美军启动聚合科技探索项目将改变未来战争面貌

科幻电影中的“未来战士”

聚合科技，即由纳米技术(Nanotechnology)、生物技术(Biotechnology)、信息技术(Informational technology)及认知科学(Cognitive science)聚合而成，其缩写为NBIC。从一诞生，美国国防高级研究计划署(DARPA)有关聚合科技军事应用的研究项目，就一直吸引着军事学界诸多专家的目光。请看科技日报特约专稿

伴随着纳米技术、生物技术、信息技术及认知科学的快速发展，聚合科技在军事上的应用前景日益显性化。越来越多的军事专家惊呼，聚合科技将给未来战争带来一场强烈的冲击波！

聚合科技冲击波

展望未来，聚合科技给人类社会带来的冲击将是全方位及革命性的。比如，类似人脑功能的、带电源的可穿戴式计算机将以最优化的方式为我们提供一切类型的、有价值的信息；神经形态工程学也许会使得信号加工过程中，向物理设备传送思想及向来自人体的生物传感器输出信号成为可能；纳米技术将提供手段把药物送到大脑中需要药物的精确位置，从而把药物对神经系统的副作用降到最小。

再比如，目前，微电子学的现有技术正在特征尺寸方面逐渐逼近极限，进一步的发展就需要变革微电子加工和设计方法来替代原有的技术。此时，纳米技术将有望提供一类新的电子器件。因为，“纳米”一词的意思是十亿分之一，通常被用在纳米秒(十亿分之一秒)和纳米(十亿分之一米)。作为介于1400个原子之间的空间测量，除拥有其固有的更小特征尺寸优势之外，它还能充分利用量子效应的威力，这种效应只有在纳米距离上才起作用。而且，纳米世界还加深了我们对生物学的理解。由于所有的生物活动都是在分子层面发生的，因此，在纳米工具方面日益增长的能力将会扩大我们对生物的理解。最终，不仅信息革命(计算机和通信)将在我们处理纳米世界和生物学时为我们提供便利，而且，纳米、生物和信息相互聚合的协同效应，也将引导我们去开发一些新知识。

正如有些科学家所言，我们将同时经历“计算机/通信”革命，和“纳米/生物/信息”革命。这两条技术进化的曲线将创造一个变革的新时代。

纳米是聚合科技之先导

在NBIC诞生之初，美国国防部(DOD)主要关注的是纳米技术与信息技术的聚合，即NI。具体而言，早在国家纳米技术计划(NHI)出台之前的20世纪80年代初，DOD启动的研究项目就开始触及纳米领域。到1999年，DOD正式认定纳米技术是具有战略价值的6个科技领域之一，其与信息技术的聚合将使传感器微型化，从而使各无人兵器更加轻便、灵敏，并有助于在战场探测放射性。

为此，在进行了专业评估后，DOD的投资重点为以下三方面：纳米材料设计、纳米电子学/磁学/光电子学，以及纳米生物设备。专家预测，纳米技术除影响C4ISR作战指挥系统外，还有助于研发适合士兵的轻型保护装甲，开发应用纳米技术的便携式电源，制造由更轻便材料构成的隐蔽而牢固的战斗平台等。

具体而言，纳米技术对DOD的价值主要包括：化学及生物战的防御，纳米技术将引导开发用来监控战场环境的生物传感器；战士的保护装甲，纳米技术将引导开发用于制造防弹装甲的极坚固且极轻便的材料；减轻战斗装备的重量，纳米技术将进一步使传感/信息系统小型化，以减少士兵/水兵在战场必须携带的战斗装备的体积和重量；高性能平台和武器，通过提供能够嵌入更大结构中的具有特殊性能的小型结构，纳米技术将引导制造出更隐蔽、更牢固及由更轻便材料构成的战斗平台；高性能的信息技术，由于当前的电子设备将在未来逐步逼近尺寸的界限，因此，信息技术的不断改进就要求与纳米技术进行聚合；能量和高能量材料，纳米颗粒和纳米高能量材料比传统炸药表现出了更强大的能量密度，此外，纳米粉状材料也已经展现出一定的潜力，可以有效地把储存的化学能转化为供电池和燃料电池使用的电能；对无人战斗机和无人水下航行器而言，由于导弹和引导的电子设备小型化，其也将航行的更快，战斗力更强。

