石海明 李平
 

 

　　在俄羅斯“軍隊(duì)-2019”國(guó)際軍事技術(shù)論壇上，一家參展的俄防務(wù)企業(yè)展示了一架不同尋常的“雪鸮”仿生無人機(jī)偵察機(jī)。從外觀看，這架無人機(jī)酷似真正的雪鸮，具有一定的偽裝欺騙效果。

 

　　有業(yè)界分析指出，在目前的仿生學(xué)研究中，軍事技術(shù)占重要地位，如果這些仿生武器投入實(shí)戰(zhàn)，或?qū)㈩嵏参磥響?zhàn)爭(zhēng)。

 

　　事實(shí)上，仿生武器早已不止一次在人類軍事科技競(jìng)爭(zhēng)中大放異彩，只是隨著科技的不斷發(fā)展，人們開始輕視或淡忘那些大自然生物饋贈(zèng)給我們的靈感，但專注于軍事科技新增長(zhǎng)點(diǎn)的科學(xué)家們卻不會(huì)放過那些“蛛絲馬跡”。如今基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展突破不易，應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展動(dòng)力逐漸匱乏，或許又到了人類“問道”大自然的時(shí)候。

 

　　由淺入深

 

　　在人類發(fā)展早期，認(rèn)知和觀察自然界的手段完全依賴自身的視覺、觸覺、聽覺、嗅覺和味覺等生理感官，對(duì)于自然現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律和運(yùn)行機(jī)理僅憑表面觀察和猜測(cè)想象，仿生設(shè)計(jì)也是以外形和簡(jiǎn)單動(dòng)作模仿為主，形成了具有原始特色的外形模仿方式。隨著觀測(cè)手段和測(cè)量器材的出現(xiàn)，人類認(rèn)知突破了感官的邊界，繼而開辟了仿生領(lǐng)域的新深度。比如顯微鏡發(fā)明后，人們對(duì)事物的微觀結(jié)構(gòu)有了新的了解。

 

　　除了模仿生物外形特征、行為方式和生存方式，仿生武器研發(fā)者還希望能夠模仿相關(guān)底層運(yùn)動(dòng)規(guī)律甚至戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)。

 

　　例如在自然界中，蜜蜂一旦遭遇外敵入侵，即刻會(huì)傾巢而出，依靠數(shù)量眾多、飛行靈活的優(yōu)勢(shì)，對(duì)敵人進(jìn)行迅速圍攻，這種戰(zhàn)法和狼的攻擊戰(zhàn)法也很類似，被稱為“蜂群戰(zhàn)術(shù)”或“狼群戰(zhàn)術(shù)”。對(duì)這種戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用曾在人類歷史的長(zhǎng)河中大放光彩。

 

　　二戰(zhàn)時(shí)期，德國(guó)潛艇部隊(duì)為了對(duì)付盟軍裝備精良的護(hù)航艦隊(duì)，趁著夜色掩護(hù)，在大西洋深處運(yùn)用“狼群戰(zhàn)術(shù)”實(shí)施偵察搜索和快速圍攻，讓盟軍艦隊(duì)頭疼不已。僅在1942~1943年，德國(guó)潛艇通過該戰(zhàn)術(shù)就擊沉盟軍船只約1600艘，而自身?yè)p失不足10%。

 

　　近代以來，由于單個(gè)小型無人機(jī)的成本比目前精確打擊彈藥或常規(guī)導(dǎo)彈要低得多，且可避免人員受傷，還可回收重復(fù)利用，對(duì)于無人機(jī)的運(yùn)用產(chǎn)生了新的需求。美國(guó)海軍重拾蜂群作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）提出“拒止環(huán)境中指揮協(xié)同”（CODE）項(xiàng)目，即利用短時(shí)、快速發(fā)射低成本無人機(jī)，在信息共享?xiàng)l件下，快速實(shí)現(xiàn)協(xié)同和快速進(jìn)攻防御。

 

　　這種分布式集群攻擊模式，既可以大幅降低作戰(zhàn)成本，同時(shí)可減少大型作戰(zhàn)平臺(tái)及戰(zhàn)斗人員的傷亡，因而無人機(jī)“蜂群”技術(shù)被美軍視為一種可以改變作戰(zhàn)游戲規(guī)則的“顛覆性技術(shù)”。

 

