尖端武器中的動物靈感

人類歷史上的戰(zhàn)爭總是離不開一些動物，比如馬，幾乎是與人類共同作戰(zhàn)，成語“汗馬功勞”就是對戰(zhàn)馬的最好褒獎。還有犬，因為聽嗅靈敏，行動迅速，忠誠守信，英勇頑強(qiáng)，也成為戰(zhàn)爭中的重要成員，它們甚至在戰(zhàn)斗中起著人力所不能及的重要作用。伊拉克戰(zhàn)爭中，美軍出動海洋動物海豚、海獅進(jìn)行排雷。

無人機(jī)的靈感

近年來呈現(xiàn)在公眾面前的一系列微型無人機(jī)或微型空中飛行工具（MAV），都是依據(jù)昆蟲飛行的原理打造出來的。美國五角大樓近日研制出了一種可以放入口袋的蜂鳥偵察機(jī)，長度僅16厘米，重量還趕不上一只AA電池。這種無人駕駛飛機(jī)每小時可飛行11英里，費時5年，耗資400萬美元才研制成功。軍方希望利用飛機(jī)上的微型攝像機(jī)在戰(zhàn)區(qū)中偵察敵人的位置，而不會被發(fā)現(xiàn)，并最終把他們部署在農(nóng)村和城市地區(qū)。專家希望這種“蜂鳥”最終能夠穿越窗戶和停留在電線上。在制造商Aero Vironment八分鐘的展示上，“蜂鳥”從一扇門飛進(jìn)一座大樓，隨后又飛出來，并可以對抗每小時5英里的風(fēng)力。“蜂鳥”研發(fā)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人稱，這種無人機(jī)的研制成功為新一代具有小鳥一樣靈活性和外觀的飛行器鋪平了道路，并且挑戰(zhàn)了空氣動力學(xué)的極限。隨著研發(fā)的進(jìn)展，飛行時間還可能延長。

美國空軍還披露了一款無人機(jī)，稱它為“致命迷你無人機(jī)”，是依據(jù)達(dá)?芬奇“撲翼機(jī)”藍(lán)圖設(shè)計的，并聲稱這種無人機(jī)準(zhǔn)備在2015年前投入批量生產(chǎn)。美國賓夕法尼亞大學(xué)GRASP實驗室最近展示了像蜂群一樣成群飛行的無人機(jī)，即由20架納米四旋翼無人機(jī)組成的同步飛行陣列。報道稱，單元可重組作戰(zhàn)飛行陣列（SWARMS）的目的，是要將蜂群仿真技術(shù)與仿生無人機(jī)結(jié)合起來，“在幾乎無人直接監(jiān)控的情況下”，在“動態(tài)的、資源受限和敵對的環(huán)境”中執(zhí)行任務(wù)。這種很難被發(fā)現(xiàn)的無人偵察機(jī)的未來很可能是模擬自然界。研究表明，可以對昆蟲機(jī)械學(xué)實施逆向工程，以設(shè)計出微型機(jī)械裝置，對戰(zhàn)場進(jìn)行偵察，并搜尋被困廢墟瓦礫中的受難者。

科學(xué)家們從那些經(jīng)過千萬年進(jìn)化具備了完美飛行條件的動物身上獲得了啟發(fā)。長期以來，美國國防部高級研究項目局一直在對納米—仿生MAV的設(shè)計方案進(jìn)行研究。2008年，這家美國政府的軍事研究機(jī)構(gòu)舉行了一場專題研討會，討論內(nèi)容是“蟲子、馬胃蠅蛆、博格人和生物武器”。研究人員現(xiàn)在研發(fā)出的仿生無人機(jī)，有蟲子的眼睛，蝙蝠的耳朵，鳥的翅膀，甚至還有蜜蜂的絨毛等，以感知生物、化學(xué)和核武器。法國已研發(fā)出撲翼微型仿生無人機(jī)。荷蘭研發(fā)出一款鸚鵡AR無人機(jī)，目前作為一款“飛行電子游戲”可以在美國獲得。

觸覺引發(fā)武器革命

火箭升空利用的是反沖原理，這其實是水母、墨魚的拿手好戲；蝙蝠的大耳朵能把發(fā)出的微弱聲波反射到耳朵中央集中收聽，大大提高了信號強(qiáng)度，射電望遠(yuǎn)鏡、雷達(dá)、衛(wèi)星地面站、太陽灶的天線便依此理制成。自然界里通過幾十萬年、幾百萬年甚至上億年的“天擇”而延續(xù)下來的物種一定在某一方面最適合于生存競爭。科學(xué)家因而提出了“自然的就是最好的”論斷。人類研究、模仿生物為自身服務(wù)，從而形成了一門新興的科學(xué)——仿生學(xué)。自然界是無窮盡的仿生源泉。自古以來，在戰(zhàn)爭需求的牽引下，便有武器裝備研究人員致力于裝備仿生的研究。他們從動物的特殊結(jié)構(gòu)和特異功能中得到許多寶貴啟示，并據(jù)此設(shè)計了無數(shù)張制造武器裝備的藍(lán)圖，于是便有了軍事仿生學(xué)。裝備仿生研究還為設(shè)計無需預(yù)置程序就能解決大量軍事問題的智能電子計算機(jī)開辟了新的前景：從生物神經(jīng)控制到裝備自動控制，從人工智能到軍用機(jī)器人，從蒼蠅到新一代靈巧機(jī)器人等比比皆是。

