搜集、软件破绽发掘等范畴均有使用并获得优良结果。野生智能用于收集进犯大幅提拔进犯服从。DARPA的收集大应战赛就触及大批操纵野生智能手艺停止破绽主动发掘及操纵。别的，进犯者也能够借助野生智能手艺分解文本、语音、图象或视频文件，低落了进犯难度及本钱。

　　数字孪生手艺研讨使用不竭深化。军事强国主动促进将数字孪生手艺使用于设想、制作、实验、作战锻炼等范畴，获得主要停顿。2019年4月，美国海上体系司令部开端构建船坞数字孪生模子，用于船坞情况建模与仿真，肯定船坞幻想设置，完成干船厂、设备和装备等船坞根底设备规划优化，进步消费力。10月，信息战体系司令部搭建了名为“数字林肯”的首个别系级数字孪生模子，用于体系托付前在假造情况中评测机能，以削减体系装置工夫和本钱、低落利用风险，为体系在林肯号航母上装置奠基根底，进步航母信息战才能。俄罗斯将数字孪生手艺使用于MC-21新一代飞机研制，构建了整机和安部分系数字模子，有用低落了研制本钱。

　　美国等天下军事强国高度正视生物穿插手艺开展，在脑与神经认知、分解生物学、人效加强、仿生学等范畴获得严重停顿，并主动探究生物穿插手艺在兵器配备范畴的使用潜力，力争追求在生物作战范畴占有主导劣势。

　　次要国度放慢促进下一代计谋导弹手艺开展。美国下一代陆基洲际弹道导弹——“陆基计谋威慑体系”研发放慢，2019年10月该导弹配装的再入飞翔器进入“手艺成熟微风险低落”阶段，估计将于2020年肯定该导弹的设想计划。俄罗斯正在测试新一代重型陆基洲际弹道导弹——萨尔玛特，估计2020年开端布置。该导弹射程超越14000千米，可照顾12～14个分导式核弹头，和40枚以上钓饵弹头，突防才能极强。

　　认知电子战手艺加快向实战化迈进。美军从2010年开端提出认知电子战观点，并连续展开“认知滋扰机”“举动进修自顺应电子战”“自顺应雷达”等项目，当前将来十大科技趋向，认知电子战已迈入从手艺向才能转化的主要阶段。2019年，美国陆军开端将认知电子战手艺集成到配备上，并展开实验考证事情。美国陆军快速才能与枢纽手艺办公室拔取2018年陆军旌旗灯号分选应战赛的优良计划，在其根底上开辟出一套旌旗灯号分选智能算法。该算法已植入美国陆军“战术电子战体系”中，协助体系更快、更精确地对庞大电磁情况中的旌旗灯号停止分选，加强电子战援助才能，今朝该体系已托付队伍试用。

　　以5G通讯、量子信息、认知电子战等为代表的新一代信息收集手艺快速开展，鞭策戎行信息力完成质的跃升。

　　崇高高贵声速手艺加快向实战化迈进。俄罗斯洲际射程前锋崇高高贵声速滑翔导弹已于2019年12月开端战役值班。该体系由前锋崇高高贵声速助推滑翔弹头及SS-19洲际弹道导弹构成，将装置在牢固发射井中。其最大飞翔速率超越马赫数20，最大射程约10000千米，最大横向灵活间隔约4000千米。美国加快助推滑翔导弹研制，陆军开端研制中程助推滑翔导弹样机“长途崇高高贵声速兵器”，方案2023财年前托付队伍。美国空军AGM-183A崇高高贵声速滑翔导弹完成初次系留飞翔实验，考证了该弹与B-52轰炸机适配性。

　　野生智能在军事范畴使用不竭拓展。在谍报阐发范畴，美国国防部建立“算法战跨本能机能小组”，阐发无人机供给的大批视频信息。新算法对中东地域无人机所拍摄视频中职员、车辆、修建的辨认精确率到达80%。在帮助决议计划范畴，2020年2月，美国智库计谋与预算评价中间公布《马赛克战：操纵野生智能和自立体系施行决议计划中间战》陈述，提出“决议计划中间战”观点。其本质是操纵野生智能手艺，经由过程大带宽、高时延、低提早的广域信息收集，颠末作战云处置后，共建和同享通用疆场态势图，以此为根底，停止智能化帮助决议计划。在准确冲击范畴，将野生智能嵌入准确制导弹药，完成冲击兵器由“准确化”向“智能化”转型。2019年6月，美国空军研讨尝试室启动“金帐汗国”项目，开展准确制导弹药联网手艺天下顶级十大高科技。拟完成小直径炸弹、AGM-158结合空对地防区外导弹、微型空射钓饵”等现役机载兵器联网，使这些兵器在发射后可以自立协同计划冲击动作。

