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2015年DARPA网站最受关注十大国防科技事件回顾

2016-04-27

现代军事 2016年3期
关键词:机器人系统

据美国国防高级研究计划局(DAPRA)网站2015年12月30日报道,2015年,DARPA支持了约250个变革性项目,这些面向未来的创新性技术广受公众关注,DARPA网站因此获得了将近2000万次的页面访问量。根据页面访问情况,DARPA公布了 2015年该网站最受关注的十大国防科技事件。

10.机器人通过“观看”网络视频学习执行任务

目前,机器人可以通过学习很好地掌握物体和模式识别能力,但要理解所获取的视觉信息,并在此基础上开展行动却要困难得多。2015年1月29日,DARPA网站报道了美国马里兰大学的研究人员在DARPA “感知、利用与执行中的数学应用”(MSEE)项目下开发出一种新系统,该系统使机器人在“观看”YouTube网站上的一系列烹饪教学视频后,通过处理所获得的视觉数据,能够识别、抓取和操作厨房用具或物体,并在无需人工输入或编程的情况下熟练地执行视频演示的任务。最初,MSEE项目致力于发展感知能力,包括觉察、辨识与理解。目前,该项目已进入执行能力的研发阶段,即开发将获取的视觉信息转化为行动的能力。

MSEE项目取得的另一项重要成果是使机器人具有了信息积累和共享能力,使得机器人能够在以往学习成果的基础上继续学习。该研究将对机器人的教学和训练产生重大影响,有望加快学习速度、降低成本,甚至授权某些机器人与其他机器人共享学习成果。该研究未来或将对军事维修、后勤保障等领域有所裨益。

9.DARPA开始执行“电子处方”项目以支持身体和精神的自我治愈

2015年10月5日,DARPA选择了7个研究团队,开始执行“电子处方”(ElectRx)项目。该项目旨在研发一种通过调节末梢神经活动来治疗疾病的闭环系统。未来,该系统将在临床试验中进行各种测试,为诸如慢性疼痛、炎症性疾病、创伤后应激障碍等疾病和运用传统治疗方法可能无法治愈的其他疾病提供新型的自我治愈方案。

末梢神经系统是身体的信息高速公路,该技术能够探测疾病的发作并通过刺激末梢神经调节大脑、脊髓和内脏器官功能,自动进行修复。这方面,应用最早也是最简单的一个例子就是心脏起搏器。“电子处方”项目旨在将类似的研究拓展到身体的其他器官,比如,治疗由于类风湿性关节炎等炎症性疾病引起的脾脏肿大。

8.“持久近距空中支援”系统成功完成首次飞行试验

DARPA的“持久近距空中支援”(PCAS)项目致力于研发几乎可适用于任何飞机的、能够在机载部队与地面部队间实现态势感知和武器系统数据实时共享的技术。PCAS系统包括空中和地面两大组成部分,空中部分(PCAS-Air)包括武器系统管理,情报、监视与侦察(ISR)以及集成在一个模块化的智能发射器中的通信系统。PCAS系统的地面部分(PCASGround)是一套基于商业安卓平板电脑开发的态势感知与绘图软件,PCAS-Air通过PCAS-Ground与地面部队进行通信。

2015年3月27日,DARPA在海军陆战队的TALON REACH步兵/航空兵演习中首次对整个PCAS原型系统进行了测试。这次试验标志着通过包括支援地面部队的导轨发射弹药系统、数字数据链路和先进软件等工具,自动的数字化实时协调能力首次成功集成到军用飞机系统。此次全系统的飞行试验从最初计划到试验完成用时不到120天。PCAS项目在随后的几个月又成功完成了进一步的试验。

未来,该项目计划在对抗激烈的作战环境下,在PCAS和其他任务中实现更加精准、迅速、更轻松地空地协同作战,并寻求通过使用更小型的弹药打击更小、更多种类的目标或移动的目标,降低来自友军的炮火误射和附带损伤风险。

7.ALASA项目继续推进

为满足日益增长的小卫星发射需求,NASA的“空中发射辅助太空进入计划”(ALASA)项目旨在实现从传统飞机(如F-15战斗机)上发射低成本一次性运载火箭。比如,在一天时间内将重约45千克的卫星送至低地球轨道,且单次发射成本控制在100万美元以内。2014年初,该项目完成第一阶段的系统设计工作,并选择了波音公司作为第二阶段的主承包商,研制原型系统并执行12次轨道试射。据2015年2月DARPA网站报道,DARPA计划在2015年底进行飞行验证试验,在2016年上半年进行首次轨道发射试验。但是由于在2015年4月和8月进行的两次地面试验均以爆炸告终,DARPA在2015年11月宣布取消从改进型F-15战斗机发射小卫星的计划,终止了ALASA项目。据报道,该推进剂的研发工作仍将继续,将ALASA项目研发的技术投入实际应用的工作也会继续进行。

6.DARPA投入350万美元资助机器人挑战赛

2011年发生的日本福岛核电站事故凸显出危险环境下使用机器人处理自然或人为灾害的需求。为响应日益增强的机器人应用需要,DARPA发起机器人挑战赛(DRC),要求机器人能够完成诸如独自驱动、穿过废墟、爬楼梯、转动阀门等一系列高难度任务。2013年,DARPA进行了DRC选拔赛。2014年6月,DARPA在原决赛要求的基础上又追加了一系列要求,包括参赛机器人应全部实现无线操作,比赛过程中禁止任何人为的物理干预,比赛过程中会设置通信降级区段以模拟灾害地区的通信环境等要求。

