【军事纵横】仿生学3.0时代的未来战争

发布时间:2021-09-22 02:13 阅读次数:
本文摘要:时下,仿生学已经成为横跨物理学、数学、生物学、化学、治理学、信息科学、系统科学及社会学等诸多学科的交织学科,在社会生产和人类生活的各个角落发挥着不行替代的作用。借助仿生学蓬勃生长的东风,军事仿生技术也在新的起点上开启了它的3.0时代。精致化、智能化、网络化及集成化的军事仿生技术正在颠覆现有战场格式,加速塑造未来战争的崭新面目。 深度开发的仿生资源生物资源的开发深度是随着人类认识能力的提升而不停加深的。

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时下,仿生学已经成为横跨物理学、数学、生物学、化学、治理学、信息科学、系统科学及社会学等诸多学科的交织学科,在社会生产和人类生活的各个角落发挥着不行替代的作用。借助仿生学蓬勃生长的东风,军事仿生技术也在新的起点上开启了它的3.0时代。精致化、智能化、网络化及集成化的军事仿生技术正在颠覆现有战场格式,加速塑造未来战争的崭新面目。

深度开发的仿生资源生物资源的开发深度是随着人类认识能力的提升而不停加深的。已往,人们认识生物的方式比力“直观”——仅能通过肉眼视察,对生物的模拟和借鉴就只能停留在外形、宏观结构层面;光学显微镜发现之后,生物的微观结构开始揭开其神秘面纱,细胞级此外认识与仿生也由此展开;扫描隧道显微镜发现后,人类对物质的认识能力跃升到了单个原子级别,纳米技术的迅速兴起使仿生实践开启了新时代。

模拟人类处置惩罚信息模式设计的电子盘算机,极大提高了人类的事情效率,拉开了信息化时代的大幕,使大规模数据仿真和数据分析成为可能。在这个信息爆炸式增长的时代,如果说有什么因素限制了仿生技术向纵深生长的话,与其说是技术工具,不如说是人类自己的想象力。

仿生技术已经在新起点上,有了众多让人线人一新的深度生长,并具备极大的军用潜力。仿生学3.0时代的未来战争生物膜是仿生领域近年来新兴的研究偏向。作为生物体的一个基本组织,生物膜经由亿万年的进化,具备了近乎完美的功效:具有自由扩散、物质运输、能量转换等多种特殊能力。在充实研究生物膜的物质组成和结构特征后,科学家开发出了与其相似的仿生膜,已经在多个领域取得不俗结果。

而仿生膜一旦被广泛用于军事领域,特别是军事医学领域,将对军队的医学保障能力发生庞大厘革。武士在作战时难免会遭遇种种身体创伤,有时甚至一个很小的伤口就能带来极大的损伤,甚至因此而丧命。而在野外不良的卫生条件和紧迫的战争情况中,如何高效地处置惩罚伤口一直是困扰军事医学专家的难题。仿生技术的泛起使这一难题有了完美解决的可能。

例如,美国科研人员研制出了一种外用硅基薄膜,可以在皮肤外貌形成一个可穿着的高分子层,对下方的皮肤举行物理强化,同时提供一个透气的阻挡层。这是模仿许多生物膜所具有的生物特性,即对特定的分子具有识别和阻拦能力,对其他分子则具有高通过性。

这种类似“第二层皮肤”的技术可以处置惩罚皮肤受损问题,也可以用于药物输送和敷贴伤口。一旦制备成类似“创可贴”的便携胶布,就可以资助武士快速处置惩罚皮肤上的小创口,提高生存能力。

生物资源深度开发的另一典型案例就是对生物算法的模拟。仿生算法是基于对生物行为和运动的研究,通过模拟自然界中生物依靠自身调治功效来优化生存状态的行为机制,对特定决议行为举行赋值,根据生物的行为规则举行迭代盘算,输出最优化的效果。

仿生算法的优势在于不仅提高了算法在异常情况下的可用性,而且大大淘汰了针对大规模问题的搜索次数和时间,在要求快速精准决议的军事领域具有天然的应用优势。近年来各种新兴的仿生算法层出不穷,如狼群算法、蝙蝠算法、萤火虫算法及猴群算法,等等。现在,它们已可用于敌我目的识别、战略决议优化、火力分配模拟等决议辅助。

相信随着大数据和仿真技术的生长,仿生算法可以为战场决议提供更有价值的参照,助力制胜信息化战争。此外,仿生模式识别也是已投入应用的新兴仿生技术之一。该技术是模拟人类“认识”事物的历程,使用数学方法让机械“认识”差别事物从而加以区分的理论模型。经由10多年的研究,已经取得了不俗的结果,其中一些结果已经在民用领域举行了应用。

在军事领域,仿生模式识别可以资助军队寻找目的、在人群中辨认攻击工具、识别网络攻击行为、以及检测电路系统故障等。升级版的传统仿生技术军事应用宁静时期的军备,一方面限制了大规模杀伤性武器的生长,另一方面也使各国的眼光投向更具前景的高技术军备,仿生手段正是高技术军备中最具生长潜力的偏向之一。