　　当前，国防科技正加快向信息化和智能化复合开展，显现出全方位、深条理开展的态势和多点打破、深度交融、普遍浸透的特性，对国度军究竟力、综合国力和国度宁静和计谋自动权发生主要影响。军事强国不竭鞭策国防科技前沿手艺探究和立异开展，将为加强军事才能劣势和合作劣势供给主要支持。

　　无人体系自立才能不竭进步。军事强国主动开展自立体系手艺，增强者机协同和集群手艺开展。在有人-无人协同方面，美国空军2015年启动“忠实僚机”项目，旨在完成有人驾驶作战飞机与无人作战飞机“长/僚机”编组，该项目别离于2015年和2017年展开了代号“海弗－空袭者”的两轮飞翔演示考证，展现了无人机自立计划并施行对地进犯的手艺才能，和顺应突发状况的自立应变才能。2019年美国空军XQ-58A女武神无人作战飞机完成首批3次试飞，标记着美国空军继F-16改型无人作战僚机以后，又一“忠实僚机”投入利用，表白美国空军有人/无人协同作战正在加快成熟并进入本质阶段。在无人蜂群方面，从2016年开端，美国DARPA、水师和空军环绕“蜂群”作战，展开了针对枢纽手艺和算法的多少演示考证项目。DARPA“小精灵”项目将研制一种小型、收集化、集群作战、部门可收受接管的无人机蜂群，操纵现役大型飞机在空中投放，照顾侦查与电子战载荷对敌防备体系施行饱和进犯。2020年1月，“小精灵”蜂群项目初次操纵C-130A运输机，胜利发射一架X-61A小精灵无人机。DARPA“拒止情况协同作战”项目于2019年2月胜利完成了无人机集群在强对立情况下的自立协同手艺考证。考证中，由6架RQ-23无人机和14架假造无人机构成的无人机集群，在通讯与环球卫星定位体系旌旗灯号受滋扰或中止、落空作战中间指令的状况下，经由过程自立导航定位和自立使命计划，完成了对既定目的和暂时目的的进犯。此次胜利考证，标记着无人机集群自立协同作战手艺获得枢纽打破。

　　太空作战配备手艺获得新打破将来十大科技趋向。一是反卫星手艺放慢分散。2019年3月，印度初次完成代号“女神力气动作”的地基动能反卫星实验，操纵地基反导阻拦弹击落1颗轨道高度约300千米的低轨卫星，声称成为继美、俄、中以后第四个具有反卫星才能的国度。实验所用导弹为反导阻拦弹，长13米，重18吨，设置两台固体火箭助推器。实验表白印度已打破反卫星中心枢纽手艺，开端构成地基低轨反卫星才能。二是天基反卫手艺成为次要国度开展重点。2019年，美俄航天器频仍在轨灵活，美军指派Mycroft抵近详查毛病地球静止轨道卫星S5，美国X-37B轨道灵活飞翔器在轨布置小卫星，俄罗斯军星“宇宙”-2521（代号“卫星检视仪”）抵近探测目的天下顶级十大高科技，三者最少具有操纵轨道拦阻等完成动能杀伤的潜力。三是机械人在轨操控手艺入轨试用。美国“使命扩大飞翔器”-1于2019年10月入轨。该飞翔器将灵活至地球同步轨道，对接老旧的“国际通讯卫星”-901卫星并携其飞翔数月，到达“宅兆”轨道，完成演示考证使命；以后再一同返回地球同步轨道，并为该卫星效劳5年，后续将持续效劳其他卫星。别的，俄罗斯也在开辟由红外激光器、太阳能电池阵和高效砷化镓光伏模块等组成的空间机械人，可操纵激光对低地球轨道航天器停止充电。次要国度经由过程开展无人在轨效劳手艺，可同步储蓄太空攻防手艺，提拔在轨控气力。

　　导弹防备手艺获得新打破。一是在动能阻拦手艺方面，2019年3月，美国地基中段防备体系初次停止双发齐射阻拦实验。首枚阻拦弹胜利摧毁了靶弹再入弹头，第2枚在观察弹头发生的碎片后，挑选最具要挟的目的并与之碰撞。实验中，初次启用了“天基杀伤评价”体系，对阻拦目的范例、摧毁结果停止评价。实验表白，美国地基中段防备体系已具有必然实战才能。美国在停止“从头设想杀伤器”项目后，已启动“下一代杀伤器”手艺研发。下一代杀伤器为多杀伤器，仍将接纳间接碰撞杀伤方法，将在美国当前布置的地基阻拦弹上利用。二是在定向能防备手艺方面，美国车载激光器已完成数十千瓦才能演示考证，将来将布置功率数十到数百千瓦、具有实战才能的车载高功率激光兵器。美国水师已于2020年2月在阿利·伯克级摈除舰上装置一体化光学致盲与监督体系高能激光器（HELLOS）体系。该体系是一种近间隔防备体系，今朝功率60千瓦，将来可到达150千瓦，将替换现役拉姆舰空导弹，遂行舰艇近间隔防空使命。美国空军停止了机载激光兵器体系“自防备高能激光演示器”（SHiELD）空中演示考证实验。实验中，该体系从空中发射激光，击落了多枚飞翔中的空射导弹。按方案，SHiELD体系将于2021年搭载在F-15战役机长进行反地空导弹和空空导弹演示考证。

