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【原创】军用生物技能将引领下一轮军事革新

  生物技能军事化运用触及军事、生物、物理、资料、信息等许多学科,经过学习和运用生物很多优异结构和特别功用,为兵器配备立异展开供给新的源泉,成为兵器配备革新的重要推进力气,并在不断催生新的作战款式和作战理念。近年来,以美国为代表的国际军事强国高度重视军用生物技能的展开,已在生物电子与核算、仿脑控脑、仿生范畴、生物动力等多个范畴获得严峻打破,将对兵器配备、作战空间、作战办法、战役形状等发生深刻影响,逐渐引领信息化军事革新向生物化军事革新改动,能够预见的是,生物技能将成为21世纪新的科技制高点,将供给下一轮科技革新的中心动力。

  (一)将军事攻防深化到微观生物范畴,为未来战役供给新的战略震撼手法。科技是一把“双刃剑”。当时基因组修改、组成生物学、新式神经学等现代生物技能展开十分敏捷。这些技能的展开也带来生物兵器分散、生物、病原体跨物种感染、跨地域传达等一系列严峻安全问题。运用生物技能损坏生物体微观结构进行生物进犯,将会影响到人员、配备的防护功用,使现有防护才能大大下降甚至失掉防护才能。生物技能兵器具有不易被发现和防护,被进犯后很难敏捷确诊及医治、很难进行预警和有用防备等特色,在未来战役中具有极强的震撼效果和战略震撼才能。

  军用生物技能将攻防范畴由微观拓宽至微观,将从人和兵器配备两方面推翻传统战役力生成形式。一方面使得作战力气朝着无人化、智能化方向展开,推进“超级战士”、“动物部队”、“机器人军团”走向战场;另一方面推进作战款式由传统机械兵器作战向微观生物攻防方向展开,诞生“制生权”、“制脑权”等新式作战概念。战役不再把从肉体上消除敌人作为仅有选项,而是在保证取胜的前提下,从微观层面限制或疲乏方针,使敌损失反抗才能。

  生物技能引领新一轮生物科技革新甚至更广泛规模科技革新的远景日渐明亮。新一轮生物科技革新有望在未来5~10年体系性打开。生物技能的跨越式展开,将大幅进步对生命进程的了解,人类社会长期探究的生命来源、认识来源两大最前沿问题有望得到底子回答。与生物科学穿插、交融展开的人工智能、脑科学、量子、纳米等一大批军事科技前沿技能有望随之获得打破。

  生物体是兵器配备源头立异的强壮技能源动力。包括生物电子、仿生、仿脑、脑控等新技能的转化运用,将催生出一大批有望或现已展示出宽广远景的军事兵器配备。例如,运用仿生技能研发的生物电子红外传感器,可运用在方针辨认和敌我判别设备上,进步战场环境下的侦办监督等态势感知才能;DNA芯片、DNA电子元器件、人工突触等用于规划弹载核算机、扶引头号高精度电子设备,可进步兵器配备的小型化和智能化水平,运用仿生技能和可穿戴设备研发的智能机器人、外骨骼配备将明显进步作战部队的全体作战才能。

  生物安全归于非传统安全,是国家安全体系的重要组成部分,与国家中心利益亲近相关。当时国际生物安全形势正处于大变局的关键时期,感染病疫情不断,生物兵器乱用危险添加,实验室生物安全漏洞颇多,国际规模内频发的严峻“生物事情”,使得国防现已打破陆、海、空、天、电的疆界。

  “生物边境”安全,越来越遭到各国政府的高度重视,许多国家把生物安全归入国家战略。2017年头,美国官方情报界发布的《2017年度全球要挟评价陈述》等将基因修改列入“大规模杀伤性与分散性兵器”清单;2017年12月,美国总统特朗普在其就任后首份《国家安全战略》中全面论述了其关于国家安全的方针态度,特别强调了生物安全问题的重要性;2018年6月,美国科学院发布的《组成生物学年代的生物防护》陈述提出,“美国政府应该亲近重视组成生物学这个高速展开的范畴,就像在暗斗时期对化学和物理学的亲近重视相同”。2018年9月,特朗普政府发布了就任后首份《国家生物防护战略》,该战略是美国首个全面解决各种生物要挟的体系性战略,提出要加强统筹规划和协调,经过树立分层危险管理体系,避免运用大流行性疾病和生物兵器对美国进行进犯。俄罗斯总统普京2017年头表明,“没有遗传学和生物学,俄罗斯就不或许保全下来”,俄罗斯未来六年的“最高使命”方案在遗传学和生物学等多范畴完结打破;普京高度重视生物安全问题,2017年10月,俄罗斯总统普京宣布正告,责备美国收集俄罗斯公民DNA数据,要求政府警惕或许针对俄罗斯进行的生化突击。英国澳大利亚等国家也纷繁施行国家生物防护战略,增强针对未来或许呈现的更高档要挟的应对才能。

