生物技术在新兴武器装备研发、作战主体健康与战斗力保障、战略战术决策支撑方面,已经发挥着越来越重要的支撑作用。随着生命科学革命的深入推进,源于生物新结构、新功能、新机制的发现,基于数学、神经科学、传感器设计、微系统、计算机科学、计算科学等不同学科的交叉会聚和相互启示,力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等,将掀开军事科技领域创新发展的新篇章。未来新概念生物技术及武器装备,如生物气象武器、生物地球工程工具、精准生态武器等,应用方式和对象可能会更加隐蔽,甚至可以精确影响海洋、陆地、空中的生态微环境,从而达到战略威慑和精准杀伤的双重效果。
二、仿生无人系统将成为未来战场上的主力军
军事科技发展史上的每一次重大突破,都离不开对自然界生物体的学习与借鉴,其中的典型代表就是仿生学。仿生学就是通过模仿天赋的生物功能,发明创造出实用科技的一门新兴边缘学科,主要是通过研究自然界生物系统的结构、性状、原理和行为,为工程技术和社会科学提供新的设计思想、工作原理和系统构成。仿生学的问世开辟了人类全方位向生物学习的道路,大大开阔了人们的眼界,不仅在工程技术中得到广泛的应用,在军事中也有极为重要的应用价值。
生物在长期的演化中不断地与周围环境作斗争,发展了许多独特的功能,借此才能在残酷的生存斗争中存活下来。从人类发展史看,变革战争形态和作战样式的众多重大发明,大都与生物学的发展进步休戚相关。例如,基于对鸟类翅膀的解析,人类设计出飞行器翼型,不断促进战斗机的进化;通过模仿蝙蝠超声定位,人类发明了雷达技术,使千里眼不再是神话;借鉴海豚超声波探测,人类发明了声呐技术,能够洞察水下世界。
经过长期的自然选择,生物系统发展出许多自我保护的功能。这些功能对提高人员和装备的战场生存能力有很大的启示。所谓拟态就是有些动物在进化过程中形成与生活环境相似的外表形态,这种形态对动物自己有保护作用。拟态最著名的例子就是竹节虫和枯叶蝶,它们能让自身完全融入周围的环境中,使鸟类、蜘蛛等天敌难以发现其存在。受动物拟态的启发,我国研制出一种新型的反航母武器仿生鱼雷。这种新型鱼雷的外表就和鲨鱼一样,首、尾、鳍、鱼鳞俱全,平时靠摆动的鱼尾实现巡航。当仿生鱼雷隐蔽地接近敌人的舰队时,便会迅速抛掉尾部,利用内置的高速喷水推进器的推力,向锁定的目标发动致命攻击。
近年来,世界各国迎来一次生物技术发展的浪潮,产生了一批具有军事应用前景的颠覆性产品和技术。例如,新型神经形态芯片的研制令人类向认知计算时代迈进了一大步;生物电池、牡蛎壳结构护甲、生物粘合剂等生物材料制造的产品,具备远超现有产品的优越性能;自组织机器人、商用仿生假肢、仿生潜航器、复眼相机等仿生装备与产品,能够扩展军事任务执行能力;生物燃料的出现,成功支持军用与商用飞机试飞,是新能源领域的重大突破。
仿生技术通过模仿生物系统的原理和特异功能,应用到各类武器装备中,创造出全新的技术途径,不仅能够提高武器装备性能,还能够极大拓展人类能力。象大狗机器人、勇士织衣、仿壁虎攀爬工具等仿生装备,可以从根本上突破人的物理极限,大幅提升士兵负重、奔跑、攀爬等行动能力,推动作战样式、后勤保障模式等产生革命性变革。目前仿生学在军事领域最有可能的应用是无人系统。为最大限度地减少人员伤亡,越来越多的军用机器人代替自然人,走上现代战场,发挥了独特的不可替代的作用。军用机器人的制造一般都参考了某种特定生物,如仿飞禽制造各类型无人机,仿走兽的四足制造仿生机器人,模拟出类人的机器人战士。军用机器人自从上世纪60年代在印支战场崭露头角以来,日益受到各国军方的高度重视,其巨大的军事潜力、超人的作战效能,预示着军用机器人在未来的战争舞台上是一支不可忽视的新型作战力量。例如,鲨鱼一样的低耗能、虾一样的悄无声息、鱼一样的低速操纵性的仿生自主水下载具,打造近海水下持续监视网络,有望从根本上变革海底作战样式。
