单兵装备是美军部署最为广泛的战斗系统，也是美军武库中最重要的装备。近年来，美军“士兵”项目执行办公室通过开发、采办、部署和维护等现存的单兵装备，同时大力发展智能化单兵装备，实现了将“士兵作为一个系统”加以管理，着力打造未来战场上的超级战士。

打造未来战场上的超级战士

　　美军单兵装备繁多，涵盖个人防护、生存保障、武器装备、夜视装备等四大方面。美国陆军的步枪手除了单兵武器外，一般身着防核生化的三防衣、手套、面具，还有标准配置的防弹背心、望远镜、瞄准镜、夜视仪及电池等，以及吊带式携行具，装有子弹、水壶、GPS、掌上电脑、侦察设备、生化武器检测仪等。美军普通的单兵装备品种不下百号，一套装备价值3万美元左右。
　　美军的新一代单兵系统将装备情报、监视和侦察系统，具备更快的通信、战场态势判断、敌我识别等数据信息交互能力。美国国防高级研究计划局研制的未来士兵头盔，具备抬头显示、综合通信、空气过滤、夜视、光学侦察等功能;智能作战服重量轻、柔韧性好，通过小型传感器、功能结构件和致动器将负重分布于士兵全身，减轻负重对关节的损伤，同时带有生物传感器、实时健康检测、自主治疗辅助等功能。
　　美国智能化单兵系统陆地勇士已在战场上被广泛应用，该系统采用热成像仪、数字摄像机和激光测距瞄准器，其信息系统可以对目标进行自动测定和攻击，使普通士兵瞬间变身神枪手;防护系统不仅具备信息优势、机动优势、火力优势，而且配备了性能卓越的防护装具，除隔热、阻燃、保温、防红外探测外，还能防弹、防激光和防核生化。美国陆军推出的奈特勇士手持式视频接收装置，使士兵能实时获取附近无人机和地面车辆发回的信息并可随时转发，实现了视频的实时获取、实时共享、实时利用。
　　2017年，美国空军研究实验室开展的无人机模拟对抗试验中，装备有阿尔法人工智能的无人机多次轻松击败飞行员。究其原因，人工智能这一“作战大脑”可以从各类传感器中接收、处理大量数据，其快速反应和做出决定的速度比人类要快出数百倍。基于此，美军开始大力发展智能化单兵装备，着力打造未来战场上的超级战士。

美军单兵的通信指挥系统

　　AWIS单兵指挥系统的全称是“陆军全球军事指挥控制/信息系统”，目前已装备美军陆军航空兵部队CH-47支奴干、UH-60黑鹰等运输类直升机的飞行员。借助这一系统，美军的直升机驾驶员可以与前线任何一个作战士兵保持联络并指挥地面部队的整体行动，也可以联系上级指挥官，获取指令和汇报战况。同时，AWIS单兵指挥系统还是一个数据收集系统，可为美军未来的网络数字化战场指挥系统提供支持。

　　美国国防部启动NettWarrior计划，旨在用智能手机替代美军士兵当前使用的便携式电脑。目前入围的手机产品，包括摩托罗拉Atrix系列和三星Galaxy系列，搭载的是经过定制的强化安全系统，以防止敌人窃听、劫持信号等问题。手机的触摸屏和机身都经过重新设计，以适应战场上恶劣的环境。相比于传统的便携式电脑，智能手机更适合拍照也更便于携带，还可以用APP遥控侦察无人机。
　　美国陆军的“陆战网”涵盖陆军所有网络和通信系统，包括联接固定设施的固定通信系统，如陆军后备队的“后备队网”、国民警卫队的“警卫队网”和GIG-带宽扩展网以及诸如战术级作战人员信息网，联合战术无线电系统和中继通信系统之类的机动通信系统。“陆战网”将使美国陆军成为一支“以知识为基础、以网络为中心”的部队，使每个士兵可以在全球任何地点进入网络，并通过网络进行信息接收、存储、处理和传输，使在任何地方、使用任何装备的士兵都能迅速获取所需的任何信息。
　　美国陆军装备司令部通信-电子研究、开发和工程中心计划启动CVS项目，旨在通过综合应用认知计算和人工智能等技术，以应对海量数据源和复杂战场态势，提供主动建议、高级分析和自然人机交互，为单兵制定战术决策提供从规划、准备、执行到战场行动回顾全过程的决策支持。目前，美国国防高级研究计划局已部署了一系列面向实际作战任务背景的单兵智能化项目。例如，Mind’s Eye计划用于单兵根据视觉信息进行战场态势认知和推理的监视系统;战场对抗环境中目标识别与适应计划，尝试用机器学习和迁移学习等智能算法和人工智能芯片，解决单兵战场态势目标的自主认知，帮助士兵快速定位、识别目标并判断其威胁程度。

