作者：王君荣 石海明 （国防科技大学）

制作：光明网军事科技前沿

出品：科普中国

　　现代生物科学及其技术的发展，已将认知的矛头直指人类进化黑箱，引起广泛关注；现代心理科学及其技术的进步，更将探索的触角伸向人的意识、大脑和心灵，使人类的认识进入到一个广袤的精神天地。

　　事实上，20世纪以来，生理领域信息的发展不能不令人刮目相看。从20世纪上半叶孟德尔遗传学的再发现，50年代中叶DNA双螺旋体结构的解读，到20世纪末克隆技术的问世，最后到人类基因组计划的出台，现代生物信息科技正以日新月异的强劲势头，迅速崛起在人类文明的前沿舞台。

　　近年来，有关生物科技方面的研究逐渐成为各国关注的焦点。2014年4月1日，DARPA成立生物技术办公室（BTO），主要进行生物学、工程学和计算机科学的交叉研究，旨在借助最新的生物学研究成果保障国家安全，维护美国国家利益。2015年3月26日，DARPA官网发布DARPA两年一版的《保障国家安全的突破性技术》（Breakthrough Technologies for National Security）报告。报告中，DARPA重点关注四个领域：复杂军事系统再思考（Rethink Complex Military Systems）；信息爆炸主宰（Master The Information Explosion）；生物技术利用（Harness Biology As Technology）；技术前沿扩展（Expand The Technological Frontier）。2016年2月，DARPA生物技术办公室（BTO）发布了《生物控制》（Biological Control）报告，旨在为生物系统控制建立新的跨尺度能力——从纳米级到厘米级，几秒到几周，生物分子到生物族群——运用生物材料的嵌入式控制器来运行系统行为。由此为美国生理信息战的发展打下坚实的基础。从近期DARPA在生物科技方面的创新计划入手，可以将生理信息战有关科技发展的前沿动态概括为：认知神经科学、仿生材料与系统、生物合成与制造、生物传感与生物计算等方面。

DARPA发布的《国家安全突破性技术》报告

　　认知神经科学。大脑是高级动物体结构和功能最为复杂的器官，也是人与一般动物的典型区别。大脑由1千亿个神经元细胞和其他类型的细胞相互连接，从而形成结构复杂、功能强大的网络体系。从19世纪的颅相学，到21世纪日臻成熟的神经科学，再到如今的“脑科学时代”，人类从来没有停下过探索大脑认知神经的步伐。在军事领域，认知神经科学可以被概括为“保护脑，增强脑，干扰脑”三个方面。即利用生物技术、信息技术等最新研究进展来增强战斗人员的认知能力，并能有效地防御敌方对我战斗人员的认知干扰行为。DARPA在认知神经科学领域的创新计划主要有：学习加速计划、认知技术威胁告警系统计划、机动性和操作性最大化计划等。这就为美军智能作战辅助的构建及未来“制脑权”战争的实现提供了技术前提。

　　仿生材料与系统。大自然中的生物在“物竞天择、适者生存”的进化规律下，展现出非凡的创造力，并因此在一定程度上成为科学家们进行技术创新研制的“灵感来源”。在军事领域，仿生主要指的是从生命体的智能现象中汲取灵感，揭示出自然现象中的规律，进而为军事技术的创新研制提供基础。DARPA在仿生材料与系统领域的创新计划主要有：仿生光子学计划、纳米飞行器计划、Z-战警计划等。以Z-man计划为例，它根据仿生学原理，使士兵在不借助任何梯子、助绳之类爬行工具的条件下，就能够攀爬上垂直的高墙，从而提高了作战的机动性与装备的防护能力。从DARPA的创新计划来看，仿生材料与系统已逐步多样化与智能化，并已展现出许多实质性的进展。

在DARPA的资助下，仿生手臂的研制有很大进展

　　生物合成与制造。2015年，美国国防部在其2013-2017年科技发展的“五年计划”中，提出未来重点关注的颠覆性基础研究领域（Six Disruptive Basic Research Areas）。其中，合成生物学（Synthetic Biology）被予以高度关注。在军事领域，生物合成与制造主要体现在高价值材料和设备的“按需生产”，以及伤员的快速损伤修复上。DARPA在生物合成与制造领域的创新计划主要有：活体内纳米装置计划、生命工厂计划、革命性义肢计划等。以生命工厂计划中的ATCG计划（Advanced Tools and Capabilities for Generalizable Platforms, 全称为具有先进工具和性能的通用平台计划）为例，它是DARPA在2012年开展的旨在利用生物合成技术，开发基于生物学的制造平台，生产、开发新型材料、功能和制造模式的生物科技计划。较之传统的开发模式，ATCG将在时间与成本上压缩至少10倍，这将为美军在生物科技领域带来新一轮的变革。

基于人脑特征的全新计算架构脑控机器示意图

　　生物传感与生物计算。生物传感与生物计算是生物技术与信息技术相融合之下的一个新兴产物。目前计算机普遍存在能耗高、数据密度低等问题，并成为信息技术继续发展的一个重大瓶颈。生物传感与生物计算能够有效地解决这个问题。生物计算机的诞生，将能够使计算机的能耗比现有计算机的能量消耗降低至少2个量级，储存数据能力将提高12个量级，并行度也将提高10个量级，在信息通信、信息存储、信息保密方面都具有巨大的潜力。DARPA在生物传感与生物计算领域的创新计划主要有：七天生物防御计划、抗体技术计划、生物长期性计划计划等。复杂的军事行动需要信息系统精确的信息感知、处理与传播能力，生物传感与生物计算的发展，使得信息在复杂环境下依然能够有效地协调和控制，这在很大程度上提高了信息在军事任务中的应用程度。