12345军用生物技术发展与未来战争生物化趋势

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徐

#

池，楼铁柱，伯晓晨，薛

荃，毛军文，贺福初

［摘要］军用生物技术作为新兴技术领域，不断拓展武器装备的概念内涵，成为武器装备变革的重要推动力量。近年来，军用生物技术在合成生物、脑机接口与脑控、生物材料与仿生机械、生物燃料、生物电子与生物计算、非致命性武器等领域不断取得突破，并将催生新的作战样式和作战理念，推动未来战争中武器装备的生物化、作战力量的生物化以及作战样式的生物化。

［关键词］战争；生物技术；武器；生物相容性材料；生物传感技术［中图分类号］E931

［文献标志码］A

［9960（2012）05-0328-04文章编号］1674-

Developmentofmilitarybiotechnologyandthefutureofbio-basedwar

XUChi，LOUTie-zhu#，BOXiao-chen，XUEQuan，MAOJun-wen，HEFu-chu*

（AcademyofMilitaryMedicalSciences，Beijing100850，China）

*Correspondingauthor，Tel：010-66931005

［Abstract］Asanemergingtechnology，militarybiotechnologyexpandstheconceptofweaponryandequipment，andbe-comesanimportantdrivingforcebehindtheweaponryandequipmentdevelopment．Inrecentyears，greatbreakthroughshavebeenmadeinmanyfieldsofmilitarybiotechnology，suchassyntheticbiology，brain-computerinterfaceandbraincon-trol，biologicalmaterials，bio-inspiredmachinery，bio-fuels，bio-electronics，bio-computingsandnon-lethalweapons，lead-basedweaponryandingtothebirthofnewoperationalconcepts．Infuturewars，militarybiotechnologywillpromotethebio-equipment，bio-basedforcesandbio-basedcombatstyle．

［Keywords］war；biotechnology；weapons；biocompatiblematerials；biosensingtechniques

自20世纪中叶开始，伴随系列重大科学发现，

生命科学成为自然科学中发展最快、影响最大的学科之一，以生命科学为基础的生物技术得到迅猛发

现代生物技术从其诞生之日起，就开始逐展。同时，

步渗透到国防科技和武器装备研制中，并不断与信

息技术、材料技术和制造技术等交叉融合，形成军用生物技术这一新兴技术领域。军用生物技术已成为武器装备变革的重要推动力量，并在不断催生新的将深刻影响新军事变革的方向。作战样式和作战理念，11．1

军用生物技术的概念和内涵军用生物技术的概念

军用生物技术是在新军事革命理论指导下，将现代生物技术应用到军事技术领域的一门综合性交叉技术，涉及军事、生物、物理、材料、信息等诸多学科，其研究目标旨在从使用者的角度最大限度地提高武器装备的使用效能，进而发展基于生物学原理

［基金项目］总装“十二五”预研计划［作者简介］徐池，女，硕士，助理研究员，研究方向：军事医学情报；楼铁柱，男，博士，副研究员，研究方向：军事医学情报；#同为第一作者［作者单位］军事医学科学院，北京100850［通讯作者］贺福初，Tel：010-66931005

的新型关键装备部件乃至武器系统。军用生物技术的研究成果将可能为武器装备的研制提供最新的设计理念、最优的解决方案和最佳的实际效能，成为装备发展的重要创新手段和技术来源。1．2

军用生物技术的兴起

早在本世纪初，基因组学等前沿生物技术初露端倪的时候，外军尤其是美军，就重视生物技术的战略性、前瞻性军事应用，并将其列为军事关键技术之一。2001年，美国国防部高级研究计划局（DAR-PA）组织了关于军用生物技术的论证，并出版《战场上的生物技术》文集，对生物计算、生物传感等技术并超前部署了一批的军事应用前景做了广泛探讨，重要研究项目

［1］

。2009年5月，该局公布了其新版

战略规划，其中生命科学领域研究被美军作为重点资助与发展的八大战略领域之一，其发展目标是利用现代生物技术开发基于生物学的材料和装备，以实现武器装备工程技术的优化，提高装备作战效能。同月，美国科学院在名为《神经科学在未来美军中的应用前景》报告中指出，随着未来作战样式的多美军在转型为高度网络化的军队过程中需要样化，

认知科学的有力支撑，使军人能发挥最佳的信息理

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军用生物技术发展与未来战争生物化趋势

论著

［2］

解能力和作战决策能力。在近年的美军军事装备年会上，神经科学的进展都被作为专题进行汇报。

需以生物效应研究为依据。此外，随着军队执行任务

的多元化，在反恐、维和等非战争军事行动中需要考虑复杂的法律和伦理因素，微波、激光等非致命性武器系统得到了空前的关注，生物效应研究为有效、安全的非致命性武器设计提供了关键的设计基础。1．3．5军用生物能源技术主要研究军用生物燃料、生物电池和其他生物能源。军用生物汽油、柴油可以减少飞机、坦克、军舰等机械化武器平台对石油类燃料的依赖，为在未来可能的能源危机中保障部队作战提供可替代的解决方案。而各种生物电池则巧妙与传统供电技术紧密结合，地利用生物体本身的特性，

