【軍事縱橫】仿生學3.0時代的未來戰爭

時下,仿生學已經成為橫跨物理學、數學、生物學、化學、管理學、信息科學、系統科學及社會學等諸多學科的交叉學科,在社會生產和人類生活的各個角落發揮著不可替代的作用。藉助仿生學蓬勃發展的東風,軍事仿生技術也在新的起點上開啟了它的3.0時代。精細化、智能化、網絡化及集成化的軍事仿生技術正在顛覆現有戰場格局,加快塑造未來戰爭的嶄新面貌。

深度開發的仿生資源

生物資源的開發深度是隨著人類認識能力的提升而不斷加深的。過去,人們認識生物的方式比較“直觀”——僅能通過肉眼觀察,對生物的模仿和借鑑就只能停留在外形、宏觀結構層面;光學顯微鏡發明之後,生物的微觀結構開始揭開其神秘面紗,細胞級別的認識與仿生也由此展開;掃描隧道顯微鏡發明後,人類對物質的認識能力躍升到了單個原子級別,納米技術的迅速興起使仿生實踐開啟了新時代。模仿人類處理信息模式設計的電子計算機,極大提高了人類的工作效率,拉開了信息化時代的大幕,使大規模數據仿真和數據分析成為可能。在這個信息爆炸式增長的時代,如果說有什麼因素限制了仿生技術向縱深發展的話,與其說是技術工具,不如說是人類自己的想象力。仿生技術已經在新起點上,有了眾多讓人耳目一新的深度發展,並具備極大的軍用潛力。

【軍事縱橫】仿生學3.0時代的未來戰爭

仿生學3.0時代的未來戰爭

生物膜是仿生領域近年來新興的研究方向。作為生物體的一個基本組織,生物膜經過億萬年的進化,具備了近乎完美的功能:具有自由擴散、物質運輸、能量轉換等多種特殊能力。在充分研究生物膜的物質組成和結構特徵後,科學家開發出了與其相似的仿生膜,已經在多個領域取得不俗成果。而仿生膜一旦被廣泛用於軍事領域,特別是軍事醫學領域,將對軍隊的醫學保障能力產生巨大變革。

軍人在作戰時難免會遭遇各種身體創傷,有時甚至一個很小的傷口就能帶來極大的損傷,甚至因此而喪命。而在野外不良的衛生條件和緊急的戰爭環境中,如何高效地處理傷口一直是困擾軍事醫學專家的難題。仿生技術的出現使這一難題有了完美解決的可能。例如,美國科研人員研製出了一種外用硅基薄膜,可以在皮膚表面形成一個可穿戴的高分子層,對下方的皮膚進行物理強化,同時提供一個透氣的阻擋層。這是仿照很多生物膜所具有的生物特性,即對特定的分子具有識別和阻攔能力,對其他分子則具有高通過性。這種類似“第二層皮膚”的技術可以處理皮膚受損問題,也可以用於藥物輸送和敷貼傷口。一旦製備成類似“創可貼”的便攜膠布,就可以幫助軍人快速處理皮膚上的小創口,提高生存能力。

生物資源深度開發的另一典型案例就是對生物算法的模擬。仿生算法是基於對生物行為和活動的研究,通過模擬自然界中生物依靠自身調節功能來優化生存狀態的行為機制,對特定決策行為進行賦值,按照生物的行為規則進行迭代計算,輸出最優化的結果。仿生算法的優勢在於不僅提高了算法在異常情況下的可用性,而且大大減少了針對大規模問題的搜索次數和時間,在要求快速精準決策的軍事領域具有天然的應用優勢。近年來各類新興的仿生算法層出不窮,如狼群算法、蝙蝠算法、螢火蟲算法及猴群算法,等等。目前,它們已可用於敵我目標識別、戰略決策優化、火力分配模擬等決策輔助。相信隨著大數據和仿真技術的發展,仿生算法可以為戰場決策提供更有價值的參照,助力制勝信息化戰爭。

此外,仿生模式識別也是已投入應用的新興仿生技術之一。該技術是模仿人類“認識”事物的過程,利用數學方法讓機器“認識”不同事物從而加以區分的理論模型。經過10多年的研究,已經取得了不俗的成果,其中一些成果已經在民用領域進行了應用。在軍事領域,仿生模式識別可以幫助軍隊尋找目標、在人群中辨認打擊對象、識別網絡攻擊行為、以及檢測電路系統故障等。

升級版的傳統仿生技術軍事應用

和平時期的軍備,一方面限制了大規模殺傷性武器的發展,另一方面也使各國的目光投向更具前景的高技術軍備,仿生手段正是高技術軍備中最具發展潛力的方向之一。在新材料技術、新工藝手段和大工業基礎的支撐下,傳統軍事仿生技術得到了升級版的改造,有些甚至能夠帶來顛覆性的變革。

