先进制造技术 机电一体化先进制造技术
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前美国总统巴拉克·奥巴马对制造业非常重视。他设立的“先进制造业合作委员会”（Advanced Manufacturing Partnership）对制造业的未来发展提出展望，重点规划了 11 个技术领域，认为这些领域将对制造业竞争力的提升至关重要，应当成为全国研发行动的重点。
01
【增材制造】
Active Manufacturing
通常称为 3D 打印的增材制造已成为新一轮工业革命的旗帜。它具有明显的独特性，专业人士和爱好者都可以使用，但这只是未来几年有望为许多物品带来全新制造方式的一系列新兴技术之一。值得注意的是，增材制造并不局限于 3D 打印。
一项刚崭露头角的技术名为“冷喷涂”，它是通过喷嘴喷射金属颗粒，由于速度极高，这些颗粒会相互结合形成物体。通过精确控制喷嘴，机器操作员可以像使用 3D 打印机打印一样制造出齿轮等三维金属物体。物体就像是通过喷绘画出来的一样，即使是使用钛等不常见金属，也完全可以实现。
02
【传感、测量和过程控制】Advancing Sensing, Measurement,and Process Control
几乎所有先进制造技术都有一个共同点：它们都由处理海量数据的计算机驱动。那些捕捉和记录数据的设备异常重要，如监测湿度的传感器、确定位置的 GPS 追踪器、测量材料厚度的卡尺等。这些设备不仅越来越多地用于智能化设备，还使智能、灵活、可靠、高效的制造技术成为可能。
在现代化工厂中，传感器不仅有助于引导日益灵敏的机器，还提供管理工厂运营所需的信息。从诞生到送达，都可以跟踪产品，在某些情况下甚至可以跟踪到送达后。在此过程中，一旦出现问题，例如喷漆室的湿度不合适喷涂时，传感器会检测出来，向机器操作员或工厂管理者发送警报信号。
03
【材料设计、合成与加工】
Advanced Materials Design,
Synthesis, and Processing
新机器需要新材料，而新材料将使制造新机器成为可能。随着材料细分到原子或分子层级，几乎无需漫长的实验步骤便可进行操作，涂层、复合材料和其他材料的开发正在加速。
借鉴人类基因组计划取得的广泛认可的成功，美国能源部等机构去年发起成立了材料基因组计划 (Materials Genome Initiative)。该计划旨在将确定新材料、将新材料推向市场所需的时间缩短一半。
目前，这个过程可能需要花费数十年。例如，锂离子电池技术是 20 世纪 70 年代埃克森 (Exxon) 的一名员工首次构想出来的，但直到 90 年代才开始商业化。该计划涉及的工作之一，便是让该领域内分散在世界各地的研究人员共享创意和创新。
04
【数字制造技术】
Visualization, Informatics,
and Digital Manufacturing Technologies
工程师和设计师已经使用计算机辅助建模工具多年，不仅用于设计产品，还以数字方式对产品进行检测、修改、完善，常常省略了更昂贵、更耗时的物理检验过程。云计算和低成本 3D 扫描仪（现在使用 iPhone 就可以进行简单的 3D 扫描）正在将这些方法从尖端实验室中带入主流，使创业者能够使用它们。
Autodesk 制作了一套免费的全功能 CAD 软件“123 Design”，汽车制造商曾经需要使用大型计算机才能完成的事情，个人使用这套软件就可以完成。
05
【可持续制造】
Sustainable Manufacturing
它的目标虽不容易实现，但理解起来很简单，即在生产中最大限度地利用每一点材料和每一焦耳能量，尽可能地减少浪费。高能效制造是其中的一个重点领域。
例如，制造业工程师经常会谈到“无灯”工厂的潜力，这种工厂在黑暗中持续运行，不需要供暖或制冷，因为它们基本上都是由机器人或其他机器操作的。随着规模更小、高度自动化的本地工厂变得更加普遍，再制造和回收或许会变得更加重要，本地供应的材料也将更受重视。
06
【纳米制造】
Nano manufacturing