　　2018年1月，敘利亞反對(duì)派發(fā)射了13架攜帶“簡(jiǎn)易爆炸裝置”的小型無人機(jī)“蜂群”，對(duì)敘利亞境內(nèi)的赫梅明空軍基地和塔爾圖斯海軍補(bǔ)給基地進(jìn)行“蜂群”攻擊。雖然此次無人機(jī)“蜂群”攻擊技術(shù)水平較低，所采用的全部零配件和原材料均是市售商用無人機(jī)，而且做工粗糙；無人機(jī)“蜂群”的攻擊規(guī)模也比較小，只有13架小型無人機(jī)，但還是給各軍事大國(guó)上了一課，各國(guó)抓緊研究“蜂群”戰(zhàn)術(shù)。

 

　　在美國(guó)和伊朗的較量中，美國(guó)海軍軍艦多次打著“航行自由”的旗號(hào)，頻繁穿越關(guān)鍵海上通道，這顯然是一種炫耀武力的挑釁行為。面對(duì)挑釁，伊朗近年來研究了“無人機(jī)蜂群”戰(zhàn)術(shù)：只需派出大批無人機(jī)飛掠霍爾木茲海峽，保持對(duì)美軍的監(jiān)視，同時(shí)配合大批雖然武器裝備簡(jiǎn)陋但卻行動(dòng)迅速的導(dǎo)彈攻擊快艇，進(jìn)而使美軍不敢輕易對(duì)伊朗使用武力。

 

　　同時(shí)，數(shù)量巨大的無人機(jī)在進(jìn)行察打一體化改裝之后，實(shí)際上是非常好的火力平臺(tái)。由于其極低的成本與無人員傷亡的優(yōu)勢(shì)，大量使用武裝無人機(jī)可以使進(jìn)入霍爾木茲海峽的美軍艦隊(duì)防空系統(tǒng)疲于奔命而無法應(yīng)付飽和攻擊。面對(duì)伊朗的“無人機(jī)蜂群”戰(zhàn)術(shù)，美軍也缺乏好的應(yīng)對(duì)方法。

 

　　此種場(chǎng)面頗像動(dòng)物世界中看到的“萬獸之王”被成群結(jié)隊(duì)的小蜜蜂折騰得遍地打滾，而又無計(jì)可施的情景，但也絕非毫無對(duì)策。

 

　　自然界對(duì)付蜜蜂最好的方法是搗毀蜂巢或者用另一群蜜蜂來對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性攻擊。無獨(dú)有偶，面對(duì)伊軍的“無人機(jī)蜂群”戰(zhàn)術(shù)，美軍表示，計(jì)劃使用“無人機(jī)蜂群”戰(zhàn)術(shù)和直搗無人機(jī)指揮控制平臺(tái)等方式進(jìn)行反擊。

 

　　然而，隨著人工智能發(fā)展和指揮鏈路的進(jìn)一步強(qiáng)化，無人機(jī)通過人工智能技術(shù)革新改造之后，能自動(dòng)自發(fā)實(shí)施偵察攻擊，“無人機(jī)蜂群”戰(zhàn)術(shù)實(shí)現(xiàn)零中心化，所謂的攻擊指揮控制平臺(tái)將無的放矢。那時(shí)又會(huì)產(chǎn)生另外一種戰(zhàn)爭(zhēng)需求，進(jìn)而引發(fā)對(duì)仿生武器和仿生技術(shù)的變革需求。

 

　　當(dāng)然，仿生武器對(duì)于生物模仿的程度不僅僅是模仿狼群和蜜蜂戰(zhàn)術(shù)這么簡(jiǎn)單。比如在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，為了減少或避免附帶損傷，降低作戰(zhàn)成本，精確制導(dǎo)彈藥小型化成為一種發(fā)展趨勢(shì)。然而小型化精確制導(dǎo)彈藥對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)進(jìn)行追蹤，按照舊有的導(dǎo)引律，被追蹤目標(biāo)很容易逃出制導(dǎo)彈藥導(dǎo)引頭視場(chǎng)，所以需要尋找新型的制導(dǎo)律，來彌補(bǔ)傳統(tǒng)制導(dǎo)律的不足。對(duì)此，人們又將注意力轉(zhuǎn)向了生物界。

 