在战场上为各种信息化装备提供便携、持久的电力。22．1

军用生物技术的国际发展动向

合成生物技术的军事应用初现端倪

2010年5月，美国克雷格·文特尔研究所宣布

2010年6月，美国国防大学发布《生物启发的创新

与国家安全》报告，全面深入系统地阐述了生物科学技术与国家安全的密切关系及深远影响。美国新军事战略教父、国防部评估办公室主任安德鲁·马歇尔在报告中指出，自人类战争开始，生物学就一直发挥了重要作用。生物技术是未来军队获取战略优势的重要依靠。报告最后建议在美国国防部内设立一个生物技术与生命科学研究的领导部门，以确保

［3］在未来面对生物技术机遇时能够充分准备。

经过十余年研究，美军的一些生物交叉技术研

究项目已经获得世人瞩目的研究进展，生物钢、肌肉助力装置、主动拒止武器等一批新生物技术产品已经开始在美军武器装备中得到应用。1．3军用生物技术的研究领域

生命科学本身是综合性大学科，生物技术在武器系统中的应用也十分广泛。目前军用生物技术的研究主要集中以下5个方面。1．3．1武器装备人机结合技术

主要研究武器装

备人机一体化设计、新型武器装备操控等技术。在

标志合在实验室中制造出世界首个人造生命细胞，

成生物技术取得突破性进展，引起了国际社会的广泛关注。合成生物学是后基因组时代生命科学研究

，的新兴领域，被称为“生物技术2．0”其目标是利用生物体的基因及其组合，设计、改造、重构或是创造生

［4］

物分子、生物体部件、生物反应系统乃至生物个体。合成生物技术的发展不仅为生物能源和生物材料的制造奠定新的基础，也极大地改变了传统的纳将生物传感、米－生物－信息－认知融合技术体系，

生物计算等系统的构建由依靠单一生物分子推进到依靠细胞活体水平。

DARPA在2011年度投根据美军公布的预算，

入3300万美元开展合成生物学研究，其公开目的是生产具有预定生物效应的生物。2011年6月，该局

“生命铸造厂”启动一项称为的合成生物学项目，计划在未来3年内投入2800万美元，合成新的生命体

来制造生物燃料、高效半导体材料等，实现按需生产高价值的新材料与设备，提升装备制造能力。11月，他们提出采用合成生物学方法生产制造“绿色”弹药，以提高生产效率并降低传统化学工艺的环境污染与人体毒害。美国宇航局（NASA）也高度关注2010年底组织了专门会议，讨论基合成生物技术，

于合成生物技术构建再生生命保障体系，并应用于

［5］未来的深空探测。

2．2认知神经科学发展催生新概念武器系统

人既是最重要的、也是最脆弱的因素。作战系统中，

随着科技发展，武器装备各项战技指标在理论上不但受到人的体力、智力等生物局限性的制断提高，约，其实际效能很难同步提升。人－武器装备的一体化已成为现代武器装备设计的重要准则之一。1．3．2军用生物材料与仿生材料技术主要针对制备新型生物大分子材料武器装备中的特殊需要，