在新质料技术、新工艺手段和大工业基础的支撑下,传统军事仿生技术获得了升级版的革新,有些甚至能够带来颠覆性的厘革。在科幻影戏《明日边缘》中泛起的军用动力外骨骼在新质料技术方面,蜘蛛丝可能给防弹衣带来革命。

言语无味的蜘蛛是生物界的修建能手,蛛丝的强度比同直径的钢丝横跨4倍,且具备超强的弹性和防水性,是制造防弹衣的理想质料。但由于蜘蛛喜欢独居的习性,批量生产蛛丝就成为险些不行能完成的任务。2016年,美国“凯瑞格”生物工艺公司提出了一项斗胆的想法:将蜘蛛的基因片段植入蚕的体内,使其能够吐出类似蛛丝的生物质料,给批量生产蛛丝防弹衣提供原料。

一旦乐成,取代现有粗笨防弹衣的将是轻薄柔软、强韧舒适的全身防弹衣,必将大大降低战场的伤亡率,提高战士的战斗力。在新工艺技术方面,DNA盘算可能会撼动传统盘算机在特定领域的统治职位。

经由漫长的探索,人类终于发现决议生物体遗传性状的关键因素——DNA,今后对DNA的认识和应用也如火如荼地展开,DNA盘算机就是一个热门研究偏向。区别于传统盘算机以逻辑电路的崎岖电平状态作为存储信息的基本形式,DNA盘算机将信息以分子代码的形式存储在DNA上,用特定的酶对分子排列举行改变,作为信息处置惩罚的工具。而反映前后分子差别的排列状态,就是输入和输出效果。现在,这种看似庞大的运算方式虽然还不如传统盘算机利便快捷,但已经在特定领域显现出了传统盘算机不行替代的优势。

早在1994年,就有美国科学家阿德勒曼使用DNA盘算机乐成求解了“汉密尔顿路径问题”(即在确定起点和终点的多个点之间寻找单次行走的最短路径)。这一看似简朴的问题却没有一个现成公式可以套用,仅能通过穷举法相互比力方可求解。因此,如果交给传统盘算机,就需要大量的盘算时间。当年,阿德勒曼使用他的DNA盘算机,仅花了一星期时间就求解出传统盘算机几年才气算出的最短路径。

不难预见,在对时效性要求极高的军事行动中,快速寻找最短路径一定能够带来作战行动决议的整体改观。虽然现在DNA盘算机无法如传统盘算机一般便捷操作,但在军事领域的应用趋势已经显现,或在不久的未来投入战场。另外,随着生物技术的广泛流传和大工业基础的日臻完善,已往成本高昂的质料和技术越来越“接地气”。

越发便捷的仿生技术一方面给低成本军事应用带来了机缘,另一方面也带来了新的非传统宁静风险。耸人听闻的生物武器一度是国家和军队的专利,其制备、存储、运输等条件苛刻,需要专门的机构来操作实施,普通人难以涉足。但陪同着生物工程技术的普及,越来越多的人掌握了基因革新技术,廉价的基因编辑工具也变得越来越容易获取,使“生物黑客”这一角色悄然泛起。这些掌握基因编译技术的专业人士,倘若被非法之徒胁迫使用,合成出带有损害性基因的细菌等生物载体,一旦投入社会将造成无法预期的伤害。

因此,对于这种仿生技术滥用的非传统威胁,我们也必须提高警惕。“生物黑客”潜在威胁不容忽视生物主导的未来战场在现有战争形态中讨论下一场战争的样式,是恒久以来人类未雨绸缪的典型体现。

站在信息化战争方兴未艾和智能化战争蓬勃生长的今天审视明天,生物技术已成为未来战争中不行忽视的重要角色。生物对未来战场的主导职位,在逻辑上是由战争手段的辩证生长决议的,在实践上是由已有的技术基础决议的。纵观人类的反战史,充满着人类对扑灭自身武器的恐惧。从《特定通例武器条约》《克制化学武器条约》,到《全面克制核试验条约》《全面克制核武器条约》《反弹道导弹条约》等,人类不停地将泯灭巨资研发出来的利剑折断。

在人工智能大踏步前进的今天,人类又通过协定将这只伸向战场的手臂束缚住,防止又一种可能导致人类扑灭的武器走向失控。2016年,在第五届《特定通例武器条约》审查大会上,123个成员国一致同意于2017年正式讨论可自主选择并攻击目的的人工智能武器系统带来的挑战;2017年,在国际人工智能团结集会上,人工智能领域的116名专家正式向团结国揭晓公然信,呼吁接纳相关措施来制止围绕“智能武器”而展开的军备竞赛。这种看似矛盾的行为正是体现了战争自身的辩证法:战是为了不战。然而,在生物学蓬勃生长的今天,军事仿生技术却险些未受到任何限制,所有雄心勃勃的军事气力都在革新和开发军事仿生技术上尽心尽力。

