仿生學(xué)3.0時(shí)代的未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)

劉一鳴 石海明

時(shí)下，仿生學(xué)已經(jīng)成為橫跨物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、管理學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)及社會(huì)學(xué)等諸多學(xué)科的交叉學(xué)科，在社會(huì)生產(chǎn)和人類(lèi)生活的各個(gè)角落發(fā)揮著不可替代的作用。借助仿生學(xué)蓬勃發(fā)展的東風(fēng)，軍事仿生技術(shù)也在新的起點(diǎn)上開(kāi)啟了它的3.0時(shí)代。精細(xì)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化及集成化的軍事仿生技術(shù)正在顛覆現(xiàn)有戰(zhàn)場(chǎng)格局，加快塑造未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的嶄新面貌。

深度開(kāi)發(fā)的仿生資源

生物資源的開(kāi)發(fā)深度是隨著人類(lèi)認(rèn)識(shí)能力的提升而不斷加深的。過(guò)去，人們認(rèn)識(shí)生物的方式比較“直觀”——僅能通過(guò)肉眼觀察，對(duì)生物的模仿和借鑒就只能停留在外形、宏觀結(jié)構(gòu)層面;光學(xué)顯微鏡發(fā)明之后，生物的微觀結(jié)構(gòu)開(kāi)始揭開(kāi)其神秘面紗，細(xì)胞級(jí)別的認(rèn)識(shí)與仿生也由此展開(kāi);掃描隧道顯微鏡發(fā)明后，人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)能力躍升到了單個(gè)原子級(jí)別，納米技術(shù)的迅速興起使仿生實(shí)踐開(kāi)啟了新時(shí)代。模仿人類(lèi)處理信息模式設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)，極大提高了人類(lèi)的工作效率，拉開(kāi)了信息化時(shí)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(gè)信息爆炸式增長(zhǎng)的時(shí)代，如果說(shuō)有什么因素限制了仿生技術(shù)向縱深發(fā)展的話(huà)，與其說(shuō)是技術(shù)工具，不如說(shuō)是人類(lèi)自己的想象力。仿生技術(shù)已經(jīng)在新起點(diǎn)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(lǐng)域近年來(lái)新興的研究方向。作為生物體的一個(gè)基本組織，生物膜經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化，具備了近乎完美的功能：具有自由擴(kuò)散、物質(zhì)運(yùn)輸、能量轉(zhuǎn)換等多種特殊能力。在充分研究生物膜的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征后，科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了與其相似的仿生膜，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域取得不俗成果。而仿生膜一旦被廣泛用于軍事領(lǐng)域，特別是軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將對(duì)軍隊(duì)的醫(yī)學(xué)保障能力產(chǎn)生巨大變革。

軍人在作戰(zhàn)時(shí)難免會(huì)遭遇各種身體創(chuàng)傷，有時(shí)甚至一個(gè)很小的傷口就能帶來(lái)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(zhēng)環(huán)境中，如何高效地處理傷口一直是困擾軍事醫(yī)學(xué)專(zhuān)家的難題。仿生技術(shù)的出現(xiàn)使這一難題有了完美解決的可能。例如，美國(guó)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(gè)可穿戴的高分子層，對(duì)下方的皮膚進(jìn)行物理強(qiáng)化，同時(shí)提供一個(gè)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(duì)特定的分子具有識(shí)別和阻攔能力，對(duì)其他分子則具有高通過(guò)性。這種類(lèi)似“第二層皮膚”的技術(shù)可以處理皮膚受損問(wèn)題，也可以用于藥物輸送和敷貼傷口。一旦制備成類(lèi)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(kāi)發(fā)的另一典型案例就是對(duì)生物算法的模擬。仿生算法是基于對(duì)生物行為和活動(dòng)的研究，通過(guò)模擬自然界中生物依靠自身調(diào)節(jié)功能來(lái)優(yōu)化生存狀態(tài)的行為機(jī)制，對(duì)特定決策行為進(jìn)行賦值，按照生物的行為規(guī)則進(jìn)行迭代計(jì)算，輸出最優(yōu)化的結(jié)果。仿生算法的優(yōu)勢(shì)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(duì)大規(guī)模問(wèn)題的搜索次數(shù)和時(shí)間，在要求快速精準(zhǔn)決策的軍事領(lǐng)域具有天然的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)各類(lèi)新興的仿生算法層出不窮，如狼群算法、蝙蝠算法、螢火蟲(chóng)算法及猴群算法，等等。目前，它們已可用于敵我目標(biāo)識(shí)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(shù)的發(fā)展，仿生算法可以為戰(zhàn)場(chǎng)決策提供更有價(jià)值的參照，助力制勝信息化戰(zhàn)爭(zhēng)。