和具有仿生结构的化学材料。材料是先进防御、航天等现代军事高技术发展的物质基础与先导。经过

生物体的许多特殊结构得到充亿万年的自然选择，

为仿生材料提供了无穷的启示。此外，生物分优化，

大分子本身都处于纳米尺度，为制造新型军用纳米材料提供了广阔的空间。

1．3．3军用生物传感与生物计算技术

主要研究

生物传感器和生物计算系统。生物生物电子器件、

传感技术主要用于解决依托生物手段的战场环境侦

察、特种军事作业环境（潜艇、航天器等）的监测问题。生物计算系统可以在极有限的空间和极低能耗的条件下实现超大规模的并行计算，在信息对抗中具有不可忽视的应用潜力。

1．3．4生物效应评价与非致命性武器技术

主要研

发现新的武器化的生物效应、究生物效应评估技术、

开发新型非致命性武器系统。高功率微波等新概念武器系统的研究和应用为作战人员的安全防护提出了新问题，无论是防护标准制定还是防护装置开发都

认知神经科学的飞速发展模糊了人与武器装备

并推动武器装这两个过去被认为独立的战争因素，

备的人－机一体化超越单纯的生理水平，向着脑－

机结合方向发展。2011年3月，美国华盛顿大学学者研制出思维控制鼠标，可以根据试验者的意念移

330军事医学2012年5月第36卷第5期

［6］

MilMedSci，Vol36，No5，May，2012

动显示器上的指针

。2012年2月，我国浙江大学

学者向猴子大脑运动皮质植入芯片，成功实现了用脑信号遥控机械手。

国农业部、能源部和海军共同推出总额5．1亿美元

的补贴计划，以促进生物燃料的生产开发，其中美海预计在2020年获军将在未来3年投入1．7亿美元，得约800万桶生物燃料。

2011年是美军生物燃料密集应用试验的一年。3月，22进行了试美空军用生物燃料混合物对F-并计划到2012年完成所有飞行器生物燃料试飞飞，

45“苍鹰”AV-8B“鹞”实验；美海军T-教练机、式战8B“火力侦察兵”机和MQ-无人侦察机分别在8月、9月和10月成功完成了生物燃料飞行试验；10月，

美海军在1600级通用登陆艇（LCU）上进行了生物燃油试验。虽然军用生物燃料的试验获得令人满意的结果，但美国兰德公司仍然认为当前生物燃料成

［11］本过高，在军队中大量应用的可行性还需论证。2．5生物电子与生物计算技术将带来新概念的信

认知神经科学的迅速发展推动思维解析与控制等脑控技术的发展。2011年10月，德国马普协会学者采用新型大脑扫描器成功提取到人类梦境信

［7］

息，并进行了可视化展示。未来“读心术”可能被反恐等诸多领域。美军一直在积极研发用于侦察、

DARPA在2013财年预算中计划投入410脑控武器，

“战场幻觉”，万美元研究所谓通过研究人类大脑感采用电磁波等手段操纵对手的感官，以产生知功能，

听觉、视觉等幻象，从而“迷惑、拖延、阻止或误导其，“不战而屈人之兵”。行为”实现真正的2．3

生物材料与仿生机械技术研究依然活跃

美军将生物和仿生材料列入了21世纪“下下

一代国防（DefenseAfterNext）”优先发展的五大类

重点开发仿珍珠母硬装甲、基于DNA的材料之一，

电路和信息贮存材料等。各种新颖的生物材料也引

［8］

剑桥大学生起了军方的高度关注。2011年2月，

物学家发现跳蚤卓越的弹跳能力依赖于节肢弹性蛋

白，是现有弹性最强的物质，并且已在实验室里人工合成了这种蛋白

［9］

息化装备

生物计算技术在信息安全领域得到了充分重

视，基于DNA计算原理已经在理论上先后破解了DES、RSA、KP等经典密码体制。2012年2月，美国和以色列学者将DNA计算应用于图像保密通讯领域，研制出能加密与破译图像的生物计算系统。与此同时，生物计算技术的研究正在向实现通用计算的目标迈进

。2011年6月，加州大学成功研发出

可以完成1～15之间世界上最大的DNA计算电路，并执行基本逻辑运算的开方计算，

［13］

［12］

。5月，美国莱斯大学、马里兰大

学和海洋生物研究所的学者发现了乌贼皮肤上独特

的视蛋白，美海军希望借此制造出新型伪装材料，能用与软体动物皮肤相同的方式看到光线并快速改变颜色。8月，美国马萨诸塞大学的学者首次发现，硫还原土杆菌（Cebactersulfurreducen）体内的细菌纳米线（菌丝网）能长距离地不依赖细胞色素传递电子，有望研制出更便宜、无毒的纳米材料，甚至可以制造

［10］

出在水中和潮湿环境中使用的电子设备。

仿生已成为新装备研发的重要策略，特别是微制造技术的突飞猛进使仿生机械在尺度上大大缩小，微型飞行器，微水下航行器将在战场上担负起侦目标指示、通信中继等角色，填补卫星和侦察机察、

的盲区。2011年2月，美国亚利桑那大学研发出模仿鸟类及蜜蜂飞行的无人驾驶飞行器。能在空中长久停留，不受气流影响。8月，英国牛津大学学者揭示了昆虫飞行的原理，基于这一原理可以设计出全新的扑翼用于制造仿昆虫微型飞行器。该研究成果引起了北约、美国空军和欧洲宇航研发办公室的关注。2．4生物燃料已经进入实用化试验阶段

美军高度重视生物燃料的研发。2010年4月，美国海军部与农业部提出共同研究生物能源以满足海军需求，同时宣布了海军和海军陆战队的生物能源目标：到2020年，轮船、飞机、坦克、车辆和地上设备总能源消耗的50%为替代能源。2011年8月，美

。

根据生物学原理设计仿生计算系统一直受到信

息科学重视，仿生计算系统具有自学习能力，能够在发现数据之间的深层次规律。运行中积累经验，2011年8月，IBM公司研发出可模拟人脑处理信息方式的认知计算机芯片，称为神经突触芯片（neu-rosynapticchips），具有极强的信息处理能力。目前该项目已经获得了DARPA约2100万美元的投资用于二期研究。

2．6生物效应与非致命性武器仍然是外军研究重点

为有效应对海外军事行动中的棘手问题，减少对平民的杀伤，美国等国家一直投入巨资研发非致命性武器，其中相当一部分是基于物理因素的特殊生物效应。仅2009年，美国国防部联合非致命武器管理局（JNLWP）就花费3．86亿多美元投入50款。2012年1月，美国国防部“非

