军事仿生:由形似到神似

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  • 向生物学习,与生物“相爱相杀”是人类研发武器装备、获取战争技巧的启蒙一课。从远古时代模仿鸟嘴造矛、模仿龟壳铸盾,到现代战场无人机“蜂群”作战等智能作战样式初见端倪,军事仿生和军事行动一路伴行,并随着战争实践的演进不断优化发展,或将成为形塑未来战争的关键要素。

    点亮装备技术之光

    仿形

    所谓仿形,就是以模仿生物形态结构、借鉴生物体材料功能为主要形式的军事仿生模式。

    许多生物体不仅外形精巧,而且功能神奇。伴随着生物学和解剖技术的进步,人们对生物内部机能结构原理的认识逐渐深入,军事仿生由模仿生物形状,发展到模仿生物的运动机理和功能结构。飞机机翼的设计思路就来源于对鸟类飞行时翅膀结构状态的研究。

    “保存自己,消灭敌人”是战场铁律。借鉴生物合成策略和源于自然的仿生原理来设计合成的各种结构材料和功能材料,能够极大提高军人个体或军事设施的防卫防护能力。1997年初,美国生物学家安妮·穆尔发现“黑寡妇”蜘蛛吐出的丝比其他任何蛛丝的强度都高。借鉴这种特性,科学家运用合成生物学原理,在微生物中合成了蛛丝蛋白,制造出新材料“生物钢”,可用做制造防弹衣、防弹车、坦克装甲车的结构材料。科学家发现,一种号称“水下蜘蛛侠”的八目鳗鱼所分泌的黏液同样具有类似特异功能。受此启发,人们尝试在实验室里人工合成类似八目鳗鱼黏液具有“以柔克刚”特性的新型蛋白质防护材料。

    近年来,一款款军事仿生新材料不断涌现,并辐射应用到工业、医学等多个领域,展现出广阔的发展前景。

    解码战争制胜机理

    仿性

    所谓仿性,就是通过对生物个体、群体运动方式的借鉴,或通过对生物与环境之间互动性、适应性的模仿,凝练形成作战指导的军事仿生模式。

    各国军队都十分重视军事仿生,并创造了许多形象逼真的仿生战术,如蚂蚁战术、麻雀战术、狼群战术等。

    当然,从自然界直接获取作战灵感,还只是感性认识,只能称之为“假说”。要把“假说”演化为科学的新战法、新理论,还必须纳入军事体系的框架结构之中,形成真正意义上的新型作战概念。

    一个典型的应用就是对蜂群运动方式的借鉴。蜜蜂在成群飞行时能够通过与同伴间简单交流而保持一定队形,朝一个方向移动,并确保同伴之间互相不碰撞。在整个复杂的飞行过程中,没有一个明确的指挥者。基于集群机理的无人机蜂群作战概念的灵感正源于此。其基本设想是通过集群算法,将大量低成本无人机进行集成协同,模仿蜂群集体协同的战术行动,构建自主智能的群体作战体系,实现蜂群“仿生作战”。

    颠覆未来战场格局

    仿智

    仿智是对生物智慧的模仿,这是军事仿生的最高层次,也是生物技术、信息技术、机械技术和人工智能等学科高度融合的结果。

    仿生模式识别是新投入应用的新兴仿生技术之一。该技术模仿人类“认识”事物的过程,是一种利用数学方法让机器“认识”不同事物从而加以区分的理论模型。在军事领域,仿生模式识别可以帮助军队寻找目标、在人群中辨认打击对象、识别网络攻击行为以及检测电路系统故障等。2020年1月3日,伊朗伊斯兰革命卫队“圣城旅”指挥官卡西姆·苏莱曼尼遭猎杀就是一个典型战例。美军正是依靠MQ-9“死神”无人机强大的搜索感知与模式识别能力,牢牢锁定了苏莱曼尼的行踪,并且一路跟随,最终在巴格达机场发射地狱火导弹成功实施斩首行动。

    仿生学的加入,为算法注入了新的生机。未来战场最具发展前景的自主集群作战系统,其机理和原理,就是结合蚁群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工势场算法、主体协商算法等多种算法模型,实现自组织群体作战。(摘编自《解放军报》)

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