军事机器人

沈臻懿

《星球大战》《终结者》《第九区》《人工智能》等科幻大片中所展现出的机器人作战画面，早已给人留下了深刻印象。不过，前述场景已不仅仅只存在于科幻影视之中。新型军事机器人作为未来战争发展的趋势之一，已有诸多新近研发的军事机器人与无人平台被投放于真实战场，并替代士兵执行了搜索、侦察、布雷、排爆、支援，乃至直接作战等核心任务。据报道，美国正考虑在未来的若干年中将其陆军旅战斗队的人数规模从4000人缩减为3000人，被精简的士兵配置则以机器人及无人平台代替，从而实现“更为精锐、规模更小，可灵活部署的战斗部队”的转型。

近些年来，信息技术及人工智能的突发猛进，部分国家开始组建专门的机器人部队。一些机器人已被用于在战场上执行侦察与保障任务，并替代士兵进行巡逻和排爆。据专业人士预测，目前机器人的成本仅仅只有作战士兵的十分之一。利用其替代人类在战场上进行作战，将会在若干年后成为现实。

“剑式”机器人

美国五角大楼认为，轻型地面军用机器人在美军机器人装备领域中占有重要地位。美国军方对于轻型地面军用机器人的研发涉及作战、侦察与后勤补给等诸多层面。经过多年在阿富汗与伊拉克战争中的实战经历，美军已充分意识到，轻型地面军用机器人在反恐战争中具有的显著作用：既可替代士兵执行高风险的作战任务，还可避免作战人员的现实伤亡。为此，一款名为“剑式”（SWORDS）武装机器人已被美军用于伊拉克战场之上。

“剑式”机器人是美国福斯特-米勒公司（Foster-Miller）研发的一款远距离遥控操作型物证机器人，也是美国陆军在伊拉克战场上首次使用的武装机器人。“剑式”机器人的前身为美军大名鼎鼎的“魔爪”机器人（Talon）。自问世以来，美国军方已陆续采购了3000多台，主要用于伊拉克与阿富汗战场上的爆炸物排除。从设计功能而言，“魔爪”机器人可执行爆炸装置拆除、危险品探测、无人侦察以及战术支援等任务。美军在初次使用“魔爪”机器人执行侦察任务时，就曾探测出致命化学与放射性物质。未来战争模式的变革，使得美国军方不仅要求轻型地面军用机器人能够满足在复杂和危险地形执行侦察、爬行、搜索、排除爆炸装置与布雷的任务，亦要求轻型地面军用机器人能够通过加装武器模块来实现对敌精确打击与火力支援，以满足不同作战所需。为此，美国福斯特-米勒公司在“魔爪”机器人的平台基础上进行升级与改进，进而形成了加装有武器系统的“剑式”机器人。

全称为“观察、侦察与探测特种武器遥控直接行动系统”的“剑式”机器人作为“魔爪”机器人的改进款，高0.9米，最大时速9千米/小时。其武器系统装备有5.56毫米口径的M249机枪，或者7.62毫米口径的M240机枪，平均每分钟能够发射出1000发子弹。另可加装M16系列突击步枪与M202-A16毫米榴弹发射器。“剑式”武装机器人的射击命中率极高，可持续不断地向敌方发射数百发子弹与榴弹作为火力压制。该款武装机器人采用的地盘及移动装置，使其能够轻松通过岩石瓦砾、楼梯过道以及铁丝障碍网，即使是身处河水以及雪地环境下亦可行动自如。除武器系统外，每台“剑式”机器人加载有四个摄像探头以及夜视镜、变焦装置等装备，能够确保其实现全天候的侦察与作战。这一机器人采用电池供电形式，一次充满电后可维持四小时的正常运作。操控士兵在使用这款武装机器人时，最远可在1000米距离进行遥控操作，以最大限度地保障自身安全。