致命性作战武器手册”透露，其中包括可控制人群新武器研发项目

的激光武器、声波武器等基于生物效应的武器。2011年1月，英国航空航天系统公司（BAE）公布其研发的激光眩目武器，用于执行反劫持等任务。2012年3月，美军联合非致命武器管理局公布了最新的非致命电磁能武器，在研制成功前进行了大量

［14］

军事医学2012年5月第36卷第5期MilMedSci，Vol36，No5，May，2012331

的生物效应研究以确定产生非致命生物效应的电磁

［15］

能量范围。3

军用生物技术推动未来战争的生物化

度的提高，战争的目的不再是追求对人和物的毁伤，而是越来越体现出对人和人类创造的文明成果的尊重，对战争的伦理约束越来越多。生物技术化的武器具有有限杀伤甚至可逆性致伤、较少破坏环境、有效压制和疲惫目标的特点，为非传统作战提供了理想的技术手段。随着军用生物技术在武器装备中的广泛应用，心理战、扰智战等非致命性作战样式将登上历史舞台。4

结语

纵观科技与武器发展的历史，每次科学技术的

革命都最先在战争中得到实际应用，并引发武器装备变革，催生新的战争样式和作战理论。军用生物技术的发展，将使战场指挥、通讯和后勤保障发生质的变化和跃升，未来战争的生物化发展趋势已见端倪。3．1未来战争中武器装备的生物化

未来战争中，机械化武器暂时不会消亡，信息化武器定会成为主流，但生物化武器必将异军突起。军用生物技术的发展将使新型高能纤维、复合原料、高级陶瓷和纳米涂料等材料在武器装备中得到广泛应用。航天器、飞机、舰艇、坦克、装甲车辆等各种武装器平台上将遍布基于仿生甚至生物分子的隐身、甲等特殊材料。

军用生物技术的发展将带来新武器操作模式，使人和武器形成一个紧密融合的系统。脑－机接口、动力外骨骼等技术正在使武器装备成为作战人员身体的一部分。未来战斗员可以通过意识来操控缩短武器系统反应时间，提战机等复杂的武器系统，

高精确打击能力。

军用生物技术将改变信息化装备的面貌，各种仿生导航系统将在复杂的电子对抗环境中提供难以被干扰的定位信息，生物电子器件和电子系统将在信息对抗中扮演重要角色。

军用生物技术将提高战场信息感知和处理能力，脑－脑接口技术将实现作战人员对战场态势的作战人员认知状态实时评估技术使指挥实时掌握，

员能够及时了解作战单元的战斗力，合理部署兵力。3．2

未来战争中作战力量的生物化

无人化和特种作战是未来战争的重要趋势，作为新兴特种作战力量，生物化武器将发挥着不可替基于军用生物技术研发的微型代的作用。一方面，

水下航行器将能有效地规避各种侦测手段，飞行器、

肩负起侦察和特种攻击任务；另一方面，未来战场上

将出现动物作战平台，随着动物控制技术的飞速发展，利用动物生理和智能特点执行特殊军事任务已成为世界各国关注的热点，动物部队正在成为全新的作战力量。未来的战场上，从天空到陆地，从地面到地下，从水面到深海，都将看到动物部队的身影，它们将在很多场合下替代特种兵去执行艰难的作战任务。3．3未来战争中作战样式的生物化

近代工业革命造就了巨大的社会文明成果，也带来了战争破坏能力的急剧增长。随着人类文明程

战争发展的历史证明，谁能在新兴军事技术面前主动挖掘潜力、弥补落差，谁就能在未来战争中取得主动。军用生物技术的飞速发展一定会深刻影响未来战争的形态。深刻认识现代生物技术的“跨越，性作用、前瞻性价值、战略性地位”梳理生物技术

的潜在军事应用价值、制定我国的发展战略，分阶段、分层次地开展相关工作，对实现我军武器装备技术的战略制高、后发领先、前瞻部署、跨越发展具有重要意义。

【参考文献】

［1］NationalResearchCouncil．OpportunitiesinBiotechnologyforFu-．Washington：NationalAcademytureArmyApplications［R］

Press，2001：101．［2］NationalResearchCouncil．OpportunitiesinNeuroscienceforFu-tureArmyApplications［R］．Washington：NationalAcademies

Press，2009：38．［3］RobertEA，MarkDD，CherylAL，etal．Bio-InspiredInnovation

andNationalSecurity［R］．NationalDefenseUniversity，2009．［4］楼铁柱．合成生物学发展回顾与军事应用前景展望［J］．军

2011，35（2）：81－87．事医学，

［5］HaydenEC．Bioengineersdebateuseofmilitarymoney［J］．Na-ture，2011，479（7374）：458．［6］LeuthardtEC，GaonaC，SharmaM，etal．Usingtheelectrocorti-cographicspeechnetworktocontrolabraincomputerinterfacein

humans［J］．JNeuralEng，2011，8（3）：20－23．［7］DreslerM，KochSP，WehrleR，etal．Dreamedmovementelicits

activationinthesensorimotorcortex［J］．CurrBiol，2011，21（21）：1833－1837．［8］NationalResearchCouncil．MaterialsResearchtoMeet21stCen-turyDefenseNeeds：InterimReport［R］．Washington：National