此外，仿生模式識(shí)別也是已投入應(yīng)用的新興仿生技術(shù)之一。該技術(shù)是模仿人類(lèi)“認(rèn)識(shí)”事物的過(guò)程，利用數(shù)學(xué)方法讓機(jī)器“認(rèn)識(shí)”不同事物從而加以區(qū)分的理論模型。經(jīng)過(guò)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(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。在軍事領(lǐng)域，仿生模式識(shí)別可以幫助軍隊(duì)尋找目標(biāo)、在人群中辨認(rèn)打擊對(duì)象、識(shí)別網(wǎng)絡(luò)攻擊行為、以及檢測(cè)電路系統(tǒng)故障等。

升級(jí)版的

傳統(tǒng)仿生技術(shù)軍事應(yīng)用

和平時(shí)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(guó)的目光投向更具前景的高技術(shù)軍備，仿生手段正是高技術(shù)軍備中最具發(fā)展?jié)摿Φ姆较蛑弧Ｔ谛虏牧霞夹g(shù)、新工藝手段和大工業(yè)基礎(chǔ)的支撐下，傳統(tǒng)軍事仿生技術(shù)得到了升級(jí)版的改造，有些甚至能夠帶來(lái)顛覆性的變革。

?在科幻電影《明日邊緣》中出現(xiàn)的軍用動(dòng)力外骨骼

在新材料技術(shù)方面，蜘蛛絲可能給防彈衣帶來(lái)革命。面目可憎的蜘蛛是生物界的建筑能手，蛛絲的強(qiáng)度比同直徑的鋼絲高出4倍，且具備超強(qiáng)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(dú)居的習(xí)性，批量生產(chǎn)蛛絲就成為幾乎不可能完成的任務(wù)。2016年，美國(guó)“凱瑞格”生物工藝公司提出了一項(xiàng)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(lèi)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(qiáng)韌舒適的全身防彈衣，必將大大降低戰(zhàn)場(chǎng)的傷亡率，提高戰(zhàn)士的戰(zhàn)斗力。

在新工藝技術(shù)方面，DNA計(jì)算可能會(huì)撼動(dòng)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)在特定領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的探索，人類(lèi)終于發(fā)現(xiàn)決定生物體遺傳性狀的關(guān)鍵因素——DNA，從此對(duì)DNA的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用也如火如荼地展開(kāi)，DNA計(jì)算機(jī)就是一個(gè)熱門(mén)研究方向。區(qū)別于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)以邏輯電路的高低電平狀態(tài)作為存儲(chǔ)信息的基本形式，DNA計(jì)算機(jī)將信息以分子代碼的形式存儲(chǔ)在DNA上，用特定的酶對(duì)分子排列進(jìn)行改變，作為信息處理的工具。而反應(yīng)前后分子不同的排列狀態(tài)，就是輸入和輸出結(jié)果。目前，這種看似復(fù)雜的運(yùn)算方式雖然還不如傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)方便快捷，但已經(jīng)在特定領(lǐng)域顯現(xiàn)出了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不可替代的優(yōu)勢(shì)。早在1994年，就有美國(guó)科學(xué)家阿德勒曼利用DNA計(jì)算機(jī)成功求解了“漢密爾頓路徑問(wèn)題”（即在確定起點(diǎn)和終點(diǎn)的多個(gè)點(diǎn)之間尋找單次行走的最短路徑）。這一看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題卻沒(méi)有一個(gè)現(xiàn)成公式可以套用，僅能通過(guò)窮舉法相互比較方可求解。因此，如果交給傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，就需要大量的計(jì)算時(shí)間。當(dāng)年，阿德勒曼利用他的DNA計(jì)算機(jī)，僅花了一星期時(shí)間就求解出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)幾年才能算出的最短路徑。不難預(yù)見(jiàn)，在對(duì)時(shí)效性要求極高的軍事行動(dòng)中，快速尋找最短路徑必然能夠帶來(lái)作戰(zhàn)行動(dòng)決策的整體改觀。雖然目前DNA計(jì)算機(jī)無(wú)法如傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)一般便捷操作，但在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)，或在不久的將來(lái)投入戰(zhàn)場(chǎng)。

