美軍啓動聚合科技探索項目衝擊未來戰爭面貌

聚合科技，即由納米技術(Nanotechnology)、生物技術(Biotechnology)、信息技術(Informational technology)及認知科學(Cognitive science)聚合而成，其縮寫為NBIC。從一誕生，美國國防高級研究計劃署(DARPA)有關聚合科技軍事應用的研究項目，就一直吸引着軍事學界諸多專家的目光。請看科技日報特約專稿——

伴隨着納米技術、生物技術、信息技術及認知科學的快速發展，聚合科技在軍事上的應用前景日益顯性化。越來越多的軍事專家驚呼，聚合科技將給未來戰爭帶來一場強烈的衝擊波！

聚合科技衝擊波

展望未來，聚合科技給人類社會帶來的衝擊將是全方位及革命性的。比如，類似人腦功能的、帶電源的可穿戴式計算機將以最優化的方式為我們提供一切類型的、有價值的信息；神經形態工程學也許會使得信號加工過程中，向物理設備傳送思想及向來自人體的生物傳感器輸出信號成為可能；納米技術將提供手段把藥物送到大腦中需要藥物的精確位置，從而把藥物對神經系統的副作用降到最小。

再比如，目前，微電子學的現有技術正在特徵尺寸方面逐漸逼近極限，進一步的發展就需要變革微電子加工和設計方法來替代原有的技術。此時，納米技術將有望提供一類新的電子器件。因為，“納米”一詞的意思是十億分之一，通常被用在納米秒(十億分之一秒)和納米(十億分之一米)。作為介於1—400個原子之間的空間測量，除擁有其固有的更小特徵尺寸優勢之外，它還能充分利用量子效應的威力，這種效應只有在納米距離上才起作用。而且，納米世界還加深了我們對生物學的理解。由於所有的生物活動都是在分子層面發生的，因此，在納米工具方面日益增長的能力將會擴大我們對生物的理解。最終，不僅信息革命(計算機和通信)將在我們處理納米世界和生物學時為我們提供便利，而且，納米、生物和信息相互聚合的協同效應，也將引導我們去開發一些新知識。

正如有些科學家所言，我們將同時經歷“計算機/通信”革命，和“納米/生物/信息”革命。這兩條技術進化的曲線將創造一個變革的新時代。

納米是聚合科技之先導

在NBIC誕生之初，美國國防部(DOD)主要關注的是納米技術與信息技術的聚合，即NI。具體而言，早在國家納米技術計劃(NHI)出台之前的20世紀80年代初，DOD啓動的研究項目就開始觸及納米領域。到1999年，DOD正式認定納米技術是具有戰略價值的6個科技領域之一，其與信息技術的聚合將使傳感器微型化，從而使各無人兵器更加輕便、靈敏，並有助於在戰場探測放射性。

為此，在進行了專業評估後，DOD的投資重點為以下三方面：納米材料設計、納米電子學/磁學/光電子學，以及納米生物設備。專家預測，納米技術除影響C4ISR作戰指揮系統外，還有助於研發適合士兵的輕型保護裝甲，開發應用納米技術的便攜式電源，製造由更輕便材料構成的隱蔽而牢固的戰鬥平台等。

具體而言，納米技術對DOD的價值主要包括：化學及生物戰的防禦，納米技術將引導開發用來監控戰場環境的生物傳感器；戰士的保護裝甲，納米技術將引導開發用於製造防彈裝甲的極堅固且極輕便的材料；減輕戰鬥裝備的重量，納米技術將進一步使傳感/信息系統小型化，以減少士兵/水兵在戰場必須攜帶的戰鬥裝備的體積和重量；高性能平台和武器，通過提供能夠嵌入更大結構中的具有特殊性能的小型結構，納米技術將引導製造出更隱蔽、更牢固及由更輕便材料構成的戰鬥平台；高性能的信息技術，由於當前的電子設備將在未來逐步逼近尺寸的界限，因此，信息技術的不斷改進就要求與納米技術進行聚合；能量和高能量材料，納米顆粒和納米高能量材料比傳統炸藥表現出了更強大的能量密度，此外，納米粉狀材料也已經展現出一定的潛力，可以有效地把儲存的化學能轉化為供電池和燃料電池使用的電能；對無人戰鬥機和無人水下航行器而言，由於導彈和引導的電子設備小型化，其也將航行的更快，戰鬥力更強。