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在科幻電影《明日邊緣》中出現的軍用動力外骨骼

在新材料技術方面,蜘蛛絲可能給防彈衣帶來革命。面目可憎的蜘蛛是生物界的建築能手,蛛絲的強度比同直徑的鋼絲高出4倍,且具備超強的彈性和防水性,是製造防彈衣的理想材料。但由於蜘蛛喜歡獨居的習性,批量生產蛛絲就成為幾乎不可能完成的任務。2016年,美國“凱瑞格”生物工藝公司提出了一項大膽的想法:將蜘蛛的基因片段植入蠶的體內,使其能夠吐出類似蛛絲的生物材料,給批量生產蛛絲防彈衣提供原料。一旦成功,取代現有笨重防彈衣的將是輕薄柔軟、強韌舒適的全身防彈衣,必將大大降低戰場的傷亡率,提高戰士的戰鬥力。

在新工藝技術方面,DNA計算可能會撼動傳統計算機在特定領域的統治地位。經過漫長的探索,人類終於發現決定生物體遺傳性狀的關鍵因素——DNA,從此對DNA的認識和應用也如火如荼地展開,DNA計算機就是一個熱門研究方向。區別於傳統計算機以邏輯電路的高低電平狀態作為存儲信息的基本形式,DNA計算機將信息以分子代碼的形式存儲在DNA上,用特定的酶對分子排列進行改變,作為信息處理的工具。而反應前後分子不同的排列狀態,就是輸入和輸出結果。目前,這種看似複雜的運算方式雖然還不如傳統計算機方便快捷,但已經在特定領域顯現出了傳統計算機不可替代的優勢。早在1994年,就有美國科學家阿德勒曼利用DNA計算機成功求解了“漢密爾頓路徑問題”(即在確定起點和終點的多個點之間尋找單次行走的最短路徑)。這一看似簡單的問題卻沒有一個現成公式可以套用,僅能通過窮舉法相互比較方可求解。因此,如果交給傳統計算機,就需要大量的計算時間。當年,阿德勒曼利用他的DNA計算機,僅花了一星期時間就求解出傳統計算機幾年才能算出的最短路徑。不難預見,在對時效性要求極高的軍事行動中,快速尋找最短路徑必然能夠帶來作戰行動決策的整體改觀。雖然目前DNA計算機無法如傳統計算機一般便捷操作,但在軍事領域的應用趨勢已經顯現,或在不久的將來投入戰場。

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“生物黑客”潛在威脅不容忽視

生物主導的未來戰場

在現有戰爭形態中討論下一場戰爭的樣式,是長久以來人類未雨綢繆的典型表現。站在信息化戰爭方興未艾和智能化戰爭蓬勃發展的今天審視明天,生物技術已成為未來戰爭中不可忽視的重要角色。生物對未來戰場的主導地位,在邏輯上是由戰爭手段的辯證發展決定的,在實踐上是由已有的技術基礎決定的。

縱觀人類的反戰史,充滿著人類對毀滅自身武器的恐懼。從《特定常規武器公約》《禁止化學武器公約》,到《全面禁止核試驗條約》《全面禁止核武器公約》《反彈道導彈條約》等,人類不斷地將耗費巨資研發出來的利劍折斷。在人工智能大踏步前進的今天,人類又通過協定將這隻伸向戰場的手臂束縛住,防止又一種可能導致人類毀滅的武器走向失控。2016年,在第五屆《特定常規武器公約》審查大會上,123個成員國一致同意於2017年正式討論可自主選擇並攻擊目標的人工智能武器系統帶來的挑戰;2017年,在國際人工智能聯合會議上,人工智能領域的116名專家正式向聯合國發表公開信,呼籲採取相關措施來制止圍繞“智能武器”而展開的軍備競賽。這種看似矛盾的行為正是體現了戰爭自身的辯證法:戰是為了不戰。

然而,在生物學蓬勃發展的今天,軍事仿生技術卻幾乎未受到任何限制,所有雄心勃勃的軍事力量都在改進和開發軍事仿生技術上不遺餘力。當然,這與軍事仿生技術尚未對現代戰爭直接造成顛覆性影響有關。但歷史已經雄辯地證明,生物界是軍事技術無窮無盡的靈感來源,在每一次系統性的軍事革命中,甚至在每一個微小的軍事技術進步中,生物都沒有缺席。甚至可以毫不誇張地講,生物界本身就是一個龐大的武器庫,已有的武器裝備都直接或間接地帶有某些生物的影子。因此,只要戰爭存在,軍事仿生手段就會一直存在並發展下去,它是無法被限制和禁絕的——離開仿生技術,參加作戰的就只能是震顫著機翼的戰機、丟掉護甲的坦克和非流線型的戰艦,這是難以想象的。