AcademiesPress，2001：3．［9］SuttonGP，BurrowsM．Biomechanicsofjumpingintheflea［J］．

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［10］MalvankarNS，VargasM，NevinKP，etal．Tunablemetallic-like

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［13］QianL，WinfreeE．Scalingupdigitalcircuitcomputationwith

DNAstranddisplacementcascades［J］．Science，2011，332（6034）：1196－1201．

［14］DoD'sJointNon-LethalWeaponsProgramAnnualReport2010．［15］2011JointNon-LethalWeaponsDirectorateNon-LethalWeapons

ReferenceBook．

（姜晓舜编辑2012－04－05收稿）

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徐

#

池，楼铁柱，伯晓晨，薛

荃，毛军文，贺福初

［摘要］军用生物技术作为新兴技术领域，不断拓展武器装备的概念内涵，成为武器装备变革的重要推动力量。近年来，军用生物技术在合成生物、脑机接口与脑控、生物材料与仿生机械、生物燃料、生物电子与生物计算、非致命性武器等领域不断取得突破，并将催生新的作战样式和作战理念，推动未来战争中武器装备的生物化、作战力量的生物化以及作战样式的生物化。

［关键词］战争；生物技术；武器；生物相容性材料；生物传感技术［中图分类号］E931

［文献标志码］A

［9960（2012）05-0328-04文章编号］1674-

Developmentofmilitarybiotechnologyandthefutureofbio-basedwar

XUChi，LOUTie-zhu#，BOXiao-chen，XUEQuan，MAOJun-wen，HEFu-chu*

（AcademyofMilitaryMedicalSciences，Beijing100850，China）

*Correspondingauthor，Tel：010-66931005

［Abstract］Asanemergingtechnology，militarybiotechnologyexpandstheconceptofweaponryandequipment，andbe-comesanimportantdrivingforcebehindtheweaponryandequipmentdevelopment．Inrecentyears，greatbreakthroughshavebeenmadeinmanyfieldsofmilitarybiotechnology，suchassyntheticbiology，brain-computerinterfaceandbraincon-trol，biologicalmaterials，bio-inspiredmachinery，bio-fuels，bio-electronics，bio-computingsandnon-lethalweapons，lead-basedweaponryandingtothebirthofnewoperationalconcepts．Infuturewars，militarybiotechnologywillpromotethebio-equipment，bio-basedforcesandbio-basedcombatstyle．

［Keywords］war；biotechnology；weapons；biocompatiblematerials；biosensingtechniques

自20世纪中叶开始，伴随系列重大科学发现，

生命科学成为自然科学中发展最快、影响最大的学科之一，以生命科学为基础的生物技术得到迅猛发

现代生物技术从其诞生之日起，就开始逐展。同时，

步渗透到国防科技和武器装备研制中，并不断与信

息技术、材料技术和制造技术等交叉融合，形成军用生物技术这一新兴技术领域。军用生物技术已成为武器装备变革的重要推动力量，并在不断催生新的将深刻影响新军事变革的方向。作战样式和作战理念，11．1

军用生物技术的概念和内涵军用生物技术的概念

军用生物技术是在新军事革命理论指导下，将现代生物技术应用到军事技术领域的一门综合性交叉技术，涉及军事、生物、物理、材料、信息等诸多学科，其研究目标旨在从使用者的角度最大限度地提高武器装备的使用效能，进而发展基于生物学原理

［基金项目］总装“十二五”预研计划［作者简介］徐池，女，硕士，助理研究员，研究方向：军事医学情报；楼铁柱，男，博士，副研究员，研究方向：军事医学情报；#同为第一作者［作者单位］军事医学科学院，北京100850［通讯作者］贺福初，Tel：010-66931005

的新型关键装备部件乃至武器系统。军用生物技术的研究成果将可能为武器装备的研制提供最新的设计理念、最优的解决方案和最佳的实际效能，成为装备发展的重要创新手段和技术来源。1．2

军用生物技术的兴起

早在本世纪初，基因组学等前沿生物技术初露端倪的时候，外军尤其是美军，就重视生物技术的战略性、前瞻性军事应用，并将其列为军事关键技术之一。2001年，美国国防部高级研究计划局（DAR-PA）组织了关于军用生物技术的论证，并出版《战场上的生物技术》文集，对生物计算、生物传感等技术并超前部署了一批的军事应用前景做了广泛探讨，重要研究项目

［1］

。2009年5月，该局公布了其新版

战略规划，其中生命科学领域研究被美军作为重点资助与发展的八大战略领域之一，其发展目标是利用现代生物技术开发基于生物学的材料和装备，以实现武器装备工程技术的优化，提高装备作战效能。同月，美国科学院在名为《神经科学在未来美军中的应用前景》报告中指出，随着未来作战样式的多美军在转型为高度网络化的军队过程中需要样化，

