近日，德國(guó)群體生物戰(zhàn)術(shù)公司宣布成功研發(fā)搭載微型“智能背包”的半機(jī)械蟑螂群。半機(jī)械蟑螂群由活體蟑螂改造而成，載有神經(jīng)刺激控制器、環(huán)境傳感器與加密通信模塊，通過(guò)人工智能實(shí)現(xiàn)群體協(xié)同，自主構(gòu)建動(dòng)態(tài)情報(bào)網(wǎng)絡(luò)，可在無(wú)GPS信號(hào)環(huán)境中執(zhí)行偵察任務(wù)。
事實(shí)上，半機(jī)械蟑螂群的研發(fā)只是當(dāng)前軍事仿生技術(shù)發(fā)展的一個(gè)縮影。當(dāng)傳統(tǒng)裝備面臨技術(shù)瓶頸時(shí)，自然界生物的生存智慧可為軍事技術(shù)的發(fā)展提供重要參考。為適應(yīng)環(huán)境，生物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中，大都遵循“效率優(yōu)先”和“韌性至上”的生存法則。
比如，昆蟲(chóng)的復(fù)眼不僅能夠?qū)崿F(xiàn)360度無(wú)死角觀察，還能在強(qiáng)光、弱光及目標(biāo)快速移動(dòng)等情況下精準(zhǔn)捕捉信息，其效能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)備;蟻群通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)信號(hào)能實(shí)現(xiàn)分工協(xié)作，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的個(gè)體無(wú)需統(tǒng)一指揮，就能完成覓食、筑巢等復(fù)雜任務(wù)。生物的這種自我組織的協(xié)同機(jī)制，為解決現(xiàn)代無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)中通信延遲和節(jié)點(diǎn)故障等技術(shù)難題提供了重要啟示。
更重要的是，生物的生存本能使其天然適應(yīng)多種極端環(huán)境。當(dāng)人類(lèi)工程師絞盡腦汁為武器裝備增加抗摔、防水、耐高溫等特性時(shí)，往往需要增加裝備重量，在靈活性和便攜性上作出妥協(xié)。而生物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化，能在保持輕盈的同時(shí)不斷適應(yīng)環(huán)境變化。如蟑螂外殼兼具高強(qiáng)度與輕質(zhì)性，沙漠甲蟲(chóng)可通過(guò)背部特殊凸起結(jié)構(gòu)冷凝空氣、收集水分。這些“低成本、高適應(yīng)性”的生物智慧，為軍事裝備實(shí)現(xiàn)輕量化、長(zhǎng)時(shí)潛伏和超低功耗提供了新思路。
隨著人類(lèi)對(duì)生物習(xí)性認(rèn)知的深化及科技水平的提升，軍事仿生技術(shù)經(jīng)歷了3個(gè)階段：模仿生物形態(tài)的仿形，模仿生物運(yùn)動(dòng)機(jī)制的仿性及模仿生物深層智能行為的仿智。從最初古代人模仿動(dòng)物的嘴、角、爪、牙等造出十八般兵器，到近代模仿魚(yú)鰾解決潛艇浮沉問(wèn)題等，都是對(duì)生物外形或直觀構(gòu)造的模仿。
伴隨著生物學(xué)和解剖技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)生物內(nèi)部機(jī)能結(jié)構(gòu)原理的認(rèn)識(shí)逐漸深入，軍事仿生技術(shù)也由模仿生物形狀，逐漸發(fā)展到模仿生物的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和功能結(jié)構(gòu)。俄羅斯卡拉什尼科夫集團(tuán)研發(fā)的M-81仿生機(jī)器狗，通過(guò)模仿犬類(lèi)骨骼分布和肌肉發(fā)力模式，采用仿生液壓驅(qū)動(dòng)裝置為機(jī)械足提供動(dòng)力，使其能匍匐前進(jìn)、跨越障礙，最大負(fù)重達(dá)150千克。
受蜂群協(xié)作機(jī)制啟發(fā)，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局開(kāi)發(fā)的“小精靈”無(wú)人機(jī)蜂群系統(tǒng)，利用分布式算法實(shí)現(xiàn)數(shù)百架無(wú)人機(jī)的自主協(xié)同作戰(zhàn)。每架無(wú)人機(jī)配備光電偵察設(shè)備和通信中繼模塊。該系統(tǒng)模仿蜜蜂的“搖擺舞”信息傳遞模式，使無(wú)人機(jī)蜂群在無(wú)中心指揮狀態(tài)下高效完成目標(biāo)追蹤等任務(wù)。