纳米科技是指在分子或原子层面上操纵物质。预计纳米材料将广泛应用于高效太阳能电池板、电池生产、医疗植入监测等领域。未来的电子和计算设备也将高度依赖纳米制造。
07
【柔性电子制造】
Fleble Electronics Manufacturing
柔性电子技术将催生可弯曲平板电脑、体温调节服装等新兴产品。这些柔性技术已逐渐主流化，预计将成为下一代消费和计算设备的主流趋势，并在未来十年内成为增长最快的产品类别。这依赖于先进的制造工艺。
08
【生物制造】
Biomanufacturing and Bioinformatics
该领域利用生物体或其一部分来制造产品，例如药物和配方药。它广泛应用于能效提升、纳米制造成新的方法等领域。
09
【工业机器人】
Industrial Robotics
工业机器人可全天候运转，精度高且不断提升，可精确到几毫秒和肉眼不可见的程度。它们准确报告进度，在效率测试中进行优化，并随着先进传感系统的应用（抱怨更少）而变得更加灵活。
随着机器人的普及，其经济效益也在提高：麦肯锡全球研究院 (McKinsey Global Institute) 的一份报告指出，自 2010 年以来，机器人的相关成本与人工相比下降了高达 50%。随着生物技术和纳米技术的进步，预计机器人将能够进行越来越精细的操作，例如加工药物、培养完整的人体器官等。
10
【先进成形与连接技术】Advanced Forming and Joining Technologies
当前的机器制造工艺主要依赖传统技术，特别是针对金属的铸造、锻造、加工和焊接等。但专家认为，该领域的创新时机已成熟，可以用新方法连接多种材料，同时提高能源和资源效率。例如，冷成型技术有可能作为修复技术或先进焊接技术发挥重大作用。
11
【先进的生产和检测装备】
Advanced Manufacturing
and Testing Equipment
延伸阅读
美国提出这六项航空最前沿科技 仅有几个国家才有能力掌握
洛克希德•马丁公司的官网
之前发布了“2018顶尖技术预测”，
盘点未来几年将在国防
和军工中发挥重要作用的6大顶尖技术。
这6大顶尖技术分别是：
“数字孪生 /Digital Twin、
高超声速技术/Hypersonics、
机器学习和人工智能技术/Machine Learning & Artificial Intelligence（AI）、
赛博和电子战/Cyber & Electronic Warfare、
自主化和人机交互协作/Autonomy & Human-Machine Collaboration、
定向能/Directed Energy。
虽说，预测中提及的这6大技术并非新鲜，或是早已技术发展十几年甚至几十年了，或是如“AI”这般是近年互联网科技界的热词，总之它们算不上新鲜，也是早早被认定为“未来新技术”，但这次可是国际军火巨头中NO.1 的“洛•马”来画的重点。
数字孪生
未来工业的六大支柱技术
1. 数字孪生 (Digital Twins)
“数字孪生”，自21世纪初以来，作为物联网、大数据、虚拟建模和工业互联网等技术融合的结晶，一直处于技术发展的前沿。不同于洛克希德·马丁公司官网上看似“抽象”的解释，我们可以将“数字孪生”简单理解为“虚拟制造”与“现实生产”的完美结合。
“虚拟制造”早已渗透进航空工业。如今，各国在飞机设计中普遍采用“无纸化”和“数字化样机”，这正是在计算机上构建“虚拟样机”的体现。随着技术的进步， “虚拟样机”的功能越来越逼真，越来越接近最终制造出的“物理样机”。这也意味着，我们可以在 “虚拟样机”上进行更多实验，更早、更多地发现和解决设计上的缺陷，并不断优化和完善设计方案。
韩国四代机设想图
未来， “虚拟世界”将不再局限于“样机”和“测试”。“数字孪生”技术将制造、生产、工艺、维护、改进等贯穿飞机全寿命周期的各个环节提前“虚拟化”。 当所有“虚拟环节”的潜在问题都得到解决后，现实世界中的样机制造、测试、量产和升级等环节将高效有序地进行，从而 максимально 快速地将设计产品投入部队服役或推向市场。
“数字孪生”的概念早已超越航空和国防工业范畴。近年来，无论是老牌工业强国还是中国，都在积极规划着下一代工业体系。无论是“工业4.0”还是“智能制造”， “数字孪生” (Digital Twins) 都将是不可或缺的核心技术。