美军在实战应用中发现，这款造价为20万美元的“剑式”武装机器人对于隐藏在房屋内的武装分子清剿极为有效，且可大大降低作战士兵在城市巷战中的伤亡概率。操控士兵可以从大门、窗户等通道处将该机器人抛入，随后利用其自身携带的探测装置对屋内环境进行侦察。一旦发现敌方目标，即可动用武器装备射击，并将敌方武装人员击毙。不过，“剑式”武装机器人刚部署至伊拉克战场时，也曾闹出过一场不大不小的“乌龙事件”。当时，由三台“剑式”组成的武装机器人小队尚未开出一枪，即从战场上被撤回。美国陆军地面部队官员虽未对“剑式”武装机器人尚未参加实际作战即被撤回的具体原因作出详细解释，但其同时表示，这些武装机器人所搭载的枪支在操控者尚未发出指令时就已发生移动。换言之，“剑式”武装机器人在转向时移动到了错误的方向。这一“乌龙事件”虽未造成人员伤亡，但存在有误伤友军的现实风险。火力强大的“剑式”武装机器人，加之操控一般均在1000米外进行遥控，一旦发生误判事件，即有可能造成相当严重的后果。可见，诸如“剑式”等轻型地面武装机器人如想在未来战场上完全替代作战士兵的全部功能，其仍面临着诸多现实问题有待改进。

“大狗”机器人

战场环境下，作战士兵是否一次携带更多的武器弹药与补给，往往是保障其作战能力的一大关键要素。不过，士兵随身携带的装备与给养毕竟有限，如负重过多，亦会大大消耗其体力，并影响作战的机动性。为此，美国波士顿动力学工程公司专门为美军设计并研发了一款形似机械犬的四足机器人。该款机器人称为“大狗”（Bigdog），与以往某些军事机器人不同的是，“大狗”并不依赖于履带或轮子前行，其行进方式依赖于“躯干”之下的四条“金属腿”。这一仿生装置完全模仿动物的四肢来进行设计。在每条“金属腿”内，研发人员都安装有特殊的避震装置，以减少其在崎岖地形上行走或奔跑所带来的震动。“大狗”地面机器人长1米，高0.7米，重量达75千克，其设计体型与大型犬相当。

这一新型军事机器人研发后，美军已准备将其投放至阿富汗战场，以测试该款机器人的高机动性能。“大狗”机器人的动力系统来源于体内装载的一部带有液压装置的汽油发动机，这使得其在战场上能够发挥极为重要的作用，不仅能够行走与奔跑，亦可逾越一定高度的障碍物。“大狗”作为一台可四足行走的地面机器人，可以在崎岖地形上搭载154千克的负重。其不仅可跋山涉水，且在崎岖地形上的行进速度也远超过人类，因而能在交通不便地区为作战士兵背负并运送弹药、给养以及其他物品。

“大狗”机器人在行进时，依靠液压马达提供动力。其内置的计算机可以根据历史运动数据与测距数据来推断当前地形的崎岖程度，并根据环境变化来调整自身的行走姿态。根据测试数据，“大狗”机器人可以每小时近7千米的速度前行，并攀爬最多达35度倾斜的斜坡。即使是在摩擦力极小的冰面以及碎石堆、雪地、泥地上行走，皆可保持平衡之状态。根据设计模式，“大狗”机器人既可按照事先设定好的简单路线行进，亦可由操控人员对其进行远程遥控。“大狗”地面机器人所载有的大量传感器，能够保证操控人员随时追踪“大狗”所处的位置，并掌握其反馈的信息，且对其系统状况进行实时监控。无论是基于预先设定路线，抑或远程遥控方式，“大狗”地面机器人均能够自觉而又精准地跟随作战士兵沿着既定路线行动，并帮助士兵背负武器、装备、物资以及各项辎重。美国军方称，“大狗”是当前世界上最为先进的能够适应崎岖地形的地面机器人。

仿生机器鱼

长期以来，美国海军都有一支引以为傲的海豚部队。该部队及其“海豚士兵”的历史，最早可以追溯至上世纪50年代。美国海军利用海豚所拥有的水声测位能力以及较高的智力水平，专门训练其用以水面及海域的探雷及排雷任务。但在未来几年中，美国海军海豚部队中的“海豚士兵”可能面临着丢掉“饭碗”的现实状况。而这一切则源于美国海军采用仿生机器鱼执行探雷侦察任务的专门计划。

目前，美国海军拥有80头经过专门训练的宽吻海豚。但到2017年时，其中的24头将会失去原有工作。替代这24头“海豚士兵”的，则是一台长约1.2米的鱼形潜航机器人。据美国海军称，这些鱼形潜水器可以完成部分与“海豚士兵”相同的工作，且其工业流水线的制造速度较快，不像海豚士兵的训练周期通常需要七年。

当前，美国海军正在测试的这款安静型的仿生无人潜航器由其作战部长快速创新单位（CRIC）负责研发。CRIC是由美国海军作战部长乔纳森·格林纳特上将（Jonathan W. Greenert）于2012年成立，其主要任务即是探索如何将民用、商用技术快速转化并应用于军事用途，从而为其海军服务。该款仿生机器人因与海底鱼类非常相像而难以被分辨，主要可作为战场传感器来执行探测等任务。

