王璐菲

著眼大國對抗 陸軍項目展示

王璐菲

專題— 美國國防部實驗室日

2017年5月18日，美國國防部舉辦第二屆主題為“解決當下問題，設計未來方案”的實驗室日，美軍63家國防實驗室和工程中心展示了80余項創(chuàng)新性成果。實驗室日被稱為“美國軍方的科學大會”，每兩年舉辦一次。首屆國防部實驗室日于2015年5月舉行。美國國防部負責研究和工程的副部長米勒在開幕式上表示，國防實驗室既幫助滿足當前緊急作戰(zhàn)需求，也確保美軍未來的絕對優(yōu)勢，還為聯(lián)合部隊提供跨所有作戰(zhàn)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御、戰(zhàn)斗部署、空間機器人、情報監(jiān)視偵察能力、地面和空中主被動防御系統(tǒng)等。從此次展示成果看，人工智能、生物交叉及定向能技術等是美軍當前研究的重點。這些技術面向未來作戰(zhàn)需求，可能改變未來作戰(zhàn)的“游戲規(guī)則”。本期《軍事文摘》帶您一起走進美國國防部實驗室日，一起窺探未來玄機。

近20年來，美國陸軍一直在與中東敵國對抗，而美國的這些中東敵國在技術上不太成熟。據(jù)戰(zhàn)略與國際研究中心2017年5月發(fā)布的美國陸軍現(xiàn)代化報告顯示，美國陸軍的技術在某種程度上落后于競爭國家。美國陸軍與技術不成熟的敵人戰(zhàn)斗近20年之后，必須重新調(diào)整對抗中國和俄羅斯的戰(zhàn)略。美國陸軍研究實驗室主任菲利普·佩爾孔蒂表示，美國陸軍正將更多的注意力轉(zhuǎn)向技術更先進的對手。

美國陸軍將要在哪些裝備和技術領域投入巨大資源，以擴大和競爭對手的差距，讓我們循著美國國防部實驗室日美國陸軍的展示項目，一窺美國陸軍未來裝備和技術發(fā)展端倪。美國陸軍研究實驗室重點展示了人工智能、能源與激光、生物交叉等前沿技術領域的進展。

自主系統(tǒng)與人工智能

微型自主系統(tǒng)與技術（MAST）MAST的作戰(zhàn)構(gòu)想是：當部隊在城市和其他復雜環(huán)境作戰(zhàn)時，微型自主機器人將先期執(zhí)行情報、監(jiān)視與偵察任務，配合士兵或班組的作戰(zhàn)行動。微型自主系統(tǒng)將用于室內(nèi)、戶外或地下系統(tǒng)等無法獲得GPS信號、無法預先獲得地圖或可靠通信地區(qū)的作戰(zhàn)。這些自主機器人系統(tǒng)還應適應作戰(zhàn)節(jié)奏開展協(xié)同作戰(zhàn)，以應對環(huán)境中的不確定性，并能進行自身狀態(tài)評估，以最大限度協(xié)助士兵作戰(zhàn)。

該項目研究的關鍵技術領域包括：機動性、控制與動力學；感知、探測與處理；通信、網(wǎng)絡化與協(xié)同。該項目取得的主要進展包括：縮短了快速部署自主系統(tǒng)所需時間；提升了在日益復雜環(huán)境中的作戰(zhàn)能力；極大降低了士兵所需攜帶的便攜式自主系統(tǒng)的規(guī)模；演示驗證了異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同行為；具有強大的抗陣風及機動與控制能力，可完成穩(wěn)健有力的動作，如可在多種環(huán)境下棲息停留和回收；針對用于微型自主系統(tǒng)可擴展、高度機動飛行平臺的模擬工具，驗證并提升了基于計算流體力學模擬工具的先進性；發(fā)掘并實現(xiàn)了多種仿生學方法，可提高在復雜地形中的效率和機動性。

戰(zhàn)術增強現(xiàn)實 增強現(xiàn)實技術是一種新興計算機應用和人機交互技術，能將虛擬對象與真實場景融為一體。增強現(xiàn)實技術由虛擬現(xiàn)實技術發(fā)展而來，與虛擬現(xiàn)實技術的聯(lián)系非常緊密。虛擬現(xiàn)實看到的場景和人物全是虛擬的，重點是將人的感官帶入一個虛擬世界。而增強現(xiàn)實看到的場景和人物則部分真實、部分虛擬，是把虛擬的信息帶入到現(xiàn)實世界中。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)需要巨大運算能力的支持才能展示出沉浸式場景，且逼真程度無法達到與人感官能力完美匹配的程度；增強現(xiàn)實技術則是在充分利用真實環(huán)境的基礎上，疊加虛擬信息（物體、圖片、視頻、聲音等），從而大幅降低了對計算機圖形能力的要求。