美军单兵的战场侦察装备

　　美军单兵的ENVG头盔式夜视镜已经开始装备普通作战部队，系统全重0.9千克，续航时间为7.5小时，识别率为150米处80%、300米处50%。ENVG不仅仅是一台简单的热成像仪，还搭载了智能的集像增强功能，可以对图像进行数字处理以增强清晰度，并输入和输出含有数据或地图的数字文档。此外，ENVG还兼容激光照准器，可以利用传统热成像进行目标探测，并用激光技术进行目标识别，在城区巷战、低光照甚至完全黑暗的环境中帮助士兵更有效地观察战场。美军的单兵雷达头盔项目，是通过运动传感器，让士兵看到半径25米内的“运动”情况。整套系统重量不超过1.1千克，大约不到一半的重量附着在头盔上，士兵们可以提前发现潜在的伏击。
　　美军耗资1.51亿美元采购的AN/PPS-26探测仪系统，可以通过发出雷达波穿透20厘米厚的墙体，发现墙后人员并探知其活动。同时，这种探测仪的作用距离可达20米，为士兵们提供了足够的保护空间。目前这套设备智能化水平还不高，不能判断出藏身墙后人员的身份，但在便携性方面具有一定的优势，美军已计划在未来3年内采购近万套此类探测仪。此外，美军单兵配备的LA-8/P手指式激光敌友识别器，用于夜间特种作战的敌我识别。美国陆军开发的“城市军刀”项目，旨在依托认知技术，帮助士兵在战场上实现自主探测、识别、分类、定位和快速攻击。

美军单兵的智能武器

　　目前美军单兵配备的武器，主要有使用光学瞄准镜、夜视镜、激光瞄准器、强光照明灯、握柄以及战术灯的M16步枪，轻量化、小型化的M4卡宾枪，尉官以上军官配备的M9手枪，轻型小口径M249班用机枪，M136AT4火箭筒和M203榴弹发射器。美国陆军的模块化武器系统，将提供一种安装导轨系统，以及使单个步枪手在战场上不用任何工具就能根据需要配置武器的多种方式，包括多种昼间和夜间瞄准镜、指示器、瞄准装置和辅助器材。模块化已成美国陆军未来轻武器发展的主要趋势，实现步榴合一、步霰合一、致命和非致命合一，不仅大大减轻了单兵辎重的携行负担，而且可以通过与激光指示器、战术灯、瞄准装置、夜视装置的结合，大大提高武器装备战术性能和单兵作战能力。
　　2011年6月16日，美国DRS技术公司侦察监视与目标捕获分部与L-3通信公司勇士系统分部共同获得了一份价值9.5亿美元的合同，将为美军生产AN/PSQ-23微型激光测距仪。AN/PSQ-23微型激光测距仪由陆军“士兵”项目执行办公室牵头开发，使用2节DL123电池供电，可以大大改善步枪和机枪的射击精度。美国陆军研发的轻型激光指示器测距机是一种可供单兵携带的组件化目标定位和指示系统，主要部件有目标定位组件、激光指示器组件、电池和三脚架。轻型激光指示器测距仪支持直射、间射和激光制导弹药。目标定位组件包含CCD摄像机、热成像仪、人员安全激光测距机、数字式磁罗盘、GPS和数字化出口。激光指示器组件能够指示远达5千米上的目标，进行精确打击。

　　近年来，美军加快发展单兵精确打击武器，给精确制导弹药植入人工智能芯片、加上“智能大脑”，通过与战场感知系统、指挥控制系统的互联互通，自主机动规避、自动识别定位、自动锁定目标，极大提升了打击精度、速度和毁伤能力。美国陆军研制的一种傻瓜型智能狙击步枪，配备的微型电脑可提供制导扳机和目标锁定技术，哪怕是从来都没有使用过枪械的人也能在1200码的距离精确击中目标。这些步枪还配备有WiFi天线，允许使用者实时收集弹道数据，并通过Facebook、YouTube、Instagram或电子邮件进行流媒体共享。

美军战场上的机器人战士

　　随着新一代人工智能技术的发展，美军的“致命性自主武器”（LAWS）技术越来越成熟。LAWS实际上是一种军用智能机器人，这种机器人与人脸识别、无人机、精准定位等技术的结合，可以不经过人的控制和干预，自主选择和攻击包括人员和装备在内的军事目标。美国国防高级研究计划局在2013财年投入700万美元研发了一种自主式双脚机器人，能够让士兵在战场上远程控制，以替代士兵执行部分作战任务，如放置监视设备、搜索并攻击建筑物内的威胁目标、救助伤员、设置障碍物等。
　　2015年底，美国陆军发布的《2050年地面战场的战术展望》指出：“2050年的战场将出现大量用途各异的自主机器人。这些机器人更加智能，拥有更强的自主能力，具备强大的联网、通信及协作能力，能在地面或空中机动，甚至可能具备仿生特征。”机器人可以代替人类到战场上执勤站岗、侦察保障、布雷扫雷和执行攻击任务等，使战争伤亡减少到最低限度，甚至实现零死亡。美军已列入研制计划的智能化机器人超过100种。美国陆军计划到2020年，参战的作战平台中将有2/3是无人化的。伊拉克战争中，利剑机器人被广泛应用于巡逻、防卫、打击等各种任务。
　　美国陆军正在大力推动先进机器人的军事应用进程，以替代士兵执行诸如枯燥、肮脏或危险的特殊任务等，并减少他们的认知负担。美国陆军近期研发了专用于特种作战的MAARS机器人，配备1挺机枪、4个枪榴弹发射器，能装备激光发射器及消音器，每分钟能发射1000发子弹;拥有360度视野、双向通信能力、夜视能力，并配备雷达;可抗干扰奔跑12小时，不仅可以引爆炸药，还可以将伤兵拖回基地。美国陆军装备的魔爪军用机器人，能够以8.4千米的时速持续行走约32千米，执行拆除简易爆炸装置、侦察、支援战斗工程和辅助特种部队等任务。美国陆军研发了一种新技术，可以迅速教会军用机器人在最低限度人为干预的情况下完成新的穿越动作，在作战环境中自主导航，完成作战行动任务。在未来战场上，将赋予武器装备“随心所动”的智能化操作，各种“代理战士”“机器人士兵”将有望成为美军无人作战的新样式、新角色。