据美国海军作战发展司令部概念和创新部门负责人介绍，这种简称为UUV的无人仿生潜航器由位于马萨诸塞州的波士顿工程公司所研制。其外形非常像鱼类，因而也被海军称为“机器鱼”。这一机器人最大的特点，就是在其动力方面完全借鉴了仿生学原理。UUV并不依赖于喷水推进器或者螺旋桨作为动力，而是完全像鱼类一样依靠摆动其“尾巴”在水中前行。

前述仿生设计使得鱼形机器人的操纵也极为灵活，且可在短时间内将其行进速度提升至40节。由于采用“尾巴”摆动的形式行进，因而该机器人可以保持较高的推进效率以及静音“游动”。同时，该款鱼形机器人可以携带有多种有效载荷，譬如水下摄像机、声学传感器等，以满足其执行不同任务所需。

鱼形机器人配备锂离子电池作为其动力来源，通常其电池能够保证机器人在水下游弋数天甚至数周，并可与当地海洋生物环境完全融入。考虑到鱼类生物在水下游动时，其头部往往是最为稳定的。因此在仿生设计时亦将有效载荷装载于鱼形机器人头部位置，以发挥各类传感器的最佳性能，并提高其工作稳定性。根据鱼形机器人的设计目的，其可以用于对港口、舰船以及潜艇进行长期监视，或者专门执行探雷与排雷任务。

仿生机器苍蝇

无处不在的苍蝇看似微不足道，甚至不受人所待见，却是世界上最为顶尖的飞行高手之一。苍蝇在空中能够做出极为灵巧且迅速的飞行动作。譬如，人们用苍蝇拍对其进行击打时，苍蝇往往可以在拍子落下前一刻灵敏地予以躲闪。目前，不少科学家已从看似微不足道的苍蝇中，看到了其在军事仿生领域中的特殊作用。

“一只苍蝇挥舞着发出轻微嗡嗡声的翅膀飞向敌方指挥中心，并随时将监视到的信息传回本方操控人员。”这样的画面似乎仅存在于科幻影视之中，不过当前已有科学家表示，其已经研制出可以胜任前述任务的仿生机器苍蝇，并已处于测试阶段。

美国陆军研究实验所（ARL）的一支专业团队称，目前其已在实验室环境下复制了苍蝇的飞行模式。为此，该团队专门制作了一对仅有3毫米长的机器翅膀，并用其创造升力，使得机器苍蝇能够真正地飞起来。该款翅膀由一种名为锆钛酸铅（PZT）的特殊材料制成。其一旦被通电后，翅膀就会拍打和弯曲。

此外，哈佛大学的一支专业团队也历经十年的研究，开发出了一款机器苍蝇。该款机器苍蝇的主体部分由碳纤维所制成，其翼展为3厘米，而体重仅有80毫克。机器苍蝇在飞行时，其振翅频率接近于真的苍蝇，为每秒120次。人们用肉眼几乎无法看清机器苍蝇的振翅活动。此外，机器苍蝇还可在空中盘旋，并能沿着设计好的路线进行加速飞行。在实验室环境下的测试中，机器苍蝇已展现出较为稳定与可控的飞行性能。

不过，要想研制出这么一款大小近似真苍蝇的仿生机器人实属不易。首先，该机器人使用的动力驱动电源就是一大难关。目前最轻的电源也有0.5克之重，是机器苍蝇体重的数倍之多。因此，研究人员只能使用一根超轻铜线对机器苍蝇进行供电。此外，机器苍蝇的一对超轻、超薄翅膀，也需使用特殊材料制成，以便于能够将外加电压转变为机械应力。

客观而言，机械苍蝇的应用前景也较为广泛。其可以在狭小空间内自由飞行的特性，令机械苍蝇既可以应用于抢险救灾，在人员暂时难以直接进入的狭小空间进行搜寻任务，在遍布有毒化学气体的工程内检查专门管道，又可在植被茂密的森林、山区搜索隐藏在内的恐怖分子，亦可充当起专门的间谍、特工，并能准确击中敌方要害。谁又能想到，眼前一直嗡嗡作响的苍蝇，其实就是一双无处不在的监视眼睛。恐怖分子的一举一动，都在这双眼睛的注视之下，并为反恐人员所掌握……

编辑：黄灵 yeshzhwu@foxmail.com