戰(zhàn)術增強現(xiàn)實系統(tǒng)通過安裝在士兵頭盔上的眼鏡與單兵可穿戴計算機和定位系統(tǒng)保持無線聯(lián)系，可顯示當前地圖信息、即時目標信息及當前位置的GPS跟蹤數(shù)據(jù)。戰(zhàn)術增強現(xiàn)實系統(tǒng)將徹底改變士兵觀察和理解戰(zhàn)場的方式，使士兵在戰(zhàn)場的所有作戰(zhàn)元素之間獲得通用作戰(zhàn)圖。戰(zhàn)術增強現(xiàn)實提供的傳感器圖像集成了地圖、導航和3D模型，極大增強了作戰(zhàn)機動性和火力。這些技術將使美軍作戰(zhàn)人員能夠在部隊規(guī)模和作戰(zhàn)節(jié)奏相比對手處于劣勢的情況下，取得相對于敵方的不對稱作戰(zhàn)優(yōu)勢。

未來戰(zhàn)術增強現(xiàn)實系統(tǒng)概念

能源技術

下車士兵電源 當前電力生成方案難以滿足下車士兵在遠征作戰(zhàn)行動中獲得多日自我維持的能力，士兵需要攜帶大量不同類型的電池，增加了士兵的后勤保障負擔。此次實驗室日展示了創(chuàng)新的便攜式電源解決方案，并簡要介紹了一些領域的最新進展，主要包括：分布式電力系統(tǒng)的控制標準和架構(gòu)；電源管理的能量預測應用和優(yōu)化工具；無線電力傳輸。這些解決方案將確保可再生能源技術的有效應用和臨時部署，最大程度地減少電力浪費，并顯著減少作戰(zhàn)人員執(zhí)行作戰(zhàn)任務所需攜帶的電池類型、數(shù)量和重量。

這些新電力技術將確保遠程下車士兵或遠征基地營地在野外嚴酷的作戰(zhàn)條件下繼續(xù)維持其電力供應，進而提高其戰(zhàn)備能力，并減輕對保障電力和能量所需后勤保障的依賴性。此次展出的便攜式電力和能量技術包括：可穿戴式電源（電池和燃料電池）、能量收集裝置（高效太陽能電池板和動力組件）及智能電源管理系統(tǒng)等。

反介入/區(qū)域拒止技術

美陸軍工程研究與發(fā)展中心正在與美空軍、陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊、國防部長辦公室、作戰(zhàn)司令部和運輸司令部合作，以解決阻礙規(guī)劃人員、分析人員和作戰(zhàn)人員能力的重大挑戰(zhàn)，從而在反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中占據(jù)優(yōu)勢。

陸軍工程研究與發(fā)展中心研究通過發(fā)展先進的工程技術，實現(xiàn)反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中的兵力投送，粉碎敵方拒止美軍進入戰(zhàn)區(qū)的企圖，并保障在整個戰(zhàn)場的機動性。相關技術包括：可快速評估受損港口/碼頭設施的無人水面艇；在兩棲登陸之前進行近岸沿海偵察的低成本無人機；在激烈對抗戰(zhàn)區(qū)中保障陸軍航空兵和空軍作戰(zhàn)的受損機場修復技術；用于無人機起落跑道、直升機著陸區(qū)和岸上后勤保障的地形平整裝置；使用次聲波對關鍵資產(chǎn)和橋梁狀況進行遠程監(jiān)測；對河流流量和流速進行15天預報，為架橋任務規(guī)劃提供信息支持；供作戰(zhàn)工程師偵察、評估和規(guī)劃而使用的戰(zhàn)場傳感器；供遠程基礎設施評估和戰(zhàn)略層面規(guī)劃人員使用的決策支持工具。

醫(yī)療領域

I-Portal便攜式評估系統(tǒng) 該系統(tǒng)顯示器是一種連接到計算機程序的虛擬現(xiàn)實頭戴式裝置，該裝置可讀取一系列眼球運動路徑，以確定受試者是否具有持續(xù)的創(chuàng)傷性腦損傷，并在相連的計算機屏幕上顯示結(jié)果（包括受試者的眼球運動）。該產(chǎn)品由美陸軍醫(yī)學研究與裝備司令部“戰(zhàn)斗傷亡護理研究項目”和位于賓夕法尼亞州匹茲堡的神經(jīng)動力學公司聯(lián)合研發(fā)。陸軍希望利用該技術具備實時診斷顱腦損傷的能力，對戰(zhàn)場內(nèi)外的作戰(zhàn)人員進行更為準確及時的顱腦損傷診斷。美國防部已證實，自2000年以來，美軍各軍兵種共有超過35萬個創(chuàng)傷性腦損傷案例。鑒于這種情況，研發(fā)一種可快速準確診斷顱腦損傷的非創(chuàng)傷性工具，對在未來保證美軍作戰(zhàn)人員的持續(xù)健康至關重要。

