国防科技的博弈改变者

正如士兵们在战斗和任务规划方面提高技能一样，国防科学家和工程师在设计和获取技术方面展示实力以满足军事的发展需求。

今天，本国国防科技社区拥有5000个强大的机构，在降低成本和人力需求的同时，借助其工程和系统专业知识来帮助新加坡武装部队更快地做出响应并做出更好的决策。

它由国防科技局、国防科技研究院以及国防部的几个机构组成。

工程小组

国防科技局利用技术来交付诸如武器和信息技术系统的能力，而国防科技研究院则专注于技术解决方案的研究与发展。另一方面，国防部的未来系统与技术局负责总体规划及管理新加坡武装部队的需求。 

未来系统与技术局在不断地寻求可以解决新加坡武装部队主要挑战的新兴技术，未来系统与技术副架构��伟特 黄上校说。"例如，人工智能、机器人和感应科技是一些可以帮助改变新加坡武装部队作战的关键领域。

"除研究与发展外，与最终用户一起进行试验非常重要，以便最终性能能够最大地满足他们的需求。"

先锋与致力于建立新加坡武装部队能力的本国科学家和工程师会面。

看得更远，行动得更快

新加坡武装部队正在实现自动驾驶车辆的潜能。无人系统在战场上实现了第一次飞跃，让士兵们能够在安全地点看得更远并做出更好的决策。这些系统的设计也越来越自动化，从而节省了人力。

透过壁垒观察

您看过这样的电影：特种部队对一栋公寓进行突袭，迅速地对逐个房间进行清除并制服所有坏人。 

实际上，这要比看起来的更为复杂。即使指挥官有楼层平面图，但未能显示出该公寓内武装袭击者的人数。如果布局发生了改变要怎么办？ 

于是室内绘图便发挥了作用。仅用两架无人机，国防科技研究院工程师小组就可以对先前的未知区域进行实时绘制3D地图。 

与此同时，他们的室内测绘无人机仅需用1分30秒便能成功地对国防科技研究院图书馆（面积大约为一个5房式组屋）进行绘制。

迈出第一步

无需事先进行任何设置或使用环球定位系统，这些无人机便可以自主探索和导航。

这是一次令人印象深刻的技术飞跃，考虑到大多数室内测绘无人机都需要操作员在房间内设置指向标，以便无人机能够对其所处的位置进行定位。"但这对我们来说是不现实的；我们不能期望士兵进入敌方区域并设置（装备），"飞行控制工程师兼项目负责人傅子扬说。

与此相反，国防科技研究院的室内无人机采用智能导航算法，可以使其进行实时绘图并根据其距墙壁和绘图对象的距离来对自己的定位进行跟踪。该小组的算法还允许多架无人机协同工作，来对同一图像进行绘制，这样他们便能进行得更快。

然后，来自这两架无人机的信息将被整合并实时发送至作战指挥部。结果为公寓内部的精准三维模型按真实比例以网格形式呈现。

"我们希望利用无人驾驶军事装备力量来减少士兵的风险，尤其是在伤兵率相当高的城市作战中，"现年31岁的傅先生说。 

通过这种远程监视能力，指挥官可以对下一步行动方案甚至是所需部署士兵人数做出更好的决策。

该无人机还具有"智能指挥与控制"模式，指挥官可以在需要时将其引导至关注范围内。例如，可以指示无人机检查疑似恐怖主义分子藏身的房间角落。

更为快速的绘制

为了提高无人机的速度和准确性，国防科技研究院小组将使用立体摄像机来增强系统 - 使用两个摄像头来给出物体之间的深度，从而形成一幅3D图像。

这取代了小组最初使用的飞行时间感应器 - 这些感应器发射红外线用于测量其与物体之间的距离。虽然这一概念奏效，但测绘速度较慢，并且敌军可以探测到红外线辐射。 

"我们正在尝试进行更快的绘图，因为（例如）在反恐怖主义任务的作战中，时间是至关重要的。此次升级使我们更接近于将其应用于军事用途，"傅先生指出。

如需进入暗室，该立体摄像机也可以被切换为使用低光感应器。

傅先生解释说，该项目是国防科技研究院倡议的一部分，旨在让年轻的工程师们集思广益，为复杂的问题想出简单且有效的解决方法。然后，该小组由像他这样的高级工程师率领来探索这些想法的可行性和节省成本的应用。
 

