《前沿快报》01期：美国前沿技术的主要综合性战略与规划计划
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内容摘要：
美国前沿技术的主要综合性战略与规划计划
Perspecta公司获2019年行业创新者奖
INanoBio研发便携式大规模毁灭性武器疾病检测装置
运输安全前沿实验室研制新设备查验违禁品
IARPA计划用生物识别技术远距离辨识个体
美陆军开发深度学习算法，可用于识别战场微弱错误信号
雷神和BEA研发混合模式超大规模集成电路
美国空军研究实验室研制出反无人机群电磁武器
“海上猎手”无人船展示先进传感器
美国前沿技术的主要综合性战略与规划计划
国防前沿技术是具有前瞻性、先导性和探索性的高技术，具有对未来战争和国防科技发展产生重大影响的潜力。随着新一轮科技革命和产业变革的孕育兴起，科技创新呈现出新的发展态势和特征。学科交叉融合加速，新兴学科不断涌现，前沿领域不断延伸。
国家安全战略、国防战略、军事战略与规划是军事力量发展的重要推动力，技术战略是技术创新领域的行动总路线。美国的战略和规划明确未来一段时间的技术发展重点与方向，指导调整科技投资组合的结构和管理流程，以加强创新，实现科技优势最大化。
1.美国国防部发布《国防战略》。2018年1月，美国防部发布新版《国防战略》报告，并公开其摘要《2018年国防战略摘要——加强美军的竞争优势》，对美国当前面临的战略环境、美国防部的目标以及战略方案进行了阐释。
2.美国白宫科技政策办公室：《美国国家创新战略》。2015年10月底，美国国家经济委员会和白宫科技政策办公室联合发布了新版《美国国家创新战略》（《美国国家创新战略》首次发布于2009年），主要大力支持九大战略领域。
3.美国国防部：2013-2017年科技发展“五年计划”。2015年，美国国防部负责科研与工程技术事务的助理国防部长在年度报告中详细介绍了美国国防部2013-2017年科技发展“五年计划”。
4. 美国国防部高级研究计划局：《服务于国家安全的突破性技术》。2015年3月，美国DARPA发布新版《服务于国家安全的突破性技术》报告，总结了DARPA的历史使命、当前已经和正要开展的重点研究领域及近年来将DARPA所发展的技术向美军各军种兵和其他部门转移的情况。
5.美国陆军部：《2016-2045年新兴科技趋势》。2016年10月，美国陆军部公布了《2016-2045年新兴科技趋势》预测报告。该报告是在对过去五年美国内外的政府机构、行业分析机构、智囊团和学术组织等发表的32份科技趋势预测报告进行文献分析的基础上形成的。
6.美国海军：《海军科技战略》。2015年2月，美国海军研究局发布了《海军科技战略》，提出了重点关注的确保海战场介入、自主和无人系统、电磁机动作战、非常规和不对称战争、赛博、平台设计与生命力、动力与能源以及力量投送与综合防御等9个技术领域，展现了美国海军高层对科技战略的发展思路。
7.美国空军：新版《科学与技术战略》。2019年4月，美空军部长公布了新版《美国空军科学与技术战略》。该战略是规划美空军未来10年乃至更长时间的蓝图，将通过一系列创新改革，调整其科技投资组合的结构和管理流程、加强创新，使空军在对等威胁的新时代可以更好地识别、开发和部署颠覆性技术。
Perspecta公司获2019年行业创新者奖
据GovConWire网9月20日报道，Perspecta公司的应用研究部门因通过国防高级研究计划局（DARPA）的快速攻击检测、隔离和定性系统（RADICS ）项目引入三个网络安全技术平台而获得2019年行业创新者奖。
该公司表示，根据RADICS 计划，Perspecta实验室展示了其SHERLOC网络武器搜索系统、MANTESSA 态势感知和网络物理检测平台以及DADC工具，这些工具致力于为紧急网络生成配置。
Perspecta公司总裁兼首席执行官麦克·柯蒂斯(Mac Curtis)表示，该公司的研究实验室利用新兴技术帮助客户应对任务和挑战。RADICS 项目寻求的平台可以帮助美国电网系统遭受网络攻击时恢复基础设施。能源部和国土安全部与DARPA合作，在六次演习中测试SHERLOC、Mantessa和DADC。Perspecta将于11月11日在政府创新奖颁奖典礼上接受这一奖项。
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INanoBio研发便携式大规模毁灭性武器疾病检测装置
据ExecutiveBiz网9月23日报道，疾病诊断公司INanoBio已经收到了为期4年的5.4亿美元的合同，来帮助伊坎医学院牵头的团队开发一个原型便携式探测器，用于大规模毁灭性武器造成的疾病。
