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【专家视点】王传胜:从航空的角度浅谈颠覆性技术

2016-03-16 战略前沿技术


我想从航空的角度谈一谈对颠覆性技术的一些认识,考虑哪些技术可能在哪些方面对航空有颠覆性影响。

第一,先讨论一下颠覆性技术内涵和特点。第二,从航空角度看一看哪些技术可以把它归为颠覆性技术。当然这也是我们一家之言,而且可能不太全,但是代表了我们一种思考的角度。

颠覆性技术的定义,是Disruptive Technology。颠覆性技术强调的是效果,从民用来说,我们可以看出它可能具有的是更好的性能,并且它能够替代原来的产品和技术,从而可能塑造一个全新的市场。

对于国防方面来说,国防颠覆性技术跟民用也能够对应上,民用颠覆的是市场,军用颠覆的是军用的军事能力,也就是对军力的结构、基础和能力平衡等方面带来重大变革的技术。民用颠覆的是市场,军用强调的是能力。

我想对几个概念稍微探讨一下。很多技术都是新技术,有前沿技术、新兴技术、颠覆性技术、改变游戏规则的技术等。首先对前沿技术来说,其实我们国家科技部是这么定义的:高技术领域中具有前瞻性、先导性和探索性的技术。新兴技术强调的是新开始出现或由原来不清晰变得清晰和显见的技术。颠覆性技术强调的是效果,就是它产生的作用效应是颠覆性,从这点两说,其实有的颠覆性技术不一定是全新的技术,有可能是一种新应用,只是它的效果达到了颠覆性。因而,我把这里边有的变革性和game changer理解为颠覆性足够大,大到可以改变作战的游戏规则。 颠覆性技术之所以叫颠覆性,是说明它可能从某些性能或者某些能力方面,产生阶跃式的影响。颠覆性技术通常要与其他技术结合,而且很多颠覆性技术也不是单一的学科。同时颠覆性技术与研发机构和领导力密切相关。我们看到特斯拉、SpaceX都是一个老板、一个创始人做的,所以这种技术颠覆性往往与研究机构和领导力有关系。

考虑一项技术是不是具有颠覆性,要从多方面考虑:比如它是否能提供前所未有的能力,可以与哪些技术进行协同,改变原有的产品和技术样式等等。

从分类上来说,颠覆性技术可分两类:取代原有技术,比如汽车替代马车,DVD取代以前的放像机;创造前所未有的市场:比如电视、冰箱等。还有一种分类更复杂,从技术产生的具体效果来说,有使能器、催化器、增强器、原有技术替代类、全新突破等等。使能器是出现一个技术之后,使原来不可能的变为可能的一项技术。催化器类,原来是有一个设想,但是缺了一个触发点,比如云计算,可能带来了类似催化的作用,让这个技术得以实现。增强器是对原来的技术大幅改进。原有技术的替代类,比如原来就有这项技术,现在被新技术淘汰。

美国国防部提出来创新的焦点、创新的优势,就是军事的一些颠覆性效应,通过这些技术得以体现、延伸,比如夜视、全球定位系统等等技术。

国防颠覆性技术,国防不外乎是攻防,更多技术是进攻性技术体现出来的,也有防御性的。从渠道来说,国防技术还有一部分需要借助于民用技术。

考虑颠覆性技术到底从哪些方面来颠覆,比如速度、生存力、敏捷性、杀伤力、知识信息的获取处理等。

原子弹是杀伤力。侦察卫星是知识、信息方面。隐身是敏捷性能特别强。弹道导弹是从速度上进行颠覆。每一项特征都把原有的特征提高了一大截,所以就形成了一种颠覆性的影响。

从目前来看,未来一些颠覆性技术到底有哪些?无外乎高超声速技术、自主系统技术、赛博、定向能、人效增强、电磁炮等等。

技术有技术发展曲线,一项技术只有真正用的时候效果才能体现。但是对于技术提前的预判来说,我们越在前期判断出它是否具有颠覆性影响,其实对未来的走向影响越大,在这个时候给出的结果和预判带来的价值越大,当然难度也就越大。在这个时候颠覆效果没有显现出来。所以我们现在很多研究,可能是集中在前期的预判和预测,十之七八都不会准。但是哪怕十个里面有一个准的,带来的价值可能就是不可估量的。