海哨兵

无人值守塔塔高8米，其鹰眼瞄向大海，是监视入侵裕廊岛驻军的强大伙伴。

该塔使用先进的低光摄像机来提供广域视野，以便可以在作战指挥部远程地进行全天候监视，从而将此类行动的人力需求减少高达30%。

它还配备了智能视频分析工具，可对水域中的可疑活动进行自动侦测。过去，士兵们在瞭望塔上轮流站岗，并使用望远镜直观地监视海面。 

由国防科技研究院设计和建造，裕廊岛上的首个无人值守塔于去年3月投入作战，另外两个于9月进行部署使用。
 
稳壮的侦测

在2018年2月签署无人值守塔合同后，国防科技研究院仅用一个月的时间便对首个无人值守塔完成交付。为了实现这一目标，我们组成了一支小组，包括系统工程、人因工程学和人工智能方面的专业知识成员。

现成的感应器无法对流动水域中的微小物体进行探测，因此该小组利用其视频分析知识来完成这项工作。

"我们增加了‘知识推理’，这样该程序就可以对物体的运动模式、规格和颜色甚至是它在一定的限速内移动进行审查，"视频分析与融合主管陈源锌先生说。通过这项技术，该项目可以检测出一艘舰艇是否存在违规航行，或者甚至是在水域中是否有游泳者。

该项目的真正挑战是要在光线条件差的夜晚达到高度的准确性。 

"起初有很多虚假警报，所以我们为其加入‘场景学习’，使其知晓什么是水面反射，什么是可能感兴趣的对象。"现年43岁的陈先生解释说。

现年55岁的项目总监林宝顺先生回忆起该小组熬夜对无人值守塔进行夜间测试的众多夜晚中的一个。在2月14日情人节的那个特别的夜晚，出现了各种系统错误。
 
"我们整理了这些问题，并设法逐一解决这些问题，直至我们意识到这是舱室下面的地板软化，"他回忆道。

"当我们完成时，已经是晚上10点半了。从那时起，我们称自己为情人节小组。"

强大的无人值守塔

这对该小组来说显而易见，他们的系统必须能够适应设备的中断。

为了确保全天候监视，国防科技研究院工程师安装了一个独立的电源，以便即使在停电时无人值守塔也能继续运行。

然而，如果在特定时间内没有恢复供电，系统将执行"正常关机"以防止过热并保持其功能，这位现年49岁的小组系统工程师洪添隆先生解释说。当总电源恢复后，该系统也会自动启动。

"这就是该系统的极妙之处 - 无需由人前来运行它，"洪先生说。

无人值守塔舱室是可移动的 - 具有可伸缩的船桅以及20英尺标准集装箱的尺寸 - 并且可以很容易地被运送并部署在其他关键设施中。
 
其视频分析软件也可以适用于其他用途。目前，海军还使用类似的智能分析工具来发现海上的可疑人员和船只。

在水下更具功能性

今年1月，新加坡海军为其搜雷军事装备套件中增加了一个新工具：反水雷自动海底侦察艇。

较其前身，反水雷自动海底侦察能够更加准确的探测物体并在水中停留更久，这将提升海军在危险区域排雷的能力。

"我们一直在与新加坡海军密切合作来开发这套工具以保护新加坡的海上交通线，"这位现年36岁的国防科技局研发项目经理艾尔文梅说。

由国防科技局、新加坡海军、国防科技研究院和新科工程技术公司设计开发的反水雷自动海底侦察艇是新加坡首艘本土建造的自动海底侦察艇。 

更加智能的侦测

较其前身，反水雷自动海底侦察具有更高的耐用性和侦测能力，而且更易于维修和使用，梅先生说。

"历来，水雷探测和分类是一项艰苦的工作。先前的自动海底侦察艇需先从水中打捞出来，然后才能对其数据（捕捉的声纳图像）进行手动下载和分析。

"使用反水雷自动海底侦察艇，作业的速度要快得多：声纳图像的处理是通过其自动检测和分类系统实时自动完成的，" 梅先生说。

操作员只需输入反水雷自动海底侦察艇需要扫描的区域，该系统便会计算执行该任务所需的时长。接着，自动检测和分类系统的高级自主性允许其自行游动和扫描，同时可以识别出类似水雷的物体并根据其类型和尺寸对其进行分类。

"在设定的时间，该侦查艇将浮出水面以传输（它所搜集到的）信息。位于安全地点的操作员将知晓该地区是否存在类似水雷的物体，" 梅先生说。无需进行人工分析，操作员便可以腾出去做更为重要的任务。