美、俄、日、英等军事强国都制订了发展军用机器人的宏伟计划,仅美国列入研制计划的各类军用机器人就达100多种,有的已获得可喜成果。如美国装备陆军的一种名叫曼尼胡机器人,就是专门用于防化侦察和训练的智能机器人。该机器人身高1.8米,全行走、蹲伏、呼吸和排汗、其内部安装的传感器,能感测到万分之一盎司的化学毒剂,并能自动分析、探测毒剂的性质,向军队提供防护建议和洗消的措施等。2011年2月,美国亚利桑那大学研发出模仿鸟类及蜜蜂飞行的无人驾驶飞行器,能在空中长久停留,不受气流影响。外刊报道的决策机器人凭借发达的大脑,能够根据输入或反馈的信息,向指挥员提供多种可供选择的军事行动方案。随着智能机器人的相继问世和人工智能技术的新突破,军用机器人将在未来战场上扮演越来越重要的角色。
三、生物技术与其他高技术的会聚融合及其在军事领域的应用
进入新世纪以来,不同学科门类、不同科技领域之间的界限越来越模糊,而会聚技术成为新时代科技发展的新潮流。为了使被分解成为单独部门的科学技术重新焕发出新的生机和活力,2001年12月美国商务部技术管理局、国家科学基金会、国家科学技术委员会纳米科学工程与技术分委会在华盛顿联合发起了一次有科学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议,商讨会聚四大技术,提升人类能力,首次提出综合纳米技术、生物技术、信息技术和认知科学的会聚技术,目的是将这四类尖端科技融合起来形成综合型科技。这四个领域的技术发展潜力巨大,其中任何技术的交叉融合、会聚或集成,都将对人类社会产生难以估量的影响。简言之,会聚技术在纳米的尺度,以生物特别是神经系统(主要是大脑)为对象,以信息技术为工具,以揭示和提升智能化水平为目的。会聚技术不仅仅是技术的会聚,而且反映了科学的统一,体现了科学要统一,技术要汇聚,人类要进步的发展新思维。
会聚技术代表着21世纪科学技术发展最新的前沿趋势,将显著改善人类生命的质量,提升和扩展人的技能,提升智能化水平。在四大领域中,认知科学又是会聚技术的基本点,起着设计、指挥和协调的作用。正如美国国家科学基金会主持编写的《提升人类能力的会聚技术》报告中所说:如果认知科学家能够想到它,纳米科学家就能够制造它,生物科学家就能够使用它,信息科学家就能够监视和控制它。认知科学涉及生物学、心理学、细胞学、脑科学、遗传学、神经科学、语言学、逻辑学、信息科学、人工智能、数学、人类学等多个领域,是多科学交叉研究的学科,在会聚技术中起着设计、指挥和协调的重要作用。会聚技术与人类以往所有技术的不同之处,是把提升人类自身能力作为其最终目标。应用会聚技术,人类将拥有成本低廉、各量级的传感器网络和实时信息系统,机器人和软件都将实现个性化,所有器件都可以由智能新型材料构成,现代军队也将拥有更高效的便携式战斗系统、免受攻击的数据网络和更先进的情报汇总系统。
会聚技术拓展连接人类神经系统的脑对脑和脑对机的界面,产生包括脑脑交流在内的高效通讯手段,必将进一步增强人类的自身能力。在会聚技术的驱动下,现代战争形态和作战样式必将得到重塑,而基于生物技术的新质作战力量也将在未来战场获得新的用武之地。抢占生物技术的制高点,将与制海权、制空权、制电磁权、制信息权、制太空权一样,成为敌我双方争夺战场制权的又一焦点。美国国防先进技术研究计划署对会聚技术的关键基础领域,如通讯技术、机器人、传感器、先进材料以及机械系统等方面的研究投入了巨额的资金支持。在不久的将来,操作员通过脑机接口远程控制无人系统在战场上对决厮杀,拥有外骨骼保护的超级战士将不畏惧复杂战场环境发起冲锋,军用机器人和士兵一起被纳入战斗序列实行人机编组,在未来战场上发挥独特的作用。
源于生物新结构、新功能和新机制的发现,基于数学、神经科学、传感器设计、微系统、计算机科学等不同学科的交叉会聚和相互启示,力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等,将掀开军事技术创新和武器装备发展的新篇章。随着大量生物材料、生物芯片、生物动力、仿生无人系统在军事领域的广泛应用,将对军队作战指挥、武器装备、后勤保障等领域产生重大影响,大幅提升军队战斗力,从根本上颠覆未来战争形态和作战样式。