DRC总决赛于2015年6月5—6日在加利福尼亚州的波莫那展览中心举行,DARPA将三甲奖金从原定的200万美元提高到350万美元,前三名分别授予200万美元、100万美元和50万美元。共有23个团队入围决赛,进入决赛的机器人已经升级为无线操作机器人,比赛演示验证了为应对灾害而研发的人工监控的自主性机器人技术。最终,由韩国科学技术院KAIST团队研制的DRC-Hubo机器人赢得大奖。

5.DARPA寻求研发可应用百年的软件系统随着软件系统复杂度和功能的持续增强,为保障软件系统的良好运行,需要周期性地进行更新和升级。由于军事系统已经采用了众多功能强大、运行优良的软件并且处理内容多为涉及国家安全的重要信息,所以,军用软件的更新升级比民用软件更为复杂,并且需要花费大量时间和成本。为此,2015年4月,DARPA宣布将启动一项为期4年的研究项目—“资源自适应软件系统构建”(BRASS)项目,为开发使用寿命长(计划可稳定运行超过100年)、性能稳定(可根据资源及运行环境进行动态调整)、拓展性强的自适应软件研究所需的基础性计算技术和算法。该项目预计将大幅改进软件的恢复力、可靠性和可维护性。

4.DARPA发布未来构想

2015年3月26日,DARPA发布题为《服务于国家安全的突破性技术》的报告,该报告每两年发布一次。报告概述了DARPA面对当前飞速发展的世界环境所承担的历史使命、当前进行的和即将开展的重点研究领域,以及DARPA开发的技术转化的最新情况。在该报告发布的同时,DARPA局长阿尔提·普拉巴卡尔还在众议院军事委员会新兴威胁与能力小组委员会举办的主题为“国防部2016财年科学与技术项目:奠定基础以维持技术优势”的听证会上发表了证词。

目前,DARPA的战略投资主要专注于以下4个领域:

(1)复杂军事系统的再思考。为快速发展突破性军事能力并实现迅速集成,DARPA正致力于开发模块化的、更易于升级和改进的武器系统,确保美军的空中、水下、地面、空间与网络领域的优势地位,改进不依赖GPS的定位、导航与授时技术,增强抵御恐怖主义的防御能力。

(2)掌握信息爆炸时代的主动权。DARPA正在运用大数据工具发展海量数据信息挖掘与分析的新方法,以及从根本上保障系统安全的自动网络防御能力和技术。

(3)充分利用生物技术。2014年,DARPA创建了生物技术办公室,以期充分利用神经科学、免疫学、遗传学及相关领域取得的突破性成果。

(4)不断拓展技术前沿。DARPA的核心工作始终围绕着解决那些看上去无法解决的物理和工程困难,为保持这种研发劲头,DARPA正致力于运用更深层次的数学获得新的研发能力,创造新材料和新工艺,致力于充分利用量子物理学。

3. “小精灵”项目有望实现低成本的高效分布式空中作战能力

2015年8月,DARPA启动“小精灵”项目,寻求研发可机载大量发射的、小型可重复使用无人空中系统的能力,为美军提供协调的分布式空中作战能力。比起当前昂贵的一体化作战平台,这类小型无人机成本低且可以重复使用,能够远距离投放并实现空中回收和再利用,具有很强的作战灵活性。

“小精灵”项目的另一个研发目标是验证这类小型无人系统的成本优势,验证这类至少机身可重复使用的无人机相比一次性使用的系统具有明显成本优势。该项目将进行一次概念验证性飞行试验,验证系统能够稳健地、经济可承受地使用情报、监视与侦察模块和其他模块,或是搭载其他非动能载荷。

2.EXACTO制导子弹验证针对移动目标的重定向性能

DARPA“超精准任务弹药”(EXACTO)项目旨在研发可自行调整方向进行瞄准的子弹,以提升高难度、远距离射击的命中率。2015年2月,该项目完成了迄今为止最成功的一轮实弹测试,测试中,使用EXACTO项目研制的弹药结合实时光学制导系统能够补偿天气、风力、目标移动及其他影响因素的干扰,跟踪并命中目标。一名经验丰富的射手使用EXACTO子弹多次命中移动和闪避的目标,甚至一名首次使用该制导子弹系统的新手也命中了一个高难度的移动目标。EXACTO项目开发出新的射击方法,增加了射程,提升了命中率和狙击手的效率,缩短了作战时间。

1.DARPA启动新项目以提高大脑的学习记忆能力

DARPA启动为期24个月的“记忆回放激活”(RAM Replay)项目,研究大脑神经中枢在记忆形成和回放方面的作用,目标是帮助个体更好地记忆特定情景的事件和所学技能。该基础研究项目旨在研发一种新颖而严密的计算方法,帮助研究人员确定大脑中哪些部分与记忆形成和回忆有关,以及这些部分发挥了多大作用。该项目的研究成果将通过现实的国防部相关任务进行评估,而非传统的在实验室进行的基于计算机行为模式的仿真评估。研究取得的关于记忆评估以及记忆机制的新知识和新范式都将有助于加快脑损伤士兵的康复或帮助其改善记忆障碍。

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