美国首次将定向能纳入“关键和新兴技术清单”,中国顶尖人才储备全球第一

作者: 智谱研究实习研究员刘彦伯

来源: 智谱研究

发布日期: 2022-03-04 16:00:00

美国将定向能技术纳入关键和新兴技术清单,中国在定向能领域的科研论文发表量和高层次学者数量均居全球首位。定向能技术在军事和民用领域均有广泛应用,涉及激光、粒子束、微波等技术。

2022年2月,美国国家科学技术委员会将定向能技术新增到关键和新兴技术清单。清单指出,定向能技术包括3个关键分领域:激光、高功率微波和粒子束。委员会表示,出台此清单的目的是保障自身未来的技术领导力,应对技术安全威胁。此清单为随后的美国技术竞争力和国家安全战略相关政策制定,起到重要的参照作用。

在定向能技术中,粒子束技术的起源与核物理领域的粒子加速器的发展密切相关。最初的回旋加速器只能施加恒定磁场。可稳定加速的粒子能级因此受限。1945年,前苏联的维克斯列尔和美国的麦克米伦各自独立发现了自动稳相原理。由此,回旋加速器可以根据粒子能级变化,施加可变磁场,进而能够将高能粒子稳定在圆形轨道中。可加速粒子的能级提高到GeV级。

定向能武器属于远程武器的一种,可以将激光、粒子、微波、等离子或声波,以束的形式,向预定目标发射,从而对目标进行拒绝、瓦解、毁伤、摧毁和欺骗,以及战场信息探测。土耳其宣称于2019年8月利比亚的战斗中,首次使用了定向能武器ALKA。美国五角大楼、国防高级研究计划署等政府部门与机构正在研究定向能武器与电磁炮,用于进行导弹防御,拦截弹道导弹、超高音速巡航导弹、超高音速滑行载具。

定向能技术的应用前景广阔。当前,至少31个国家使用定向能武器,执行反无人机任务,如基地防御。在21世纪20年代初,世界范围内的定向能技术在各个军事领域发挥着重要的作用,包括对空防御,目标检测追踪,反情报搜集与侦察,以及电子战。在军用之外的制造业、医药行业中,定向能技术同样有着重要贡献。当下全球新冠肺炎疫情依旧严峻,应用于医用清洁设备和供养系统的紫外光可以阻止病毒的传播。

基于科技情报大数据平台AMiner,通过关键词检索式在标题和摘要中进行检索,发现自2000年以来关于定向能技术的科研论文发表量呈现稳步上升态势,共计11569篇。在二十年的定向能相关论文之中,论文发表量前十国家依次是美国、中国、英国、德国、日本、印度、法国、加拿大、意大利和韩国。其中,美国的相关论文发表量居于全球领先位置,中国、英国分别居于第二、三位。

在全球范围内,美国和中国在定向能领域的相关论文发表量最令人瞩目,近20年来基本是该领域研究成果数量领先的国家。总体上,美国的相关科研产出量曾在2000-2012年期间居于全球首位,与中国短暂持平后被超越。中国的相关科研产出量自2017年以来持续居于全球之首。

定向能领域国际合作论文共计728篇,占领域论文总数的6.3%。其中,中美合作撰写论文共325篇,占合作撰写总数比例最高,为44.6%。其次是中日合作撰写的论文共56篇,占合作总数比例为7.7%,列居第二。

从AMiner数据库中查找出定向能相关科研论文,生成包含论文所在领域的分支术语、年份和相关论文数量的技术热点大数据发展趋势河流图发现,当前定向能学术论文研究热点TOP 10按热度递减依次包括:能源消耗、能源效率、可再生能源、高能、能量转移、直接能量转换、能谱、能量密度、定向天线、磁场。

基于AMiner系统学者库大数据,通过智能算法遴选出定向能领域H指数领先的学者1118位作为高层次学者进行人才特征分析。从全球范围看,中国从事定向能技术研究的高层次学者数量具有较大优势,共206人,占全球总量的18.4%,处于明显领先位置;其次是美国与日本,分别为135和18人,居于第二、三位。

从学者所在机构分布看,高层次学者数量前十的全球机构主要为中国机构所占据,反映出中国机构在定向能领域拥有较多的高层次学者资源优势。

在该领域学者最多的前10机构依次是:Pacific Northwest National Laboratory(美国太平洋西北国家实验室)、中国科学院、Oak Ridge National Laboratory(美国橡树岭国家实验室)、Argonne National Laboratory(美国阿贡国家实验室)、University of California(美国加利福尼亚大学)、南京航空航天大学、日本九州大学、东南大学、中国科技大学、Us Air Force Research Laboratory(美国空军研究实验室)。

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