在各國的高度重視和大力推動(dòng)下，信息技術(shù)、新概念武器、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、新能源技術(shù)等都取得了一系列重要進(jìn)展。

2011年，世界主要國家繼續(xù)把爭(zhēng)奪技術(shù)制高點(diǎn)作為軍事優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)的核心，制定規(guī)劃計(jì)劃，超前部署、持續(xù)投入，以保持其武器裝備優(yōu)勢(shì)和發(fā)展后勁。美國公布了國防部2013～2017財(cái)年7個(gè)科學(xué)與技術(shù)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，俄羅斯確定了未來幾年優(yōu)先發(fā)展的科技領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)，印度正在勾劃名為《國防科技愿景2050》的發(fā)展藍(lán)圖。

信息技術(shù)保持強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭

第三代半導(dǎo)體材料電子器件實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

近年來，以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的新型電子器件研究非?；钴S。2011年2月，美國國防高級(jí)計(jì)劃研究局的新一代氮化鎵電子器件達(dá)到一定程度的可靠性并實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，將大量取代高功率電子設(shè)備中常用的砷化鎵(GaAs)電子器件。氮化鎵的功率密度是砷化鎵的5～10倍，具有高頻、耐高溫、大功率的優(yōu)點(diǎn)，將成為未來高性能軍事通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗等電子裝備的關(guān)鍵器件，進(jìn)一步提高其作戰(zhàn)能力、可靠性及工作壽命。

集成電路技術(shù)達(dá)到22納米工藝水平

微電子集成電路生產(chǎn)工藝的每一次重大進(jìn)步都將極大提高微電子產(chǎn)品的性能水平。目前，22納米微電子集成電路生產(chǎn)工藝基本成熟，將于2012年上半年開始量產(chǎn)。其中，芯片業(yè)龍頭英特爾公司22納米工藝將采用三維結(jié)構(gòu)的晶體管(稱為三柵晶體管)，使電流控制由一個(gè)柵極增加到3個(gè)柵極，實(shí)現(xiàn)從平面到立體的轉(zhuǎn)變，是半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的一次重大技術(shù)突破。與傳統(tǒng)平面架構(gòu)的晶體管相比，三柵晶體管的功耗可降低50％，運(yùn)行速度提高37％。2011年7月，英特爾公司在其未來工藝計(jì)劃路線圖中提出，將在未來10年內(nèi)逐步過渡到10納米生產(chǎn)工藝，持續(xù)推動(dòng)摩爾定律的延續(xù)。

光纖通信技術(shù)取得多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新

日益增長的海量信息的快速傳輸需求，不斷推動(dòng)著高速光通信技術(shù)的發(fā)展。2011年3月，日本研制出一種七芯徑大容量光纖傳輸系統(tǒng)，成功解決了光信號(hào)互相干擾、內(nèi)核偏離等技術(shù)難題，使傳輸速率高達(dá)109太比特／秒，刷新了以前69.1太比特／秒的世界最高記錄。5月，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究人員利用“快速傅里葉變換”方法，將一束激光光束分離出350多種色光，對(duì)每種色光攜帶的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼，通過光纖進(jìn)行傳輸，創(chuàng)造了利用單束激光實(shí)現(xiàn)26太比特／秒的高速數(shù)據(jù)傳輸，相當(dāng)于1秒鐘傳輸700張DVD的數(shù)據(jù)容量。

超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)激烈

超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制能力及應(yīng)用水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科技競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志之一，也是主要國家近年來開展競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要領(lǐng)域。2011年6月，國際超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500組織發(fā)布了新一期超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜，排名前10的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算速度都超過千萬億次／秒。去年占據(jù)運(yùn)算速度排行榜第一名的中國“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)(運(yùn)算速度為2.566千萬億次／秒)，被日本超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”(K Computer)超越(運(yùn)算速度達(dá)到8.162千萬億次／秒)。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、IBM公司都已計(jì)劃在2012年推出具有2億億次／秒運(yùn)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)，美國國防高級(jí)計(jì)劃研究局則啟動(dòng)了運(yùn)算速度達(dá)百億億次／秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃。

新概念武器技術(shù)發(fā)展扎實(shí)推進(jìn)