该合同旨在支持DARPA的表观遗传鉴定和观察项目，研发装置可以在半小时内追踪表观遗传标记并分析血液，以验证个人大规模杀伤性武器的暴露程度。
INanoBio将利用伊坎医学院和其他联合体成员开发的大规模毁灭性武器剂特异性表观遗传学特征来创建场效应纳米孔晶体管器件（FENT）。“FENT将固态纳米孔与半导体晶体管技术结合起来，制造出一种具有纳米孔的纳米三维晶体管，”INanoBio的首席执行官巴拉斯·塔库拉帕利（Bharath Takulapalli）说。
FENT晶体管的超快千兆赫兹采样率将使表观遗传和DNA测序的速度达到每秒100万个碱基，比其他先进的纳米颗粒测序平台快一千多倍。
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运输安全前沿实验室研制新设备查验违禁品
美国交通安全管理局(TSA)每天检查近200万人。为了确认检查站的威胁，运输安全官员依靠爆炸物追踪探测器(ETD)的准确性来发现这些微小的线索，并确保公众的安全。因此，美国运输安全管理局和美国特勤局(USSS)希望科学技术局运输安全实验室（TSL）对他们的设备进行测试、检查和验证。
为了跟上不断变化的威胁，TSL不断寻找更高效、更有效的方法，使机器能够充分发挥其能力，并使运营商能够放心使用他们的设备。
当确认某一检查点是否存在违禁药品时，筛选官员使用专用拭子从不同表面（如行李、钱包或衣物）收集污染痕迹，并将其插入到ETD中进行分析。但是，在设备准备好使用之前，检查人员必须确认其校准，以准确识别威胁物质。最近，TSL化学家吉姆·德林（Jim Deline）博士开发了一种新的方法来更有效地测试它们的设备。
在DHS实验室，为了严格的检测方法使用微量的真实违禁物。TSL是一个前沿实验室，它不断地发现并改进了测试方法。这是TSL的许多专业领域之一。该装置类似于哮喘吸入器，它像ETD机器一样，需要对正在沉积的材料进行固定的测量。德林的方法可以取代以前的“干转移”方法。
“干式转移技术虽然有效，但耗费时间长，耗材多。我意识到我可以用哮喘吸入器技术来改变我们验证ETD的方式，”已申请专利的德林说。
这种快速汽化将防止其与基体的相互作用，因此炸药可以直接沉积在基片上，从而避免了干转移步骤。德林发明了“及时测试样本”这个术语，因为它们可以根据需要进行准备。在快节奏的环境中工作时，对于那些需要快速检查装备的军官来说，时间是至关重要的。
该药剂需要能更准确地证实存在范围更广的爆炸性化合物的东西。随着威胁的演变和施暴者使用一套更多样化的爆炸物，TSL能在更新和部署新方法时具备机敏性。
在过去的一年里，德林和他的团队研发的设备已经成熟，这样它就可以“及时地产生测试样本”。他们对溶解在三种不同溶剂中的炸药进行了稳定性和检测研究，以选择最稳定的溶液，在室温下储存至少可持续六个月。他解释说：“测试试剂盒可用来验证ETDS是否能正确地在现场对九种不同的炸药发出警报。”
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IARPA计划用生物识别技术远距离辨识个体
美国情报高级研究计划局（IARPA）开始寻找研究人员参与在高度和距离上的生物识别和识别，或称为BRIAR项目。该项目的目的是开发能在较高或远离其研究对象的有利点上工作的识别工具。尽管该项目仍在起步，但它寻求开发的技术可以大大提高政府利用生物特征数据监视对手和公民的能力。
官员们在项目征求书中写道：“在高度和距离上对生物特征识别和识别领域的进一步研究可能有助于保护关键的基础设施和交通设施、军队保护和边境安全。”参与项目感兴趣的团队必须在10月21日之前做出回应。
智能社区正在努力构建生物特征识别系统，该系统可以将个人从数百码之外或更多，这是用今天存在的技术几乎不可能实现的。近年来，人脸识别和其他类型的生物识别技术得到了显著的改进，但即使是现在最先进的系统也变得不那么可靠，没有清晰地看到他们的主题。即使是站在附近，直视相机，面部识别技术也容易出错。
但情报界正试图通过两种方式克服这些限制：收集更广泛的数据，创建依赖多种类型数据识别人的系统。在对信息的请求中，IARPA要求团队提供各种各样的数据集，这些数据集可以帮助列车生物统计技术在不到理想条件下工作。如今，面部识别和其他识别系统的范围受到缺乏训练数据的限制，他们说，更多的数据集将帮助研究人员建立更多功能和强大的工具。
具体而言，IARPA要求从大于300米的角度或在20度以上的俯仰角度拍摄的个体的图像，以及由无人机和其他飞行器捕获的生物特征研究数据集。
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美陆军开发深度学习算法，可用于识别战场微弱错误信号