认知科学的有力支撑，使军人能发挥最佳的信息理

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军用生物技术发展与未来战争生物化趋势

论著

［2］

解能力和作战决策能力。在近年的美军军事装备年会上，神经科学的进展都被作为专题进行汇报。

需以生物效应研究为依据。此外，随着军队执行任务

的多元化，在反恐、维和等非战争军事行动中需要考虑复杂的法律和伦理因素，微波、激光等非致命性武器系统得到了空前的关注，生物效应研究为有效、安全的非致命性武器设计提供了关键的设计基础。1．3．5军用生物能源技术主要研究军用生物燃料、生物电池和其他生物能源。军用生物汽油、柴油可以减少飞机、坦克、军舰等机械化武器平台对石油类燃料的依赖，为在未来可能的能源危机中保障部队作战提供可替代的解决方案。而各种生物电池则巧妙与传统供电技术紧密结合，地利用生物体本身的特性，

在战场上为各种信息化装备提供便携、持久的电力。22．1

军用生物技术的国际发展动向

合成生物技术的军事应用初现端倪

2010年5月，美国克雷格·文特尔研究所宣布

2010年6月，美国国防大学发布《生物启发的创新

与国家安全》报告，全面深入系统地阐述了生物科学技术与国家安全的密切关系及深远影响。美国新军事战略教父、国防部评估办公室主任安德鲁·马歇尔在报告中指出，自人类战争开始，生物学就一直发挥了重要作用。生物技术是未来军队获取战略优势的重要依靠。报告最后建议在美国国防部内设立一个生物技术与生命科学研究的领导部门，以确保

［3］在未来面对生物技术机遇时能够充分准备。

经过十余年研究，美军的一些生物交叉技术研

究项目已经获得世人瞩目的研究进展，生物钢、肌肉助力装置、主动拒止武器等一批新生物技术产品已经开始在美军武器装备中得到应用。1．3军用生物技术的研究领域

生命科学本身是综合性大学科，生物技术在武器系统中的应用也十分广泛。目前军用生物技术的研究主要集中以下5个方面。1．3．1武器装备人机结合技术

主要研究武器装

备人机一体化设计、新型武器装备操控等技术。在

标志合在实验室中制造出世界首个人造生命细胞，

成生物技术取得突破性进展，引起了国际社会的广泛关注。合成生物学是后基因组时代生命科学研究

，的新兴领域，被称为“生物技术2．0”其目标是利用生物体的基因及其组合，设计、改造、重构或是创造生

［4］

物分子、生物体部件、生物反应系统乃至生物个体。合成生物技术的发展不仅为生物能源和生物材料的制造奠定新的基础，也极大地改变了传统的纳将生物传感、米－生物－信息－认知融合技术体系，

生物计算等系统的构建由依靠单一生物分子推进到依靠细胞活体水平。

DARPA在2011年度投根据美军公布的预算，

入3300万美元开展合成生物学研究，其公开目的是生产具有预定生物效应的生物。2011年6月，该局

“生命铸造厂”启动一项称为的合成生物学项目，计划在未来3年内投入2800万美元，合成新的生命体

来制造生物燃料、高效半导体材料等，实现按需生产高价值的新材料与设备，提升装备制造能力。11月，他们提出采用合成生物学方法生产制造“绿色”弹药，以提高生产效率并降低传统化学工艺的环境污染与人体毒害。美国宇航局（NASA）也高度关注2010年底组织了专门会议，讨论基合成生物技术，

于合成生物技术构建再生生命保障体系，并应用于

［5］未来的深空探测。

2．2认知神经科学发展催生新概念武器系统

人既是最重要的、也是最脆弱的因素。作战系统中，

随着科技发展，武器装备各项战技指标在理论上不但受到人的体力、智力等生物局限性的制断提高，约，其实际效能很难同步提升。人－武器装备的一体化已成为现代武器装备设计的重要准则之一。1．3．2军用生物材料与仿生材料技术主要针对制备新型生物大分子材料武器装备中的特殊需要，

