劉一鳴 石海明

時下，仿生學已經(jīng)成為橫跨物理學、數(shù)學、生物學、化學、管理學、信息科學、系統(tǒng)科學及社會學等諸多學科的交叉學科，在社會生產(chǎn)和人類生活的各個角落發(fā)揮著不可替代的作用。借助仿生學蓬勃發(fā)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(wǎng)絡化及集成化的軍事仿生技術正在顛覆現(xiàn)有戰(zhàn)場格局，加快塑造未來戰(zhàn)爭的嶄新面貌。

深度開發(fā)的仿生資源

生物資源的開發(fā)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，對生物的模仿和借鑒就只能停留在外形、宏觀結構層面;光學顯微鏡發(fā)明之后，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(fā)明后，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(guī)模數(shù)據(jù)仿真和數(shù)據(jù)分析成為可能。在這個信息爆炸式增長的時代，如果說有什么因素限制了仿生技術向縱深發(fā)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(jīng)在新起點上，有了眾多讓人耳目一新的深度發(fā)展，并具備極大的軍用潛力。

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(jīng)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征后，科學家開發(fā)出了與其相似的仿生膜，已經(jīng)在多個領域取得不俗成果。而仿生膜一旦被廣泛用于軍事領域，特別是軍事醫(yī)學領域，將對軍隊的醫(yī)學保障能力產(chǎn)生巨大變革。

軍人在作戰(zhàn)時難免會遭遇各種身體創(chuàng)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(wèi)生條件和緊急的戰(zhàn)爭環(huán)境中，如何高效地處理傷口一直是困擾軍事醫(yī)學專家的難題。仿生技術的出現(xiàn)使這一難題有了完美解決的可能。例如，美國科研人員研制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，也可以用于藥物輸送和敷貼傷口。一旦制備成類似“創(chuàng)可貼”的便攜膠布，就可以幫助軍人快速處理皮膚上的小創(chuàng)口，提高生存能力。

生物資源深度開發(fā)的另一典型案例就是對生物算法的模擬。仿生算法是基于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(diào)節(jié)功能來優(yōu)化生存狀態(tài)的行為機制，對特定決策行為進行賦值，按照生物的行為規(guī)則進行迭代計算，輸出最優(yōu)化的結果。仿生算法的優(yōu)勢在于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(guī)模問題的搜索次數(shù)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(yōu)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，它們已可用于敵我目標識別、戰(zhàn)略決策優(yōu)化、火力分配模擬等決策輔助。相信隨著大數(shù)據(jù)和仿真技術的發(fā)展，仿生算法可以為戰(zhàn)場決策提供更有價值的參照，助力制勝信息化戰(zhàn)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(shù)學方法讓機器“認識”不同事物從而加以區(qū)分的理論模型。經(jīng)過10多年的研究，已經(jīng)取得了不俗的成果，其中一些成果已經(jīng)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(wǎng)絡攻擊行為、以及檢測電路系統(tǒng)故障等。

升級版的

傳統(tǒng)仿生技術軍事應用

和平時期的軍備，一方面限制了大規(guī)模殺傷性武器的發(fā)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(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑?。在新材料技術、新工藝手段和大工業(yè)基礎的支撐下，傳統(tǒng)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。

?在科幻電影《明日邊緣》中出現(xiàn)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筑能手，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，是制造防彈衣的理想材料。但由于蜘蛛喜歡獨居的習性，批量生產(chǎn)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(nèi)，使其能夠吐出類似蛛絲的生物材料，給批量生產(chǎn)蛛絲防彈衣提供原料。一旦成功，取代現(xiàn)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(zhàn)場的傷亡率，提高戰(zhàn)士的戰(zhàn)斗力。

在新工藝技術方面，DNA計算可能會撼動傳統(tǒng)計算機在特定領域的統(tǒng)治地位。經(jīng)過漫長的探索，人類終于發(fā)現(xiàn)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(qū)別于傳統(tǒng)計算機以邏輯電路的高低電平狀態(tài)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。而反應前后分子不同的排列狀態(tài)，就是輸入和輸出結果。目前，這種看似復雜的運算方式雖然還不如傳統(tǒng)計算機方便快捷，但已經(jīng)在特定領域顯現(xiàn)出了傳統(tǒng)計算機不可替代的優(yōu)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(zhàn)行動決策的整體改觀。雖然目前DNA計算機無法如傳統(tǒng)計算機一般便捷操作，但在軍事領域的應用趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，或在不久的將來投入戰(zhàn)場。

另外，隨著生物技術的廣泛傳播和大工業(yè)基礎的日臻完善，過去成本高昂的材料和技術越來越“接地氣”。更加便捷的仿生技術一方面給低成本軍事應用帶來了機遇，另一方面也帶來了新的非傳統(tǒng)安全風險。駭人聽聞的生物武器一度是國家和軍隊的專利，其制備、存儲、運輸?shù)葪l件苛刻，需要專門的機構來操作實施，普通人難以涉足。但伴隨著生物工程技術的普及，越來越多的人掌握了基因改造技術，廉價的基因編輯工具也變得越來越容易獲取，使“生物黑客”這一角色悄然出現(xiàn)。這些掌握基因編譯技術的專業(yè)人士，倘若被不法之徒脅迫利用，合成出帶有損害性基因的細菌等生物載體，一旦投入社會將造成無法預期的傷害。因此，對于這種仿生技術濫用的非傳統(tǒng)威脅，我們也必須提高警惕。

