2017年國外國防科技十大進展

編者按：

經軍內外科技信息機構、專家的推薦及多輪評審，軍事科學院軍事科學信息研究中心組織評選出「2017年國外國防科技十大進展」，這些進展集中展現了2017年國外國防科技的一些重大動向和創新。現將評選結果刊發如下，供參閱。

一、

谷歌破解哈希演算法加密將對網路安全構成極大威脅

2017年2月23日，美國谷歌公司安全研究團隊宣布通過哈希碰撞，在國際上首次利用非窮舉方案成功破解一代安全哈希演算法（SHA-1）。此次破解將對政府、銀行及軍事部門等機構內眾多採用SHA-1加密機制的計算機系統造成嚴重影響。

哈希演算法由美國國家安全局設計，並得到美國聯邦信息處理標準認證，可以針對任何電子文件和內容生成一串長度固定的唯一字元串（即哈希值），用於檢驗文件和內容是否被篡改，廣泛用於互聯網環境下的安全認證，如網銀交易、涉密文件傳輸、受信任環境下通信等。此次破解通過攻擊SHA-1，成功創建了2份具有相同哈希值的不同文件，這就意味著一個有效電子簽名可用於不同文件，如網銀轉賬等交易的唯一性和真實性將無法核實，終結了哈希演算法的安全神話。

SHA-1被破解，將使得大量終端受到威脅，眾多網路設備、軍用網路終端、戰場數據鏈系統、單兵手持終端等將成為潛在攻擊對象，帶來極大的安全隱患。

二、

俄羅斯研發出世界首個量子區塊鏈系統

2017年5月，俄羅斯量子中心和俄羅斯科學院的研究人員測試首個量子區塊鏈系統，並在俄羅斯最大的銀行——Gazprom銀行成功進行了演示驗證。

傳統區塊鏈主要採取基於哈希演算法的公私鑰進行信息加密。隨著量子計算時代的來臨，私鑰有可能被量子計算機系統破譯，造成網路傳遞數據的泄密。量子區塊鏈系統使用量子密鑰分發形式，取代原有私鑰結構，將量子密碼中防竊聽防截獲特性應用於區塊鏈網路，一旦偵測到非法用戶的干擾或竊聽，區塊鏈將在全網作廢該量子密鑰，即使量子計算機也無法破譯，安全係數極高。

俄羅斯研發的量子區塊鏈系統，將量子加密技術引入區塊鏈，是區塊鏈技術與量子信息技術的一次成功結合。該系統能夠監測任何干擾和竊聽，確保信息安全穩定傳輸，為區塊鏈網路的軍事安全通信奠定基礎，將對現有的信號截獲、破譯、偵收等手段帶來極大挑戰。

三、

美軍演算法戰開始投入實戰運用

2017年12月，美軍情報分析人員使用含特殊演算法的計算機，對「掃描鷹」無人機在中東地區所拍視頻展開識別。試驗開始僅幾天，計算機對人員、車輛、建築等物體的識別準確率便達到了60%，一周後提升到80%。這種特殊演算法來源於4月份啟動的Maven項目。

2017年4月26日，時任國防部副部長羅伯特·沃克簽發備忘錄，成立「演算法戰跨職能小組」（即Maven項目），統一領導美軍「演算法戰」相關概念及技術應用研究，加快國防部集成人工智慧與機器學習技術的速度，將海量數據快速轉換為切實可用的情報。「演算法戰」的核心是基於人工智慧的「智能+」戰爭，將促進大數據分析、人工智慧、機器學習、計算機視覺演算法和卷積神經網路技術開發，提高情報分析的自動化水平，加速人工智慧技術在情報分析、輔助決策、精確協同、智能指揮等軍事領域應用。

四、

美國超高能含能材料研發取得突破

2017年1月，美國哈佛大學在《科學》雜誌發表論文稱，通過使用金剛石壓砧技術，在495吉帕高壓和接近零度的超低溫條件下，首次合成出微米級固態金屬氫。試樣尺寸為直徑8微米、厚度1.2微米，且以液氮冷浴存貯。