　　美國(guó)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)蜻蜓在捕食人工果蠅的追蹤軌跡過程中，不管在鉛垂平面還是在水平平面內(nèi)，也不管蜻蜓的初始位置和身體朝向如何，在目標(biāo)捕捉點(diǎn)附近，蜻蜓的身體朝向都與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向接近，并且追蹤過程中果蠅基本上都保持在蜻蜓的視場(chǎng)25度內(nèi)。這表明，蜻蜓在追蹤目標(biāo)時(shí)始終要讓自身在尾追的情況下進(jìn)入目標(biāo)的捕獲點(diǎn)，如果自身初始處于迎擊的狀態(tài)，就在追蹤初始段快速調(diào)整自身狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)入尾追模式。

 

　　研究人員受蜻蜓這種捕獲獵物方式的啟發(fā)，為微小型巡飛導(dǎo)彈設(shè)計(jì)出一種仿生的分段復(fù)合制導(dǎo)律，從而從理論上解決了目標(biāo)逃逸出導(dǎo)引頭視場(chǎng)的問題。目前已經(jīng)通過仿真模擬，效果較好，相信不久的將來就會(huì)在戰(zhàn)場(chǎng)上見到這種微小型彈藥。

 

　　未來活力

 

　　當(dāng)我們運(yùn)用一定手段將偽裝技術(shù)與仿生技術(shù)完美融合，達(dá)到肉眼或者偵測(cè)真假難辨的程度，就會(huì)讓仿生武器煥發(fā)新活力。

 

　　近些年來，隨著戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的迅速變化，多種高級(jí)智能機(jī)器識(shí)別算法在偵察情報(bào)處理方面正逐步得到應(yīng)用。傳統(tǒng)的迷彩光學(xué)偽裝圖案設(shè)計(jì)已不能滿足偽裝要求，研究人員正在研究破解生物遺傳進(jìn)化的基本機(jī)理，希望利用遺傳算法對(duì)偽裝圖案進(jìn)行優(yōu)選復(fù)制、交叉繁殖和變異繁殖等仿生化處理，改進(jìn)傳統(tǒng)偽裝圖案設(shè)計(jì)方法，提高偽裝效果。

 

　　設(shè)想有一天，某國(guó)的邊境線上飛來一群遷徙的大雁，而這個(gè)時(shí)而排成一字時(shí)而排成十字的雁群中，有一只是仿生大雁，它能逼真到騙過真實(shí)的大雁。這只大雁飛過邊境，時(shí)而在劍拔弩張的軍事基地上空盤旋，時(shí)而停下來站在枝頭曬太陽(yáng)（補(bǔ)充能源）。

 

　　在軍事基地附近，從“大雁”肚子里走出若干個(gè)仿真“生物”：蒼蠅從此地出發(fā)，通過下水管道、通風(fēng)口飛進(jìn)基地的辦公室，完成它該完成的使命；一只“小鳥”站在大型設(shè)備動(dòng)力的電線上，在火線和零線之間搭了一條漂亮的弧線，“啪”的一聲，所有電源全部損毀；一只鴿子突然出現(xiàn)在軍用飛機(jī)即將起飛的跑道上，讓飛機(jī)的飛行員心驚膽戰(zhàn)。

 

　　這類似我們?cè)?a href="http://www.baoxianwx.cn/video/list-1410.html" target="_blank">電影和動(dòng)畫片中才能出現(xiàn)的場(chǎng)景，如果成為現(xiàn)實(shí)，將讓你大吃一驚。據(jù)報(bào)道，有關(guān)國(guó)家研制的高技術(shù)仿生無人機(jī)“信鴿”，其外形和動(dòng)作與真正的鴿子無異，已進(jìn)行過實(shí)際測(cè)試。新無人機(jī)從空中對(duì)地面人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而地面人員只會(huì)認(rèn)為從他們上方飛過的是普通鳥類。

 

　　與俄羅斯的“雪鸮”仿生無人偵察機(jī)類似，未來這類仿生無人機(jī)能以逼真的外觀騙過敵方肉眼識(shí)別和偵測(cè)，又可以躲過敵人的雷達(dá)等探測(cè)技術(shù)的偵察，并且可以混入普通鳥類以假亂真，飛進(jìn)敵方的軍事禁區(qū)。如此，仿真武器將會(huì)在叢林地帶、邊境巡邏、高原偵察、城市巷戰(zhàn)、特戰(zhàn)等場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用。

 

　　隨著前沿技術(shù)的不斷發(fā)展，類似在科幻大片中才能看到的場(chǎng)景，將會(huì)陸續(xù)出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)，各種“形神兼?zhèn)?rdquo;的仿生武器在未來將煥發(fā)新的生命力。

 

　　（作者單位：國(guó)防大學(xué)）