神經武器引起美軍關注

正是NI在軍事應用上的潛在價值，其成為美軍優先支持的項目之一，國防部長辦公室、國防大學納米技術研究計劃(DURINT)、陸海空三軍及DARPA都給予了持續資助。然而，近年來，伴隨着生物技術及認知神經科學的飛速發展，生物技術、信息技術及認知科學的聚合價值引起美軍更大關注，因此，有關聚合科技的發展有從NI轉向BIC的趨勢。

具體而言，2006年9月，美國國防部高級研究計劃署公佈了一份《生物學軍事應用》的資金調撥計劃書，其中，大多數項目與神經科學有關。2007年8月，美軍國防情報局委託美國科學院成立了一個技術預測與評估委員會，名為“未來20年神經科學軍事與情報研究方法應急委員會”。該特別委員會希望瞭解腦科學研究的動向，以幫助美國情報部門預測到2027年時世界範圍內神經科學的發展狀況。2008年8月，該委員會的評估報告提交給美國國防情報局，標題為《崛起的認知神經科學及相關技術》，報告系統分析了未來20年內認知神經科技發展趨勢及軍事應用前景。2009年5月，在美國陸軍資助下，美國科學院又發佈了一份《神經科學未來軍事應用前景評估》的報告。同年，美國陸軍行為與社會科學研究所與陸軍研究實驗室合作成立了一個認知與神經工藝學技術協作聯盟，不斷加強聚合科技的研發力度。

應對未來戰場的挑戰

面對社會領域的聚合科技衝擊波，DARPA在前期資助的基礎上，啓動了一批聚合科技探索項目，包括代謝工程、外骨骼增強戰士計劃、腦機接口技術(BCI)、生物醫學狀況監測項目、增強現實性工程、持續性輔助計劃(CAP)等，旨在為戰士提供強大的生理和認知能力，以應對未來複雜戰場的挑戰。

代謝工程旨在尋求探索在細胞、組織和有機體方面控制人體代謝的技術基礎，以在作戰行動中使處於壓力狀態的細胞和組織保持穩定和進行成功恢復，其特別關注的是血液及其相關產品。當該項目在未來研發成功時，將應用於戰鬥傷亡人員，通過對出血、休克和嚴重創傷的細胞進行基礎治療，將能夠從戰場中挽救更多的生命。

外骨骼增強戰士計劃，其目標是提高士兵在戰鬥環境中的速度、力量和耐力。該項目將開發一些技術，例如可控制的外骨骼，使戰士擁有更強大的戰鬥力，並攜帶更多軍火和補給等。目前，該項目正在探索將高能密度的化學或烴燃料(不同於其他能源儲藏媒介，如電池或被壓縮的空氣)應用到能源轉換和機械驅動中。

腦機接口技術旨在增強戰士的信息處理能力。比如，現代戰鬥機上都裝備了複雜的傳感器、電子設備及火力系統，飛行員在作戰環境下操縱戰機，觀察駕駛員座艙的儀表盤，瞭解所處的形勢，處理傳感器信息，躲避防空導彈，確認並摧毀目標及安全返航等，都要面臨超負荷的信息，這就需要相關技術輔助飛行員提高信息處理能力。而歸屬聚合科技的腦機接口技術就有助於實現此目的。

生物醫學狀況監測項目。就像全球定位系統(GPS)定位地理座標一樣，作為全球定位系統的醫學版，該項目旨在測量戰士的生理狀態，即利用傳感器即時測量戰士的重要體徵(皮膚温度、心率和活動頻率)、電解物、壓力荷爾蒙、神經遞質水平和生理活動狀況。美軍目前正在研發的子項目包括“陸上戰士計劃”“醫護兵計劃”等。當生物醫學狀況監測裝置與無線電通信系統相結合時，將有助於指揮官通過衞星系統中樞實現對士兵的分佈式監測，以決定是否需要讓部隊休整。

增強現實性工程就是要為戰士增補戰場信息。例如將信息投射到戰士頭盔的遮陽片上，或直接將信息投射在戰士的視網膜上以放大戰士的自然視覺。這些增補到戰士自然視野中的附加信息，能夠就狙擊手或地雷的位置發出警告，顯示其隱藏的環境等信息，有助於戰士消除戰場環境的不確定性。

持續性輔助計劃，其目標是探索新的藥理知識和訓練方法，以便使戰士實現96小時甚至超過168小時無須睡眠，從而實現個體認知能力的拓展。在美軍看來，對抗睡眠不足和緩解精神與生理壓力的能力將從根本上重新定義“行動節奏”的軍事概念。

未來戰爭的面貌正在快速發生着改變。我們可以預計，NBIC作為當今科學技術的集大成者，必將給未來戰場帶來一場影響深遠的革命！

(石海明 賈珍珍 曾華鋒 作者單位：國防科技大學)