知远战略与防务研究所/蓝山 编译

自：俄罗斯《技术战争》杂志2015年第2期

 

三、化学生物和医学研究

先期研究基金会的化学生物和医学研究方向包括五个基本的方法和技术开发领域：先进医学、先进材料、先进能源、集成生物系统和仿生学。它们同时又都是基金会正在实施的“未来保卫者”综合项目的组成部分。

亚历山大·潘菲洛夫就其所负责的业务方向介绍说：“医学方面的先期研究目标是强化人在极端条件下的超级能力，即超级注意力、超级耐力、超级智力。为此正在开发相应的医学和生物学制剂。材料学方面的研究目标是为俄罗斯军人提供能够承受巨大负荷、使用轻便的制服和装具。在我们的方向的框架内，我们正在研发世界上独一无二的“未来保卫者”先进能源保障系统，它能为俄罗斯战士长期自主行动提供保障。”

今天对与化学、生物学、医学有关的成果及其与其他学科交叉领域的技术的兴趣在明显增加。近年来一个突出现象是出现了一系列重要的（如果不是突破性的话）发明和科研成果，它们不仅从根本上改变着我们对人的能力极限的认识，还有力地推动了进一步研究。

当代材料学也有光明的前景，我们正在眼看着它变成二十一世纪的“炼金术”：二维材料，用计算机模拟最新的复合材料，纳米技术——未来几年工程师和设计师们在制定新设计时将不再受到现有材料的限制，将能够研制创新的“订制”复合材料和合金。

先进能源研发领域的成果不是那么显著，在该领域出现革命性变化的可能性较小。但该领域的清晰发展和跨学科研究成果完全能够产生协同增效效应。

如果回忆下一下文章序言部分所描述的第六次技术创新浪潮的关键因素和优势，基金会的专家们对研究方向的选择就显而易见——它们都处于科技进步的前沿，需要积极实施。

集成生物系统

多个知识领域交叉是现代科学研究中正在得到积极发展的方向之一。这些知识领域包括：神经生物学、心理生理学、认知心理学、机器人技术、计算机技术。先期研究基金会的文件将该方向称作“集成生物系统”，相应的研究正在“未来保卫者”综合项目的框架内进行。

在该跨学科领域取得的现代化成果有助于制定经过科学论证的研究计划，而后者的顺利实施不仅能提高人的生活质量，还能提高其极限心理生理能力，包括在作战条件下。

先期研究基金会的文件还对计划在“集成生物系统”项目执行过程中取得的成就进行了更详细的描述。预计，主要目标和任务将分成以下四个方向：

第一，先期研究基金会期望研制出能够进行反馈和对认知能力进行人格化加强的神经接口演示样品，旨在控制作战、侦察、运输和其他机器人装置，以及改善人员训练质量。

第二，计划获得关于人和动物大脑认知功能机制的新试验数据，并检验关于皮层变异与个体能力差别的关系的假说。

第三，基金会意识到，在认知技术系统(人-机认知接口、“大脑-计算机”接口和“眼睛-大脑-计算机”接口、人形机器人和神经元机器人) 中使用时，人工和混合智能系统十分需要大脑数字模型和模拟大脑工作。

第四，为了进行后续研究和神经外科、神经生物学、认知心理学和神经人机工程学领域数据可视化，先期研究基金会正在准备实施与开发新技术和软、硬件系统相关的项目。

目前基金会正在选择主导执行者，并组织集成生物系统各研发执行者进行合作，不过，这不影响基金会领导层参与相当大胆的研究。

例如，2014年9月演示了项目的阶段性成果。项目的主要目标是，对在人机系统框架内建立用来以后台方式控制附加设备的“大脑-计算机”接口的原则可能性进行试验性评估。在演示过程中，操纵员借助于大脑的生物潜力控制四旋翼无人机在迷宫和自由空间里运动，同时保持了自由移动和人机交流的可能性。

德米特里·罗戈津说，先期研究基金会计划实施类人机器人平台研制综合项目。他说：“俄罗斯的智能机器人将具有一系列特点，包括在克隆服装的帮助下控制，高灵敏度机械手，高效的3D视觉系统。操纵员不仅能够把自己的运动传给智能机器人，还能获得力矩反馈，从而能在抓取时对力进行控制。该系统将类似于‘阿凡达’。实际上机器人的操纵员将身临其（指机器人）境。类似的东西世界上还没有研制出来。”