金屬氫具有能量高、密度大、室溫超導性好等諸多優異特性。

一是可用作超高威力炸藥。金屬氫是迄今已知的化學能最高的含能材料，能量密度約2.16×105焦/克，是第一代含能材料TNT的50倍。

二是可用作超高能火箭燃料。金屬氫理論比沖高達1700秒，是運載火箭現用液氫/液氧混合燃料的3.5倍，其推力是液氫/液氧混合燃料的5倍，可實現運載火箭單級入軌，有望引發火箭推進技術革命。

五、

俄羅斯研製出射頻-光子雷達試驗樣機

2017年7月，俄羅斯研製出世界首個機載射頻-光子雷達收發組件樣機。該樣機工作頻率為100吉赫茲，利用基於光子的射頻發生器、模數轉換器、接收器等組件，產生超寬頻射頻信號，實現高精度目標識別，可探測500千米外飛機，並生成高清三維圖像。該射頻-光子雷達將部署於俄羅斯第六代戰鬥機，並與機載多光譜系統協作，顯著提升戰機目標識別能力。

射頻-光子雷達主要具有以下性能特點：

一是探測能力強。該雷達工作頻率在極高頻段，可將解析度由厘米量級提高到毫米量級，能夠增強對隱身戰機及高超聲速飛行器的探測能力。

二是隱身能力強。相比採用電子管和半導體器件的傳統雷達，射頻-光子雷達的能量轉換效率可達到60%～70%，使飛機系統的產熱量降低數倍，可顯著降低飛機紅外輻射強度。

三是抗干擾能力強。由於光信號既沒有質量也不含電荷，因此微波光子雷達不受外部電磁場影響，具備較強抗干擾能力。四是重量輕、低損耗。射頻-光子雷達用光纖取代電纜，不僅可減小雷達重量（僅為現有雷達的1/7～1/5），還可實現雷達信號的低損耗傳輸。

六、

美軍有人機/無人僚機協同技術演示取得重大進展

2017年3月，美空軍研究實驗室在愛德華茲空軍基地完成有人機/無人僚機編組演示試驗。試驗中，1架F-16扮演的「無人僚機」自主與F-16有人戰鬥機開展了協同作戰演練。此次演示是檢驗有人機與無人機編隊實施空中打擊所需綜合技術的重要里程碑，不僅展示了無人機如何在預定情況下自主規劃並執行對地攻擊的能力，還演示了無人機如何適應突發情況的自主應變能力。

2017年7月，美海軍研究實驗室通過模擬試驗驗證了無人僚機概念的可行性。試驗中，一名有人機飛行員在模擬環境下，與一架無人機進行了編隊飛行，該無人機由海軍研究實驗室「戰術作戰管理器」軟體控制。有人機飛行員發出總體任務指示，無人機則能對一系列作戰行為、自選任務目標展開「獨立思考」，並對意想不到的挑戰和威脅做出響應。

有人機與無人僚機協同作戰，可大幅提升作戰效能，正在成為美軍積極探索的新型作戰概念。有人機與無人僚機協同作戰一旦形成作戰能力，將對未來作戰樣式和裝備發展產生顛覆性影響。

七、

美國研發可接管敵方無人機的反無人機新技術

2017年6月，美國D13國際公司研發出一種名為「幻術師」的可接管敵方無人機控制權的反無人機新技術。與傳統動能打擊和常規電子戰系統不同，「幻術師」系統對無人機系統不進行動能攻擊或干擾，而是利用無人機系統數字無線電信號的漏洞，在探測和識別無人機的無線電信號之後，通過操控無人機的通信協議，切斷無人機與其控制器之間的鏈路，獲取對無人機的控制權，使用戶在某些情況下完全控制一架或多架無人機，並發送指令使無人機停止飛行、安全降落或改變航向。此外，「幻術師」還可截取無人機的遙測數據和視頻圖像，甚至可以追蹤到無人機操作員的地理位置。目前，D13公司已經成功進行多次試驗，展示了該技術的能力。

