盘点丨2016年世界国防科技十大前沿技术

来源:“国防科技要闻”微信公众号作者:李向阳责任编辑:刘航
2017-01-10 16:37

(九)生物交叉技术

生物技术是当今世界发展最快、最为活跃的技术领域之一。生物技术与信息、纳米、材料等技术交叉融合,已经衍生出了生物计算机、生物材料、生物器件、生物传感器、仿生、认知等多项新兴技术,其研究成果已展示出广阔的军事应用前景。

1、脑科学研究方兴未艾。美国2013年出台“脑科学研究计划”拉开了全世界进行脑科学研究的序幕,之后,欧盟、日本、英国、俄罗斯等国家和组织先后启动了脑计划,并将其上升到国家战略层面,各个国家的军方也迅速投入人员和经费积极参与其中,抢抓战略制高点,探索军事应用。

脑科学的军事应用主要体现在“仿脑”、“脑控”和“控脑”三个方面。其中,“仿脑”是基础与关键,即借鉴人脑构造方式和运行机理,开发出全新的信息处理系统和更加复杂、智能化的武器装备,甚至研发出与人类非常接近的智能机器人。而“脑控”和“控脑”的关键是脑机接口技术。1月,DARPA宣布斥资6200万美元研究一种可植入人脑的先进设备,通过采集大脑皮层神经系统活动产生的脑电信号,经过放大、滤波等方法,将其转化为可以被计算机识别的信号,从中辨别人的真实意图,使人类大脑直接与计算机对话。该技术具有大量潜在的军事应用,例如旨在提高和恢复人类工作效率的可穿戴机器人技术。如果该项目成功,机械战士或将成为现实。10月,DARPA在白宫前沿技术会议上,首次在残疾人员身上演示验证了一项新型脑机接口技术,通过与机械臂连接的脑神经接口系统实现了人脑和机器之间的双向通信能力,即输出信号用于控制运动而输入信号用于获得感觉,使他们能够体验被触摸的感觉。该技术为赋予未来武器装备作战系统智能化奠定了基础。

2、生物材料技术受到重视。通过分子设计、生物工程、合成生物学等技术,可以制备出具有特殊性能的材料,应用前景广阔。2016年,生物材料研究,在多个领域有突破。一是DARPA开展体内纳米平台和工程生命材料等智能材料研究。2月,DARPA生物技术办公室发布了《生物控制》报告,通过对生物材料的嵌入式控制,为生物系统控制建立从纳米级到厘米级、几秒到几周的跨尺度能力。体内纳米平台计划是DARPA正在运行的生物材料项目,旨在研发全新的具备强适应性的纳米微粒,以期获取分布式、温和的生理和环境感知,同时形成针对生理异常、疾病和传染病的治疗方案。工程生命材料计划(ELM)是DARPA提出的利用生物学“生长”全新材料的理念。该计划旨在以材料科学、工程生物学以及发展生物学为技术支撑,将传统建筑材料的结构特征与生物系统特性结合,最终目的是通过生物系统的基因组直接获得制定的工程结构性能。

二是纳米轻质高强材料取得新突破。2月,美国西北大学在《科学》发表研究结果,报道了10种不同晶体结构,可任意进行材料设计,这种技术在设计新型光学材料方面非常有价值,严格控制纳米粒子的间距能制造出能传输、反射和发射特定波长光的水晶材料。三是生物制造受到高度重视。美国政府将生物制造确定为重点发展的新兴制造技术,国防部组建“先进组织生物制造”创新机构;美、欧生物制造应用研究取得诸多进展,低成本、无毒超疏水纳米仿生涂层材料,利用带有蜘蛛基因的微生物制造的高强蜘蛛丝,基于土壤细菌基因改造的合成纳米线等技术有望应用于国防领域。

3、仿生技术发展迅猛、军事应用前景广阔。2016年,各国积极发展仿生技术,涌现出一批新型仿生机械和仿生材料,有望成为装备新能力形成的有效途径。美军研制出单兵外骨骼装置,可以使士兵负重90千克在各种地形行进;哈佛大学研发了类似蜜蜂的“机器峰”和“机器鱼”,将在军事侦察领域发挥重要作用;美国斯坦福大学研究人员首次制备出一种可用于制作晶体管的可自愈弹性聚合物,实现了复杂电子表面模仿人类皮肤,是仿生学发展的重大突破,将为新一代类皮肤可穿戴装备奠定基础。波兰、意大利和英国合作利用光电机械液晶弹性体单片电路研发出一款长约15毫米的软体机器人,可模仿毛虫不同步态、爬坡、推动比自身重10倍的物体,具有在挑战性环境中执行任务的能力。英国研究人员设计出一种模仿蝙蝠的新型薄膜可变机翼,利用这种机翼制作出的微型无人机可以飞得更远并节省更多燃料。

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