十大進展
2020年，各國大力推進化學、生物、放射性、核防護領域的科技研究，取得大量成果。本文甄選出美國、英國和歐盟在該領域的十大科技進展，進行梳理概述。
一、英國科學家將人工智慧用於化學合成，研製出可自主開展化學實驗甚至"文獻進、產物出"的機器人化學家
2020年7月，《Nature》封面文章報道利物浦大學研發了一款人工智慧機器人化學家。這款機器人化學家能像人一樣獨立思考，可熟練使用各種儀器，完成稱重、移液、活性分析等一系列操作。在8天的測試中，機器人化學家執行了多達688次實驗，並從10個變量維度設計出一種活性比初始配方高六倍的光催化劑，這些工作科研人員通常需要花費幾個月的時間才能完成。
上述技術一旦被濫用或誤用於有毒物質合成，將導致潛在安全風險。
二、美軍持續推進「西格瑪」「西格瑪+」項目，打造化生放核爆綜合態勢感知能力
目前，「西格瑪」項目（SIGMA，2013年啟動）已演示驗證其具有城市規模的放射性及核材料探測能力，並已部署到紐約州和新澤西州港務局。2020年8月，美國防高級研究計劃局（DARPA）的「西格瑪+」（SIGMA+，2018年啟動）項目在印第安納波利斯進行了為期一周的先進化學與生物傳感系統部署試驗。
「西格瑪+」是對「西格瑪」的拓展，通過開發新的傳感器和網絡，為城市及更大區域提供高靈敏度的化學、生物及爆炸物威脅探測能力。隨著研究的深入開展，未來有望為化 生放核 防禦部隊組建超大規模的自動化、分布式傳感器網絡，可廣泛應用於美國本土防禦、海外反恐行動，改進後甚至能偵察別國的核生化武器。
三、麻省理工學院研製出可降低誤檢率的「快速生物氣溶膠探測儀」
2020年9月，受美國防威脅降低局（DTRA）和美國防部化生放核防禦聯合計劃執行辦公室（JPEO–CBRND）資助，麻省理工學院林肯實驗室研發了一款「快速生物氣溶膠探測儀」，可快速篩查生物氣溶膠微粒，提供早期預警並輔助後續的鑑定作業。該探測儀採用正交技術，目標微粒要經過7次測定，以確保結果準確；作為聯合生物點源檢測系統（JBPDS）的升級套件，輔助其更可靠地發現和鑑定生物威脅，從而大幅降低誤檢率。
四、美軍發展無人偵察技術實施遠程探測
2020年10月，美國化生放核防禦聯合計劃執行辦公室追加經費2600萬美元，用於「 斯特瑞克核生化偵察車傳感器套件升級」項目，這是繼2019年4月與其簽訂4810萬美元合同後的又一次撥款。新合同包括傳感器升級和增加遙控作業能力。成套傳感器含菲利爾系統公司的R80D SkyRaider無人機，集成了該公司的專業版IBAC生物傳感器。「深紫」無人機也屬於「斯特瑞克核化生偵察車傳感器升級」 項目，由美陸軍作戰能力發展司令部化生中心研製，9月進行了部隊試驗，成功實現遠距離自主飛行。
美陸軍作戰能力發展司令部化生中心正在研發「生物採樣與檢測遠程偵察裝置」（BioACER），可實施遠程、無人、快速生物毒劑檢測，並根據需要用無人機以傘降、螺旋、馬達或磁輪等多種樣式進行遠程投放。該裝置可在20分鐘內完成採樣分析，並傳回結果。
五、美國防部研製可穿戴裝置檢測預警新冠感染者
美國防部研製可檢測新冠肺炎的穿戴式裝置，能測量165種生物標誌物，經雲端處理後在患者出現症狀前48小時發出預警。該裝置是美國防部「威脅暴露快速分析」（RATE，始於2018年）項目的一部分。RATE利用人工智慧（AI）和機器學習在約29萬健康對照者和已知感染者中進行了訓練，發現差異在於體溫、脈搏血氧飽和度、心臟功能等。先期已測試過其他冠狀病毒、SARS和肺炎。新冠疫情爆發後，又獲得了約700萬美元用於開發RATE-COVID算法。6月中旬相關技術和裝置已被部署到美國海軍和國防部長辦公室。9月組織了近6000人的測試。
六、DARPA資助開發化生放核爆假設多元數據報警技術，用於探測大規模殺傷性武器威脅
七、美國研製可降解化學毒劑的織物
2020年1月，美國西北大學公布了一項研究，發現基於鋯-有機骨架的復合材料（MOF-808）吸附到織物後，利用空氣中的水分可以有效催化降解神經性毒劑模擬劑，其反應速度比基於活性炭與金屬氧化物的現有技術更快。研究人員還測試了織物的耐用性，未來有望用於製造防護服或口罩。
4月，據一篇題為「用於化學戰防護的自主響應膜」的論文介紹，美國防部正在研發一種透氣和防護兼具的面料，由定向排列的碳納米管為基膜，表面聚合物可與化學威脅發生反應。該項目得到國防威脅降低局「可用作額外皮膚的動態多功能材料」項目的資助。
八、歐盟研發基於拉曼或表面增強拉曼光譜的檢測技術
2020年8月，歐盟資助發展基於拉曼或表面增強拉曼光譜的檢測技術，旨在發現和鑑定氣態或液態的化學戰劑和有毒工業品。採用的拉曼技術主要來自參研單位之一的Serstech公司。目前，該公司主要有兩個產品：Serstech Arx 和Serstech Arx+，技術優勢是速度快、使用簡單、譜庫豐富、重量輕。
九、美軍研製化學嗅探器探測危險化學氣體
2020年1月，美陸軍作戰能力發展司令部士兵中心（CCDC-SC）追加180萬美元資助研發一種拇指指甲大小的化學嗅探器，可穿戴在外衣上探測危險化學氣體。該嗅探器傳感器綜合利用數據科學、機器學習和數學算法等理論或技術，模仿人類鼻子，包含 400 多種嗅探受體，可探測約 1萬億種不同氣味。在前三年研究的基礎上，未來三年的重點是使傳感器速度更快、誤報率更低。
十、美軍利用納米顆粒提升工業酶催化效率
美海軍研究實驗室聯合地方實驗室於2020年開展了以納米顆粒為介質提升工業酶催化效率的國防研究項目。實驗證明，磷酸三酯酶與不同大小的金納米顆粒結合後能增強酶活性，將磷酸三酯酶中和有機磷農藥和化學戰劑的能力提高了4倍。研究人員還利用納米顆粒與乳酸合成酶結合，並採用動力學模型確定每種酶與納米顆粒的理想比例，以實現最佳的乳酸生產效率，成功將乳酸產量提高了50倍。相關技術可用於製造高價值、結構複雜的藥品和化學品。
如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）
來源 | 綜合網站
圖片 | 網際網路
作者 | 李文文 軍事科學院防化研究院
編輯 | 孫琴
註：原文來源網絡，文中觀點不代表本公眾號立場，相關建議僅供參考。
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