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在各国的高度重视和大力推动下，信息技术、新概念武器、新材料技术、生物技术、先进制造技术、新能源技术等都取得了一系列重要进展。
2011年，世界主要国家继续把争夺技术制高点作为军事优势竞争的核心，制定规划计划，超前部署、持续投入，以保持其武器装备优势和发展后劲。美国公布了国防部2013～2017财年7个科学与技术优先发展领域，俄罗斯确定了未来几年优先发展的科技领域和关键技术，印度正在勾划名为《国防科技愿景2050》的发展蓝图。
信息技术保持强劲发展势头
第三代半导体材料电子器件实现量产
近年来，以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第三代宽禁带半导体材料为基础的新型电子器件研究非常活跃。2011年2月，美国国防高级计划研究局的新一代氮化镓电子器件达到一定程度的可靠性并实现了批量生产，将大量取代高功率电子设备中常用的砷化镓(GaAs)电子器件。氮化镓的功率密度是砷化镓的5～10倍，具有高频、耐高温、大功率的优点，将成为未来高性能军事通信、雷达、电子对抗等电子装备的关键器件，进一步提高其作战能力、可靠性及工作寿命。
集成电路技术达到22纳米工艺水平
微电子集成电路生产工艺的每一次重大进步都将极大提高微电子产品的性能水平。目前，22纳米微电子集成电路生产工艺基本成熟，将于2012年上半年开始量产。其中，芯片业龙头英特尔公司22纳米工艺将采用三维结构的晶体管(称为三栅晶体管)，使电流控制由一个栅极增加到3个栅极，实现从平面到立体的转变，是半导体技术领域的一次重大技术突破。与传统平面架构的晶体管相比，三栅晶体管的功耗可降低50％，运行速度提高37％。2011年7月，英特尔公司在其未来工艺计划路线图中提出，将在未来10年内逐步过渡到10纳米生产工艺，持续推动摩尔定律的延续。
光纤通信技术取得多项技术创新
日益增长的海量信息的快速传输需求，不断推动着高速光通信技术的发展。2011年3月，日本研制出一种七芯径大容量光纤传输系统，成功解决了光信号互相干扰、内核偏离等技术难题，使传输速率高达109太比特／秒，刷新了以前69.1太比特／秒的世界最高记录。5月，德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员利用“快速傅里叶变换”方法，将一束激光光束分离出350多种色光，对每种色光携带的数据信息进行编码，通过光纤进行传输，创造了利用单束激光实现26太比特／秒的高速数据传输，相当于1秒钟传输700张DVD的数据容量。
超级计算机领域竞争激烈
超级计算机的研制能力及应用水平已经成为衡量一个国家科技竞争力的重要标志之一，也是主要国家近年来开展竞争的一个重要领域。2011年6月，国际超级计算机TOP500组织发布了新一期超级计算机500强排行榜，排名前10的超级计算机系统运算速度都超过千万亿次／秒。去年占据运算速度排行榜第一名的中国“天河一号”超级计算机(运算速度为2.566千万亿次／秒)，被日本超级计算机“京”(K Computer)超越(运算速度达到8.162千万亿次／秒)。美国橡树岭国家实验室、IBM公司都已计划在2012年推出具有2亿亿次／秒运算能力的超级计算机，美国国防高级计划研究局则启动了运算速度达百亿亿次／秒的超级计算机研究计划。
新概念武器技术发展扎实推进
战术高能激光武器技术迈向实用化
近年来，随着高能固体激光技术的发展，战术高能激光武器实用化步伐明显加快。2011年，美国“高能液体激光区域防御系统”演示了高功率、高质量出光能力，计划2013年完成研制，该系统目标功率150千瓦、功重比大于200瓦／千克，比现有系统提高一个量级，具有小型化和轻便化特点，可装配在作战飞机上，有效防御地空导弹的攻击。美军“海上激光演示”系统还完成了摧毁无人艇的试验，首次验证了固体激光器从海上平台摧毁移动目标的能力。德国研制出10千瓦车载战术防空激光武器样机，并对无人机进行了打靶试验。
