DARPA最新动态：寻求采用自主方式解决僵尸网络问题、开发可植入神经接口的微型平面显微镜、研发便携式“机械天线”低频通信系统……
本期包含以下内容：
DARPA新项目寻求采用自主方式解决僵尸网络问题
DARPA联合BAE公司为小型无人机研发多功能射频任务模块
DARPA资助美国莱斯大学开发可植入到神经接口的微型平面显微镜
DARPA战略技术办公室提出“马赛克战争”概念
DARPA研发便携式“机械天线”低频通信系统
DARPA新项目寻求采用
自主方式解决僵尸网络问题
DARPA于8月3日发布征询通告，寻求可使网络对手基础设施失效的自动化技术和软件工具。
“利用自主系统对抗网络对手（HACCS）”项目目标是开发能够准确识别恶意入侵网络者的技术、为大量已知漏洞生成软件补丁，创建安全、可靠和无中断的自主软件代理。该软件代理可以通过N-Day漏洞植入受损网络，安全可靠地抑制网络对手的软件代理。
项目背景
目前恶意破坏者能够在不受惩罚的情况下使用并破坏第三方所拥有和运行的大量设备。这种被损害和被征用设备的集合通常被称为僵尸网络，其一般用于犯罪、间谍活动和计算机网络攻击。最近的僵尸网络和类似的恶意代码案例包括勒索病毒Mirai、“隐藏眼镜蛇”、“永恒之蓝（WannaCry）”以及勒索病毒Petya /NotPetya。勒索病毒和恶意软件影响规模巨大，已经上升为国家安全威胁。2017年5月11日，关于加强联邦网络和关键基础设施网络安全的总统行政命令明确指出，僵尸网络被视为高优先级的国家安全问题。
由于大多数僵尸网络节点存在于中立网络（“灰色空间”）中，仅仅依靠提高国防部网络的安全态势不足以应对这种对国家安全威胁。当前大规模解决这种威胁事件的方法太过于耗费资源和时间。主动防御的方法不精确性和其行为不具可预测性，增大导致进程问题或其他负面影响的风险。为了解决这一难题，需要根据适当的隐私和其他法律机构，以可扩展、及时、安全和可靠的方式识别和抑制僵尸网络和其他大型恶意软件。为了达到必要的规模和及时性，即使僵尸网络所有者未意识到被感染且没有参与到对抗恶意软件的过程中来，这种能力依然有效。
项目介绍
HACCS项目将探究创建安全可靠的自主软件代理的可行性，有效对抗恶意的僵尸网络植入和类似的大型恶意软件。该项目将通过开发定量框架和确定的参数来确保其安全、可靠和有效地使用。HACCS项目研究人员将开发必要的技术和算法，来测量识别被僵尸网络感染的准确性、识别停留在网络中的设备类型的准确性以及潜在访问向量的稳定性。该项目将采取实验方法来验证这些自主代理的执行情况及其运作规则，并衡量拒绝、降级和中断僵尸网络和个人僵尸网络的有效性，而同时不影响其所在的系统和网络。
项目目标
1.准确地识别和采集僵尸网络，以足够精确地确定存在的僵尸网络植入、以及在该网络上的设备数量和类型，以及在这些设备上运行的软件，以推断存在的已知漏洞；
2.为大量已知的漏洞生成无中断软件补丁，其可用于在每个僵尸网络中建立初始状态，而不影响合法的系统功能；
3.开发高质量软件代理，其可安全、可靠、自主地运行于僵尸网络中,识别僵尸网植入，并压制或以其他方式限制恶意软件的操作能力，同时尽量减少对这些中立系统和基础设施的不良影响。
来源：国防科技要闻（ID：CDSTIC），作者：中国国防科技信息中心 吴海
DARPA联合BAE公司为
小型无人机研发多功能射频任务模块
如果说“全球鹰”这样的大型战略侦察无人机不但造价昂贵而且维护复杂,“死神”这样的中空长航时察打一体无人机对起降条件要求较高,那么使用旋翼垂直起降或滑轨弹射、伞降回收的小型无人机则因其结构简单、价格低廉而成为了目前军用无人机系统装备的主流。但小型无人机的最大问题在于,受到机体空间和动力功率的限制,其载荷能力较低,往往只能携带单一任务载荷升空,其任务弹性不足的缺点在瞬息万变的战场环境下暴露无遗。
近日,美国国防高级研究计划局(DARPA)联合BAE系统公司启动了一项被称为“用于射频任务的载荷协同融合”(CONCERTO)计划,旨在为小型无人机研发一种整合了ISR、电子战和通信能力的多功能射频模块,使得单架无人机能够同时担负多种任务,大幅提高飞行效率。
BAE公司高层表示,CONCERTO的初衷是使陆军、海军和陆战队的士兵能够不再使用多架小型无人机分别执行不同的任务,而是每架都具备较为完整的任务能力,多架升空后可覆盖更大面积的区域。为实现这一目标,DARPA将对小型无人机的天线、电路、飞控、软件和硬件等子系统进行攻关,并对这些系统的专用孔径进行融合,对其频谱进行协调。
