2017年国外国防科技十大进展

2018-03-13 14:01:05

来源:国防科技要闻

经军内外科技信息机构、专家的推荐及多轮评审,军事科学院军事科学信息研究中心组织评选出“2017年国外国防科技十大进展”,这些进展集中展现了2017年国外国防科技的一些重大动向和创新。现将评选结果刊发如下,供参阅。

 

一、

 

谷歌破解哈希算法加密将对网络安全构成极大威胁

 

2017年2月23日,美国谷歌公司安全研究团队宣布通过哈希碰撞,在国际上首次利用非穷举方案成功破解一代安全哈希算法(SHA-1)。此次破解将对政府、银行及军事部门等机构内众多采用SHA-1加密机制的计算机系统造成严重影响。

哈希算法由美国国家安全局设计,并得到美国联邦信息处理标准认证,可以针对任何电子文件和内容生成一串长度固定的唯一字符串(即哈希值),用于检验文件和内容是否被篡改,广泛用于互联网环境下的安全认证,如网银交易、涉密文件传输、受信任环境下通信等。此次破解通过攻击SHA-1,成功创建了2份具有相同哈希值的不同文件,这就意味着一个有效电子签名可用于不同文件,如网银转账等交易的唯一性和真实性将无法核实,终结了哈希算法的安全神话。

SHA-1被破解,将使得大量终端受到威胁,众多网络设备、军用网络终端、战场数据链系统、单兵手持终端等将成为潜在攻击对象,带来极大的安全隐患。

 
 
 
 

 

二、

 

俄罗斯研发出世界首个量子区块链系统

 

2017年5月,俄罗斯量子中心和俄罗斯科学院的研究人员测试首个量子区块链系统,并在俄罗斯最大的银行——Gazprom银行成功进行了演示验证。

传统区块链主要采取基于哈希算法的公私钥进行信息加密。随着量子计算时代的来临,私钥有可能被量子计算机系统破译,造成网络传递数据的泄密。量子区块链系统使用量子密钥分发形式,取代原有私钥结构,将量子密码中防窃听防截获特性应用于区块链网络,一旦侦测到非法用户的干扰或窃听,区块链将在全网作废该量子密钥,即使量子计算机也无法破译,安全系数极高。

俄罗斯研发的量子区块链系统,将量子加密技术引入区块链,是区块链技术与量子信息技术的一次成功结合。该系统能够监测任何干扰和窃听,确保信息安全稳定传输,为区块链网络的军事安全通信奠定基础,将对现有的信号截获、破译、侦收等手段带来极大挑战。

 
 
 
 

 

三、

 

美军算法战开始投入实战运用

 

2017年12月,美军情报分析人员使用含特殊算法的计算机,对“扫描鹰”无人机在中东地区所拍视频展开识别。试验开始仅几天,计算机对人员、车辆、建筑等物体的识别准确率便达到了60%,一周后提升到80%。这种特殊算法来源于4月份启动的Maven项目。

2017年4月26日,时任国防部副部长罗伯特·沃克签发备忘录,成立“算法战跨职能小组”(即Maven项目),统一领导美军“算法战”相关概念及技术应用研究,加快国防部集成人工智能与机器学习技术的速度,将海量数据快速转换为切实可用的情报。“算法战”的核心是基于人工智能的“智能+”战争,将促进大数据分析、人工智能、机器学习、计算机视觉算法和卷积神经网络技术开发,提高情报分析的自动化水平,加速人工智能技术在情报分析、辅助决策、精确协同、智能指挥等军事领域应用。

 
 
 
 

 

四、

 

美国超高能含能材料研发取得突破

 

2017年1月,美国哈佛大学在《科学》杂志发表论文称,通过使用金刚石压砧技术,在495吉帕高压和接近零度的超低温条件下,首次合成出微米级固态金属氢。试样尺寸为直径8微米、厚度1.2微米,且以液氮冷浴存贮。

金属氢具有能量高、密度大、室温超导性好等诸多优异特性。

一是可用作超高威力炸药。金属氢是迄今已知的化学能最高的含能材料,能量密度约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。金属氢理论比冲高达1700秒,是运载火箭现用液氢/液氧混合燃料的3.5倍,其推力是液氢/液氧混合燃料的5倍,可实现运载火箭单级入轨,有望引发火箭推进技术革命。

 
 
 
 

 

五、

 

俄罗斯研制出射频-光子雷达试验样机

 

2017年7月,俄罗斯研制出世界首个机载射频-光子雷达收发组件样机。该样机工作带宽为100吉赫兹,利用基于光子的射频发生器、模数转换器、接收器等组件,产生超宽带射频信号,实现高精度目标识别,可探测500千米外飞机,并生成高清三维图像。该射频-光子雷达将部署于俄罗斯第六代战斗机,并与机载多光谱系统协作,显著提升战机目标识别能力。

射频-光子雷达主要具有以下性能特点:

一是探测能力强。该雷达工作频率在极高频段,可将分辨率由厘米量级提高到毫米量级,能够增强对隐身战机及高超声速飞行器的探测能力。

二是隐身能力强。相比采用电子管和半导体器件的传统雷达,射频-光子雷达的能量转换效率可达到60%~70%,使飞机系统的产热量降低数倍,可显著降低飞机红外辐射强度。

三是抗干扰能力强。由于光信号既没有质量也不含电荷,因此微波光子雷达不受外部电磁场影响,具备较强抗干扰能力。四是重量轻、低损耗。射频-光子雷达用光纤取代电缆,不仅可减小雷达重量(仅为现有雷达的1/7~1/5),还可实现雷达信号的低损耗传输。