德國(guó)氣動(dòng)元件與自動(dòng)化技術(shù)制造商費(fèi)斯托公司研發(fā)的仿生“蜻蜓”無(wú)人機(jī)，其翅膀振動(dòng)頻率與復(fù)眼視覺(jué)系統(tǒng)均高度模擬蜻蜓的生理機(jī)能。同時(shí)，該無(wú)人機(jī)通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法獲得一定自主決策能力，其搭載的“蜻蜓腦”處理器，不僅能在煙霧干擾等環(huán)境下較為準(zhǔn)確地識(shí)別偽裝目標(biāo)，還能自主規(guī)劃路線(xiàn)，突防成功率是傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)的3倍以上。這種從感知到?jīng)Q策再到執(zhí)行的閉環(huán)智能路徑，標(biāo)志著仿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從功能模仿向認(rèn)知模擬的關(guān)鍵躍升。
當(dāng)前，軍事仿生技術(shù)的發(fā)展正處于仿智階段的“智能系統(tǒng)融合期”，這一階段的核心目標(biāo)在于通過(guò)人工智能、工程學(xué)與神經(jīng)科學(xué)的深度融合，幫助軍事裝備盡可能具備生物的自主決策和環(huán)境適應(yīng)能力。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破，這一階段取得的成果或?qū)⒅厮芪磥?lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)。
多國(guó)科研團(tuán)隊(duì)紛紛開(kāi)始將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向更深入的機(jī)制研究。比如，鯊魚(yú)皮表面的微觀溝槽結(jié)構(gòu)啟發(fā)科學(xué)家研發(fā)出一種減阻涂層，能讓艦船的速度提升15%。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局主導(dǎo)的“仿生自適應(yīng)材料”項(xiàng)目，通過(guò)模擬植物氣孔開(kāi)合機(jī)制，開(kāi)發(fā)出可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)透氣性的單兵作戰(zhàn)服。
群體仿生智能技術(shù)也取得一定進(jìn)展。借鑒螞蟻信息素路徑標(biāo)記機(jī)制的算法，美軍“郊狼”反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在分布式算法支持下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)百枚巡飛彈的自主協(xié)同，在復(fù)雜電磁環(huán)境下仍能保持90%以上的任務(wù)完成率。分析人士指出，仿生協(xié)同算法不僅降低了單機(jī)故障對(duì)系統(tǒng)的影響，也使群體任務(wù)執(zhí)行效率較人工操控模式有了大幅提升。
盡管人類(lèi)在模仿生物特性方面取得一定進(jìn)展，但應(yīng)該看到，現(xiàn)有技術(shù)仍難以完全復(fù)制生物的技能和優(yōu)勢(shì)。例如，德國(guó)費(fèi)斯托公司研發(fā)的另一款仿生“蜂鳥(niǎo)”無(wú)人機(jī)雖已實(shí)現(xiàn)每秒50次振翅的懸停能力，但在高溫高濕環(huán)境下，其微型電機(jī)的故障率高達(dá)40%;挪威軍方使用的仿生“北極熊”保溫服，在零下40攝氏度環(huán)境下保溫性能大打折扣。此外，群體智能系統(tǒng)在復(fù)雜電磁干擾環(huán)境下決策準(zhǔn)確率大幅下降，這些案例凸顯了仿生技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中仍存在不少技術(shù)瓶頸。
分析人士指出，要突破這些瓶頸，需要在新材料研發(fā)、智能算法優(yōu)化及多學(xué)科交叉融合方面持續(xù)投入，逐步縮小生物與工程間的差距，推動(dòng)仿生技術(shù)邁向更高水平。
來(lái)源：中國(guó)軍網(wǎng)、解放軍報(bào)、中國(guó)國(guó)防報(bào)等綜合