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無人機“蜂群”戰術

同時,已經帶上枷鎖的武器並未永遠消失,而是會以民用技術的率先發展作為技術演進的主要路徑。一旦軍事上的迫切需求出現,不排除有亡命之徒打開潘多拉盒子的可能性,這是人類永遠無法擺脫的“囚徒困境”。在這種情況下,潛力巨大的軍事仿生技術作為連續性較好的一種軍事技術發展思路,將會承擔起發展戰爭的更多重任。不難預測,未來的戰場將是生物技術和仿生技術扮演主角的戰場,在諸多方面會引發變革。

首先,“腦控”技術可能帶來作戰方式革命。該技術通過模擬人腦在產生特定情緒時腦電波的形態,以類似無線電的方式向人體直接發射“有生命的信號”,從而達到改變人的情緒和心理狀態、影響其行動的目的。據報道,早在2007年美軍在伊拉克戰場就可能嘗試過這種技術,曾使激戰中的反美武裝人員主動繳械投降。由於該項技術保密級別很高,尚無更多證據驗證其真實有效性,但直接作用於人腦的打擊方式已經足夠引起高度重視。一旦大規模應用,部隊在戰爭打響之前就可消解敵方作戰人員的戰鬥意志,實現另一種意義上的“不戰而屈人之兵”。

其次,人體增強技術可能引發戰鬥人員革命。人體增強技術是指將生物技術、信息技術與機械手段等相結合,作用於人類的身體,以提升感知能力、記憶力、體能、生存能力等的技術。目前,已經投入試驗和部分應用的單兵作戰系統,就是人體增強技術的集成化運用。美國最新公佈的數字化單兵系統“塔羅斯”,可以讓士兵在保持高效運動的情況下承受更多載荷,更加快速地獲取戰場信息支持,並具備更加輕便可靠的防護力。無獨有偶,俄羅斯最新一代“戰士-3”系統也具備類似功能,其亮點在於信息化的頭盔可以集防護、信息顯示、信息控制等多種功能於一體,改善操作的便捷性。這些人體增強裝備一方面模仿了昆蟲的裝甲結構,作為所有子系統的外部載體;另一方面用電子信息手段放大了人體原有的功能,如視力、聽力、大腦的記憶功能等,可以說是仿生技術的集大成者。該技術給作戰人員帶來的變革十分直接,將在降低傷亡率的同時極大地提高單兵作戰效能,是各國都在大力發展的軍事仿生技術。

再次,生物能源可能引發戰場的後勤保障革命。古往今來,戰爭中的後勤補給一直是困擾軍隊的一大難題,人們都希望獲得持續的高效能源供應,降低補給成本。生物能源為這一夙願提供了一種實現的可能。生物能源是指通過生物的生命活動,將生物質、水或其他無機物轉化為沼氣、氫氣等可燃氣體或乙醇、油脂類等可燃液體的可再生能源。2016年1月,美軍“大綠艦隊”的兩艘導彈巡洋艦正式服役,他們使用的混合能源有一部分是來自廢棄牛肉和牛油所轉化成的生物燃料。生物燃料的使用不僅降低了裝備使用的成本,而且在消耗巨大的作戰行動中,也減少了對不可再生的化石能源的依賴,是一種可持續的能源供給模式。雖然目前尚未出現全部使用生物能源的裝備,但隨著生物能源效能的逐步提高和工藝改進,相信軍隊的能源革命指日可待。

此外,執行軍事任務的動物大軍、新一代生物醫療技術等仿生手段的應用,都可能在某些方面給未來戰爭帶來或多或少的變化。而系統性的戰場革命,必定是多種軍事技術突破性進展的綜合成果。因此,我們必須在多個領域同時實現跨越,方可在新式戰爭中塑造未來。

目前,在人類的認知能力所及的範圍內,已經命名了約1000萬種生物,仍有約上千萬種生物處在未被發現或缺乏深入研究的階段。毫無疑問,如此龐大的生物界可以為我們提供源源不斷的靈感和直接的實踐參考,為軍事技術創新發展帶來新的機遇。因此,美國國防高級研究計劃局現任局長阿拉提·普拉哈卡爾也堅定地指出:“生物是自然界的終極創新者,任何致力於創新的機構,若是未能從這個極其複雜的網絡中汲取靈感與解決方案,都將是十分愚蠢可笑的。

【軍事縱橫】仿生學3.0時代的未來戰爭


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