弹载高功率微波武器研制取得初步进展
高功率微波武器能够破坏武器系统中的电子设备，有望在未来的网络电磁空间战中发挥重要作用。2011年初，美国空军在犹他州试验靶场完成了“反电子高功率微波先进导弹”的首次飞行试验，验证了该导弹对抗多个目标的瞄准和精确定时能力。“反电子高功率微波先进导弹”计划旨在开发一种革命性、低附带毁伤的机载非致命定向能武器，利用高功率微波束破坏或摧毁敌方武器中的电子系统，从而在作战中夺取信息优势。
新材料技术稳步发展
反物质基础研究实现新突破
反物质在新一代高能核武器及先进推进系统中具有巨大的应用潜力，其研究得到美、俄、日等多国的重视，近年来取得了显著进展。2011年5月，欧洲核子研究中心的科学家在实验中成功制造出了309个反氢原子，并借助特殊的磁场使其存在了1000秒。在2010年11月的实验中，科学家制造出了38个反氢原子，使其存在了约0.17秒。相比之下，此次实验制造出了更多的反氢原子，将其存续时间提高了近4个数量级，同时首次测量了反氢原子的能量分布，将极大推动有关反物质的研究。
石墨烯材料制造与应用水平不断提高
石墨烯是一种具有半导体和金属属性的新型材料，应用前景广泛。2011年，美国研究出一种可批量生产石墨烯的简单方法，即通过在干冰中燃烧纯金属镁的方式直接将二氧化碳转化成多层石墨烯(厚度小于10个原子)。石墨烯在电子器件、集成电路方面的应用研究也取得了重要进展。6月，美国研制出首块基于石墨烯的集成电路，运行频率最高达10吉赫兹。石墨烯材料的发展有可能取代硅成为未来的电子元件材料，其优异的机械强度等特性在航空航天新材料、新型装甲材料、传感器和储能装置等多个领域也表现出了巨大的应用潜力，其未来发展将对武器装备和国防科技产生广泛影响。
零折射率“超材料”问世
通过人工设计材料结构，使其呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的“超材料”，在军用电子系统、隐身等领域具有重要应用价值。2011年7月，美、英等国的科学家联合研制出了一种新的零折射率“超材料”。科学家们将正折射率和负折射率结合在一起，实现了对光子相位的精确控制，使得最终得到的材料结构的折射率为零。这一研究成果在研制高指向性天线、隐身等领域具有重要应用价值。
生物技术不断创新发展
生物计算技术取得重要进展
生物计算技术具有运算速度快、能耗低等显著优势，可能会为一些计算领域带来革命性进步。2011年6月，美国研制出最复杂的DNA计算机，包含74个DNA链，能够像传统计算机一样，使用逻辑函数来解决数学问题。10月，英国研制出一 种新型模块化“生物逻辑门”，可以模块化地进行逻辑门之间的叠加，是迄今制造出的最先进的“生物电路”，标志着生物计算机研究又迈出了重要一步。
仿生技术潜力巨大
生物的多样性特点赋予了仿生技术巨大的发展潜力，也为军事技术创新发展开辟了广阔天地。2011年，蒲公英、含羞草、蜥蜴等生物都给研究人员带来了设计灵感。美国陆军正在通过模仿蜥蜴和家蝇等生物运动研究作战仿生机器人，可在复杂的城市环境中完成侦察探测等任务。以色列利用蒲公英的作用原理，运用纳米技术制造出一种类似蒲公英的电子纤维，能够有效拦截雷达引导的导弹。美国研究人员还受含羞草的启发，正在开发一种能够扭转、弯曲、硬化，甚至自我修复的结构，有望据此实现在不同情况下改变飞机机翼形状，从而获得最佳飞行性能。
生物交叉技术取得新成果