美军单兵的电源系统

　　美军新一代单兵系统的发展，对电源提出了更高的需求：一是发展更高比能、更高比功的电源，包括一次电池、可充电电池、超级电容器等;二是发展小型便携式电源，包括小型燃料电池、便携式发电机、太阳能电池板;三是发展能量回收系统，回收因运动产生的静电力和压力发电。
　　美军新一代单兵的电源从单电池发展为包含柔性电源、便携式自发电、贴合人体能量回收的综合能源系统，能够有效延长士兵携带传感器、电子设备和通信系统的续航力。柔性可拉伸电源主要包括柔性锂离子电池、柔性超级电容器和柔性太阳能电池。柔性锂离子电池可以使用纸状、纤维、波浪等电极结构：纸状柔性电池是将电极材料独立成膜或涂覆在柔性纸状基底上，制成电池贴片;纤维柔性电池可以在棉质、聚酯质纤维上涂覆电极材料;波浪柔性电池是在预应变弹性基板上沉积电极材料，释放应变构成波浪形的可拉伸电极。柔性超级电容器将电极捻在一起或逐层组装制成纤维，制造二维柔性超级电容器，可为LED灯、二极管、低功率人体传感器等供电。

　　美军单兵的M-25燃料电池是一种移动电源，来自杜邦和德国一家燃料电池公司的解决方案，结合了传统燃料电池系统和甲醇技术，在提供至少72小时、最低20瓦最高200瓦的持续供电能力的同时，比同等时长的传统电池轻80%，比美军配备的供电设备性能提高了3倍。目前这项新技术已获得美国国防部的认可，即将装备部队。美国陆军通信与电子研发和工程中心同通用汽车公司合作，推出了一款用于单兵可穿戴设备的新型氢燃料电池系统。美军目前装备的军用燃料电池，尺寸与传统的一次性小型电池相同，输出的电流量却提高了1倍。
　　美军陆地勇士单兵作战系统使用锂离子电池。美军研发出一款可拉伸的锂离子电池，为单兵智能手表等装置供电。现有锂离子电池比能约100～200瓦时/千克，美国陆军要求未来单兵电源的比能达到600～800瓦时/千克，是目前的4～6倍。
　　单兵外骨骼系统能够有效减轻士兵的负重，还能增强穿戴者的力量、速度、耐力。美军启动了多个军用外骨骼系统的项目，以增强士兵的作战能力。美国国防高级研究计划局资助研发的勇士织衣是一种重量轻、柔韧性好的内穿型作战服，美军对电池系统提出的作战指标是重不超4.5千克，在不充电的情况下可以连续使用24小时。
　　美军单兵配备的军用便携式太阳能充电系统，具备充电效率高、重量轻、可弯曲和免维护等优点，适合在野外为GPS定位仪、电台、移动电话和笔记本电脑等数码产品充电，还可以通过多组级联提高功率给汽车等大功率设备充电。目前的太阳能电池效率最高达到46%。钙钛矿太阳能电池作为一种新型方案，制造成本低，实际效率大幅提升，钙钛矿-硅混合电池效率高达28%，加入普通手电筒大小的单兵步行发电器，可使美军官兵行进时带动挂在身上的发电器晃动完成发电，保证阴雨天也有电源可用。
　　美军单兵装备的人体能量回收系统一般采用机电系统，装备在腿部、关节处。此外，还可采用摩擦纳米发电机、温差发电热电池、压电纳米发电机等，构建综合能量回收体系，驱动低功耗小型电子设备。柔性摩擦纳米发电机通过两种不同的聚合物/金属材料接触时的摩擦发电，可以制成薄膜贴片或纤维织物。美军还利用弹性体电极和水凝胶电介质，制成可拉伸10倍的摩擦纳米发电机;使用聚乳酸-石墨烯-特氟龙薄膜，通过简单的拍手动作，将发电电压提高至3千伏，可用于3米范围内的无线充电。
　　责任编辑：张传良