創(chuàng)新和突破

2016年5月11日，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）在國(guó)防部舉辦“演示日”活動(dòng)，展示其正在資助開(kāi)發(fā)的處于不同發(fā)展階段和技術(shù)成熟度的各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)和軍事系統(tǒng)，即所謂的超前衛(wèi)、高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)項(xiàng)目。今年“演示日”展示項(xiàng)目主要包括10大主題：航空、生物、反恐、賽博、地面作戰(zhàn)、海洋、微系統(tǒng)、航天、頻譜以及有前景的技術(shù)創(chuàng)意。以下是一些具體項(xiàng)目。

模塊化假肢

由美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)研制，采用肌電電壓控制，不僅外形與人手臂非常相像，其在強(qiáng)度、靈敏性方面也與人手臂相仿，且其觸覺(jué)及位置感應(yīng)分辨率很高。

“戰(zhàn)術(shù)偵察節(jié)點(diǎn)”（Tern）無(wú)人機(jī)

Tern無(wú)人機(jī)可垂直起降，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，具備監(jiān)視和打擊能力，DARPA計(jì)劃在2018年進(jìn)行全尺寸樣機(jī)的試飛。

水下升射載荷

這種向上浮起的節(jié)點(diǎn)預(yù)置于海底，能夠在需要時(shí)遠(yuǎn)程觸發(fā)，這個(gè)裝置隨即上浮至海面，釋放其有效載荷——如無(wú)人水面艇或無(wú)人機(jī)。

垂直起降（VTOL）X飛機(jī)

美國(guó)極光飛行科學(xué)公司研制的“雷擊”使用可旋轉(zhuǎn)的混合電推進(jìn)涵道風(fēng)扇動(dòng)力艙，可實(shí)現(xiàn)垂直起降和水平高速飛行。目前該機(jī)的20%縮比樣機(jī)已成功試飛。DARPA已為該項(xiàng)目投入近9000萬(wàn)美元以期建造2架全尺寸樣機(jī)。根據(jù)計(jì)劃，全尺寸樣機(jī)將于2018年9月進(jìn)行試飛。

移動(dòng)熱點(diǎn)

該移動(dòng)熱點(diǎn)裝置通過(guò)2個(gè)可控天線可在飛行中達(dá)到1GB/秒的數(shù)據(jù)傳輸速度。裝備2個(gè)移動(dòng)熱點(diǎn)負(fù)載的“影子”無(wú)人機(jī)可為偏遠(yuǎn)地區(qū)的士兵提供相當(dāng)于4G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)通信能力。利用攜帶該移動(dòng)熱點(diǎn)裝置的無(wú)人機(jī)編隊(duì)便可組建成靈活、可靠的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

透明裝甲

該“透明裝甲”由多層陶瓷、玻璃和高分子材料制成，總厚度約6厘米，可抵御7.62毫米口徑步槍的多次射擊。其陶瓷材料所具有的晶體結(jié)構(gòu)可防止裝甲在子彈擊中后碎裂，這使得該透明盔甲成為戰(zhàn)術(shù)車(chē)輛防彈玻璃的理想之選。

柔性外骨骼

哈佛大學(xué)懷斯研究所研制的柔性外骨骼通過(guò)多個(gè)馬達(dá)牽引附著在穿戴者大腿上的纜線，以減輕穿戴者行走時(shí)的肌肉受力，可使其力量與耐力提升25%。目前，美陸軍研究實(shí)驗(yàn)室正將該外骨骼系統(tǒng)用于士兵，進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試。

可自毀電子器件

圖中右側(cè)為嵌入在鋼化玻璃內(nèi)的芯片，左側(cè)為該芯片收到自銷(xiāo)毀信號(hào)后，完成自毀的狀態(tài)。此類(lèi)電子器件可以通過(guò)設(shè)定部件的使用時(shí)長(zhǎng)，來(lái)保護(hù)尖端技術(shù)，防止技術(shù)泄露。當(dāng)器件超過(guò)設(shè)定時(shí)長(zhǎng)后，將自動(dòng)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)物理銷(xiāo)毀。

“光子優(yōu)化嵌入式微處理器”項(xiàng)目研制的光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用光子（激光）替代電子進(jìn)行通信，通信容量更大、速度更快且能耗更低，相比同樣性能的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)的能耗僅為其1/20。目前，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校正致力于將光子計(jì)算機(jī)研制過(guò)程中產(chǎn)生的一些技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