　　低轨卫星星座成为开展热门。停止2020年2月，美国SpaceX公司已分5批，将300颗星链卫星发射入轨，动手构建由4.2万颗卫星构成的巨型低轨卫星星座。2019年11月，星链卫星完成C-12运输机通讯实验，通讯速度到达610兆比特/秒，比拟今朝美军战区卫星通讯最低5兆比特/秒的通讯速度，进步了2个数目级。

　　石墨烯将普遍用于军用电子与光电器件。石墨烯是一种由碳原子组成的单层蜂窝网格状二维质料，是天下上已知最薄、最轻、强度最大、导热性最好、透光率最高的新兴质料，在军用电子与光电器件方面具有普遍使用远景。2018年，欧洲石墨烯旗舰项目展现了环球首个全石墨烯光通讯链路，数据速度为25吉比特/秒。该手艺克制了石墨烯光子学制备手艺瓶颈成绩，是石墨烯光电器件量产的枢纽一步将来十大科技趋向。2019年2月，美国石墨烯消费商Grolltex颁布发表完成产能扩大，其在加利福尼亚的CVD单层石墨烯制作厂每一年可消费30000个8英寸的石墨烯晶圆产物，成为美国同类产物中范围最大的工场。

　　反复利用运载器与新型动力体系手艺是进入太空手艺开展的重点。一是反复利用运载火箭手艺研讨热度不减。2019年美国SpaceX公司经由过程改良猎鹰-9火箭一子级格栅舵质料、策动机热防护罩设想、箭体热防护涂层等方面，进一步提拔回光复用机能，胜利发射8次复用火箭。该公司还胜利完成火箭整流罩收受接管与复用，进一步紧缩本钱。二是航天运载器动力手艺成为新一代低本钱运载器研发的助推剂。美国蓝源公司研制的BE-4液氧/甲烷策动机胜利打破75%推力程度瓶颈，2019年8月完成100%推力（2400千牛）下焚烧实验，成为天下首个研制胜利的最大推力液氧/甲烷策动机。三是组合轮回策动机获得新打破。2019年10月，英国反响策动机公司佩刀策动机在0.05秒内，将气流温度由1000℃降至约100℃，为霸占佩刀策动机吸气形式下速率瓶颈扫清停滞，向研制两级/单级入轨反复利用飞翔器动力体系迈出枢纽一步。

　　下一代太空系统架构浮出水面。美国国防部部属太空开展局2019年7月提出应对新兴要挟的下一代太空系统架构。该架构将由传输层、导航层、监督层、威慑层、跟踪层、作战办理层和撑持层等构成，方案完成目的对准撑持、先辈导弹要挟跟踪、导航备份体系、太空态势感知、环球监督、威慑、作战办理、通用空中与撑持等八大才能，弥补和撑持由美国国度侦查局和美国空军主导的军事航天体系，方案2022财年具有作战才能。

　　人效加强手艺将明显提拔兵士作战才能。人效加强又称人体性能改进，是经由过程可穿着装备或操纵药剂、生物分解等手艺，打破兵士本身本质对作战才能与作战方法的限定天下顶级十大高科技，大幅提拔耐力、力气、速率和认知力。军用外骨骼手艺已从部分外骨骼逐渐开展到满身外骨骼，从纯真负重功用向助跑、助跳和帮助对准等功用拓展，美军军用外骨骼已可以让兵士负重91公斤以16千米时速行进，懦夫织衣作战服可将长工夫负重45公斤的体能耗损低落25%。

　　前沿手艺：野生智能 推翻性手艺 无人体系 机械人 假造理想 脑机接口 可穿着装备 3D/4D打印 生物科技 精准医疗 智能制作 云计较 大数据 物联网 5G通信 区块链 量子通讯 量子计较 超等计较机 新质料 新能源 太赫兹 航天 卫星 斗极 航空策动机 高机能芯片 半导体元器件 科技前沿使用 立异科技