生物技术与信息、纳米、认知等技术的交叉融合已经衍生出多项新兴技术，并展示出广阔的应用前景。2011年4月，美国在使用纳米技术构建人造大脑方面取得重大突破，研究人员利用碳纳米管构建了一个具有神经元机能的神经键电路，这一研究成果将增进对人类智力发展进程的理解，未来的进展可能对整个人类社会产生长远影响。8月，IBM公司成功研制出模仿人脑功能、具有一定认知计算能力的芯片，演示了利用传统硅材料构建类脑结构的可能性，为未来智能计算机的发展奠定了坚实基础。
先进制造技术发展活跃
先进制造技术受到高度重视
先进制造技术在军民领域都是一项基础性、支撑性关键技术，在国防建设和国民经济发展中具有影响全局的战略地位。2011年6月，美国总统奥巴马启动“先进制造伙伴关系”(AMP)计划，将聚合工业界、高校和联邦政府力量，打造高品质制造业，加快产品研发速度，提高美国全球竞争力。美国国防部在这一计划中扮演重要角色，将加大对透明装甲、隐身技术等制造技术领域的投资力度，进一步加强军工制造商与国防部及其业务机构的联系，提高对于国家安全至关重要的工业制造能力。
电子束光刻技术达到新水平
在芯片制造领域，除传统光学光刻技术外，科研人员还在研究蚀刻精度高、成本低的电子束光刻技术。2011年8月，美国麻省理工学院开发出一种新技术，可将电子束光刻的分辨率尺度推进到9纳米，而此前电子束光刻技术所能刻制的图像尺寸极限则为25纳米左右。科研人员表示，这次突破主要得益于两点，一是使用了更薄的绝缘层，以尽量避免电子散射，二是使用了特殊材料对接收电子较多的区域进行了加固。电子束光刻技术的进步，为未来微电子集成电路技术的发展提供了更多制造工艺选择方式。
三维打印技术进展显著
三维打印技术属于一种先进快速成型技术，采用类似于喷墨打印机的打印原理，根据计算机软件设计模型，利用塑料、尼龙、陶瓷以及钛、铝等材料，灵活快速地制造出各种零部件、成品，具有结构紧凑、节省原材料、生产周期短等优点。2011年7月，英国南安普敦大学科研人员首次使用三维打印技术打印出了一架功能简单、体积较小的无人机，巡航时几乎没有噪音。9月，美国弗劳恩霍夫研究所的科研人员利用三维打印机和“多光子聚合”技术，成功研制出了人造血管，具有柔韧而结实的结构，能够与人体自生组织融合。
新能源技术发展步伐加快
生物混合燃料的军事应用领域不断拓展
生物混合燃料在无人机、战斗机、驱逐舰等军事领域的应用正在不断扩大。2011年3月，美国空军F-22战斗机进行了以生物混合燃料为动力的飞行试验，其混合燃料由亚麻生物航空燃料与常规JP-8燃料按1：1的比例混合而成，结果显示混合燃料与JP-8燃料没有明显的性能区别。之后，美国海军“火力侦察兵”无人机和“保罗福斯特”号驱逐舰也分别进行了以生物混合燃料为动力的飞行试验和航行试验。这一系列的试验标志着生物混合燃料将在更多的军事装备上获得更广泛的应用。
燃料电池的性能水平将获大幅提高
燃料电池的供电时间一直是制约其军事应用范围的关键因素之一。2011年3月，洛克希德·马丁公司和技术管理公司首次采用JP-8军用标准燃料，使燃料电池发电机运行了1000小时，这极大缩短了燃料电池发电机的服役进程。此外，美国国防高级研究计划局正通过“先进战术电源”项目开发以高能量密度碳氢化合物丙烷为燃料的紧凑型“固体氧化物燃料电池”，其研发的“追踪者”XE小型无人机使用这种燃料电池，续航时间超过8小时，是现有小型无人机续航时间的4倍，并能确保实际作战任务所需的可靠性和持久性。
高能量密度锂离子电池引人关注
锂离子电池一直存在受尺寸限制无法提供足够能量的问题，提高能量密度已成为该领域的研发重点。2011年8月，美国空军启动一项军用高能量密度锂离子电池研制项目，要求电池能量密度需达到250瓦时／千克，以用于长航时无人机、战术车辆、步兵使用的背负式电源等。此外，ADA技术公司正为美国空军研发微型高能量密度无人机用锂电池，其含能量、功率密度、循环寿命和安全性将有巨大提升。目前ADA技术公司已在新型锂电池用纳米复合材料电极研制上取得重大进展，下一步将确定电极合成方案等。