微結(jié)構(gòu)材料

圖中緊挨著銅塊（右上）的為經(jīng)過(guò)微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、擁有晶格結(jié)構(gòu)（點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)）的金屬材料。通過(guò)3D打印和編織技術(shù)，可嚴(yán)格控制金屬的微結(jié)構(gòu)，而不同的結(jié)構(gòu)使金屬具有很多獨(dú)特的性質(zhì)，如定制不同密度、孔隙、彈性、質(zhì)量和強(qiáng)度等性能指標(biāo)的材料。有人將使用微結(jié)構(gòu)材料與實(shí)心材料的區(qū)別比作建造金字塔和埃菲爾鐵塔。微結(jié)構(gòu)材料未來(lái)應(yīng)用前景十分巨大。

微工廠

圖為美國(guó)斯坦福國(guó)際研究所利用大量微型機(jī)器人制造的輕質(zhì)碳纖維桁架，該碳纖維桁架上還可擁有嵌入式電子器件。目前，此類(lèi)機(jī)器人正致力于制造蒙皮，一旦蒙皮與桁架及電子器件實(shí)現(xiàn)結(jié)合，便可用于制造各類(lèi)結(jié)構(gòu)體，未來(lái)甚至還可以用于制造車(chē)輛。

快速自主無(wú)人機(jī)

全自主無(wú)人機(jī)依靠機(jī)載的感知與計(jì)算系統(tǒng)感知和規(guī)避障礙物。該無(wú)人機(jī)裝備2個(gè)立體相機(jī)，可實(shí)現(xiàn)飛行速度1米，秒時(shí)基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)規(guī)避障礙物。DARPA希望到201 8年，此類(lèi)無(wú)人機(jī)利用其自主導(dǎo)航系統(tǒng)能夠以20米/秒的速度在室內(nèi)、外飛行，甚至能夠快速穿過(guò)門(mén)窗。

芯片內(nèi)/芯片間增強(qiáng)冷卻

該冷卻技術(shù)不是在中央處理器頂部進(jìn)行整體冷卻，而是讓液體冷卻劑在處理器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)冷卻，這種處理思路有望大幅提升系統(tǒng)的冷卻效率。圖中展示的芯片，其基底刻蝕有多條微通道，以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)冷卻。這種芯片可用于高性能計(jì)算機(jī)和固體激光器。

速度最快芯片

圖中展示的是目前世界上運(yùn)行速度最快的芯片所驅(qū)動(dòng)的無(wú)線電鏈路，其工作頻率為850吉赫，是DARPA已驗(yàn)證的最高頻率的無(wú)線電鏈路。隨著射頻頻譜使用變得日益擁擠，超高頻無(wú)線電可以鏈接更多的設(shè)備、以更快的速度傳輸更大量的數(shù)據(jù)。

芯片式激光雷達(dá)

圖片中右上位置銀片狀的小裝置是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的固態(tài)激光雷達(dá)。該雷達(dá)使用紅外激光探測(cè)目標(biāo)物的方位和距離，目前的探測(cè)距離為1米，DARPA預(yù)計(jì)到2016年底，探測(cè)距離可達(dá)10米，甚至有望達(dá)到100米或更遠(yuǎn)距離。目前，大多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)（包括自主車(chē)輛）使用的是復(fù)雜、昂貴的大型激光雷達(dá)系統(tǒng)，而低成本的固態(tài)激光雷達(dá)有助于發(fā)展經(jīng)濟(jì)可承受的新型自主系統(tǒng)。

衛(wèi)星總線

圖中模塊化的微型衛(wèi)星可為在軌回收?qǐng)?bào)廢衛(wèi)星的部件提供一個(gè)存放、供能和實(shí)施有效控制的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其作用類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的主板、主線。該飛行器采用模塊化設(shè)計(jì)，不僅可根據(jù)需要進(jìn)行配置和組裝，提供所需的靈活性、冗余度和低成本。DARPA計(jì)劃在2016年8月使用SpaceX公司的“獵鷹9”火箭，將圖中所示的模塊化“總線”衛(wèi)星（該衛(wèi)星將攜帶1架望遠(yuǎn)鏡）送入太空。

機(jī)器人衛(wèi)星維護(hù)系統(tǒng)

圖為用于地球同步軌道衛(wèi)星維護(hù)的機(jī)器人衛(wèi)星模型，該研究填補(bǔ)了當(dāng)前空間衛(wèi)星維護(hù)的空白。未來(lái)，該機(jī)器人衛(wèi)星或?qū)⒛軌驅(qū)υ谲壭l(wèi)星進(jìn)行檢查、維修、增裝負(fù)載，甚至變更軌道。該研究還將節(jié)約發(fā)射成本并減少軌道碎片。