DARPA希望CONCERTO能够赋予小型无人机另一种“察打一体”能力,即在战场上发现高机动、高威胁的目标后,能够迅速对其发动电子攻击,造成其失能或瘫痪。相对于使用传统武器进行毁伤,这种能力对于无人机的快速响应能力、任务切换能力和电磁兼容能力都提出了更高要求。
BAE公司为此专门成立了CONCERTO技术研发部,该部项目经理兰德尔·拉皮埃指出,相关技术将首先在RQ-21A“黑杰克”无人机上进行验证。RQ-21A由波音公司下属的Insitu公司研制,全长2.5米,翼展4.9米,空重仅37千克,可携带约11千克的有效载荷,最大飞行高度5900米,续航时间16小时,任务半径约90千米。
除简化载荷种类、减轻操作负担外,DARPA还希望以CONCERTO为契机,加快美军无人机部队的现代化步伐。DARPA在一份声明中称,美军现有无人机技术的固步自封和条令条例的限制使得新技术的应用遭遇了重重阻碍,为了适应对手快速提升的能力,必须为无人机系统研发功能更全面、结构更紧凑的射频系统。
根据DARPA向BAE公司授出合同里提出的要求,CONCERTO将包括“射频前端设备、辐射孔径、异构射频处理器和多目标管理系统”,拉皮埃及其团队成员将致力于最大化地提升CONCERTO的带宽、频率、视场和链路距离,最关键的则在于多任务处理芯片技术取得突破。此外,CONCERTO还可能应用可重构集成电路微波阵列(MATRIC)技术和商用数字组件等自适应射频技术。
来源：现代军事，作者：廖南杰
DARPA战略技术办公室提出
“马赛克战争”概念
[据DARPA官网2017年8月4日报道] 美国国防高级研究计划局（DARPA）战略技术办公室（STO）近日在“与STO同步日”上公布了为赢得或遏制未来冲突而提出的升级版战略--“马赛克战争”。
战略技术办公室正寻求通过基于低成本传感器、多域指控节点、有人无人系统协同的快速可组合网络，将复杂度转化为一种大威力新型非对称武器。
战略技术办公室公布升级版战略基于这样一种认知，即随着高技术系统和组件全球化扩散，很多先进系统现在可以通过商业渠道获得，美国传统的非对称技术优势，如先进卫星、隐身飞机和精确弹药，正在不断削弱。此外，军方还发现，在商业电子技术快速更新，高速发展的背景下，许多高成本，花费数十年时间研发的新系统还没有交付就已可被新的军用系统淘汰。
战略技术办公室升级版战略正寻求通过动态、协调、高度自治的可组合系统，形成强加于敌方的新非对称优势。理由：根据爆发冲突的需求，将较为廉价的系统组合在一起，产生按需交付的灵活应用。
战略技术办公室给出了一些例证：边远沙漠环境下人体动能的运用，繁华都市中多打击小组作战，针对可能对友军和战略目标造成威胁，恶意散播虚假消息的信息作战。这些场景下：扫描并快速构建适用于可用资源，适应动态威胁，抗损失和消耗的“马赛克”组合。
战略技术办公室副主任称，通过在作战中应用具有高度灵活性的“马赛克”概念，可将低成本、低复杂度系统用各种方法连接在一起，产生适用于任何场景，相互交织的效果。“马赛克”的每个组成部分都是可抛弃或可损失的，但组合在一起则对整体产生无价的效果。这意味着敌人或许可以破坏一部分“马赛克”组件，但整个集合体可以立即作出响应并仍然能获得预期效果。
为进一步推动这一愿景，战略技术办公室已指明其在“下一代组合型效果网络”方面感兴趣的方向，包括：态势感知、多域机动、混合效果、大系统（SoS）、海上系统、大系统增强小型单位（SESU），以及基础战略技术和系统。
来源：国防科技信息，作者：中国船舶工业综合技术经济研究院 程大树
DARPA资助美国莱斯大学开发可植入到神经接口的微型平面显微镜，可帮助大脑感知视觉及声音信号
作为DARPA神经工程系统设计（NESD）项目的一部分，美国莱斯大学研究人员开发了一种名为FlatScope的平面显微镜原型样机。该显微镜将安装在大脑的表面，并在那里检测大脑皮层神经元里的光信号。NESD项目包括一些来自于美国和欧洲的研究机构，最终的目的是开发一种新的路径，可以将视觉信号和声音直接传入人的大脑。该项目将有可能对未来的感官恢复治疗带来帮助。
图为美国莱斯大学工程师为DARPA NESD项目创建的平面显微镜实验室原型