另外，隨著生物技術(shù)的廣泛傳播和大工業(yè)基礎(chǔ)的日臻完善，過(guò)去成本高昂的材料和技術(shù)越來(lái)越“接地氣”。更加便捷的仿生技術(shù)一方面給低成本軍事應(yīng)用帶來(lái)了機(jī)遇，另一方面也帶來(lái)了新的非傳統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)。駭人聽(tīng)聞的生物武器一度是國(guó)家和軍隊(duì)的專(zhuān)利，其制備、存儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)葪l件苛刻，需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)來(lái)操作實(shí)施，普通人難以涉足。但伴隨著生物工程技術(shù)的普及，越來(lái)越多的人掌握了基因改造技術(shù)，廉價(jià)的基因編輯工具也變得越來(lái)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(shù)的專(zhuān)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(xì)菌等生物載體，一旦投入社會(huì)將造成無(wú)法預(yù)期的傷害。因此，對(duì)于這種仿生技術(shù)濫用的非傳統(tǒng)威脅，我們也必須提高警惕。

生物主導(dǎo)的未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)

在現(xiàn)有戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)中討論下一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的樣式，是長(zhǎng)久以來(lái)人類(lèi)未雨綢繆的典型表現(xiàn)。站在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)方興未艾和智能化戰(zhàn)爭(zhēng)蓬勃發(fā)展的今天審視明天，生物技術(shù)已成為未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中不可忽視的重要角色。生物對(duì)未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的主導(dǎo)地位，在邏輯上是由戰(zhàn)爭(zhēng)手段的辯證發(fā)展決定的，在實(shí)踐上是由已有的技術(shù)基礎(chǔ)決定的。

縱觀人類(lèi)的反戰(zhàn)史，充滿(mǎn)著人類(lèi)對(duì)毀滅自身武器的恐懼。從《特定常規(guī)武器公約》《禁止化學(xué)武器公約》，到《全面禁止核試驗(yàn)條約》《全面禁止核武器公約》《反彈道導(dǎo)彈條約》等，人類(lèi)不斷地將耗費(fèi)巨資研發(fā)出來(lái)的利劍折斷。在人工智能大踏步前進(jìn)的今天，人類(lèi)又通過(guò)協(xié)定將這只伸向戰(zhàn)場(chǎng)的手臂束縛住，防止又一種可能導(dǎo)致人類(lèi)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(huì)上，123個(gè)成員國(guó)一致同意于2017年正式討論可自主選擇并攻擊目標(biāo)的人工智能武器系統(tǒng)帶來(lái)的挑戰(zhàn);2017年，在國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議上，人工智能領(lǐng)域的116名專(zhuān)家正式向聯(lián)合國(guó)發(fā)表公開(kāi)信，呼吁采取相關(guān)措施來(lái)制止圍繞“智能武器”而展開(kāi)的軍備競(jìng)賽。這種看似矛盾的行為正是體現(xiàn)了戰(zhàn)爭(zhēng)自身的辯證法：戰(zhàn)是為了不戰(zhàn)。

然而，在生物學(xué)蓬勃發(fā)展的今天，軍事仿生技術(shù)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(jìn)和開(kāi)發(fā)軍事仿生技術(shù)上不遺余力。當(dāng)然，這與軍事仿生技術(shù)尚未對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)直接造成顛覆性影響有關(guān)。但歷史已經(jīng)雄辯地證明，生物界是軍事技術(shù)無(wú)窮無(wú)盡的靈感來(lái)源，在每一次系統(tǒng)性的軍事革命中，甚至在每一個(gè)微小的軍事技術(shù)進(jìn)步中，生物都沒(méi)有缺席。甚至可以毫不夸張地講，生物界本身就是一個(gè)龐大的武器庫(kù)，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(zhēng)存在，軍事仿生手段就會(huì)一直存在并發(fā)展下去，它是無(wú)法被限制和禁絕的——離開(kāi)仿生技術(shù)，參加作戰(zhàn)的就只能是震顫著機(jī)翼的戰(zhàn)機(jī)、丟掉護(hù)甲的坦克和非流線(xiàn)型的戰(zhàn)艦，這是難以想象的。

同時(shí)，已經(jīng)帶上枷鎖的武器并未永遠(yuǎn)消失，而是會(huì)以民用技術(shù)的率先發(fā)展作為技術(shù)演進(jìn)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(kāi)潘多拉盒子的可能性，這是人類(lèi)永遠(yuǎn)無(wú)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(shù)作為連續(xù)性較好的一種軍事技術(shù)發(fā)展思路，將會(huì)承擔(dān)起發(fā)展戰(zhàn)爭(zhēng)的更多重任。不難預(yù)測(cè)，未來(lái)的戰(zhàn)場(chǎng)將是生物技術(shù)和仿生技術(shù)扮演主角的戰(zhàn)場(chǎng)，在諸多方面會(huì)引發(fā)變革。

