无人机蜂群作战示意图。数据图片

蚁群算法示意图类似于蚂蚁寻路。数据图片

俄罗斯一家公司在最近举行的军队-2022国际军事技术论坛上展出了一款M-81战斗仿生机器狗。在技术展示中，机器狗安装了一个RPG26反坦克火箭筒。据公司发言人介绍，M-81不仅可以在战场上携带武器，执行多项军事任务；还可以在民用领域搜救和运送药品。该机器人的外观和运动在很大程度上受到仿生学原理的启发。

向生物学习，与生物相爱相杀，是人类开发武器装备、获取战争技能的启蒙教训。从古代模仿鸟嘴造矛、模仿龟壳铸盾，到现代战场无人机蜂群斗等智能战斗风格，军事仿生和军事行动伴随着战争实践的演变，可能成为塑造未来战争的关键要素。陆军工程大学研究生院教授讲述了这个科技讲堂——

仿形

照亮设备技术之光

所谓仿形，是以模仿生物形态结构、借鉴生物材料功能为主要形式的军事仿生模式。

许多生物不仅外形精致，而且功能神奇。自古以来，几乎所有的武器装备都直接或间接地受到生物功能的启发，吸收了生物学的基因。无论是古代中国人模仿动物的嘴、角、爪、牙、弓箭、矛、戟、戟、刀、抓、钩、鞭等18种武器，还是古埃及人根据牛腿设计著名的克赫帕什镰刀；无论是人类祖先模仿鱼的形状船，模仿尾巴发明划船，还是现代模仿游泳池解决潜艇的起伏……都是从机械模仿生物形状或直观结构开始的。

随着生物学和解剖技术的进步，人们对生物内部功能结构原理的理解逐渐加深，军事仿生从模仿生物形状发展到模仿生物的运动机制和功能结构。飞机机翼的设计理念来源于对鸟类飞行时翅膀结构状态的研究。1809年，经过仔细观察和深入研究，英国科学家凯利发表了《空中航行》一文，揭示了飞行的基本原理，模仿鸟的翅膀设计了机翼曲线。20世纪初，俄罗斯科学家茹可夫斯基在前人的基础上提出了航空动力学理论，进一步理论化了模仿鸟类的成果。最后，在大功率轻便发动机的帮助下，莱特兄弟在1903年发明了第一架飞机并成功试飞。

战场铁律是保存自己，消灭敌人。设计合成的各种结构材料和功能材料，借鉴生物合成策略和自然仿生原理，可以大大提高个人或军事设施的防御和防护能力。1997年初，美国生物学家安妮·穆尔发现黑寡妇蜘蛛吐出的丝比任何其他蜘蛛丝都高。借鉴这一特点，科学家利用合成生物学原理，在微生物中合成蜘蛛蛋白，制造新材料生物钢，可作为防弹衣、防弹车、坦克装甲车的结构材料。科学家们发现，八目鳗鱼分泌的粘液，被称为水下蜘蛛侠，也具有类似的特殊功能。八目鳗鱼被捕食者攻击时，会向捕食者的嘴和鳃喷射一种对温度不敏感的粘液。这种粘液一旦喷出，就可以形成复杂的三维网络，体积甚至会扩大到原来的1万倍，从而为鳗鱼提供比尼龙韧性强10倍的保护罩。受此启发，人们试图在实验室中合成具有软克刚特性的类似八目鳗鱼粘液的新型蛋白质保护材料。

近年来，军事仿生新材料不断涌现，辐射应用于工业、医学等领域，发展前景广阔。

仿性

解码战争制胜机制

所谓仿生，是指通过借鉴生物个体和群体运动模式，或模仿生物与环境的互动性和适应性，形成作战指导的军事仿生模式。

人类学家认为，早期人类通过模仿动物猎食进攻形成了原始的作战方式。

各国军队都非常重视军事仿生，创造了蚂蚁战术、麻雀战术、狼战术等诸多生动的仿生战术。刘伯承元帅曾说:作战有三种战术，一种是牛抵角；二是马的战术，后蹄；三是狼的战术，乘人不备，突然袭击。他特别欣赏狼的战术，评价最高。狼的战术也引起了西方军事家的高度关注。第二次世界大战期间，德国军队采用狼战术实施潜艇协调。许多U型潜艇在广阔的海域搜索目标。一旦其中任何一艘潜艇发现目标，其他潜艇将立即被包围，并以数量优势和意想不到的攻击完全击败另一艘舰队。

当然，直接从自然界获得战斗灵感，只是情感认知，只能称之为假设。要将假设演变成科学的新战术和理论，还必须纳入军事体系的框架结构，结合军事实践提炼和加工本地化和信息化，或通过作战实验反复迭代验证，上升为理性认识，形成真正意义上的新作战理念。典型的应用是对蜂群运动模式的借鉴。

研究发现，鸟类、鱼类、青蛙、蚂蚁甚至细菌可以通过不断适应环境、群体合作和自组织来突出强大的群体智能。例如，蜜蜂可以通过与同伴的简单交流，保持一定的队形，朝一个方向移动，并确保同伴之间没有碰撞。在整个复杂的飞行过程中，没有明确的指挥官。这是基于集群机制的无人机蜂群作战概念的灵感。它的基本想法是通过集群算法集成协作大量低成本无人机，模仿蜂群集体协作的战术行动，建立独立智能的群体作战系统，实现蜂群的仿生作战。

自20世纪90年代以来，外军一直关注无人机蜂群作战。2021年底，美国DARPA今年年初，英国陆军发布了新版本的机器人和独立系统战略，购买了大量的蜂群无人机来支持战略；德国正在开发一个无人机战术级人工智能快速决策系统，预计将于2024年底完成。

仿智

颠覆未来战场格局

仿智是对生物智慧的模仿，是军事仿生的最高水平，也是生物技术、信息技术、机械技术和人工智能高度融合的结果。人是自然界中智力水平最高的人，所以仿智更体现在对人类自身的模仿上，尤其是对人类感知、思维和判断的模拟上。

仿生模式识别是新兴的仿生技术之一。该技术模仿人类理解事物的过程，是一种利用数学方法理解不同事物的理论模型。在军事领域，仿生模式识别可以帮助军队找到目标，识别人群中的攻击对象，识别网络攻击行为，检测电路系统故障。2020年1月3日，伊朗伊斯兰革命卫队圣城旅指挥官卡西姆·苏莱曼尼被猎杀是一个典型的例子。依靠美军MQ-9死亡无人机强大的搜索感知和模型识别能力，牢牢锁定了苏莱曼尼的下落，最终在巴格达机场发射地狱火导弹，成功实施斩首行动。

仿生学的加入为算法注入了新的活力。仿生算法的优点是不仅提高了算法的可用性，而且大大降低了大规模问题的搜索次数和时间，在军事领域具有自然的应用优势，需要快速准确的决策。

目前，具有代表性的仿生算法有：模拟蚁群觅食的蚁群算法（ACA/ACO）、模拟鸟群编队飞行的粒子群算法（PSO）、模拟蜂群采蜜和繁殖机制的蜂群算法（BCO）、人工混合蛙跳算法是在模拟青蛙觅食过程中提出的群体信息共享和交流机制（SFLA）等。仿生算法已应用于维护信息系统安全、构建军事目标识别系统、优化作战行动、评估作战效率和火力分配。未来战场上最有前途的独立集群作战系统的机理和原理是结合蚁群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工势场算法、主体协商算法等算法模型，实现自组织群作战。

来源： 解放军报