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作者：王君榮 石海明 （國防科技大學）

制作：光明網軍事科技前沿

出品：科普中國

　　現代生物科學及其技術的發展，已將認知的矛頭直指人類進化黑箱，引起廣泛關注；現代心理科學及其技術的進步，更將探索的觸角伸向人的意識、大腦和心靈，使人類的認識進入到一個廣袤的精神天地。

　　事實上，20世紀以來，生理領域信息的發展不能不令人刮目相看。從20世紀上半葉孟德爾遺傳學的再發現，50年代中葉DNA雙螺旋體結構的解讀，到20世紀末克隆技術的問世，最后到人類基因組計劃的出臺，現代生物信息科技正以日新月異的強勁勢頭，迅速崛起在人類文明的前沿舞臺。

　　近年來，有關生物科技方面的研究逐漸成為各國關注的焦點。2014年4月1日，DARPA成立生物技術辦公室（BTO），主要進行生物學、工程學和計算機科學的交叉研究，旨在借助最新的生物學研究成果保障國家安全，維護美國國家利益。2015年3月26日，DARPA官網發布DARPA兩年一版的《保障國家安全的突破性技術》（Breakthrough Technologies for National Security）報告。報告中，DARPA重點關注四個領域：復雜軍事系統再思考（Rethink Complex Military Systems）；信息爆炸主宰（Master The Information Explosion）；生物技術利用（Harness Biology As Technology）；技術前沿擴展（Expand The Technological Frontier）。2016年2月，DARPA生物技術辦公室（BTO）發布了《生物控制》（Biological Control）報告，旨在為生物系統控制建立新的跨尺度能力——從納米級到厘米級，幾秒到幾周，生物分子到生物族群——運用生物材料的嵌入式控制器來運行系統行為。由此為美國生理信息戰的發展打下堅實的基礎。從近期DARPA在生物科技方面的創新計劃入手，可以將生理信息戰有關科技發展的前沿動態概括為：認知神經科學、仿生材料與系統、生物合成與制造、生物傳感與生物計算等方面。

DARPA發布的《國家安全突破性技術》報告

　　認知神經科學。大腦是高級動物體結構和功能最為復雜的器官，也是人與一般動物的典型區別。大腦由1千億個神經元細胞和其他類型的細胞相互連接，從而形成結構復雜、功能強大的網絡體系。從19世紀的顱相學，到21世紀日臻成熟的神經科學，再到如今的“腦科學時代”，人類從來沒有停下過探索大腦認知神經的步伐。在軍事領域，認知神經科學可以被概括為“保護腦，增強腦，干擾腦”三個方面。即利用生物技術、信息技術等最新研究進展來增強戰斗人員的認知能力，并能有效地防御敵方對我戰斗人員的認知干擾行為。DARPA在認知神經科學領域的創新計劃主要有：學習加速計劃、認知技術威脅告警系統計劃、機動性和操作性最大化計劃等。這就為美軍智能作戰輔助的構建及未來“制腦權”戰爭的實現提供了技術前提。

　　仿生材料與系統。大自然中的生物在“物競天擇、適者生存”的進化規律下，展現出非凡的創造力，并因此在一定程度上成為科學家們進行技術創新研制的“靈感來源”。在軍事領域，仿生主要指的是從生命體的智能現象中汲取靈感，揭示出自然現象中的規律，進而為軍事技術的創新研制提供基礎。DARPA在仿生材料與系統領域的創新計劃主要有：仿生光子學計劃、納米飛行器計劃、Z-戰警計劃等。以Z-man計劃為例，它根據仿生學原理，使士兵在不借助任何梯子、助繩之類爬行工具的條件下，就能夠攀爬上垂直的高墻，從而提高了作戰的機動性與裝備的防護能力。從DARPA的創新計劃來看，仿生材料與系統已逐步多樣化與智能化，并已展現出許多實質性的進展。

在DARPA的資助下，仿生手臂的研制有很大進展

　　生物合成與制造。2015年，美國國防部在其2013-2017年科技發展的“五年計劃”中，提出未來重點關注的顛覆性基礎研究領域（Six Disruptive Basic Research Areas）。其中，合成生物學（Synthetic Biology）被予以高度關注。在軍事領域，生物合成與制造主要體現在高價值材料和設備的“按需生產”，以及傷員的快速損傷修復上。DARPA在生物合成與制造領域的創新計劃主要有：活體內納米裝置計劃、生命工廠計劃、革命性義肢計劃等。以生命工廠計劃中的ATCG計劃（Advanced Tools and Capabilities for Generalizable Platforms, 全稱為具有先進工具和性能的通用平臺計劃）為例，它是DARPA在2012年開展的旨在利用生物合成技術，開發基于生物學的制造平臺，生產、開發新型材料、功能和制造模式的生物科技計劃。較之傳統的開發模式，ATCG將在時間與成本上壓縮至少10倍，這將為美軍在生物科技領域帶來新一輪的變革。

基于人腦特征的全新計算架構腦控機器示意圖

　　生物傳感與生物計算。生物傳感與生物計算是生物技術與信息技術相融合之下的一個新興產物。目前計算機普遍存在能耗高、數據密度低等問題，并成為信息技術繼續發展的一個重大瓶頸。生物傳感與生物計算能夠有效地解決這個問題。生物計算機的誕生，將能夠使計算機的能耗比現有計算機的能量消耗降低至少2個量級，儲存數據能力將提高12個量級，并行度也將提高10個量級，在信息通信、信息存儲、信息保密方面都具有巨大的潛力。DARPA在生物傳感與生物計算領域的創新計劃主要有：七天生物防御計劃、抗體技術計劃、生物長期性計劃計劃等。復雜的軍事行動需要信息系統精確的信息感知、處理與傳播能力，生物傳感與生物計算的發展，使得信息在復雜環境下依然能夠有效地協調和控制，這在很大程度上提高了信息在軍事任務中的應用程度。