2011年，世界主要国家继续把争夺技术制高点作为军事优势竞争的核心，制定规划计划，超前部署、持续投入，以保持其武器装备优势和发展后劲。美国公布了国防部2013～2017财年7个科学与技术优先发展领域，俄罗斯确定了未来几年优先发展的科技领域和关键技术，印度正在勾划名为《国防科技愿景2050》的发展蓝图。
信息技术保持强劲发展势头
第三代半导体材料电子器件实现量产
近年来，以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第三代宽禁带半导体材料为基础的新型电子器件研究非常活跃。2011年2月，美国国防高级计划研究局的新一代氮化镓电子器件达到一定程度的可靠性并实现了批量生产，将大量取代高功率电子设备中常用的砷化镓(GaAs)电子器件。氮化镓的功率密度是砷化镓的5～10倍，具有高频、耐高温、大功率的优点，将成为未来高性能军事通信、雷达、电子对抗等电子装备的关键器件，进一步提高其作战能力、可靠性及工作寿命。
集成电路技术达到22纳米工艺水平
微电子集成电路生产工艺的每一次重大进步都将极大提高微电子产品的性能水平。目前，22纳米微电子集成电路生产工艺基本成熟，将于2012年上半年开始量产。其中，芯片业龙头英特尔公司22纳米工艺将采用三维结构的晶体管(称为三栅晶体管)，使电流控制由一个栅极增加到3个栅极，实现从平面到立体的转变，是半导体技术领域的一次重大技术突破。与传统平面架构的晶体管相比，三栅晶体管的功耗可降低50％，运行速度提高37％。2011年7月，英特尔公司在其未来工艺计划路线图中提出，将在未来10年内逐步过渡到10纳米生产工艺，持续推动摩尔定律的延续。
光纤通信技术取得多项技术创新
日益增长的海量信息的快速传输需求，不断推动着高速光通信技术的发展。2011年3月，日本研制出一种七芯径大容量光纤传输系统，成功解决了光信号互相干扰、内核偏离等技术难题，使传输速率高达109太比特／秒，刷新了以前69.1太比特／秒的世界最高记录。5月，德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员利用“快速傅里叶变换”方法，将一束激光光束分离出350多种色光，对每种色光携带的数据信息进行编码，通过光纤进行传输，创造了利用单束激光实现26太比特／秒的高速数据传输，相当于1秒钟传输700张DVD的数据容量。
超级计算机领域竞争激烈
超级计算机的研制能力及应用水平已经成为衡量一个国家科技竞争力的重要标志之一，也是主要国家近年来开展竞争的一个重要领域。2011年6月，国际超级计算机TOP500组织发布了新一期超级计算机500强排行榜，排名前10的超级计算机系统运算速度都超过千万亿次／秒。去年占据运算速度排行榜第一名的中国“天河一号”超级计算机(运算速度为2.566千万亿次／秒)，被日本超级计算机“京”(K Computer)超越(运算速度达到8.162千万亿次／秒)。美国橡树岭国家实验室、IBM公司都已计划在2012年推出具有2亿亿次／秒运算能力的超级计算机，美国国防高级计划研究局则启动了运算速度达百亿亿次／秒的超级计算机研究计划。
新概念武器技术发展扎实推进
战术高能激光武器技术迈向实用化
近年来，随着高能固体激光技术的发展，战术高能激光武器实用化步伐明显加快。2011年，美国“高能液体激光区域防御系统”演示了高功率、高质量出光能力，计划2013年完成研制，该系统目标功率150千瓦、功重比大于200瓦／千克，比现有系统提高一个量级，具有小型化和轻便化特点，可装配在作战飞机上，有效防御地空导弹的攻击。美军“海上激光演示”系统还完成了摧毁无人艇的试验，首次验证了固体激光器从海上平台摧毁移动目标的能力。德国研制出10千瓦车载战术防空激光武器样机，并对无人机进行了打靶试验。
