美国陆军2019年十大科技进步[视频]

今年，陆军研究人员分享了其科学技术进步的份额。美国陆军CCDC陆军研究实验室是陆军的公司研究实验室，其任务是发现，创新和过渡科学技术，以确保占主导地位的战略陆上力量。

该实验室的首席科学家亚历山大·科特（Alexander Kott）博士挑选了最酷的进展，以展示陆军科学家和工程师为支持未来士兵而正在做的工作，这些研究从2019年开始进入前十名：

第10名：塑料制成的人造肌肉

如果有远见的研究人员走上前途，未来的陆军机器人将成为世界上最强大的机器人。机器人可以用塑料制成的人造肌肉武装。

陆军研究人员与佛罗里达州农工大学-佛罗里达州立大学工程学院的客座教授合作，研究了塑料纤维在扭曲和盘绕成弹簧后的反应方式。不同的刺激会导致弹簧收缩和膨胀，模仿天然肌肉。

该小组在聚合物科学和化学工程方面的专业知识帮助确定了最佳的材料性能值，以实现所需的人造肌肉性能指标，并帮助开发和实施了测量这些材料性能的技术。

人造肌肉可能会提高机器人的性能，从而使我们未来的机械伙伴能够振作起来，并泵出更多的铁。

9号：使用生物识别受体监测士兵的健康和表现

陆军和学术研究人员正在研究如何通过开发独特的生物识别受体来实时监测士兵的健康和表现。这些未来的生物受体体积小，易于生产，价格便宜并且对环境压力强。

一旦集成到可穿戴生物传感器中，就可以从剧院中各种复杂的混合源（例如血液，汗液或唾液）中选择性地捕获数据。

化学家兼团队负责人马特·科波克（Matt Coppock）博士说：“陆军将需要更具适应性，更远征军，并具有接近零的后勤需求，同时在多方面的作战环境中优化单兵到班的执行。“可以预见，实时健康和性能监控以及感知当前和新出现的环境威胁，可能是实现这一目标的关键工具集。”

未来的陆军可能会使用这些可穿戴式传感器来监视环境生物威胁和健康诊断，所有这些对士兵都有很大好处。化学评论发表了这项研究（请参阅下面的相关链接）。

8号：水性防火电池

马里兰大学和约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的陆军研究人员及其合作伙伴开发了一种新型的水基耐火电池。

陆军材料工程师Arthur von Wald Cresce博士说：“我们的项目通过允许在士兵身上放上高能量或高功率电池来解决这种风险，而不会引起电池着火。”“我们希望通过在电池中设计安全性，这种担忧消除了，士兵们可以随意使用电池了。”

这些水性锂离子电池使用了不易燃的水基溶剂，并且还使用了对热不敏感的锂盐，替代了锂离子电池中高度易燃的电解质，从而可以在很多情况下进行存储和使用。温度范围更广。

Cresce和研究小组首先与马里兰大学的科学家合作，研究了称为盐包水型电解质的新型水性电解质的性质，并将其发现发表在《科学》杂志上（请参阅下面的相关链接）。

7号：用氢气按需发电

试想一下，如果仅使用平板电脑和一些水就可以按需发电。

陆军研究人员正在探索结构稳定的铝基纳米镓合金的潜在应用，该合金可与任何水基液体反应以产生按需的制氢动力，而无需催化剂。

陆军材料科学家克里斯·达林（Kris Darling）博士说：“想象一支未来的士兵在远距基地的远程巡逻中，电池没电了，迫切需要发射无线电。”“一名士兵伸手去拿一块金属片，将其放入容器中，然后加水或一些含有水的液体，例如尿液，片子立即溶解，氢气释放到燃料电池中，为无线电设备提供即时动力。”

6号：3D打印超强钢

一组陆军研究人员通过将最初由空军开发的合金改制成粉末形式，开发了一种3D打印超强金属零件的方法。

通过称为粉末床融合的方法，3-D打印机的激光可以有选择地将粉末熔化成图案。然后，打印机会在构建板上涂上额外的粉末层，直到完成零件为止。

最终结果是一块钢材，感觉像是传统上锻造的，但是具有错综复杂的设计特征，是任何模具都无法制造的，并且比市售任何钢材都坚固约50％。

陆军小组负责人布兰登·麦克威廉姆斯博士说：“我认为这将真正改变后勤工作。”“增材制造将对可持续发展产生巨大影响…，而不必担心要搬运整个卡车或运送大量备件，只要您有原材料和打印机，就可以潜在地制造所需的任何东西。”

