2017世界军民两用技术与产品发展展望

中国航天系统科学与工程研究院 张楠楠 彭 芳 徐 曼 安孟长

2017世界军民两用技术与产品发展展望

中国航天系统科学与工程研究院 张楠楠 彭 芳 徐 曼 安孟长

2016年，世界军民两用技术与产品在世界经济与政治发展的大势下不断前行，取得了多项创新性成果。展望2017年，世界军民两用技术与产品将在军用和民用需求的牵引下，在科技创新的驱动下，取得新的发展和突破，特别是在人工智能、量子计算、商业航天、无人机、3D打印、5G通信、自动驾驶技术、增强现实、海洋技术，以及能源技术等方面呈现出较为显著的发展态势。

1 机器学习技术、语音识别技术或将实现新突破，人工智能的影响将更加深远

目前，机器深度学习和神经网络已成为世界科技研究的热点，并展现出了巨大的潜力，甚至可能实现类人的机器智能。2017年，在机器学习方面，美国谷歌公司、IBM公司、微软公司等企业或将在类脑芯片等硬件研发、神经网络等算法，以及大数据挖掘等人工智能基础技术方面取得突破，并形成人工智能产业生态链。此外，语音识别技术作为人类与机器之间沟通的重要技术，将在2016年所取得的高准确率的基础上，在应用方面实现较大范围的拓展，不仅将开发出更智能的语音助手，还将应用于智能家居和辅助驾驶领域。未来，语音助手还能将吃、喝、游、购、娱、出行等一系列的服务集中在一个大平台上，使人们能够更便捷地获得所有的平台信息。

在人工智能的应用方面，目前，人工智能在癌症等疾病诊断领域的应用尤其引人瞩目。例如，IBM公司的“沃森”机器学习平台学习了大规模的癌症医学教材、癌症病例，通过对这些数据和资料进行学习，能够提供精准化的诊疗手段，打破了以前医生进行癌症诊断的重要方式。未来，人工智能在生产和生活领域的应用将进一步扩展，可应用于自动驾驶汽车、疾病诊断、生活助手和秘书等方面，或将改变人类的生活方式，给人类的生产和生活带来重大影响。

2 量子计算机研发速度加快，有望从实验室走进现实，量子通信得到进一步验证

量子计算已经引起了世界各国的广泛关注，2016年，各国的大型企业和大学研究机构，包括我国中国科学技术大学和中国科学院的研究人员也在实验室研究中取得了大量的突破性研究成果，量子编码、量子纠缠、量子信息传输、量子存储等技术均已取得了实质性进展，人类距离量子计算的真正实现越来越近。而2017年，美国谷歌公司、微软公司等企业进一步加大了人力和物力投入，计划使量子计算机能够具有超越最强大的传统计算机的计算能力。因此，随着基础技术的突破、应用需求的增加，量子计算机的研发速度将进一步加快，有望从实验室走进现实。

在量子通信方面，我国发射的“墨子号”量子试验卫星在世界上首次实现了卫星和地面之间的量子通信，构建起了天地一体化的量子保密通信与科学实验体系，将开展星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发，以及地星量子隐形传态等量子科学实验。此外，我国国家量子通信骨干网也已顺利开通。通过运行和实验，量子通信的多项关键技术将进一步得到验证，为量子通信的产业化提供坚实的支撑。

3 商业航天发展热度不减，或将开创航天发展新模式

受预算等因素的影响，以美国为首的航天大国日益重视商业航天发展。目前，美国的商业航天正处于快速发展的新阶段，其业务范围已从传统的商业卫星发射、商业卫星应用，扩展到政府从私营企业购买商业发射服务和发展商业载人航天飞行等领域，以美国太空探索技术公司（Space X）、轨道科学公司、天空盒子成像公司（Skybox Imaging）等为代表的新兴航天企业快速崛起，以美国谷歌公司为代表的互联网巨头也开始进军航天。2017年，世界商业航天发展仍将呈现繁荣发展的景象。美国蓝色起源公司计划于2017年开展新谢泊德亚轨道飞船载人飞行，为2018年商业飞行做准备。Space X公司计划在2017年底前进行首次载人“龙”飞船发射。而自2015年起，我国商业航天也步入了发展“快车道”，从“吉林一号”一箭三星纯商业发射成功，到设立百亿元规模商业航天基金，商业航天领域“多点开花”。据预测，全球商业航天市场将超1.7万亿元规模，2020年我国商业航天市场将达到8000亿元。商业航天产业有望迎来重大发展机遇，而商业航天发展的新思维、新理念与新模式也对传统航天产业产生了巨大的冲击和影响，或将开创全球航天发展的新模式。