研究内容
美国莱斯大学的研究人员将研发一种光学软/硬件接口，它将检测经过人为修改的特定神经元的信号变化，这些神经元在被激活的时候将会产生光。莱斯大学的项目合作伙伴是耶鲁大学的约翰皮尔斯实验室，该实验室是DARPA为NESD项目而授权的5个研究机构之一。
实现方法
由神经科学家Vincent Pieribone领导的约翰皮尔斯实验室研究团队负责开发接口系统，对神经元进行改进，使其能够进行生物体发光并且能够对光刺激产生反应，从而实现与视觉皮层上全光学假体之间的通信。而莱斯大学的团队则负责研发一个薄片接口，用于监测并刺激位于大脑最外层的大脑皮层上成千上完的神经元。
据莱斯大学的工程师所说，现有的用于治疗帕金森症或者癫痫等疾病的、可以进行监测并向神经元发送信号的探针非常有限。
Jacob Robinson教授说，“目前最先进的系统只有16个电极，这就给我们从大脑里捕捉并表示信号带来了实际操作上的限制。”Robinson表示，他们的研究团队正在从半导体制造业的最新进展中汲取灵感。“我们可以创造非常密集的处理器，可以在手机芯片上集成数以百万计的元件。那么我们为什么不能将这些进展应用到神经接口上？”
Caleb Kemere教授表示，莱斯大学的团队正在采用全光学的方法建立一个接口，使得平面显微镜可以观察到上百万个神经元。
图为莱斯大学的研究人员，从左开始分别为AshokVeeraraghavan，JacobRobinso以及CalebKemere
为了使神经元对于接口可见，皮尔斯实验室正在收集生物发光的专业知识，目的是对神经元的蛋白质进行编程，使其在被触发时释放出光子。
Robinson说，“操控细胞在受到电刺激的时候产生光并不是什么牵强的想法，而实际上，我们早已经使用荧光现象来测量电活动。”
平面显微镜FlatScope与莱斯大学工程师研发的FlatCam关系密切，后者是为了解决相机笨重镜头的问题。对于FlatScope的研究工作可是促使FlatCam变得更小，足以安装在头骨与大脑皮层之间而不会对大脑产生格外的压力，并且足以从上百万个神经元中感知信号并将其传送到计算机。在修改硬件的同时，该团队也在修改FlatCam中的算法以处理大脑接口中的数据。
Ashok Veeraraghavan教授说，“我们正在构建的显微镜可以捕获三维图像，所以我们不仅可以看到大脑表面，还可以看到下面的一定深度。目前我们不知道极限，但是我们希望能看到500微米深的组织。”
Kemere说，“这将使我们可以观察到大脑皮层中的密集层，我们认为大部分的计算实际上发生在这个位置，同时神经元也是在这样的位置互相连接在一起。”
另一挑战
来自美国哥伦比亚大学的一个团队正在解决另一个重大的挑战：如何对该接口进行无线供电，以及如何发送数据。
DARPA在其公告中描述了该可植入组件的设计目标。根据DARPA的说法，“基础研究的一部分将会深入了解大脑是如何同时处理听觉、语言以及视觉信息，并且在神经元的级别上对不同信号有不同的处理精度，但却都足以表征图像或者声音的细节信息。被选中的研究团队将会深入了解这些生物过程，并且基于此开发快速、低能耗、低计算资源消耗的神经元活动解读方法。
来源：大国重器（ID：ElectronicComponent），作者： 赤兔
美DARPA研发
便携式“机械天线”低频通信系统
2016年12月，美国国防先期研究计划局（DARPA）微系统技术办公室发布“机械天线”（AMEBA）项目技术招标公告，计划2017年8月正式启动便携式低频信号发射系统的研发。一旦成功应用，将使低频通信摆脱对大型发射站的依赖，给水下通信及单兵超远距离直接通信方式带来重大变革。
1.研发背景
高频无线电信号在海水、岩土等介质内衰减快，导致水下、地下、建筑物内等环境成为“无线通信盲区”。特低频和甚低频无线电波能穿透水、土、岩石、金属、建筑材料等介质，甚低频信号还能利用地球电离层波导进行洲际传播，是目前对潜远距离隐蔽通信和远距离无线通信的重要手段。但目前特低频和甚低频通信所需的发射天线尺寸巨大，如美海军在缅因州搭建的甚低频对潜通信设施包含26座高达200~300米的发射塔，占地约8平方千米，发射功率达1.8兆瓦，为此，美军计划开发便携式低频通信系统。
图1 美国缅因州甚低频对潜通信设施
2.基本原理与关键技术