除了搜雷任务外

反水雷自动海底侦察艇的设计和开发始于2015年，是较早的自动海底侦察艇研发项目。自那时起，该小组通过提高续航能力，改进自动检测和分类系统算法和提高可用性来操作自动海底侦察艇。该小组还提高了机组人员跟踪自动海底侦察艇的续航时间以及健康状况的能力，以便更好的感知态势。

此外，该小组还设计了一款类似于摇篮的发射机械原理，从而使自动海底侦察艇能够轻松地从更广泛的平台上发射。

梅先生补充说，自动海底侦察艇甚至可以被配置用于搜救目的。"我们可以执行更多和平时期的任务，比如搜查与标定。这款自动海底侦察艇的优点在于其具有长时间的续航能力，因此它可以对更广阔的海域进行监视。"

采用雷达得以看到更多

当云层覆盖较厚时，我们要如何捕捉地面图像呢？摄像头受能见度的限制，无法透过云层来看到物体。然而，这对于成像合成孔径雷达来说并不是问题。 

成像合成孔径雷达发出的波段被地面上的目标反射回来。然后，收集返回的回波用于信号处理和自动对焦以形成图像。 

这些波段可以穿透云层、雨水和烟雾，并且不依赖于光线条件，因此即使在多云的天气或夜晚也可以获得清晰的图像。 

在国防科技研究院首席研究员彼得林的指导下，新加坡国立大学的学生和研究人员小组通过建造一个可以安装在无人机上的轻型合成孔径雷达来成功地进行了他们的首次成像合成孔径雷达飞行试验。 

为此，该小组尝试使用更高频率的波段来开发较小尺寸的组件。现年61岁的林先生说："虽然这项技术已经存续20年，但我们总是会想出新的方法来对其进行实施。在该高频波段上进行操作尚未得到仔细研究，并且我们正在试验中。"

通过林先生那双训练有素的眼睛，可以从合成孔径雷达成像中收集到某些无法在图像上看见的信息，例如隐藏在建筑物��的走道。该小组将继续改进他们的系统处理，以获取更为清晰、更为鲜明的合成孔径雷达成像。

性能更佳且节省成本

新加坡武装部队了解使其系统及流程数字化的优点。使用模拟器进行训练是切合实际且安全的，而数据分析工具可以帮助提高日常维修任务的效率。资源和硬件的释放也降低了作战成本。

几乎一直在海上

尽管新加坡海军通过启用8艘全新的滨海任务舰来提升其能力，但人们可能不知道在舰队中存在着"第九艘滨海任务舰"。

RSS大胆号 - 滨海任务舰模拟中心利用技术让船员在安全的环境中接受具有挑战性和现实意义的训练。

在滨海任务舰上建立模拟综合指挥中心，该模拟器可以使船员磨砺其导航、工程和作战技能。该模拟中心位于大士海军基地，拥有两个滨海任务舰模拟器。 

自去年9月启用以来，它已帮助海军将滨海任务舰的训练时长缩短高达60%。该中心由新加坡海军和国防科技局联合开发。

基于场景的学习

"模拟中心的总体目标是让海军能够对他们在海上无法安全完成的场景进行训练，"项目经理Stanley Soh苏说。这包括通过使用电脑生成敌军来训练对抗其他船只，包括不循常例的船只。

电脑生成兵力利用人工智能使训练场景更具挑战性。这些场景被投射在滨海任务舰模拟器综合指挥中心周围环绕着的360度屏幕上，给人以一种身临水域的感觉。

"通过使用该技术，我们能够创造出现实的场景，让你觉得舰艇在移动，即便是它并没有移动，"苏先生讲述道。

这位现年52岁的他补充说，该小组正在探索将机器学习并入系统的可能性，以使场景对船员来说更具挑战性。

通过虚拟现实技术来节省成本

在模拟中心实施虚拟现实技术是苏先生最值得骄傲的卓越成就之一。 

为了使船员获得将滨海任务舰沿边泊靠在码头的经验，国防科技局建议使用虚拟现实技术，而并非添加屏幕来显示舰艇与码头之间的"距离"。 

当值班军官戴上虚拟现实眼镜，他能够以3D模式看到与码头之间的距离并提供导航建议。  
 
展望未来，该小组将致力于通过模拟技术来开展更多工作，他们迫切希望通过改进模拟中心的自动评估系统以及战斗场景的真实性来对模拟中心进行加强。

防范网络威胁

在当今网络时代，黑客的攻击手段更为复杂，且系统漏洞很难被发现。网络监控和事件响应的作用，部分是由装配有保安事件和事件管理系统的网络安全行动中心负责。 

为了跟上不断演变的威胁，国防科技局的一个小组提出了一套新型网络威胁检测及事件管理工具的内部网络安全行动中心2.0。这为用户提供了改进的计算机网络态势感知能力以及快速响应能力。 