 
 
 
 

 

六、

 

美军有人机/无人僚机协同技术演示取得重大进展

 

2017年3月,美空军研究实验室在爱德华兹空军基地完成有人机/无人僚机编组演示试验。试验中,1架F-16扮演的“无人僚机”自主与F-16有人战斗机开展了协同作战演练。此次演示是检验有人机与无人机编队实施空中打击所需综合技术的重要里程碑,不仅展示了无人机如何在预定情况下自主规划并执行对地攻击的能力,还演示了无人机如何适应突发情况的自主应变能力。

2017年7月,美海军研究实验室通过模拟试验验证了无人僚机概念的可行性。试验中,一名有人机飞行员在模拟环境下,与一架无人机进行了编队飞行,该无人机由海军研究实验室“战术作战管理器”软件控制。有人机飞行员发出总体任务指示,无人机则能对一系列作战行为、自选任务目标展开“独立思考”,并对意想不到的挑战和威胁做出响应。

有人机与无人僚机协同作战,可大幅提升作战效能,正在成为美军积极探索的新型作战概念。有人机与无人僚机协同作战一旦形成作战能力,将对未来作战样式和装备发展产生颠覆性影响。

 
 
 
 

 

七、

 

美国研发可接管敌方无人机的反无人机新技术

 

2017年6月,美国D13国际公司研发出一种名为“幻术师”的可接管敌方无人机控制权的反无人机新技术。与传统动能打击和常规电子战系统不同,“幻术师”系统对无人机系统不进行动能攻击或干扰,而是利用无人机系统数字无线电信号的漏洞,在探测和识别无人机的无线电信号之后,通过操控无人机的通信协议,切断无人机与其控制器之间的链路,获取对无人机的控制权,使用户在某些情况下完全控制一架或多架无人机,并发送指令使无人机停止飞行、安全降落或改变航向。此外,“幻术师”还可截取无人机的遥测数据和视频图像,甚至可以追踪到无人机操作员的地理位置。目前,D13公司已经成功进行多次试验,展示了该技术的能力。

通过操控无人机通信协议进而接管无人机控制权的反无人机手段,是反无人机领域的一项新技术,在反无人机、部队安全保障等方面具有广阔的发展前景。

 
 
 
 

 

八、

 

轮毂驱动技术带来军用车辆动力传动系统重大变革

 

2017年8月,英国奎奈蒂克公司为美国国防高级研究计划局“地面X战车”项目开发出轮毂驱动系统样机,单个样机输出功率115千瓦,车辆单位重量功率32.8千瓦/吨。该轮毂驱动系统主要由高功率密度小型永磁电动机、变频器、3速行星变速机构、摩擦盘式制动器、可控冷却系统等组成。系统通过变频器调节电动机功率和旋向,控制车速和运动方向;通过变速机构减速增扭,降低对电动机性能要求,实现输出扭矩16千牛·米的目标。

与传统驱动形式相比,轮毂驱动具有多种优势:

一是简化动力传动系统。取消变速箱、传动轴、驱动桥等传动装置,彻底改变车辆动力传动系统设计。

二是提高车辆机动性。减轻车重,提高车辆单位重量功率,更易于实现部分车轮驱动、全轮驱动等多种驱动形式,提高车辆机动性及通过困难路面能力。

三是增加车辆总体设计自由度。增大车辆有效空间,增加载员数量,提高武器配置、防护等设计灵活性。四是增强乘员生存力。当车底遭遇爆炸时,轮毂驱动部件向乘员舱飞散的概率小,不易造成乘员伤亡。

 
 
 
 

 

九、

 

美国高速水声通信技术取得重大突破

 

2017年6月,美国劳伦斯·伯克利国家实验室完成螺旋声波多路复用技术陆上实验,首次验证了螺旋声波信号高效并行传输技术可行性。螺旋声波多路复用技术是指利用螺旋声波在相同频率下互不干扰的特性,将多路(信道)声波信号叠加形成复合声波信号,实现并行传输。与现有水声通信相比,可使水下通信速率提升8倍。

该研究实现了螺旋声波信号高效并行传输技术的突破,为破解远距离水声通信速率低的难题提供了新途径,对水下通信技术未来发展具有重要影响。

一是可大幅提升水下武器装备通信能力。这一技术突破将大幅提高水声信号传播速率,有效提升潜艇、无人潜航器的作战能力和生存能力。

二是促进水下全球定位系统发展。水声通信技术在水下全球定位系统的应用占据重要地位。该技术将减少水声信号传输之间的信号差,在更短时间内测算浮标和水下目标相对位置,提升定位系统运行效率。

三是推动海底传感器网络发展,大幅提升海底传感器网络联合检测能力。

 
 
 
 

 

十、

 

美军全源定位导航系统走向实用

 

2017年5月,美空军研究实验室成功研制出可在GPS无法使用环境下进行导航的全源定位导航(ASPN)系统,并在海、陆、空基平台上进行了演示验证。该系统允许将备用传感器的信息导入飞机标准导航装置,从而在GPS系统无法有效提供服务的环境下为战机等导航。

全源定位导航系统能够融合激光雷达、激光测距仪、相机和磁力计等多种传感器数据,以及电视、广播、移动基站等的非导航信号,甚至可利用闪电等自然现象产生的机会信号进行导航定位。ASPN系统的发展与应用将全面解决卫星导航系统固有脆弱性引起的水下、地面、室内、高山与城市巷道等环境下的导航与授时问题,推动智能武器以及定位、瞄准、导航、制导能力等大幅提升。

  • 关键词:
  • 国防科技
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