据新一代信息科技战略研究中心9月24日消息，美国陆军研究实验室开发“快捷自编码器”（shortcut auto encoder）新型深度学习算法。该技术可用于识别战场微弱错误信号、窃听、在强干扰的情况下解调通信，以及在图像/视频中有遮挡物、照明微弱或雨雾天气等情况下感知物体等。该算法改进了对人类对话等一维信号的适用性，并正在对更强的噪音源（噪声/信号比超过1.0）进行测试。
深度学习算法能够准确识别图像中的物体，也能够合成逼真的数据。在这项研究中，科学家使用深度学习技术，利用有限的输入信息对图像进行重建。
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雷神和BEA研发混合模式超大规模集成电路
AFCEA网9月25日消息称，加州埃尔塞贡多的雷神公司(Raytheon )获得一份1000万美元的固定费用合同，以研发混合模式超大规模集成电路(T-MUSIC)。
T-MUSIC技术将矽锗与先进CMOS结合在一起，以实现超宽频带、高杂散动态范围和精细数据转换器分辨率。工作将在加州的埃尔塞贡多、马里兰州的埃尔塞贡多和加州的千橡树进行，预计将于2023年12月完成。该奖项是获得竞争性竞标的结果，并且收到了18个合规的报价。2019年和2020年财政年度的研发、测试和评价资金在发放时已承付1,318，325美元。位于俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的空军研究实验室负责招标活动。
此外，新罕布什尔州纳斯华的BAE系统信息和电子系统集成公司，获得价值8百万美元的T-MUSIC和DiSCO项目合同。
BAE将利用T-MUSIC平台，帮助开发先进的混合模式射频组件和子系统。T-MUSIC技术将先进的硅锗和先进的cmos相结合，使超宽带宽、高杂散的无伪动态范围和高数据转换器分辨率超过了目前的技术水平。为此，DiSCO将开发关键部门的组件和子系统，以评估T-MUSIC技术的进步。这些电路包括锁相环、超高速分频器(200 ghz为最终目标)和高速高分辨率模拟数字转换器。该阶段还将为下一代发射机技术开发高速直接数字合成技术。这项工作将在新罕布什尔州的纳舒亚进行，预计将于2023年12月19日完成。
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美国空军研究实验室研制出反无人机群电磁武器
美国空军官网9月24日消息称，随着小型无人驾驶飞机系统变得日益普遍，新墨西哥州基特兰空军基地的空军研究实验室（AFRL）已经研制出一种反蜂群高威力无人机装备，以保护基地设施免受无人机群侵扰。
这项技术被称为战术高功率作战反应器，AFRL为空军基地防御而研制的一种反无人机群电磁武器，可利用电磁能量使无人驾驶飞机失效。
AFRL定向能源局高功率微波技术部门的主管斯蒂芬·兰登(Stephen Langdon)说，基尔特兰空军基地附近的军事试验场建立并测试了一个示范系统，已经成功地打击了多个无人机目标。该部门正在计划对更大的无人机群进一步测试。
该装备可储存在一个20英尺的运输集装箱，能够用一架C-130飞机运输。该系统可在三小时内搭建，并设计有一个用户界面，只需简单培训就可操作。这项技术的研发成本约为1500万美元，它使用大功率电磁学来对抗电子效应。当目标被识别时，无声武器几乎瞬间发射。
随着之前在AFRL完成的大部分必要的基础研究，该装备在18个月内迅速经过开发测试。虽然还有其他无人机防御系统，包括枪支、网和激光系统，但开发人员希望扩大作战范围，以影响和缩短这些其他威慑装置的交战时间。
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“海上猎手”无人船展示先进传感器
据“海上力量”网9月25日报道，Leidos公司的无人船“海上猎手”，最近在一次大型演示中亮相使用先进传感器。这艘船从圣地亚哥航行到夏威夷，航程约5,000海里。
美国海军研究项目办公室得到了海军信息战中心-太平洋海军海底战中心-纽波特和约翰霍普金斯应用物理实验室的支持，以探索如何将无人驾驶飞行器作为海军力量倍增器，并允许军舰用于其他任务。这次演习还展示了海上猎人的开放架构和灵活性，它承载了各种任务有效载荷，包括机载传感器。
Leidos海军战略业务主管内文·卡尔(Nevin Carr)表示：“这次演习提供了宝贵的经验教训，来学习如何充分利用无人驾驶的中型水面船只。自主船只，特别是与人工智能相结合的船只，有可能以尚未被发现的方式影响海战。”
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