与当前无线电发射器通过振荡电路产生电磁波不同，AMEBA项目将探索全新的电磁波生成与发射机理，利用强磁场材料（永磁体）或强电场材料（驻极体[1]）的机械振动产生低频电磁波，如图2所示。
样机要在小空间内构建强电磁场，需实现化学和材料（新磁体和驻极体）、总体设计（这些材料的形状和封装几何尺寸）、机械工程（机械化移动磁体和驻极体来产生射频信号）等领域的技术创新。
图3 AMEBA发射机的基本框架和关键技术
3.项目计划安排
AMEBA项目计划研究周期为45个月，分为3个研究阶段，总经费约2300万美元。项目将在2019财年第1季度完成第1阶段评审，2020财年第2季度完成第2阶段评审，2021财年第2季度完成最终评审。
图4 AMEBA项目的主要计划节点
项目研究内容分为特低频（ULF，频率为0.3千赫至3千赫）通信和甚低频（VLF，频率为3千赫～30千赫）通信两大部分。
其中，特低频通信技术领域的目标是演示1 kHz以下的射频发射机，系统质量不超过10 kg，总功耗不超过2W。各阶段系统研制技术指标如表1所示。
表1 特低频通信发射机技术指标要求
甚低频通信技术领域的目标是在系统功率消耗不超过20W的VLF频带中演示射频发射机。具体技术指标要求如表2。
表2 甚低频通信发射机技术指标要求
项目研制成功后，系统将可在1千赫频段实现100米水下或600米地下的特低频通信（通信速率约10比特/秒）；或在10千赫频段实现200千米距离的文本通信（通信速率约10比特/秒）、100千米距离的语音通信（通信速率约500比特/秒）。
4.关键技术
“机械天线”通信系统具有尺寸小、重量轻、功耗低特点，可从根本上规避现有长波通信设施体积庞大、灵活性与隐蔽性差、抗打击能力弱等不足。便携式低频通信设备一旦研发成功，将填补现有小型低频无线通信装备的空白，并可更方便灵活地向潜艇、无人潜航器、地下目标和偏远作战人员等发送数据、文本甚至语音，在深远海、深地等空间通信领域具有广阔应用前景。
[1]驻极体是一种被永久极化的绝缘物质，如石英玻璃圆柱棒，其电荷被永久分开形成电偶极子。
来源：大柳树防务（ID：dlswinds），作者：丁宏
一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看： |
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧 |
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估 |
预见未来：预见2016 | 预见2020 | 预见2025 | 预见2030 | 预见2035 | 预见2045 | 预见2050 | |
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 | 基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 |
先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器 | |
未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空站 |反卫星 |
领先国家：俄罗斯 | 英国 | 日本 | 以色列 | 印度 |
前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 俄先期研究基金会 | 军工百强 |
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普 |
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨 | |
全文收录：2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 |
其他主题系列陆续整理中，敬请期待…… |
“远望智库”聚焦前沿科技领域，着眼科技未来发展，围绕军民融合、科技创新、管理创新、科技安全、知识产权等主题，开展情报挖掘、发展战略研究、规划论证、评估评价、项目筛选，以及成果转化等工作，为管理决策、产业规划、企业发展、机构投资提供情报、咨询、培训等服务，为推动国家创新驱动发展和军民融合深度发展提供智力支撑。