生物主導的未來戰(zhàn)場

在現(xiàn)有戰(zhàn)爭形態(tài)中討論下一場戰(zhàn)爭的樣式，是長久以來人類未雨綢繆的典型表現(xiàn)。站在信息化戰(zhàn)爭方興未艾和智能化戰(zhàn)爭蓬勃發(fā)展的今天審視明天，生物技術已成為未來戰(zhàn)爭中不可忽視的重要角色。生物對未來戰(zhàn)場的主導地位，在邏輯上是由戰(zhàn)爭手段的辯證發(fā)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(zhàn)史，充滿著人類對毀滅自身武器的恐懼。從《特定常規(guī)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(fā)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(xié)定將這只伸向戰(zhàn)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(guī)武器公約》審查大會上，123個成員國一致同意于2017年正式討論可自主選擇并攻擊目標的人工智能武器系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn);2017年，在國際人工智能聯(lián)合會議上，人工智能領域的116名專家正式向聯(lián)合國發(fā)表公開信，呼吁采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(xiàn)了戰(zhàn)爭自身的辯證法：戰(zhàn)是為了不戰(zhàn)。

然而，在生物學蓬勃發(fā)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(fā)軍事仿生技術上不遺余力。當然，這與軍事仿生技術尚未對現(xiàn)代戰(zhàn)爭直接造成顛覆性影響有關。但歷史已經(jīng)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(tǒng)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。甚至可以毫不夸張地講，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(zhàn)爭存在，軍事仿生手段就會一直存在并發(fā)展下去，它是無法被限制和禁絕的——離開仿生技術，參加作戰(zhàn)的就只能是震顫著機翼的戰(zhàn)機、丟掉護甲的坦克和非流線型的戰(zhàn)艦，這是難以想象的。

同時，已經(jīng)帶上枷鎖的武器并未永遠消失，而是會以民用技術的率先發(fā)展作為技術演進的主要路徑。一旦軍事上的迫切需求出現(xiàn)，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(xù)性較好的一種軍事技術發(fā)展思路，將會承擔起發(fā)展戰(zhàn)爭的更多重任。不難預測，未來的戰(zhàn)場將是生物技術和仿生技術扮演主角的戰(zhàn)場，在諸多方面會引發(fā)變革。

首先，“腦控”技術可能帶來作戰(zhàn)方式革命。該技術通過模擬人腦在產(chǎn)生特定情緒時腦電波的形態(tài)，以類似無線電的方式向人體直接發(fā)射“有生命的信號”，從而達到改變?nèi)说那榫w和心理狀態(tài)、影響其行動的目的。據(jù)報道，早在2007年美軍在伊拉克戰(zhàn)場就可能嘗試過這種技術，曾使激戰(zhàn)中的反美武裝人員主動繳械投降。由于該項技術保密級別很高，尚無更多證據(jù)驗證其真實有效性，但直接作用于人腦的打擊方式已經(jīng)足夠引起高度重視。一旦大規(guī)模應用，部隊在戰(zhàn)爭打響之前就可消解敵方作戰(zhàn)人員的戰(zhàn)斗意志，實現(xiàn)另一種意義上的“不戰(zhàn)而屈人之兵”。

其次，人體增強技術可能引發(fā)戰(zhàn)斗人員革命。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，作用于人類的身體，以提升感知能力、記憶力、體能、生存能力等的技術。目前，已經(jīng)投入試驗和部分應用的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，就是人體增強技術的集成化運用。美國最新公布的數(shù)字化單兵系統(tǒng)“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(zhàn)場信息支持，并具備更加輕便可靠的防護力。無獨有偶，俄羅斯最新一代“戰(zhàn)士-3”系統(tǒng)也具備類似功能，其亮點在于信息化的頭盔可以集防護、信息顯示、信息控制等多種功能于一體，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(tǒng)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(zhàn)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(zhàn)效能，是各國都在大力發(fā)展的軍事仿生技術。

再次，生物能源可能引發(fā)戰(zhàn)場的后勤保障革命。古往今來，戰(zhàn)爭中的后勤補給一直是困擾軍隊的一大難題，人們都希望獲得持續(xù)的高效能源供應，降低補給成本。生物能源為這一夙愿提供了一種實現(xiàn)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(zhàn)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(xù)的能源供給模式。雖然目前尚未出現(xiàn)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(zhí)行軍事任務的動物大軍、新一代生物醫(yī)療技術等仿生手段的應用，都可能在某些方面給未來戰(zhàn)爭帶來或多或少的變化。而系統(tǒng)性的戰(zhàn)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(xiàn)跨越，方可在新式戰(zhàn)爭中塑造未來。

目前，在人類的認知能力所及的范圍內(nèi)，已經(jīng)命名了約1000萬種生物，仍有約上千萬種生物處在未被發(fā)現(xiàn)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(chuàng)新發(fā)展帶來新的機遇。因此，美國國防高級研究計劃局現(xiàn)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(chuàng)新者，任何致力于創(chuàng)新的機構，若是未能從這個極其復雜的網(wǎng)絡中汲取靈感與解決方案，都將是十分愚蠢可笑的。”

責任編輯：劉靖鑫