美陆军2018年十大科技进展

福建闽窗网 2019-03-22

来源:远望智库  军民融合观察


美国陆军研究、发展与工程司令部作为陆军的研究实验室,肩负发现、创新和转化科学技术解决方案,现代化陆军部队、支持未来士兵的使命。12月17日,该实验室首席科学家亚历山大·科特博士评选出陆军科学家2018年十大科技进展。

第1:驯服原子

原子核可以储存巨大的能量。美陆军研究人员及其国际合作伙伴发现了一种以可控方式从原子核中释放能量的安全新方法,他们以一定的速度排列电子,使其可以被原子捕获,刺激原子核以释放能量。这种技术不是核反应,以前也没有获得过实验验证。该科学成果的发表标志着美陆军在寻找和获得替代能源方面迈出重要一步。

第2:人类训练人工智能机器人或程序

陆军科学家开发出名为Deep TAMER和 Cycle-of-Learning的人在环路中机器学习技术——新算法,可使机器人在与人类训练员的互动中学习如何执行任务,极大提升机器人或计算机程序的学习速度,所需训练数据也大幅减少。训练员可通过多种方式教授人工智能体,包括演示验证、实时干预、实时评估反馈。而使用这些新算法的人工智能载体则能有效解读训练员的行为,并快速学会如何在新环境中执行任务。

第3:比TNT炸药威力更大更安全的新炸药

含能材料可能非常不稳定,易爆炸。美陆军科学家研制出一种名为BODN的新型含能材料,其威力可能高出当前最常见的TNT炸药50%。该材料具备可保持稳定性的分子特征;它无毒,这一点与TNT炸药不同;同时,它易于熔化以制造炮弹,这一点与TNT炸药相同。研究人员还创造出一种具有成本效益的BODN合成工艺。

第4:具备极强力量的跳跃机器人

美陆军赞助的一项研究发现了生物系统跳得更高、更远的一般原理:将能量贮存于采用闩锁机制以实现突然释放的弓或弹弓内,可放大肢体的最大投掷力。这种设计原理常见于利用弹性结构最大化动能的动植物、真菌和机器等。研究人员以此为基础研制的跳跃机器人,未来可用于收集战场情报,而不会被发现。

第5:超强纳米晶合金

美陆军科学家研制出一种铜钽纳米晶合金,由平均大小约为50纳米的晶粒排列成簇组成,可维持极高且统一的机械强度和微观结构稳定性,能承受极端冲击和温度,是陆军射弹或装甲的潜在候选材料。

第6:冷却涂层抵挡沙粒侵袭

美陆军常常需要面对灰尘沙粒爆炸导致设备过热的情况。陆军科学家开发出一种可抵挡沙粒侵蚀的新材料,这是一种隔热材料,它涂覆于陆军直升机发动机的涡轮叶片,可以使进入发动机的微小沙粒融化并粘附于其上,从而防止叶片过热。这就为发动机的涡轮叶片提供了额外的保护,并使直升机可以保持飞行和战斗。

第7:强X射线对燃气轮机燃烧室内部进行成像

美陆军科学家利用阿贡实验室先进光子源(一部大型同步加速器),进行了一次对燃气轮机燃烧室内雾化过程进行成像和测量的实验。他们使用强X射线,有史以来第一次在燃烧室运转过程中,对喷射器最顶端的喷雾破碎进行了成像。科学家表示,实验获得的新信息将有助于设计采用替代燃料的未来燃气轮机燃烧室,开发具有更高功率密度和效率的发动机。

第8:类脑计算机解决超复杂问题

传统计算机在解决极端复杂问题(如整数分解问题)方面存在局限性,可能需要几年时间,才能实现对复合大整数的分解。网络安全领域的一些最佳做法正是依赖于传统计算机在此方面的局限性。神经形态计算机与传统计算机的运行原理完全不同。美陆军一个研究团队利用新型类脑计算机的大规模计算能力,发明了一种分解大整数的方法。这一进步可能有助于未来陆军计算设备在电力、连接等受限环境下快速解决极其复杂的问题。 

第9:超带宽超灵敏原子天线

人们每天都通过天线利用电磁波发送和接收数据。美陆军科学家已利用激发至高能级(里德伯态)的里德伯原子,实现了远高于较小型传统天线的通信速率。里德伯原子拥有一个高激发、近乎离化的电子,对电场(包括100兆赫到1太赫之间的微波电场)极其敏感,可用于研制超灵敏、高带宽、微波通信天线。研究人员希望利用这种原子,开发出新型量子天线,使未来士兵可进行并行、快速通信。

第10:以最低限度的失真传输量子信息

美陆军科学家认为,未来士兵将广泛使用强大的量子计算机和传感器。他们需要通过“纠缠”来传递量子信息。当行进中的光子快速通过空气或光纤时,(环境干扰会导致)纠缠失真。而如今,陆军科学家发现了一种方法,可以通过操纵保持在局域的光子,恢复行进中光子的纠缠。他们表示,这是实现超安全战场通信的重要一步。



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