网络安全行动中心2.0还利用数据分析来寻找超出常规的模式以检测网络威胁，并对这些威胁的警报进行优先级排序。 

"现今，威胁如此多样化，我们需要查明未知的威胁。这就是我们在系统中使用人工智能及机器学习来识别高级威胁的原因，"这位现年44岁的高级项目经理蔡文贵说。

网络安全行动中心2.0还包含"事故反应团自动化"功能，该功能显示了操作员在应对各种警报时应采取的步骤。这改进了工作流程并加快了操作员对威胁分析的过程。

自动化还为操作员提供了更好的态势感知能力。例如，它可以识别受恶意软件感染的计算机的位置，以便可以对该计算机进行隔离来保护系统的其余部分。网络安全行动中心2.0也将被设计成模块化，允许其快速发展以融入新的创新。

蔡先生说："我们必须通过不断改进技术来保持领先地位。 

"我们的工程师一直在创新新的解决方案并对我们能够使用的新兴技术进行跟踪。"

建立一支数据驱动部队

看过《钢铁侠》的人可能还记得贾维斯助理，这位英雄的智能助手通知他开始故障的关键系统以及应使用的工具。

这项技术可能与现实相差无几，因为新加坡武装部队正使用一套分析工具，可以在较大问题出现之前对系统异常进行检测。 

由国防科技局数据科学家和工程师小组开发的舰队管理系统，利用数据分析和物联网对资源进行优化。 

国防科技局首席数据科学家何志明说："舰队管理系统有助于优化利用率，从而降低作战成本。这一点很重要，因为我们的舰队作战越来越复杂。"

自2018年逐步推出以来，该系统已帮助满足新加坡武装部队的不同作战需求。

为一支更强大的海军保驾护航

为了在海上有更长的续航时间，船员们必须注意舰艇的生命体征。现有的监控系统是基于阈值的，只有当系统中的某个数值超过阈值时才会发出警报。

通过舰队管理系统，早期的检测模型能够更快地检测出系统异常，甚至是在系统显示故障信号之前。 

"我们正在利用机器学习来为我们提供预先防范的洞见，以便舰艇指挥官能够提前进行策划，"现年38岁的何先生说。

例如，如果柴油发电机显示出即将出现故障，船员可以在检查和修理发电机的同时将负荷从发电机上移开。目前在海军护航舰和滨海任务舰上所使用的预测维修系统，帮助海军节省了大约50万新加坡元的成本。

更为智能的任务规划

对执行任务归来的战斗机进行维修是一项复杂的过程。如果技术人员的配套设备分散在大型空军基地的各处，情况会变得更为麻烦。
基地规划师的任务很复杂，因为他必须确保在分配资源和人力时能够很好的规划维修计划。 

通过机队管理系统，基地规划人员能够对基地周围的军事装备和配套设备进行跟踪，以及对飞机的健康状况进行监测。这为他就规划维修计划提供了更好的态势感知能力。 

机队管理系统还可以使用基于任务优先级和需求来优化作业调度的工具来帮助缩短维修计划所需的时长。
 
优化资源 

对于陆军来说，车队管理系统帮助其更好地管理其遍布在新加坡各地军营的庞大战斗车辆车队。通过系统的资源管理工具，车辆被划在一个中央储备以提高警觉性和规划。

"通过该中央存储备，陆军可以有效地指派车辆以满足不同的训练需求，" 何先生解释说。这种训练车队的优化也有助于陆军减少支持训练活动所需的现役车辆数量。

随着小组继续对数据驱动流程进行推动，其车队管理系统引擎将使用机器学习从而变得更加智能，何先生补充说。

他说，利用数据的好处甚至可以从资源管理转化为作战。"例如，我们可以将维修记录与使用模式关联起来，以便在训练中更好的制定可以预防军事装备缺陷的预防措施。"