2. 高超声速技术 (Hypersonics)
近年来， “高超声速”一词频繁出现在军事新闻中。这主要是因为美国和中国在该领域的积极探索。美国继 X-51 和 HTV 系列高超声速试验项目之后，进一步研制了 SR-72 高超声速无人机。与此中国也进行了多次高超声速飞行器试验。
美国HTV-2高超声速验证机，分析称，中国的高超声速与此类似。
毫无疑问，高超声速武器具有强大的威慑力，是能够改变战场规则的战略级技术。正如隐身技术之于战斗机，高超声速技术将瞬间改变战场力量对比。 放眼全球，目前只有美、中、俄三国具备独立自主研制四代机的实力，而能够同时支持两款四代机研发的国家仅有美国和中国。在高超声速技术领域，美中两国已率先抢占先机。
面对高超声速技术在气动外形、超高声速风洞、热防护、先进材料和制造工艺等方面的严苛技术门槛，绝大多数国家已丧失了追赶的机会。
3. 机器学习和人工智能 (Machine Learning & Artificial Intelligence (AI))
机器学习和人工智能 (AI) 在近年来取得了突破性进展，2017 年甚至被称为“AI 元年”。对于国内外互联网科技公司而言，不谈 AI 就意味着落后于时代潮流。可以预见，机器学习和人工智能将无处不在地融入我们的日常生活。
近年来， “阿尔法狗”横扫棋坛，成为人工智能领域的里程碑事件。同样是在 2016 年，人工智能程序“阿尔法”(ALPHA) 在模拟空战中“击落”了美国空军假想敌教官、空军上校 Gene Lee。展望未来，人工智能将在无人机和有人机飞行员的辅助决策中发挥越来越重要的作用。
“阿法狗”封神国际象棋界，同年“阿尔法”在模拟空战中击落了人类飞行员
4. 网络与电子战 (Cyber & Electronic Warfare)
与人工智能相比，网络与电子战更侧重于军事应用。对敌方电子系统进行破坏、干扰、欺骗和摧毁等行动，已成为现代战争中的“常态”。例如，各国空军强国的装备体系中，都已列装了在战斗机基础上改装的“电子战机”。
电影《空天猎》宣传中的中国空军歼-10C，翼下挂载着反辐射导弹。对敌方电子设备的“硬杀伤”属于电子战机的“基本款”。中国空军已有了专用型号电子战机的装备。
洛克希德·马丁公司认为，未来网络与电子战技术将采用 “开放式架构”，以便快速整合新技术，并在不断变化的威胁面前始终保持领先优势。
5. 自主化 (Autonomy)
自主化是指系统或设备在没有人工干预的情况下，能够独立完成任务的能力。在未来工业中，自主化将发挥越来越重要的作用，例如自动驾驶汽车、无人机物流等。
6. 人机协作 (Human-Machine Collaboration)
洛克希德·马丁公司提出的“人机协作”，就像我们今天与智能手机的关系一样，随着技术的进步，人机交互将变得更加智能和便捷。
洛·马F-35的座舱，大块触摸屏是人机新交互方式的技术前提之一，这种大块触摸屏显，中国在珠海航展上曾有展出。
航空技术
西科斯基公司，隶属于洛•马公司，致力于探索直升机的“自主化”能力，提高人机协作效率，增强在运输、消防、搜索和救援等高危任务中的飞行安全性。与此随着飞机座舱显控系统的大屏幕化和触屏化的发展，新的交互方式应运而生，飞行员和操作员可以通过触摸屏、手势操作等方式控制飞机。
定向能技术
Directed Energy
定向能技术的典型代表是“激光武器”，一种自冷战时期兴起的“新概念武器”。其优势显著，包括无限“弹药”、极高的指向性与精度、“零”飞行时间、随发现即摧毁目标、高杀伤效率、低附带毁伤和快速射速，具备进攻和防御双重能力。
激光武器已从战略反导领域逐步下沉，演化为机动灵活的战术武器。目前，中国与美国均已展示出实用化的反无人机激光器。
激光武器的实用化和军事化应用由来已久，早在冷战时期便作为反卫星、反导的战略级武器使用。随着技术进步，激光器的小型化发展使其褪去战略部署的束缚，进化为可机动的战术武器。随着激光武器逐渐走向战场，提升其功率、毁伤能力与射程，增强其脆弱性的可维护性已成为发展方向。
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