　　配备开展：航空母舰 潜航器 水面舰艇 无人机 新型轰炸机 先辈雷达 新型导弹 新型坦克 反导 崇高高贵声速兵器 武装直升机 配备

　　其他：将来战役 大国博弈 商业战 国际新次序 习近平 马化腾 马斯克 DARPA 兰德研讨陈述 潘建伟 梅宏 吴曼青 李德毅 施一公 金一南 顾建一 卢秉恒 邬江兴 王凤岭 邬贺铨 沈昌祥 名家行动 国防建立 外军静态

　　军事脑科学手艺功效深入影响军事智能化开展。在仿脑手艺方面，2018年8月，美国空军研讨尝试室与IBM公司协作研制出天下最大的神经形状超等计较机蓝鸦。该计较机利用了IBM的真北类脑芯片，能够同时模仿6400万个生物神经元和160亿个生物神经突触，功耗仅为40瓦。2019年7月，英特尔公司颁布发表研收回一款名为“Pohoiki Beach”的新型神经形状芯片体系产物。该芯片体系受人类大脑思想方法启示，将生物大脑道理使用于计较机系统构造。与通用CPU比拟，Pohoiki Beach体系能将处置野生智能算法的速率提拔1千倍，服从提拔1万倍。在“脑控”手艺方面，DARPA生物手艺办公室比年来不断将脑机接口作为优先研发范畴，连续启动“神经工程体系设想”等项目，已可以操纵脑机接口完成人与无人机之间的双向通讯。今朝，脑机接口手艺开展日趋显现出非侵入式趋向。2019年6月，卡内基梅隆大学研讨团队胜利研发首个非侵入式脑控机器臂，在无创脑控机械人开辟范畴获得阶段性主要打破。在“控脑”手艺方面，次要指操纵外界干涉手艺手腕（如药物、电磁波等），完成对人的神经举动、思想才能等停止滋扰以至掌握。DARPA“规复自动影象”（RAM）项目已胜利证实，一种非侵入式大脑刺激办法能够极猛进步认知才能。

　　野生智能手艺向自立进修标的目的开展。可注释深度进修手艺正在成为野生智能研讨的新热门。美国国防初级研讨方案局（DARPA）2017年启动“可注释野生智能”方案，旨在探究可以使自立体系对其举动与输出成果停止更好剖析的手艺，进而衍生更多可注释的模子，同时连结高程度、高质量的进修与猜测表示，令人类用户可以有用了解、信赖和办理新一代野生智能手艺。DARPA还于2018年启动“下一代野生智能”方案，以处理野生智能手艺过分依靠海量数据和没法向用户供给决议计划注释等短处，追求鞭策以情形推理才能为次要特性的第三次野生智能海潮，在人类和机械间成立更牢靠的协作干系。

　　一代质料，一代兵器配备。新质料手艺是鞭策兵器配备开展的根底和先导手艺。制作手艺是国防产业的根底性支持手艺，其开展程度间接影响兵器配备质量、机能和作战效能。

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　　超质料在军用天线和隐身范畴已获实践使用。超质料是基于波实际，对质料内部微构造停止公道的野生设想，从而获得自然质料所不具有的超凡物理机能的一类质料。超质料可完成对光波、电磁波、声波的操控，在雷达、光电、通讯、传感、导航等方面具有宏大使用潜力。2019年12月，洛克希德·马丁公司和宾夕法尼亚大学开辟出一种基于超质料的天线。经由过程进步其孔径服从，同时不影响其巩固松散的构造，也不增长重量。2018年，美国西北大学研发了一种光学超质料，该质料可经由过程蜿蜒光芒改动本身色彩，将来无望用于制作隐形安装和生物传感器。

　　分解生物学手艺已闪现出宏大推翻性使用潜力。比年来，美国国防部连续推出“性命锻造厂”“庞大情况下的生物妥当性”“宁静基因”“虫豸同盟”“生物质料”平分解生物学研讨项目。美国陆军研讨尝试室将分解生物学提拔为十大优先开展范畴，以为微生物多是撑持将来作战职员需求的枢纽身分。美国水师研讨尝试室在“军事情况分解生物学科技优先开展使用研讨”项目赞助下，对陆地微生物停止基因改构，使其成为探测敌方潜艇、无人机的生物监测装备。美国空军“美杜莎”项目操纵细菌作为“修建”质料，将“发展砖块”手艺使用于铺设飞机跑道将来十大科技趋向，在不增长军事基地状况下完成空兵力气的快速投送。美国谍报界从2016年开端将基因编纂列入大范围杀伤性兵器要挟清单。今朝，美国在基因编纂的掌握与逆转研讨获得主要打破，2019年4月，DARPA“宁静基因”项目研讨团队胜利研发具有自耗竭机制的雏菊基因驱动器，为限定基因工程生物分散供给了新办法。