弹载高功率微波武器研制取得初步进展
高功率微波武器能够破坏武器系统中的电子设备，有望在未来的网络电磁空间战中发挥重要作用。2011年初，美国空军在犹他州试验靶场完成了“反电子高功率微波先进导弹”的首次飞行试验，验证了该导弹对抗多个目标的瞄准和精确定时能力。“反电子高功率微波先进导弹”计划旨在开发一种革命性、低附带毁伤的机载非致命定向能武器，利用高功率微波束破坏或摧毁敌方武器中的电子系统，从而在作战中夺取信息优势。
新材料技术稳步发展
反物质基础研究实现新突破
反物质在新一代高能核武器及先进推进系统中具有巨大的应用潜力，其研究得到美、俄、日等多国的重视，近年来取得了显著进展。2011年5月，欧洲核子研究中心的科学家在实验中成功制造出了309个反氢原子，并借助特殊的磁场使其存在了1000秒。在2010年11月的实验中，科学家制造出了38个反氢原子，使其存在了约0.17秒。相比之下，此次实验制造出了更多的反氢原子，将其存续时间提高了近4个数量级，同时首次测量了反氢原子的能量分布，将极大推动有关反物质的研究。
石墨烯材料制造与应用水平不断提高
石墨烯是一种具有半导体和金属属性的新型材料，应用前景广泛。2011年，美国研究出一种可批量生产石墨烯的简单方法，即通过在干冰中燃烧纯金属镁的方式直接将二氧化碳转化成多层石墨烯(厚度小于10个原子)。石墨烯在电子器件、集成电路方面的应用研究也取得了重要进展。6月，美国研制出首块基于石墨烯的集成电路，运行频率最高达10吉赫兹。石墨烯材料的发展有可能取代硅成为未来的电子元件材料，其优异的机械强度等特性在航空航天新材料、新型装甲材料、传感器和储能装置等多个领域也表现出了巨大的应用潜力，其未来发展将对武器装备和国防科技产生广泛影响。
零折射率“超材料”问世
通过人工设计材料结构，使其呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的“超材料”，在军用电子系统、隐身等领域具有重要应用价值。2011年7月，美、英等国的科学家联合研制出了一种新的零折射率“超材料”。科学家们将正折射率和负折射率结合在一起，实现了对光子相位的精确控制，使得最终得到的材料结构的折射率为零。这一研究成果在研制高指向性天线、隐身等领域具有重要应用价值。
生物技术不断创新发展
生物计算技术取得重要进展
生物计算技术具有运算速度快、能耗低等显著优势，可能会为一些计算领域带来革命性进步。2011年6月，美国研制出最复杂的DNA计算机，包含74个DNA链，能够像传统计算机一样，使用逻辑函数来解决数学问题。10月，英国研制出一 种新型模块化“生物逻辑门”，可以模块化地进行逻辑门之间的叠加，是迄今制造出的最先进的“生物电路”，标志着生物计算机研究又迈出了重要一步。
仿生技术潜力巨大
生物的多样性特点赋予了仿生技术巨大的发展潜力，也为军事技术创新发展开辟了广阔天地。2011年，蒲公英、含羞草、蜥蜴等生物都给研究人员带来了设计灵感。美国陆军正在通过模仿蜥蜴和家蝇等生物运动研究作战仿生机器人，可在复杂的城市环境中完成侦察探测等任务。以色列利用蒲公英的作用原理，运用纳米技术制造出一种类似蒲公英的电子纤维，能够有效拦截雷达引导的导弹。美国研究人员还受含羞草的启发，正在开发一种能够扭转、弯曲、硬化，甚至自我修复的结构，有望据此实现在不同情况下改变飞机机翼形状，从而获得最佳飞行性能。
生物交叉技术取得新成果