4 无人机技术将进一步提升，反无人系统开始受到重视

随着人工智能技术、无人机探测和避险技术、控制与通信技术、图像处理技术、动力技术等技术的快速发展，无人机系统的技术能力将进一步提升。其中，在军用领域，美国将开发舰载中空长航时无人机、潜射无人机、飞行/驾驶两用直升机、螺栓紧固垂直起降无人机、可重构嵌入式航空系统等无人机系统，以更安全、更经济有效地执行侦察等各项任务。而在民用领域，安防无人机、快递无人机、救援无人机、测绘无人机等无人机系统仍将是无人机系统市场的重点研发领域。据预测，未来，全球无人机技术将向智能化、更安全、更低成本方向发展，应用领域将扩展到基础设施、交通运输、保险、电信、农业、安全和矿业等领域，未来5年的市场复合增长率将达到68%。

随着无人机系统的快速发展，无人机也对机场等基础设施，以及公共安全带来了威胁。因此，反无人机系统应运而生。例如，美国联邦航空管理局和美国国防部正在研究一种无人机探测装置，可在机场等设施附近探测出现的无人机。另外，美国还在开发一种可以发现并干扰无人机的无线通信技术，可防止无人机在森林救火时干扰直升机。美国国家航空航天局和国防部预先研究计划局则在研发一种可以监控城市上空低于特定高度的所有无人机的技术。反无人系统正受到军方和政府的日益关注，未来也将成为无人机领域的研发重点之一。

5 3D打印材料将获得重要发展，成型尺寸向两端延伸，与其它制造技术的结合成为重要发展趋势

3D打印材料是3D打印技术发展不可或缺的物质基础，也是当前制约3D打印技术产业化的关键因素。近年来，随着3D打印需求的增加，3D打印材料种类迅速扩展，但与传统材料相比，其种类依然偏少，且对材料的形态有着严格的要求。美国多家机构联合编写并发布了《下一代增材制造材料战略路线图》，为开发新的增材制造材料提供了思路。我国也在开展增材制造专用材料及其特性研究。未来，随着这些研究工作的开展，3D打印材料的种类、形态将得到进一步拓展，成本将大幅下降，强度、稳定性、安全性也将进一步提高。

目前，3D打印产品的成型尺寸正在向两端延伸：一方面，向“大”发展，从零部件到汽车、航空、航天等领域大尺寸精密构件，产品尺寸不断加大。另一方面，向“小”延伸，采用微纳米3D打印技术可制造出微观结构可控的定制材料。未来，3D打印的成型尺寸仍将不断向两端延伸。

此外，3D打印是一种增材制造技术，是对以“减材制造”、“等材制造”为基础的传统制造业的创新与挑战，但实际上，将3D打印与传统制造技术结合，可获得更为强大的制造能力，如我国华中科技大学在世界上首创的“智能微铸锻”技术等。未来，3D打印技术将与多种传统制造技术探索互补结合的途径，实现3D打印技术发展和传统制造技术升级“齐头并进”。

6 5G时代加速来临，进入技术方案和系统验证阶段

随着下一代移动通讯网（5G）的推广，世界各国纷纷开展5G技术研究。美国联邦通讯委员会向移动和固定无线宽带服务提供商开放了近10.85MHz的频谱资源，成为世界上首个为5G应用确定并开放大量高频频谱的国家；英国政府将投资10亿英镑用于宽带网络建设和支持5G移动通信技术研发；另外，德国将力争在5G标准方面发挥引领作用。而我国华为技术有限公司代表我国主推的极简码方案入选5G标准，使我国企业首次进入了基础通信框架协议领域。我国计划到2020年完成5G技术研发测试和商用部署。2017年，更多的5G标准将明确推出，以适应5G时代“万物互联”接入的多种设备的通信需求，而我国5G研发工作将进入技术方案验证和系统验证阶段，技术上或将实现新突破，也将发布更多实验性、概念性的5G产品，加速迈入5G通信时代。