實際上，動物對軍隊的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于武器發(fā)明的啟發(fā)，人類還從動物機(jī)理學(xué)到了科學(xué)研究的法寶。拿鳥類來說，從始祖鳥出現(xiàn)到現(xiàn)在，在億萬年的漫長進(jìn)化過程中，鳥類所具有的導(dǎo)航、識別、計算、能量轉(zhuǎn)換等系統(tǒng)，其靈敏性、高效性、準(zhǔn)確性、抗干擾性都令人驚嘆不已。人們研究這些結(jié)構(gòu)和功能原理并加以模擬，用來改善現(xiàn)有的或創(chuàng)造新的機(jī)械、儀器、工藝。對鳥類這些特殊功能的研究利用，將會使飛機(jī)的性能進(jìn)一步得到改善。人們根據(jù)海豚皮膚的特殊構(gòu)造特點，如彈力大、減少游動帶來的摩擦，研制一種合成的海豚皮膚，包裹在潛艇、艦艇、魚雷和高速飛機(jī)身上，由此提高前進(jìn)速度。海豚即使被蒙上眼睛也能分辨出兩塊金屬之間的不同，海豚通過發(fā)出數(shù)以千計的輕微的滴答聲，就可以知道目標(biāo)離自己有多遠(yuǎn)，目標(biāo)有多大，在何方向。

因此軍事研究人員開始運用此種原理，提高聲納系統(tǒng)。利用蒼蠅驚人的嗅覺，仿制成了十分靈敏的小型氣體分析儀。這種儀器現(xiàn)已裝置在航天飛船的座艙內(nèi)正為揭示宇宙奧秘而工作。小型氣體分析儀也可用來測量潛水艇和礦井里的有毒氣體，以便及時發(fā)出警報。通過研究老鷹眼睛的敏銳度結(jié)構(gòu)，研制出類似鷹眼的搜索和探測系統(tǒng)，即“電子鷹眼”這一先進(jìn)儀器，不僅能使飛行員的視覺得以擴(kuò)大，視敏度也得以提高，而且還能提高地質(zhì)勘探、海洋救生等多項工作的效率。

小昆蟲牽動大項目

當(dāng)你看到蜜蜂在你周圍嗡嗡叫著揮動翅膀時，你要當(dāng)心了，因為它有可能是“間諜蜜蜂”。美國軍方利用仿生學(xué)原理研制此類微型飛行器，用來刺探敵情、偵察地形以及拍攝照片。美國空軍披露了黃蜂大小的“間諜飛機(jī)”，它可以不被察覺地飛進(jìn)大樓里進(jìn)行“拍照、錄音甚至攻擊危險分子”。在那之后，美國軍方對研究成果始終吞吞吐吐，這讓人們對此類飛行器更加好奇。

直到今年年初，賓夕法尼亞大學(xué)的GRASP實驗室公布了他們的實驗成果——四翼無人直升機(jī)，這個成果滿足了人們的好奇心。視頻顯示，它可以翻轉(zhuǎn)，避開障礙物，輕松轉(zhuǎn)換方向；而且它可以形成一個機(jī)器群，可以在復(fù)雜的環(huán)境中工作，靠成員間的聯(lián)系完成任務(wù)?？茖W(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出了一個“小東西”，它有著昆蟲的眼睛、蝙蝠的耳朵和蜜蜂的觸角，能識別生化武器以及核武器。五角大樓想讓國防部的微型機(jī)器昆蟲長得更加逼真，從而提高其穩(wěn)定性。具體地說，國防部希望，它的微型飛行器能像昆蟲一樣，擁有大眼睛和多毛的翅膀。微型飛行器目前存在的主要問題與其應(yīng)對動態(tài)環(huán)境(如風(fēng)向改變或刮強(qiáng)風(fēng)、移動物體及其他必須考慮的實時可變因素)的方式有關(guān)。微型飛行器體積微小，因此安裝計算裝置或傳感器等有效載荷的空間不大。

這還引出了一個難題：工程師們?nèi)绾巫龅郊纫獮槲⑿惋w行器縮小體積、提高性能，又要提高其環(huán)境感知及飛行中的數(shù)據(jù)處理能力？當(dāng)遇到這種棘手問題時，用點仿生技術(shù)肯定不會有什么壞處。這正是五角大樓最近發(fā)放的合同所考慮的研究方向。最近五角大樓撥下來兩筆科研津貼。如果這些錢能說明什么問題的話，那就是：未來的微型飛行器或許會在全身安裝細(xì)毛發(fā)狀的傳感器，還會長出大大的復(fù)眼。傳感器的作用是，讓飛行器保持盤旋狀態(tài)，并通過感知氣流中最微弱的變化讓飛行器維持飛行穩(wěn)定性。這意味著，飛行器可在強(qiáng)風(fēng)即將到來前有所感知，并且由此作出調(diào)整，以適應(yīng)環(huán)境變化。此外，這還可以幫助飛行器在飛行過程中維持整體穩(wěn)定性。