固然,这与军事仿生技术尚未对现代战争直接造成颠覆性影响有关。但历史已经雄辩地证明,生物界是军事技术无穷无尽的灵感泉源,在每一次系统性的军事革掷中,甚至在每一个微小的军事技术进步中,生物都没有缺席。

甚至可以绝不夸张地讲,生物界自己就是一个庞大的武器库,已有的武器装备都直接或间接地带有某些生物的影子。因此,只要战争存在,军事仿生手段就会一直存在并生长下去,它是无法被限制和禁绝的——脱离仿生技术,到场作战的就只能是震颤着机翼的战机、丢掉护甲的坦克和非流线型的战舰,这是难以想象的。无人机“蜂群”战术同时,已经带上枷锁的武器并未永远消失,而是会以民用技术的率先生长作为技术演进的主要路径。一旦军事上的迫切需求泛起,不清除有亡命之徒打开潘多拉盒子的可能性,这是人类永远无法挣脱的“囚徒逆境”。

在这种情况下,潜力庞大的军事仿生技术作为一连性较好的一种军事技术生长思路,将会负担起生长战争的更多重任。不难预测,未来的战场将是生物技术和仿生技术饰演主角的战场,在诸多方面会引发厘革。

首先,“脑控”技术可能带来作战方式革命。该技术通过模拟人脑在发生特定情绪时脑电波的形态,以类似无线电的方式向人体直接发射“有生命的信号”,从而到达改变人的情绪和心理状态、影响其行动的目的。

据报道,早在2007年美军在伊拉克战场就可能实验过这种技术,曾使鏖战中的反美武装人员主动缴械投降。由于该项技术保密级别很高,尚无更多证据验证其真实有效性,但直接作用于人脑的攻击方式已经足够引起高度重视。

一旦大规模应用,队伍在战争打响之前就可消解敌方作战人员的战斗意志,实现另一种意义上的“不战而屈人之兵”。其次,人体增强技术可能引发战斗人员革命。

人体增强技术是指将生物技术、信息技术与机械手段等相联合,作用于人类的身体,以提升感知能力、影象力、体能、生存能力等的技术。现在,已经投入试验和部门应用的单兵作战系统,就是人体增强技术的集成化运用。美国最新宣布的数字化单兵系统“塔罗斯”,可以让士兵在保持高效运动的情况下蒙受更多载荷,越发快速地获取战场信息支持,并具备越发轻便可靠的防护力。无独占偶,俄罗斯最新一代“战士-3”系统也具备类似功效,其亮点在于信息化的头盔可以集防护、信息显示、信息控制等多种功效于一体,改善操作的便捷性。

这些人体增强装备一方面模拟了昆虫的装甲结构,作为所有子系统的外部载体;另一方面用电子信息手段放大了人体原有的功效,如视力、听力、大脑的影象功效等,可以说是仿生技术的集大成者。该技术给作战人员带来的厘革十分直接,将在降低伤亡率的同时极大地提高单兵作战效能,是各国都在鼎力大举生长的军事仿生技术。再次,生物能源可能引发战场的后勤保障革命。古往今来,战争中的后勤补给一直是困扰军队的一浩劫题,人们都希望获得连续的高效能源供应,降低补给成本。

生物能源为这一夙愿提供了一种实现的可能。生物能源是指通过生物的生命运动,将生物质、水或其他无机物转化为沼气、氢气等可燃气体或乙醇、油脂类等可燃液体的可再生能源。

2016年1月,美军“大绿舰队”的两艘导弹巡洋舰正式服役,他们使用的混淆能源有一部门是来自废弃牛肉和牛油所转化成的生物燃料。生物燃料的使用不仅降低了装备使用的成本,而且在消耗庞大的作战行动中,也淘汰了对不行再生的化石能源的依赖,是一种可连续的能源供应模式。

虽然现在尚未泛起全部使用生物能源的装备,但随着生物能源效能的逐步提高和工艺革新,相信军队的能源革命指日可待。此外,执行军事任务的动物雄师、新一代生物医疗技术等仿生手段的应用,都可能在某些方面给未来战争带来或多或少的变化。

而系统性的战场革命,肯定是多种军事技术突破性希望的综合结果。因此,我们必须在多个领域同时实现跨越,方可在新式战争中塑造未来。

现在,在人类的认知能力所及的规模内,已经命名了约1000万种生物,仍有约上千万种生物处在未被发现或缺乏深入研究的阶段。毫无疑问,如此庞大的生物界可以为我们提供源源不停的灵感和直接的实践参考,为军事技术创新生长带来新的机缘。因此,美国国防高级研究计划局现任局长阿拉提·普拉哈卡尔也坚定地指出:“生物是自然界的终极创新者,任何致力于创新的机构,若是未能从这个极其庞大的网络中罗致灵感与解决方案,都将是十分愚蠢可笑的。

版权声明:本文刊载于《军事文摘》杂志2018年第4期,作者:刘一鸣 石海明。如需转载请务必注明“转自《军事文摘》”。


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