戰(zhàn)術(shù)高能激光武器技術(shù)邁向?qū)嵱没?/p>

近年來，隨著高能固體激光技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)術(shù)高能激光武器實(shí)用化步伐明顯加快。2011年，美國“高能液體激光區(qū)域防御系統(tǒng)”演示了高功率、高質(zhì)量出光能力，計(jì)劃2013年完成研制，該系統(tǒng)目標(biāo)功率150千瓦、功重比大于200瓦／千克，比現(xiàn)有系統(tǒng)提高一個(gè)量級(jí)，具有小型化和輕便化特點(diǎn)，可裝配在作戰(zhàn)飛機(jī)上，有效防御地空導(dǎo)彈的攻擊。美軍“海上激光演示”系統(tǒng)還完成了摧毀無人艇的試驗(yàn)，首次驗(yàn)證了固體激光器從海上平臺(tái)摧毀移動(dòng)目標(biāo)的能力。德國研制出10千瓦車載戰(zhàn)術(shù)防空激光武器樣機(jī)，并對(duì)無人機(jī)進(jìn)行了打靶試驗(yàn)。

彈載高功率微波武器研制取得初步進(jìn)展

高功率微波武器能夠破壞武器系統(tǒng)中的電子設(shè)備，有望在未來的網(wǎng)絡(luò)電磁空間戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用。2011年初，美國空軍在猶他州試驗(yàn)靶場(chǎng)完成了“反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈”的首次飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了該導(dǎo)彈對(duì)抗多個(gè)目標(biāo)的瞄準(zhǔn)和精確定時(shí)能力。“反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈”計(jì)劃旨在開發(fā)一種革命性、低附帶毀傷的機(jī)載非致命定向能武器，利用高功率微波束破壞或摧毀敵方武器中的電子系統(tǒng)，從而在作戰(zhàn)中奪取信息優(yōu)勢(shì)。

新材料技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展

反物質(zhì)基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)新突破

反物質(zhì)在新一代高能核武器及先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用潛力，其研究得到美、俄、日等多國的重視，近年來取得了顯著進(jìn)展。2011年5月，歐洲核子研究中心的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中成功制造出了309個(gè)反氫原子，并借助特殊的磁場(chǎng)使其存在了1000秒。在2010年11月的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家制造出了38個(gè)反氫原子，使其存在了約0.17秒。相比之下，此次實(shí)驗(yàn)制造出了更多的反氫原子，將其存續(xù)時(shí)間提高了近4個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)首次測(cè)量了反氫原子的能量分布，將極大推動(dòng)有關(guān)反物質(zhì)的研究。

石墨烯材料制造與應(yīng)用水平不斷提高

石墨烯是一種具有半導(dǎo)體和金屬屬性的新型材料，應(yīng)用前景廣泛。2011年，美國研究出一種可批量生產(chǎn)石墨烯的簡(jiǎn)單方法，即通過在干冰中燃燒純金屬鎂的方式直接將二氧化碳轉(zhuǎn)化成多層石墨烯(厚度小于10個(gè)原子)。石墨烯在電子器件、集成電路方面的應(yīng)用研究也取得了重要進(jìn)展。6月，美國研制出首塊基于石墨烯的集成電路，運(yùn)行頻率最高達(dá)10吉赫茲。石墨烯材料的發(fā)展有可能取代硅成為未來的電子元件材料，其優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度等特性在航空航天新材料、新型裝甲材料、傳感器和儲(chǔ)能裝置等多個(gè)領(lǐng)域也表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力，其未來發(fā)展將對(duì)武器裝備和國防科技產(chǎn)生廣泛影響。

零折射率“超材料”問世

通過人工設(shè)計(jì)材料結(jié)構(gòu)，使其呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的“超材料”，在軍用電子系統(tǒng)、隱身等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。2011年7月，美、英等國的科學(xué)家聯(lián)合研制出了一種新的零折射率“超材料”?？茖W(xué)家們將正折射率和負(fù)折射率結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光子相位的精確控制，使得最終得到的材料結(jié)構(gòu)的折射率為零。這一研究成果在研制高指向性天線、隱身等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