生物技术与信息、纳米、认知等技术的交叉融合已经衍生出多项新兴技术，并展示出广阔的应用前景。2011年4月，美国在使用纳米技术构建人造大脑方面取得重大突破，研究人员利用碳纳米管构建了一个具有神经元机能的神经键电路，这一研究成果将增进对人类智力发展进程的理解，未来的进展可能对整个人类社会产生长远影响。8月，IBM公司成功研制出模仿人脑功能、具有一定认知计算能力的芯片，演示了利用传统硅材料构建类脑结构的可能性，为未来智能计算机的发展奠定了坚实基础。
先进制造技术发展活跃
先进制造技术受到高度重视
先进制造技术在军民领域都是一项基础性、支撑性关键技术，在国防建设和国民经济发展中具有影响全局的战略地位。2011年6月，美国总统奥巴马启动“先进制造伙伴关系”(AMP)计划，将聚合工业界、高校和联邦政府力量，打造高品质制造业，加快产品研发速度，提高美国全球竞争力。美国国防部在这一计划中扮演重要角色，将加大对透明装甲、隐身技术等制造技术领域的投资力度，进一步加强军工制造商与国防部及其业务机构的联系，提高对于国家安全至关重要的工业制造能力。
电子束光刻技术达到新水平
在芯片制造领域，除传统光学光刻技术外，科研人员还在研究蚀刻精度高、成本低的电子束光刻技术。2011年8月，美国麻省理工学院开发出一种新技术，可将电子束光刻的分辨率尺度推进到9纳米，而此前电子束光刻技术所能刻制的图像尺寸极限则为25纳米左右。科研人员表示，这次突破主要得益于两点，一是使用了更薄的绝缘层，以尽量避免电子散射，二是使用了特殊材料对接收电子较多的区域进行了加固。电子束光刻技术的进步，为未来微电子集成电路技术的发展提供了更多制造工艺选择方式。
三维打印技术进展显著
三维打印技术属于一种先进快速成型技术，采用类似于喷墨打印机的打印原理，根据计算机软件设计模型，利用塑料、尼龙、陶瓷以及钛、铝等材料，灵活快速地制造出各种零部件、成品，具有结构紧凑、节省原材料、生产周期短等优点。2011年7月，英国南安普敦大学科研人员首次使用三维打印技术打印出了一架功能简单、体积较小的无人机，巡航时几乎没有噪音。9月，美国弗劳恩霍夫研究所的科研人员利用三维打印机和“多光子聚合”技术，成功研制出了人造血管，具有柔韧而结实的结构，能够与人体自生组织融合。
新能源技术发展步伐加快
生物混合燃料的军事应用领域不断拓展
生物混合燃料在无人机、战斗机、驱逐舰等军事领域的应用正在不断扩大。2011年3月，美国空军F-22战斗机进行了以生物混合燃料为动力的飞行试验，其混合燃料由亚麻生物航空燃料与常规JP-8燃料按1：1的比例混合而成，结果显示混合燃料与JP-8燃料没有明显的性能区别。之后，美国海军“火力侦察兵”无人机和“保罗福斯特”号驱逐舰也分别进行了以生物混合燃料为动力的飞行试验和航行试验。这一系列的试验标志着生物混合燃料将在更多的军事装备上获得更广泛的应用。
燃料电池的性能水平将获大幅提高
燃料电池的供电时间一直是制约其军事应用范围的关键因素之一。2011年3月，洛克希德·马丁公司和技术管理公司首次采用JP-8军用标准燃料，使燃料电池发电机运行了1000小时，这极大缩短了燃料电池发电机的服役进程。此外，美国国防高级研究计划局正通过“先进战术电源”项目开发以高能量密度碳氢化合物丙烷为燃料的紧凑型“固体氧化物燃料电池”，其研发的“追踪者”XE小型无人机使用这种燃料电池，续航时间超过8小时，是现有小型无人机续航时间的4倍，并能确保实际作战任务所需的可靠性和持久性。
高能量密度锂离子电池引人关注
锂离子电池一直存在受尺寸限制无法提供足够能量的问题，提高能量密度已成为该领域的研发重点。2011年8月，美国空军启动一项军用高能量密度锂离子电池研制项目，要求电池能量密度需达到250瓦时／千克，以用于长航时无人机、战术车辆、步兵使用的背负式电源等。此外，ADA技术公司正为美国空军研发微型高能量密度无人机用锂电池，其含能量、功率密度、循环寿命和安全性将有巨大提升。目前ADA技术公司已在新型锂电池用纳米复合材料电极研制上取得重大进展，下一步将确定电极合成方案等。