實驗室增強現(xiàn)實技術下的飛機視圖

實驗室日期間，游客參觀由美國陸軍研發(fā)的抗爆炸物士兵裝備

戰(zhàn)士負傷評估模擬假人（WIAMan） WIAMan是世界首款用于身體下方爆炸測試的毀傷試驗假人。WIAMan擬人試驗裝置專為軍用實彈射擊試驗與鑒定的目的研制，并計劃于2018年交付具有全部功能的原型。WIAMan模擬假人復制了當前男性作戰(zhàn)人員50%的部分，是最耐用的戰(zhàn)區(qū)威脅類人形測試負載模型。該模型復雜的生物仿真度和穩(wěn)健傳感器設計，在確定新型車輛系統(tǒng)中爆炸對士兵潛在毀傷效應方面，具有無可比擬的精確性。WIAMan模擬假人對作戰(zhàn)人員的戰(zhàn)備水平至關重要，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：優(yōu)化和改進地面車輛系統(tǒng)防護能力和生存能力；評估身體下方爆炸對重要任務影響；量化作戰(zhàn)人員風險，為車輛和人員防護裝備設計提供數(shù)據(jù)支持，從而減低在行動中犧牲的作戰(zhàn)人員的數(shù)量、提高作戰(zhàn)人員的生活品質(zhì)等。通過政府、工業(yè)部門和學術界開展合作將會獲得全面的WIAMan能力，包括擬人試驗裝置、有限元素模型、基于軟件的損傷庫和分析技術。除Hybrid III（在20世紀70年代由汽車工業(yè)部門研發(fā)的傳統(tǒng)毀傷試驗模型）外，WIAMan展覽將提供觀看和觸摸WIAMan試驗模型、觀看WIAMan有限元素模型視頻、利用WIAMan和 Hybrid III模型開展身體下方爆炸試驗的視頻以及檢查由于身體下方爆炸造成的樣本傷害的3D打印圖片。

輕型外骨骼 第三只手臂—用于武器穩(wěn)定的輕型外骨骼是美國陸軍研究實驗室正在開發(fā)的一種可穿戴的外骨骼設備。“第三支手臂”可與防彈背心前面或后面的模塊化輕型承重裝備織物相連，或作為一個插件放入裝甲板防護衣袋中，平衡部分武器和其他工具的重量?！暗谌皇直邸边B接到步槍頂部的皮卡汀尼導軌上，可適用于各種武器。通過采用一種簡單的彈簧元件，該設備能將重量重新分配至士兵身體上，實現(xiàn)武器或工具的完全再平衡。這種配置可使用戶攜帶和操作各種武器和工具，以及在非常規(guī)瞄準姿勢（如有遮蔽的情況下）下對步槍進行單手操作?！暗谌皇直邸敝饕筛邚姸容p型碳纖維復合材料制造，樣機重量不到1.8千克。

隨著武器殺傷力的增強，其重量、后坐力、噪音也逐漸增加。通過使用輕型設備（如外骨骼）來穩(wěn)定

武器，可進一步增強輕武器的殺傷能力。因為外骨骼重新分配了額外的重量和后坐力，士兵可以更長時間、更穩(wěn)定地握持武器，也可以使用威力更大的武器?！暗谌皇直邸笨梢蕴岣呙闇示炔p輕士兵的疲勞，尤其適用于行進間射擊以及建筑物內(nèi)無依托射擊的作戰(zhàn)場景。

定向能技術

高能激光技術開發(fā)與演示驗證隨著二極管泵浦激光技術的進步，車載固態(tài)高能激光武器系統(tǒng)用于實戰(zhàn)更具可行性。陸軍空間與導彈防御司令部正在開發(fā)高能激光戰(zhàn)術車輛演示器原型系統(tǒng)，以滿足“間瞄火力防護能力增量2-攔截”（IFPC Inc2-I）系統(tǒng)的需求。IFPC系統(tǒng)旨在保護作戰(zhàn)人員免遭來自火箭彈、炮彈和迫擊炮以及無人機的威脅。美國陸軍計劃研制100千瓦級車載激光器演示驗證系統(tǒng)，2022財年將演示驗證反火炮、迫擊炮和反無人機系統(tǒng)能力。目前，高能激光移動試驗車（一種基于斯瑞克戰(zhàn)車的高能激光器系統(tǒng)），已演示驗證了10千瓦激光系統(tǒng)在相關環(huán)境中反小型迫擊炮彈和無人機系統(tǒng)的能力。2017年底，高能激光移動試驗車將集成50千瓦級的激光器，并將在2018財年末進行反火炮和迫擊炮、無人機系統(tǒng)演示驗證。

責任編輯：彭振忠