和具有仿生结构的化学材料。材料是先进防御、航天等现代军事高技术发展的物质基础与先导。经过

生物体的许多特殊结构得到充亿万年的自然选择，

为仿生材料提供了无穷的启示。此外，生物分优化，

大分子本身都处于纳米尺度，为制造新型军用纳米材料提供了广阔的空间。

1．3．3军用生物传感与生物计算技术

主要研究

生物传感器和生物计算系统。生物生物电子器件、

传感技术主要用于解决依托生物手段的战场环境侦

察、特种军事作业环境（潜艇、航天器等）的监测问题。生物计算系统可以在极有限的空间和极低能耗的条件下实现超大规模的并行计算，在信息对抗中具有不可忽视的应用潜力。

1．3．4生物效应评价与非致命性武器技术

主要研

发现新的武器化的生物效应、究生物效应评估技术、

开发新型非致命性武器系统。高功率微波等新概念武器系统的研究和应用为作战人员的安全防护提出了新问题，无论是防护标准制定还是防护装置开发都

认知神经科学的飞速发展模糊了人与武器装备

并推动武器装这两个过去被认为独立的战争因素，

备的人－机一体化超越单纯的生理水平，向着脑－

机结合方向发展。2011年3月，美国华盛顿大学学者研制出思维控制鼠标，可以根据试验者的意念移

330军事医学2012年5月第36卷第5期

［6］

MilMedSci，Vol36，No5，May，2012

动显示器上的指针

。2012年2月，我国浙江大学

学者向猴子大脑运动皮质植入芯片，成功实现了用脑信号遥控机械手。

国农业部、能源部和海军共同推出总额5．1亿美元

的补贴计划，以促进生物燃料的生产开发，其中美海预计在2020年获军将在未来3年投入1．7亿美元，得约800万桶生物燃料。

2011年是美军生物燃料密集应用试验的一年。3月，22进行了试美空军用生物燃料混合物对F-并计划到2012年完成所有飞行器生物燃料试飞飞，

45“苍鹰”AV-8B“鹞”实验；美海军T-教练机、式战8B“火力侦察兵”机和MQ-无人侦察机分别在8月、9月和10月成功完成了生物燃料飞行试验；10月，

美海军在1600级通用登陆艇（LCU）上进行了生物燃油试验。虽然军用生物燃料的试验获得令人满意的结果，但美国兰德公司仍然认为当前生物燃料成

［11］本过高，在军队中大量应用的可行性还需论证。2．5生物电子与生物计算技术将带来新概念的信

认知神经科学的迅速发展推动思维解析与控制等脑控技术的发展。2011年10月，德国马普协会学者采用新型大脑扫描器成功提取到人类梦境信

［7］

息，并进行了可视化展示。未来“读心术”可能被反恐等诸多领域。美军一直在积极研发用于侦察、

DARPA在2013财年预算中计划投入410脑控武器，

“战场幻觉”，万美元研究所谓通过研究人类大脑感采用电磁波等手段操纵对手的感官，以产生知功能，

听觉、视觉等幻象，从而“迷惑、拖延、阻止或误导其，“不战而屈人之兵”。行为”实现真正的2．3

生物材料与仿生机械技术研究依然活跃

美军将生物和仿生材料列入了21世纪“下下

一代国防（DefenseAfterNext）”优先发展的五大类

重点开发仿珍珠母硬装甲、基于DNA的材料之一，

电路和信息贮存材料等。各种新颖的生物材料也引

［8］

剑桥大学生起了军方的高度关注。2011年2月，

物学家发现跳蚤卓越的弹跳能力依赖于节肢弹性蛋

白，是现有弹性最强的物质，并且已在实验室里人工合成了这种蛋白

［9］

息化装备

生物计算技术在信息安全领域得到了充分重

视，基于DNA计算原理已经在理论上先后破解了DES、RSA、KP等经典密码体制。2012年2月，美国和以色列学者将DNA计算应用于图像保密通讯领域，研制出能加密与破译图像的生物计算系统。与此同时，生物计算技术的研究正在向实现通用计算的目标迈进

。2011年6月，加州大学成功研发出

可以完成1～15之间世界上最大的DNA计算电路，并执行基本逻辑运算的开方计算，

［13］

［12］

。5月，美国莱斯大学、马里兰大

学和海洋生物研究所的学者发现了乌贼皮肤上独特

的视蛋白，美海军希望借此制造出新型伪装材料，能用与软体动物皮肤相同的方式看到光线并快速改变颜色。8月，美国马萨诸塞大学的学者首次发现，硫还原土杆菌（Cebactersulfurreducen）体内的细菌纳米线（菌丝网）能长距离地不依赖细胞色素传递电子，有望研制出更便宜、无毒的纳米材料，甚至可以制造

［10］

出在水中和潮湿环境中使用的电子设备。

仿生已成为新装备研发的重要策略，特别是微制造技术的突飞猛进使仿生机械在尺度上大大缩小，微型飞行器，微水下航行器将在战场上担负起侦目标指示、通信中继等角色，填补卫星和侦察机察、

的盲区。2011年2月，美国亚利桑那大学研发出模仿鸟类及蜜蜂飞行的无人驾驶飞行器。能在空中长久停留，不受气流影响。8月，英国牛津大学学者揭示了昆虫飞行的原理，基于这一原理可以设计出全新的扑翼用于制造仿昆虫微型飞行器。该研究成果引起了北约、美国空军和欧洲宇航研发办公室的关注。2．4生物燃料已经进入实用化试验阶段

美军高度重视生物燃料的研发。2010年4月，美国海军部与农业部提出共同研究生物能源以满足海军需求，同时宣布了海军和海军陆战队的生物能源目标：到2020年，轮船、飞机、坦克、车辆和地上设备总能源消耗的50%为替代能源。2011年8月，美