  生物电子技能以生物的信息进程为研讨运用目标,并以人脑信息处理的功用模拟为终究意图,将生物信息处理的优异特性运用于电子和信息学,推进革新性革新。当时生物电子技能已在DNA芯片、人工突触、新资料和柔性结构等产品上获得打破。

  不断催生新式核算机和存储架构。哥伦比亚大学成功创立一种在DNA中存储数据的办法,创造出迄今最高密度大规模数据存储方案,新体系将具有1克DNA存储215拍字节的才能,到达了理论极限值的85%;哈佛大学成功将电影片段存储到细菌活体细胞中,经过屡次迭代后,存储在基因中的电影信息保存无缺;美国情报高档研讨方案局(IARPA)2018年5月发布“分子信息存储”项目,推进生物存储技能研讨;DARPA于2017年4月发布“分子信息学”项目跨部门公告,寻求开发一种可在剖析和化学层面处理来自侦办、电子战、信息情报、继续监督等数据密集型军事运用范畴的海量信息流技能。美国亚利桑那州立大学和哈佛大学维斯生物启示工程研讨所开宣布迄今最杂乱的生物核算机,该核算机能在大肠杆菌活细胞内对12种不同指令一起做出反响,操控细菌细胞的行为;美国微软公司与华盛顿大学研发出大幅进步DNA分子运算的办法,经过实验证明,新式DNA核算机仅用7分钟就完结包括3个输入链的与门,之前的设备则需求4个小时完结相同的使命。

  新式生物传感器活络度到达剖析水平。当时纳米生物传感器广泛运用于医学、生物芯片、环境检测、军事医学监测等范畴。国外组织猜测生物传感器商场2020年将到达270亿美元,复合年增长率逾越10%。美国伯克利实验室开宣布一种称为“生化鼻子”的具有单分子水平活络度的纳米传感器,能够在几分钟内精确地检测和确诊分子水平;瑞典乌普萨拉大学和巴西研讨人员开宣布能够检测单分子的新式纳米传感器,能够便利、廉价地判定DNA中不同的核苷酸序列;根据声响轰动原理,研发出一款源生于“蜘蛛”仿生学的纳米缝隙传感器,能够在92分贝的实验环境中捕捉到测验人员的声响。

  仿生技能可经过仿照生物体系的原理和特异功用,并运用到各类配备中,有用进步兵器配备功用,一起进步战士生存才能。近年来,仿生技能和可穿戴技能获得快速展开,诞生出以仿骨资料、可穿戴外骨骼、智能作战服等为代表的一大批战场救助和人体增强配备。2017年1月,美水兵运用太平洋鳗鱼的黏液制作出可用于制作防弹、防火、防污、潜水维护产品或防鲨喷雾剂的新式人工资料;韩国顺天乡大学选用冷冻干燥法制备出一种新式氧化纤维素纳米纤维丝蛋白支架,该支架能够有用促进创伤愈合,有望运用于战伤急救范畴;葡萄牙纳米技能和智能资料中心研发出一种内含微量蜡状物质的纳米胶囊,能使人体温度坚持在一个舒适规模内,用于重伤员救治。加拿大麦吉尔大学研讨人员受鱼鳞等生物护甲功用启示,制作出兼具柔性和抗刺穿功用的仿生防护资料,其抗刺穿功用是柔性弹性体的10倍左右;美国太平洋西北国家实验室、劳伦斯·伯克利国家实验室和华盛顿大学运用类肽资料自拼装技能,研发出类似于贝壳或骨骼的仿生资料,美国麻省理工大学制备出仿海螺壳抗冲击复合资料,该资料抗冲击功用比传统纤维复合资料高70%,可用于制作装甲防护体系;美国哈佛大学联合沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学研发出一种仿生无序多孔网状纳米结构涂层,经过改动资料厚度,可构建色彩梯度,用于车辆可见光隐身。