7 自动驾驶技术快速发展和验证，实际应用逐步成为现实

随着传感器技术和人工智能技术的发展，自动驾驶汽车已成为近年来各国研发的重点，美国、英国、韩国等国家均非常重视自动驾驶技术的发展。美国特斯拉汽车公司、福特汽车公司、谷歌公司等多家公司对自动驾驶汽车投入了大量的人力、物力，自动驾驶技术已经出现并获得了部分应用，但其安全性等相关技术问题仍有待验证。2017年，针对这些问题，相关企业将加大研发和技术验证力度，或将取得里程碑式进展，助力自动驾驶汽车的实际应用。例如，美国福特汽车公司将在欧洲测试自动驾驶汽车，2021年生产出没有方向盘、刹车或油门踏板的自动驾驶出租车。瑞典沃尔沃汽车公司将在中国公路上测试100辆自动驾驶汽车，力争在2020年之前造出高安全性的汽车。美国通用汽车公司将在底特律进行自动驾驶汽车雪地测试。谷歌公司旗下Waymo公司将与菲亚特克莱斯勒汽车公司合作推出自动驾驶汽车，并正在与日本本田汽车公司合作开发自动驾驶技术。特斯拉公司将在2017年对安装了改进自动驾驶系统的完全自动驾驶汽车进行从洛杉矶到纽约的自动驾驶道路测试。自动驾驶汽车的研制成功及推广，或将改变汽车行业的商业模式，例如催生高级汽车的共享服务等。

8 VR和AR技术进一步融合，带来更真实的体验

VR（虚拟现实）技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，其利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，可使用户沉浸到该环境中。2016年，VR技术取得了重要的发展，从基于手机的系统到全画幅的头戴式设备（如HTC Vive等），VR技术在心理治疗、教育体验、培训等方面获得了应用。未来，VR技术将在感知系统、3D扫描摄像头、网络通信、头显设备等方面开展重点研究，教育和训练将成为其重要的应用领域之一。

AR（增强现实）技术是在现实的基础上，通过计算机处理能力，将虚拟数据叠加在现实环境当中，再利用同一个画面进行显示而形成的一种交互模式。2016年，微软公司的AR平台Windows Holographic为用户带来了新的混合现实体验。苹果公司也将进军AR领域。未来，AR还可在汽车自动驾驶、电子游戏、教育等领域获得广泛应用。

实际上，未来将是VR和AR融合的混合现实的天下，更多的混合现实应用将会出现，而计算机与人的交互也将采用VR和AR技术，把体验无缝地链接到现实生活中。

9 海洋技术将向更远、更深方向拓展

海洋是重要的战略资源，海洋能源、资源的开发与利用，海洋与全球变化、海洋环境与生态的研究是人类维持生存与发展、拓展生存空间的重要途径。为了开发海洋资源，保护海洋权益，世界各国均在发展系列海洋开发支撑技术，包括深海探测、深潜、海洋遥感、海洋导航等。目前，海洋技术正在从近岸向远洋、从浅水向深海拓展。其中，海洋环境研究正在朝着海空一体化、多平台、多视角获取海洋环境信息的方向发展；水下运载器正朝着实用化、综合技术体系化方向发展；海洋油气勘探向深水推进，不断开发适合于深水油气开发的新型平台、多功能浮式生产装置、水下生产系统；海洋生物资源保护、评价和发掘已成为国际竞争的焦点；深海矿产资源勘查技术向着大深度、近海底方向发展；海水综合利用技术向着系统化、集成化、综合化方向发展；海洋能技术向着大型化、低成本、高效率、高可靠性，以及商业化方向发展。

10 液流电池、石墨烯电池加速发展，各类新能源技术备受重视

2016年，美国哈佛大学的研究人员研发出一种新型液流电池，不仅可用于智能手机领域，还可用于包括可再生能源在内的新型能源应用领域。液流电池具有安全性高，寿命长，规模、设计灵活，可扩展性好，能量效率高，成本低等特点，但其能量密度低，部署成本高，尚未获得广泛应用。而石墨烯电池的研究也取得了多项进展，主要集中在利用石墨烯改性电极材料方面。未来，随着石墨烯技术的发展，以及液流电池技术的改进，这些新型电池或将取代传统的锂离子电池，成为动力电池领域更具安全性和高效率的能源设备。

在能源技术领域，世界能源发展已进入新一轮战略和结构调整期，多个国家制定了能源科技发展路线图。化石能源的高效和清洁利用将得到大力发展；可再生能源与新能源技术将持续获得突破；太阳能光伏发电有望实现平价上网；风电机组朝着大型化、特性化和高效率发展；生物质能应用向多原料、多用途方向发展；新型核电系统将向小型化、安全化方向发展，聚变核电站的开发将是能源领域的长期研发重点；氢能源研究不断推进。此外，多种能源的混合利用将成为未来能源利用的新途径和新趋势，如风能和太阳能混合利用等。