。

根据生物学原理设计仿生计算系统一直受到信

息科学重视，仿生计算系统具有自学习能力，能够在发现数据之间的深层次规律。运行中积累经验，2011年8月，IBM公司研发出可模拟人脑处理信息方式的认知计算机芯片，称为神经突触芯片（neu-rosynapticchips），具有极强的信息处理能力。目前该项目已经获得了DARPA约2100万美元的投资用于二期研究。

2．6生物效应与非致命性武器仍然是外军研究重点

为有效应对海外军事行动中的棘手问题，减少对平民的杀伤，美国等国家一直投入巨资研发非致命性武器，其中相当一部分是基于物理因素的特殊生物效应。仅2009年，美国国防部联合非致命武器管理局（JNLWP）就花费3．86亿多美元投入50款。2012年1月，美国国防部“非

致命性作战武器手册”透露，其中包括可控制人群新武器研发项目

的激光武器、声波武器等基于生物效应的武器。2011年1月，英国航空航天系统公司（BAE）公布其研发的激光眩目武器，用于执行反劫持等任务。2012年3月，美军联合非致命武器管理局公布了最新的非致命电磁能武器，在研制成功前进行了大量

［14］

军事医学2012年5月第36卷第5期MilMedSci，Vol36，No5，May，2012331

的生物效应研究以确定产生非致命生物效应的电磁

［15］

能量范围。3

军用生物技术推动未来战争的生物化

度的提高，战争的目的不再是追求对人和物的毁伤，而是越来越体现出对人和人类创造的文明成果的尊重，对战争的伦理约束越来越多。生物技术化的武器具有有限杀伤甚至可逆性致伤、较少破坏环境、有效压制和疲惫目标的特点，为非传统作战提供了理想的技术手段。随着军用生物技术在武器装备中的广泛应用，心理战、扰智战等非致命性作战样式将登上历史舞台。4

结语

纵观科技与武器发展的历史，每次科学技术的

革命都最先在战争中得到实际应用，并引发武器装备变革，催生新的战争样式和作战理论。军用生物技术的发展，将使战场指挥、通讯和后勤保障发生质的变化和跃升，未来战争的生物化发展趋势已见端倪。3．1未来战争中武器装备的生物化

未来战争中，机械化武器暂时不会消亡，信息化武器定会成为主流，但生物化武器必将异军突起。军用生物技术的发展将使新型高能纤维、复合原料、高级陶瓷和纳米涂料等材料在武器装备中得到广泛应用。航天器、飞机、舰艇、坦克、装甲车辆等各种武装器平台上将遍布基于仿生甚至生物分子的隐身、甲等特殊材料。

军用生物技术的发展将带来新武器操作模式，使人和武器形成一个紧密融合的系统。脑－机接口、动力外骨骼等技术正在使武器装备成为作战人员身体的一部分。未来战斗员可以通过意识来操控缩短武器系统反应时间，提战机等复杂的武器系统，

高精确打击能力。

军用生物技术将改变信息化装备的面貌，各种仿生导航系统将在复杂的电子对抗环境中提供难以被干扰的定位信息，生物电子器件和电子系统将在信息对抗中扮演重要角色。

军用生物技术将提高战场信息感知和处理能力，脑－脑接口技术将实现作战人员对战场态势的作战人员认知状态实时评估技术使指挥实时掌握，

员能够及时了解作战单元的战斗力，合理部署兵力。3．2

未来战争中作战力量的生物化

无人化和特种作战是未来战争的重要趋势，作为新兴特种作战力量，生物化武器将发挥着不可替基于军用生物技术研发的微型代的作用。一方面，

水下航行器将能有效地规避各种侦测手段，飞行器、

肩负起侦察和特种攻击任务；另一方面，未来战场上

将出现动物作战平台，随着动物控制技术的飞速发展，利用动物生理和智能特点执行特殊军事任务已成为世界各国关注的热点，动物部队正在成为全新的作战力量。未来的战场上，从天空到陆地，从地面到地下，从水面到深海，都将看到动物部队的身影，它们将在很多场合下替代特种兵去执行艰难的作战任务。3．3未来战争中作战样式的生物化

近代工业革命造就了巨大的社会文明成果，也带来了战争破坏能力的急剧增长。随着人类文明程

战争发展的历史证明，谁能在新兴军事技术面前主动挖掘潜力、弥补落差，谁就能在未来战争中取得主动。军用生物技术的飞速发展一定会深刻影响未来战争的形态。深刻认识现代生物技术的“跨越，性作用、前瞻性价值、战略性地位”梳理生物技术

的潜在军事应用价值、制定我国的发展战略，分阶段、分层次地开展相关工作，对实现我军武器装备技术的战略制高、后发领先、前瞻部署、跨越发展具有重要意义。

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（姜晓舜编辑2012－04－05收稿）