通過操控無人機通信協議進而接管無人機控制權的反無人機手段，是反無人機領域的一項新技術，在反無人機、部隊安全保障等方面具有廣闊的發展前景。

八、

輪轂驅動技術帶來軍用車輛動力傳動系統重大變革

2017年8月，英國奎奈蒂克公司為美國國防高級研究計劃局「地面X戰車」項目開發出輪轂驅動系統樣機，單個樣機輸出功率115千瓦，車輛單位重量功率32.8千瓦/噸。該輪轂驅動系統主要由高功率密度小型永磁電動機、變頻器、3速行星變速機構、摩擦盤式制動器、可控冷卻系統等組成。系統通過變頻器調節電動機功率和旋向，控制車速和運動方向；通過變速機構減速增扭，降低對電動機性能要求，實現輸出扭矩16千牛·米的目標。

與傳統驅動形式相比，輪轂驅動具有多種優勢：

一是簡化動力傳動系統。取消變速箱、傳動軸、驅動橋等傳動裝置，徹底改變車輛動力傳動系統設計。

二是提高車輛機動性。減輕車重，提高車輛單位重量功率，更易於實現部分車輪驅動、全輪驅動等多種驅動形式，提高車輛機動性及通過困難路面能力。

三是增加車輛總體設計自由度。增大車輛有效空間，增載入員數量，提高武器配置、防護等設計靈活性。四是增強乘員生存力。當車底遭遇爆炸時，輪轂驅動部件向乘員艙飛散的概率小，不易造成乘員傷亡。

九、

美國高速水聲通信技術取得重大突破

2017年6月，美國勞倫斯·伯克利國家實驗室完成螺旋聲波多路復用技術陸上實驗，首次驗證了螺旋聲波信號高效並行傳輸技術可行性。螺旋聲波多路復用技術是指利用螺旋聲波在相同頻率下互不干擾的特性，將多路（信道）聲波信號疊加形成複合聲波信號，實現並行傳輸。與現有水聲通信相比，可使水下通信速率提升8倍。

該研究實現了螺旋聲波信號高效並行傳輸技術的突破，為破解遠距離水聲通信速率低的難題提供了新途徑，對水下通信技術未來發展具有重要影響。

一是可大幅提升水下武器裝備通信能力。這一技術突破將大幅提高水聲信號傳播速率，有效提升潛艇、無人潛航器的作戰能力和生存能力。

二是促進水下全球定位系統發展。水聲通信技術在水下全球定位系統的應用佔據重要地位。該技術將減少水聲信號傳輸之間的信號差，在更短時間內測算浮標和水下目標相對位置，提升定位系統運行效率。

三是推動海底感測器網路發展，大幅提升海底感測器網路聯合檢測能力。

十、

美軍全源定位導航系統走向實用

2017年5月，美空軍研究實驗室成功研製出可在GPS無法使用環境下進行導航的全源定位導航（ASPN）系統，並在海、陸、空基平台上進行了演示驗證。該系統允許將備用感測器的信息導入飛機標準導航裝置，從而在GPS系統無法有效提供服務的環境下為戰機等導航。

全源定位導航系統能夠融合激光雷達、激光測距儀、相機和磁力計等多種感測器數據，以及電視、廣播、移動基站等的非導航信號，甚至可利用閃電等自然現象產生的機會信號進行導航定位。ASPN系統的發展與應用將全面解決衛星導航系統固有脆弱性引起的水下、地面、室內、高山與城市巷道等環境下的導航與授時問題，推動智能武器以及定位、瞄準、導航、制導能力等大幅提升。

軍事科學院軍事科學信息研究中心

圖片來自互聯網

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