刘杰 王丽萍：世界军事生物学交叉技术发展分析
来源：《军事文摘》2021年第10期
微信平台编辑：周跃
目前，世界军事生物交叉技术的发展明显加快。美国国家科学院、工程院和医学院发布了《受保护的生物伦理学报告》，该报告展望了生物交叉经济发展的趋势和相关风险。美国兰德公司发布了"脑接口：军事应用和影响的初步评估"报告，该报告探讨了当前和未来的运营价值，脑接口技术的相关弱点和风险，以及在技术部署之前应制定的政策规范。欧盟委员会发布了《生命科学中的跨技术方法》报告，旨在指导和促进生物科学领域的跨领域技术发展。俄罗斯和亚太地区许多国家高度重视军事生物交叉技术的发展。
各国正在积极探索生物计算的新概念和技术
生物计算是推动军事生物学跨技术创新的基础使能技术。通过大规模、多类型数据和信息存储、管理、获取和计算技术支持，生物计算技术为军事生物交叉技术创新提供必要、高效的数据支持。以美国和俄罗斯为首的军事大国正在通过一系列项目促进生物芯片和生物储存技术的研究。
2020年6月，俄罗斯罗巴切夫斯基国立大学与多国科学家合作，提出了一种"抗膜神经混合芯片"的概念，可用于紧凑型生物传感器和神经假体。该概念是一种基于神经细胞和微生物群落技术组合的前瞻性解决方案，可以植入"空间有序的主动神经网络"。
2020年8月，纽约州立大学石溪分校和德克萨斯大学奥斯汀分校与各大学合作，实现了基于蚕丝蛋白的大容量生物储存技术。该存储技术以生物相容性好、功能易通、降解速度可控的天然蚕丝蛋白为信息存储介质，以近场红外纳米光刻技术为数字信息书写方法。
生物传感器技术实用
水平正在增加
生物敏敏是利用生物质敏感传感器将物质浓度转化为电信号进行检测的技术，主要实现感觉、观察、反应三大功能，广泛应用于医药、生物芯片、环境检测、军事监测等领域。美国等军事技术大国正在推动生物传感器技术走向实用化。
2020年6月，美国塔夫茨大学的研究人员通过在可穿戴基板上打印生物活性、高精度的生物传感器结构，对生物分子进行了实时定位检测。当周围环境发生变化或释放特定分子时，生物活性传感材料会与它们发生反应，从而导致颜色变化。
2020年9月，美国国防高级研究计划局（DARPA）持久性水生生物传感器（PALS）计划进入第二阶段，预计将持续到2021年11月。该项目于2018年2月宣布，旨在开发一种新的传感器系统，用于检测和记录大型石斑鱼等海洋生物的行为，并对其进行解释，以识别，表征和报告在战略水域运行的人类/无人潜水器。这项技术将增强美国现有基于硬件的海上监视系统的能力，大大扩展美军水下监视能力的范围、灵敏度和寿命。
2021年6月，DARPA在其22财年预算中增加了一项仿生海岸保护计划，该计划基于持久性水生生物传感器项目积累的技术，该项目旨在开发人造和生物混合的可持续珊瑚礁结构，以保护美国在低洼沿海地区的基地。
脑机接口技术热度飙升，前沿突破不断涌现
脑机接口是在人类或动物大脑与外部设备之间建立直接连接的技术，使大脑能够与设备信息进行交互。脑接口近年来因其颠覆性的军事用途和开创性的医疗用途而受到世界主要军事大国和创新企业的高度关注，并取得了一系列突破性成果。
2020年3月，美国斯坦福大学的研究人员开发了一种将大脑直接连接到硅芯片的新设备。该设备将一堆比人类头发细的细小电线插入大脑，并将它们直接连接到外部硅芯片，该芯片记录来自每根电线的电信号。该设备可以记录更多数据，并且比现有设备侵入性更小。研究人员测试了大鼠的视网膜细胞，并获得了有意义的信号。