  军用可穿戴外骨骼和智能作战服旨在扩大或增强人体的生理机能,进步战士携行才能、减轻负重对战士的损害,然后进步战士负重情况下的耐久作战才能。美国已先后推出多款军用可穿戴外骨骼及“勇士织衣”智能作战服样服,并展开了测验评价。这类配备一旦投入运用,将大幅增强战士的机动携行才能和归纳防护才能,从而进步战士的战役力和生存才能。2017年8月,美陆军发布自适应仿生飞机结构(ABAS)的项目书,旨在运用仿生学来制作载人或无人飞机,可在半空中改动机体形状;英国皇家水兵发布一批未来潜艇及负载概念。概念的规划创意首要来自海洋生物,期望能在未来50年完全推翻水下作战办法。英国国防部花费71.8亿元赞助国防科技实验室(DSTL)进行军用仿生蜻蜓无人机研讨,该无人机能用于城市监测、战时侦办、伤员搜救等范畴,该无人机长约 120 毫米,重约 20 克,飞翔时速达 45 千米/小时,方案于2018年年末完结布置;韩国顺天乡大学选用冷冻干燥法制备出一种新式氧化纤维素纳米纤维丝蛋白支架,该支架能够有用促进创伤愈合,有望运用于战伤急救范畴;葡萄牙纳米技能和智能资料中心研发出一种内含微量蜡状物质的纳米胶囊,能使人体温度坚持在一个舒适规模内,用于重伤员救治。

  仿脑控脑技能的快速展开将能使人类逾越智力、体能和心思方面的天然生成限制,使人和兵器配备的结合到达史无前例的新高度,兵器配备在某种意义上成为人体延伸出的“特别器官”,从而使其作战效能的发挥最大化。一是体能增强的“超级战士”获得重要发展。从2000 年起,美军开端从事“增强人体机能的外骨骼”(EHPA)方案的研讨。洛马公司的可穿戴人体负重外骨骼(HULC)最大负重可达90.7千克,已有多套交给陆军进行实战测验;美军特战司令部与DARPA于2014年协作研发的“塔罗斯”战术突击轻型作战服,交融了传感、操控、信息耦合和移动核算等多项科技成果;美国防部提出“脑影响方案”打造临危不惧、能长期坚持高度警惕状况的“超级战士”;俄罗斯的“未来战士”套装也已在叙利亚战役中得到查验。二是脑控部队的研发在不断推进。人和兵器配备的结合程度是战役力生成的重要影响要素。为进步人机结合度,测验运用脑机交互技能完结大脑直接操控兵器配备或其他生物体获得发展,未来完结人与兵器配备一体交融的脑控部队成为或许。DARPA就在全美6个实验室展开“思想操控机器人”相关研讨,2013年发动“阿凡达”研讨项目,研讨由人脑长途操控的“机器人部队”;同年,由美陆军和联邦政府赞助的华盛顿大学科学家初次完结人类异体操控;2016年2月美国《新闻周刊》报导,美军正在隐秘研发“大脑调制解调器”,实验战士直接用大脑操控无人机和兵器配备,完结真实的“人机合一”,削减传统的大脑思想决议计划→肢体运动→操控兵器而发生的时滞,进步作战举动和功率。三是动物部队的研讨处于探究阶段。因动物天然生成具有的特别功用,如犬类的活络嗅觉、鸽类的磁场定位等,因而能够练习成为一种特别的军事力气,履行一些人类无法完结的军事使命。俄罗斯国防部决议推行运用动物履行作战使命,俄军现有约300名动物战士。除了犬类,俄北方舰队海豹部队共有15头海豹,可履行捍卫核潜艇和在舰艇布雷等使命。2016年拨款研讨能勘探炸弹的蝗虫。

  生物技能作为一门新式多学科穿插技能,有着宽广的军事运用远景。跟着各国对相关研讨投入的不断加大,生物传感器、生物芯片、仿生机器人、机械外骨骼等将加快老练和运用。生物技能将对兵器配备的信息化、智能化发生巨大的推进效果。当时生物技能的范畴仍在不断延伸,未来跟着生物技能人工智能技能、纳米技能和量子技能的不断穿插交融,必将推翻未来作战款式和作战理念,成为新军事革新的重要推进力气。

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