生物技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展

生物計(jì)算技術(shù)取得重要進(jìn)展

生物計(jì)算技術(shù)具有運(yùn)算速度快、能耗低等顯著優(yōu)勢(shì)，可能會(huì)為一些計(jì)算領(lǐng)域帶來革命性進(jìn)步。2011年6月，美國研制出最復(fù)雜的DNA計(jì)算機(jī)，包含74個(gè)DNA鏈，能夠像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一樣，使用邏輯函數(shù)來解決數(shù)學(xué)問題。10月，英國研制出一種新型模塊化“生物邏輯門”，可以模塊化地進(jìn)行邏輯門之間的疊加，是迄今制造出的最先進(jìn)的“生物電路”，標(biāo)志著生物計(jì)算機(jī)研究又邁出了重要一步。

仿生技術(shù)潛力巨大

生物的多樣性特點(diǎn)賦予了仿生技術(shù)巨大的發(fā)展?jié)摿?，也為軍事技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展開辟了廣闊天地。2011年，蒲公英、含羞草、蜥蜴等生物都給研究人員帶來了設(shè)計(jì)靈感。美國陸軍正在通過模仿蜥蜴和家蠅等生物運(yùn)動(dòng)研究作戰(zhàn)仿生機(jī)器人，可在復(fù)雜的城市環(huán)境中完成偵察探測(cè)等任務(wù)。以色列利用蒲公英的作用原理，運(yùn)用納米技術(shù)制造出一種類似蒲公英的電子纖維，能夠有效攔截雷達(dá)引導(dǎo)的導(dǎo)彈。美國研究人員還受含羞草的啟發(fā)，正在開發(fā)一種能夠扭轉(zhuǎn)、彎曲、硬化，甚至自我修復(fù)的結(jié)構(gòu)，有望據(jù)此實(shí)現(xiàn)在不同情況下改變飛機(jī)機(jī)翼形狀，從而獲得最佳飛行性能。

生物交叉技術(shù)取得新成果

生物技術(shù)與信息、納米、認(rèn)知等技術(shù)的交叉融合已經(jīng)衍生出多項(xiàng)新興技術(shù)，并展示出廣闊的應(yīng)用前景。2011年4月，美國在使用納米技術(shù)構(gòu)建人造大腦方面取得重大突破，研究人員利用碳納米管構(gòu)建了一個(gè)具有神經(jīng)元機(jī)能的神經(jīng)鍵電路，這一研究成果將增進(jìn)對(duì)人類智力發(fā)展進(jìn)程的理解，未來的進(jìn)展可能對(duì)整個(gè)人類社會(huì)產(chǎn)生長遠(yuǎn)影響。8月，IBM公司成功研制出模仿人腦功能、具有一定認(rèn)知計(jì)算能力的芯片，演示了利用傳統(tǒng)硅材料構(gòu)建類腦結(jié)構(gòu)的可能性，為未來智能計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展活躍

先進(jìn)制造技術(shù)受到高度重視

先進(jìn)制造技術(shù)在軍民領(lǐng)域都是一項(xiàng)基礎(chǔ)性、支撐性關(guān)鍵技術(shù)，在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有影響全局的戰(zhàn)略地位。2011年6月，美國總統(tǒng)奧巴馬啟動(dòng)“先進(jìn)制造伙伴關(guān)系”(AMP)計(jì)劃，將聚合工業(yè)界、高校和聯(lián)邦政府力量，打造高品質(zhì)制造業(yè)，加快產(chǎn)品研發(fā)速度，提高美國全球競(jìng)爭(zhēng)力。美國國防部在這一計(jì)劃中扮演重要角色，將加大對(duì)透明裝甲、隱身技術(shù)等制造技術(shù)領(lǐng)域的投資力度，進(jìn)一步加強(qiáng)軍工制造商與國防部及其業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)的聯(lián)系，提高對(duì)于國家安全至關(guān)重要的工業(yè)制造能力。