首先，“腦控”技術(shù)可能帶來(lái)作戰(zhàn)方式革命。該技術(shù)通過(guò)模擬人腦在產(chǎn)生特定情緒時(shí)腦電波的形態(tài)，以類(lèi)似無(wú)線(xiàn)電的方式向人體直接發(fā)射“有生命的信號(hào)”，從而達(dá)到改變?nèi)说那榫w和心理狀態(tài)、影響其行動(dòng)的目的。據(jù)報(bào)道，早在2007年美軍在伊拉克戰(zhàn)場(chǎng)就可能?chē)L試過(guò)這種技術(shù)，曾使激戰(zhàn)中的反美武裝人員主動(dòng)繳械投降。由于該項(xiàng)技術(shù)保密級(jí)別很高，尚無(wú)更多證據(jù)驗(yàn)證其真實(shí)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(yīng)用，部隊(duì)在戰(zhàn)爭(zhēng)打響之前就可消解敵方作戰(zhàn)人員的戰(zhàn)斗意志，實(shí)現(xiàn)另一種意義上的“不戰(zhàn)而屈人之兵”。

其次，人體增強(qiáng)技術(shù)可能引發(fā)戰(zhàn)斗人員革命。人體增強(qiáng)技術(shù)是指將生物技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械手段等相結(jié)合，作用于人類(lèi)的身體，以提升感知能力、記憶力、體能、生存能力等的技術(shù)。目前，已經(jīng)投入試驗(yàn)和部分應(yīng)用的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，就是人體增強(qiáng)技術(shù)的集成化運(yùn)用。美國(guó)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(yùn)動(dòng)的情況下承受更多載荷，更加快速地獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息支持，并具備更加輕便可靠的防護(hù)力。無(wú)獨(dú)有偶，俄羅斯最新一代“戰(zhàn)士-3”系統(tǒng)也具備類(lèi)似功能，其亮點(diǎn)在于信息化的頭盔可以集防護(hù)、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(qiáng)裝備一方面模仿了昆蟲(chóng)的裝甲結(jié)構(gòu)，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(tīng)力、大腦的記憶功能等，可以說(shuō)是仿生技術(shù)的集大成者。該技術(shù)給作戰(zhàn)人員帶來(lái)的變革十分直接，將在降低傷亡率的同時(shí)極大地提高單兵作戰(zhàn)效能，是各國(guó)都在大力發(fā)展的軍事仿生技術(shù)。

再次，生物能源可能引發(fā)戰(zhàn)場(chǎng)的后勤保障革命。古往今來(lái)，戰(zhàn)爭(zhēng)中的后勤補(bǔ)給一直是困擾軍隊(duì)的一大難題，人們都希望獲得持續(xù)的高效能源供應(yīng)，降低補(bǔ)給成本。生物能源為這一夙愿提供了一種實(shí)現(xiàn)的可能。生物能源是指通過(guò)生物的生命活動(dòng)，將生物質(zhì)、水或其他無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣、氫氣等可燃?xì)怏w或乙醇、油脂類(lèi)等可燃液體的可再生能源。2016年1月，美軍“大綠艦隊(duì)”的兩艘導(dǎo)彈巡洋艦正式服役，他們使用的混合能源有一部分是來(lái)自廢棄牛肉和牛油所轉(zhuǎn)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(dòng)中，也減少了對(duì)不可再生的化石能源的依賴(lài)，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(jìn)，相信軍隊(duì)的能源革命指日可待。

此外，執(zhí)行軍事任務(wù)的動(dòng)物大軍、新一代生物醫(yī)療技術(shù)等仿生手段的應(yīng)用，都可能在某些方面給未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)帶來(lái)或多或少的變化。而系統(tǒng)性的戰(zhàn)場(chǎng)革命，必定是多種軍事技術(shù)突破性進(jìn)展的綜合成果。因此，我們必須在多個(gè)領(lǐng)域同時(shí)實(shí)現(xiàn)跨越，方可在新式戰(zhàn)爭(zhēng)中塑造未來(lái)。

目前，在人類(lèi)的認(rèn)知能力所及的范圍內(nèi)，已經(jīng)命名了約1000萬(wàn)種生物，仍有約上千萬(wàn)種生物處在未被發(fā)現(xiàn)或缺乏深入研究的階段。毫無(wú)疑問(wèn)，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(shí)踐參考，為軍事技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。因此，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局現(xiàn)任局長(zhǎng)阿拉提·普拉哈卡爾也堅(jiān)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(jī)構(gòu)，若是未能從這個(gè)極其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中汲取靈感與解決方案，都將是十分愚蠢可笑的。”

責(zé)任編輯：劉靖鑫