研究人员说，这种能力有可能取代当今坦克的一部分，或支持未来的最先进系统。

5号：人类兴趣探测器

您是否曾经想过进入士兵的脑袋？陆军研究人员开发了一种人类兴趣探测器，可以确定人们在看什么并解码其大脑活动。

通过监视脑电波，研究人员可以跟踪神经反应并评估在威胁环境中无数刺激中引起士兵注意的因素。

研究人员说，这将提高战场上的态势感知能力，使指挥官能够做出更好的决策，并最终提高士兵与未来AI特工合作的能力。

第4个：人工智能识别节油材料

一个新的算法机器人系统可以解决人类实验能力以外的最复杂挑战。

康奈尔大学（Cornell University）军队资助的研究人员在人工智能的惊人成功（甚至可以赢得像《危险游戏》（Jeopardy）之类的游戏）的基础上，开发了一种名为CRYSTAL的系统，以探索可为士兵带来持久力量的新材料。CRYSTAL依靠一系列的算法漫游器来筛选成千上万的组合和元素-数量如此之大，以至于传统实验无法访问。

该系统能够遵守物理和化学定律（现有的机器学习方法无法满足这些定律），并且可以识别出下一代的重大突破，这些突破将为未来的战场上的士兵提供装备。

陆军研究办公室网络科学负责人Purush Iyer博士说：“关于基础科学研究的令人兴奋的部分是，您无法总是预测结果将在何处发生。”“我们为这项研究提供了资金，以更好地了解集体智慧（人群的智慧）。尽管材料科学中的应用（例如新型合金的设计）始终存在，但最终结果的偶然性质（帮助设计更好的燃料电池的催化剂）正在解决对陆军电池极为重要的问题该领域的强大力量–显示了对基础研究进行投资的重要性。”

美国材料研究学会通讯发表了一篇文章（请参阅下面的相关链接）。

3号用于定向通信的机械手阵列

陆军团队开发了一种在物理复杂环境中发送定向无线电信号的新方法。该团队设计了带有紧凑型低频天线和AI的小型机器人平台，以创建一个可自适应地自组织成定向天线阵列的系统。

尽管在低频下不可能进行多方向辐射，但此阵列可以发出全方向辐射图，从而按需创建定向链接。

具有紧凑型低频天线的机器人与具有无源无源天线的其他机器人队友协同工作，这些无源天线有助于将电磁场聚焦在所需方向上。添加更多的机械手，阵列将变得更加集中，并增加了范围和可靠性。

这样就可以在建筑物范围内以及充满挑战的城市和地下环境中，在范围扩大的情况下实现强大而有针对性的无线通信。

2号：自愈材料

想象一下一种合成材料，该材料在受损时会自行愈合。

德克萨斯A＆M的陆军研究人员及其合作伙伴已经开发出可逆交联的环氧树脂，该环氧树脂可3D打印，并且在室温下可自愈，而无需任何其他刺激或治疗剂。该材料独特的化学性质甚至使其能够被编程为在受温度刺激时变形的形状。

陆军研究人员正在研究这些材料是否可以创建未来可重构的陆军平台，从而可以按需变形形状。

1号：士兵机器人团队

当您不知道未来战场的样子，又无权修改环境以适应机器人的能力时，您如何训练机器人在未知情况下如何思考？

陆军研究人员一直在开发新的算法和功能，这在行业中是闻所未闻的，这使诸如机器人之类的自主代理能够在未知的环境（如未来战场）中运行。

这些算法正在创造机器人的大脑，使它们能够与无法预料的物体以及未知场景中的物体交互，最终使它们准备好与未来战场上的士兵合作，无论它看起来如何。

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CCDC陆军研究实验室（ARL）是美国陆军作战能力发展司令部的一个组成部分。作为陆军的公司研究实验室，ARL致力于发现，创新和过渡科学技术，以确保主导的战略土地实力。通过指挥部核心技术能力之间的协作，CCDC领导了发现，开发和交付所需的基于技术的能力，这些能力使士兵更具有致命性，赢得了我们的民族战争并安全地回家。CCDC是美国陆军期货司令部的主要下属司令部。