電子束光刻技術(shù)達(dá)到新水平

在芯片制造領(lǐng)域，除傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)外，科研人員還在研究蝕刻精度高、成本低的電子束光刻技術(shù)。2011年8月，美國麻省理工學(xué)院開發(fā)出一種新技術(shù)，可將電子束光刻的分辨率尺度推進(jìn)到9納米，而此前電子束光刻技術(shù)所能刻制的圖像尺寸極限則為25納米左右?？蒲腥藛T表示，這次突破主要得益于兩點(diǎn)，一是使用了更薄的絕緣層，以盡量避免電子散射，二是使用了特殊材料對(duì)接收電子較多的區(qū)域進(jìn)行了加固。電子束光刻技術(shù)的進(jìn)步，為未來微電子集成電路技術(shù)的發(fā)展提供了更多制造工藝選擇方式。

三維打印技術(shù)進(jìn)展顯著

三維打印技術(shù)屬于一種先進(jìn)快速成型技術(shù)，采用類似于噴墨打印機(jī)的打印原理，根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)模型，利用塑料、尼龍、陶瓷以及鈦、鋁等材料，靈活快速地制造出各種零部件、成品，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省原材料、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。2011年7月，英國南安普敦大學(xué)科研人員首次使用三維打印技術(shù)打印出了一架功能簡(jiǎn)單、體積較小的無人機(jī)，巡航時(shí)幾乎沒有噪音。9月，美國弗勞恩霍夫研究所的科研人員利用三維打印機(jī)和“多光子聚合”技術(shù)，成功研制出了人造血管，具有柔韌而結(jié)實(shí)的結(jié)構(gòu)，能夠與人體自生組織融合。

新能源技術(shù)發(fā)展步伐加快

生物混合燃料的軍事應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展

生物混合燃料在無人機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、驅(qū)逐艦等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。2011年3月，美國空軍F-22戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了以生物混合燃料為動(dòng)力的飛行試驗(yàn)，其混合燃料由亞麻生物航空燃料與常規(guī)JP-8燃料按1：1的比例混合而成，結(jié)果顯示混合燃料與JP-8燃料沒有明顯的性能區(qū)別。之后，美國海軍“火力偵察兵”無人機(jī)和“保羅福斯特”號(hào)驅(qū)逐艦也分別進(jìn)行了以生物混合燃料為動(dòng)力的飛行試驗(yàn)和航行試驗(yàn)。這一系列的試驗(yàn)標(biāo)志著生物混合燃料將在更多的軍事裝備上獲得更廣泛的應(yīng)用。

燃料電池的性能水平將獲大幅提高

燃料電池的供電時(shí)間一直是制約其軍事應(yīng)用范圍的關(guān)鍵因素之一。2011年3月，洛克希德·馬丁公司和技術(shù)管理公司首次采用JP-8軍用標(biāo)準(zhǔn)燃料，使燃料電池發(fā)電機(jī)運(yùn)行了1000小時(shí)，這極大縮短了燃料電池發(fā)電機(jī)的服役進(jìn)程。此外，美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局正通過“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)電源”項(xiàng)目開發(fā)以高能量密度碳?xì)浠衔锉闉槿剂系木o湊型“固體氧化物燃料電池”，其研發(fā)的“追蹤者”XE小型無人機(jī)使用這種燃料電池，續(xù)航時(shí)間超過8小時(shí)，是現(xiàn)有小型無人機(jī)續(xù)航時(shí)間的4倍，并能確保實(shí)際作戰(zhàn)任務(wù)所需的可靠性和持久性。

高能量密度鋰離子電池引人關(guān)注

鋰離子電池一直存在受尺寸限制無法提供足夠能量的問題，提高能量密度已成為該領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)。2011年8月，美國空軍啟動(dòng)一項(xiàng)軍用高能量密度鋰離子電池研制項(xiàng)目，要求電池能量密度需達(dá)到250瓦時(shí)／千克，以用于長航時(shí)無人機(jī)、戰(zhàn)術(shù)車輛、步兵使用的背負(fù)式電源等。此外，ADA技術(shù)公司正為美國空軍研發(fā)微型高能量密度無人機(jī)用鋰電池，其含能量、功率密度、循環(huán)壽命和安全性將有巨大提升。目前ADA技術(shù)公司已在新型鋰電池用納米復(fù)合材料電極研制上取得重大進(jìn)展，下一步將確定電極合成方案等。