2020年5月，贝勒医学院的一组研究人员在世界顶级期刊《细胞》（Cell）上发表了一项研究，利用动态电流刺激大脑皮层，将视觉信息直接传递到大脑，并帮助失明患者绕过受损的眼睛和神经恢复视力。
2020年10月，美国空军研究实验室宣布，它正在与包括微软研究所和麻省理工学院林肯实验室在内的几个行业合作伙伴合作，开发一种"个性化神经学习系统"，该系统在人脑和计算机之间建立接口，通过实时提取脑信号和其他生理数据来确定大脑学习的状态，以提高飞行员的学习能力，并做出快速有效的决策。
2021年4月，美国布朗大学的研究人员首次在人类中使用了高带宽无线脑机接口。该系统可以以单个神经元分辨率和全宽带保真度传输大脑信号，而无需与解码系统进行物理绑定。这是迈向完全可植入的皮质脑内界面系统的重要一步。
2021年4月，埃隆·马斯克（Elon Musk）的神经连接公司（Neuroconnection Company）展示了一只猴子通过大脑接口系统LINK V0.9玩视频游戏。该系统具有体积小、排斥反应小、信号采集通道多、无线通信和充电、实用性高等优点，为加快实用"脑控"系统的发展奠定了基础。该设备有望用于解决许多神经系统问题，如记忆丧失，中风和成瘾，已获得美国食品和药物管理局的批准，预计将在短期内在人体中进行测试。在此之前，Neural Connect于2020年8月将侵入性脑接口系统植入猪脑，并获得了清晰的电子脑信号。
2021年5月，斯坦福大学的研究人员开发了一种新的脑机接口，可以将人脑中虚构的"笔迹"转换为准确率超过99%的屏幕文本。该设备每分钟转换90个字符，与智能手机上的正常手写或打字相当，并且打字速度是以前眼动追踪系统的两倍多。
军事生物交叉技术发展特点分析
目前，世界公认的四大科学问题包括生命的起源、意识的本质、物质结构和宇宙的演化，军事生物的交叉技术与前两者有着密切的关系，是世界军事强国一直被迫夺取战略制高点。未来，军事生物横切技术将参照生物有机体的运行，实现对生命半合成、生命组成高效利用、认知记忆思维等先进神经功能的有意义的分析。具有战略监测、自主控制等国防应用价值的合成生物将成为实验室研究层面的热点，而脑读、脑模仿、脑控、脑控等技术将应用于特定场景。
作为军事颠覆性技术突破的重要来源，军事生物横切技术正朝着大融合、大交叉、大突破的方向发展，特别是经过与机器学习、人工智能、高性能计算、微纳制造、认知神经等方法和工具的结合，军事生物横切技术已进入发展时期和战略机遇期， 并将在军事领域产生巨大的应用价值。现在已成为世界军事强国重点投入国防关键技术，并不断催生新的作战风格和作战理念，未来将对军事能力的产生和战争格局的改变产生重要影响。
以神经科学与脑科学、生物传感与生物计算、仿生材料与仿生机械为代表的新概念生物武器正在迅速崛起，能够增强或削弱主要作战主体的态势感知、决策评价和作战功能，以满足信息战下精确作战和软杀伤军事科技的新要求。未来，军事生物交叉技术将在新型武器装备目标识别与敌方判断、智能瞄准武器侦察与监视传感器、后勤保障装备能源供应、大规模生物计算机发展、未来军人可穿戴装备、生命组织修复和战场救援等领域。
负责编辑：张传良
声明：本文仅代表作者个人观点，不代表本公开立场
数字经济智库
政治学与国际关系论坛
为了更好地服务数字中国建设，服务"一带一路"建设，加强数字经济建设过程中的理论交流、实践交流。来自中国数字经济和"一带一路"建设领域的专家学者成立了数字经济智库，以构建数字中国。商务部原副部长魏建国担任名誉院长，由著名青年学者黄尼涵、尹尹领衔。政治学与国际关系论坛是数字经济智库的专用平台。