神经武器引起美军关注

正是NI在军事应用上的潜在价值，其成为美军优先支持的项目之一，国防部长办公室、国防大学纳米技术研究计划(DURINT)、陆海空三军及DARPA都给予了持续资助。然而，近年来，伴随着生物技术及认知神经科学的飞速发展，生物技术、信息技术及认知科学的聚合价值引起美军更大关注，因此，有关聚合科技的发展有从NI转向BIC的趋势。

具体而言，2006年9月，美国国防部高级研究计划署公布了一份《生物学军事应用》的资金调拨计划书，其中，大多数项目与神经科学有关。2007年8月，美军国防情报局委托美国科学院成立了一个技术预测与评估委员会，名为“未来20年神经科学军事与情报研究方法应急委员会”。该特别委员会希望了解脑科学研究的动向，以帮助美国情报部门预测到2027年时世界范围内神经科学的发展状况。2008年8月，该委员会的评估报告提交给美国国防情报局，标题为《崛起的认知神经科学及相关技术》，报告系统分析了未来20年内认知神经科技发展趋势及军事应用前景。2009年5月，在美国陆军资助下，美国科学院又发布了一份《神经科学未来军事应用前景评估》的报告。同年，美国陆军行为与社会科学研究所与陆军研究实验室合作成立了一个认知与神经工艺学技术协作联盟，不断加强聚合科技的研发力度。

应对未来战场的挑战

面对社会领域的聚合科技冲击波，DARPA在前期资助的基础上，启动了一批聚合科技探索项目，包括代谢工程、外骨骼增强战士计划、脑机接口技术(BCI)、生物医学状况监测项目、增强现实性工程、持续性辅助计划(CAP)等，旨在为战士提供强大的生理和认知能力，以应对未来复杂战场的挑战。

代谢工程旨在寻求探索在细胞、组织和有机体方面控制人体代谢的技术基础，以在作战行动中使处于压力状态的细胞和组织保持稳定和进行成功恢复，其特别关注的是血液及其相关产品。当该项目在未来研发成功时，将应用于战斗伤亡人员，通过对出血、休克和严重创伤的细胞进行基础治疗，将能够从战场中挽救更多的生命。

外骨骼增强战士计划，其目标是提高士兵在战斗环境中的速度、力量和耐力。该项目将开发一些技术，例如可控制的外骨骼，使战士拥有更强大的战斗力，并携带更多军火和补给等。目前，该项目正在探索将高能密度的化学或烃燃料(不同于其他能源储藏媒介，如电池或被压缩的空气)应用到能源转换和机械驱动中。

脑机接口技术旨在增强战士的信息处理能力。比如，现代战斗机上都装备了复杂的传感器、电子设备及火力系统，飞行员在作战环境下操纵战机，观察驾驶员座舱的仪表盘，了解所处的形势，处理传感器信息，躲避防空导弹，确认并摧毁目标及安全返航等，都要面临超负荷的信息，这就需要相关技术辅助飞行员提高信息处理能力。而归属聚合科技的脑机接口技术就有助于实现此目的。

生物医学状况监测项目。就像全球定位系统(GPS)定位地理坐标一样，作为全球定位系统的医学版，该项目旨在测量战士的生理状态，即利用传感器实时测量战士的重要体征(皮肤温度、心率和活动频率)、电解物、压力荷尔蒙、神经递质水平和生理活动状况。美军目前正在研发的子项目包括“陆上战士计划”“医护兵计划”等。当生物医学状况监测装置与无线电通信系统相结合时，将有助于指挥官通过卫星系统中枢实现对士兵的分布式监测，以决定是否需要让部队休整。

增强现实性工程就是要为战士增补战场信息。例如将信息投射到战士头盔的遮阳片上，或直接将信息投射在战士的视网膜上以放大战士的自然视觉。这些增补到战士自然视野中的附加信息，能够就狙击手或地雷的位置发出警告，显示其隐藏的环境等信息，有助于战士消除战场环境的不确定性。

持续性辅助计划，其目标是探索新的药理知识和训练方法，以便使战士实现96小时甚至超过168小时无须睡眠，从而实现个体认知能力的拓展。在美军看来，对抗睡眠不足和缓解精神与生理压力的能力将从根本上重新定义“行动节奏”的军事概念。

未来战争的面貌正在快速发生着改变。我们可以预计，NBIC作为当今科学技术的集大成者，必将给未来战场带来一场影响深远的革命！

(石海明 贾珍珍 曾华锋 作者单位：国防科技大学)

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