从航空的角度谈一下颠覆性技术。所有科技的发展,从物质的、能量的、信息的到综合利用、交叉融合,无论哪种,从科研发展的历程来说,从概念探索到大家对它的认知,到逐步的对它进行改变和利用这些规律进行创造,都沿袭了这么一种规律。所以我们想可以从这几个角度来思考比较前沿或者比较综合性的技术,对飞机有哪些影响。对飞机方面,哪些方面会带来颠覆性影响呢?我们可以设几个指标:比如速度、杀伤力、机动性、信息知识、生存力、人机综合、研制。信息是提供了整个超出航电能力扩展的新机遇。能量科技发展了航空动力与供能的变革机遇。物质则是构成飞行器的基础。

我们选择了以下的可能会带来颠覆性影响的技术,但这只是一部分,而且这里面有比较前沿的,也有颠覆性效果已经显现的,我给大家做一个简单的介绍。

第一是超材料技术。以前是试错式的去用这个材料,现在科研人员可从微观到宏观,真正去设计材料,按照功能需求去设计材料。这时候设计出来的材料,就具有很多原来材料不具有的功能。这种超材料在很多方面,尤其在声学、电磁和光学方面得以应用,比如平板天线、雷达罩、隐身。

第二是碳纳米材料技术。我先说一个比较主流的,一个是纳米管,一个是石墨烯,从力热声光电上,比传统材料确实有重大提高。同时碳纳米材料可以用来做传感材料,石墨烯还可以做超级电容。

第三是智能材料技术。它具有感知、处理、驱动的三个基本要素,现在航空上面,可用于智能蒙皮、变体飞机、旋翼控制、PHM。可根据具体作战需求,调整结构形状甚至功能。

第四是量子技术。我只谈跟航空相关的,比如量子导航,将来可以不再依赖GPS定位。量子通信,现在比较成熟的是量子加密技术,如果把量子密钥的传输放到航空上,让它单向传输到地面,单向加密处理,就可以随时知道飞机的位置,也不用担心被其他人窃听到。然后是量子计算机,它可以突破传统计算机的限制。但是这些技术实现的时间长短是差别比较大的,量子导航大概10年左右会实现,但是量子计算真正实现可能要30年以外才能实现。量子探测也是需要到20年以后的事情。

第五是自适应变循环发动机。这跟智能材料的效果差不多,只是它是根据你飞行的具体需求,改变它的循环参数,进行自适应调节。有了这种动力之后,相比四代机F-35来说,下一代机使用这种技术会带来很多好处,作战半径提高25到30%,非常了不起的事情。

动力方面还有一个是核能小型化技术。洛·马公司曾经宣称开展一项新型紧凑聚变反应堆,说十年以后可以放入一辆卡车当中,如果能实现真的很了不起,但是很多专家也是保持怀疑的态度。如果真的能实现,带来的效果才叫真正的颠覆。

第六是综合飞行器能量技术。飞机上面有复杂的机电系统,为了便于管理和提高效能,以后可能发展为全电飞机。但未来的飞机内部和外部都会产生大量的热,比如应用激光武器,每产生一瓦的激光,会产生废热大概五瓦到六瓦,也就意味着实现兆瓦级的话,产生的废热不去处理,带来的影响是非常大的。仅该技术这一项,就会使得飞机的续航时间和半径同时增长50%以上。

第七是人工智能技术。自主技术与无人机只是人工智能技术的一个子集。现在无人机大概也就是二三级,X-47B最多也就在六级的水平,其实最终的自主和真正的智能差距还比较大。

第八是网络化智能制造技术。这项技术基本上是想利用所有可以利用的网络上的群体的智慧,大家都可以参与到各种设计工作中来,大家新的点子、新的设计都可以融入这个平台来,但是设计方需要把握的是,要有一套流程、一套方法、一套规则,把大家所有真正有用的设计信息全集中在这个系统当中,然后再把它放到里面,利用3D打印或者其他技术,在智能工厂里把它加工出来。到那个时候我们可能会发现,很多大的企业真正核心的就是这套规则、这套系统,但是用的资源可能是全球的智力资源。

以上是我从航空的角度把部分列为颠覆性技术做了一个简单的介绍。之前有专家提出来,从技术本身来说,是没有什么颠覆不颠覆的,科研也好,技术也好,都是应该从基础一步一步做好,到了它应该展现出效果的时候,自然就体现出了真正的颠覆性。我们不要奢望一步登天,应该逐步把基础性、前瞻性技术做好,适度把握重点,力争早日实现颠覆性效果。谢谢大家。








(本文经作者和赛创论坛主办方授权发布)


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