不过，先期研究基金会目前已有可展示的东西——让我们回忆一下在讨论先期研究基金会成立后一年半的工作成果的框架内所展示的人形机器人。今年1月，向活动的参加者（其中包括俄罗斯总统）展示了“人形技术装备”科研生产联合体在基金会的支持下研制的“阿凡达”人形机器人。根据在中央精密机器制造科学研究所的靶场进行的演示（机器人对靶子进行射击并驾驶四轮越野摩托车，其所有运动都由操纵员遥控）判断，德米特里·罗戈津知道说的是什么。

至于国外的研究，则在相关机构的计划中既有类似的项目，也有“超前”研究计划——计划在以下领域开展工作：多模态接口，直觉理解和自然接口，可移植材料和装置，“大脑-计算机”集成，认知机器人技术等。

美国国防部高级研究计划局领导人关于成立生物技术专业研究机构的决定证明，这是一个特殊方向。不过，高级研究计划局进行与此跨学科知识领域相关的研究不是第一年了，提一下两个关键计划就足够了：“脑定量模型”（Quantitative Models of the Brain）和“皮层处理器”（Cortical Processor）。在前者框架内，计划建立实用的数学基础，下一步认知神经学领域的成果可能将建立在其基础之上。其中，计划对神经化学活性（记忆形成的基础）的时空类型进行数量研究，并利用所获得的类型模拟记忆的分层组织，演示分子模型方案的工作能力。

第二个计划的目标是通过对新皮层进行硬件模拟来解决实时识别面容的高难度任务。在其实施过程中，计划研制能够识别复杂的空间和时间规律性并自动适应条件变化的“大脑皮层处理器”。该计划是高级研究计划局所进行的功能类似于哺乳动物大脑的计算机研究与研发工作的一部分。这种“人造大脑”可被用于研制智力水平与猫和老鼠没有区别的机器人。

仿生学

仿生学是在模拟生物机体构造和生命活动原理的基础上来解决工程任务的科学。在设计装备时运用仿生学原理能解决新的军事和特种技术装备研制中的系统、技术和配置问题。

毫无疑问，仿生学是新科学边疆之一。美国陆军那个军事研究试验室正在进行一系列相关的研究。从长期来看，旨在理解控制脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质、细胞器、细胞、有机体、种间相互作用、神经系统和认知系统的基本特性、控制原理和机制的基础研究可能会催生生物材料、毒素鉴别和消毒系统的新研制方法。计算细胞生物学和分子生物学、用于生物医学和生物学研究的大规模预测模型、基于仿生学的计算、生物电子学、生物能量学、生物力学等——直接或间接与仿生学领域相关的研究方向有几十个。

高级研究计划局还有更有意思的研究计划。其中，似乎是因为担心在与生物学和仿生学相关的方法和技术方面有可能出现突破，高级研究计划局2015财年启动了SAEBR (Surprise Avoidance in Engineering Biology Research（防止突然出现未知的生物工程效应）计划，打算吸收工程生物学各发展方向上的主要专家来评估潜在不可预测和不能预见的运用，包括复杂系统、技术和方法的新性能及其没有揭示的潜力。研究的方向是如何防止现在的工具和技术被滥用。

基金会在仿生学领域的主要活动方向与实现信息的获取、传递、处理和使用以及生物能量学、生物力学、生物感受作用、导航等问题联系在一起。所有这些方向的工作有一个共同的目标——揭示其技术实现的潜在原理和方法。

预计，先期研究基金会仿生学领域各项目的实施将有助于获得关于动物、鸟类和鱼类空间定位，在各空间领域以最小的能耗获得最大移动速度，抗辐射作用，以及化学和生物性因素等机制的新试验数据，在力学感受和化学感受作用的基础上研制检测技术装置，以及演示型人造肌肉和感觉器官仿生系统。最大胆的项目可能与以仿生学原理为基础研制武器装备有关。

未来医学

该研究方向的基本原理基于生物技术、纳米技术、新材料、人对极端因素的耐受力和抵抗力领域的科学发现。俄罗斯卫生部、联邦生物医学署和联邦科学组织局的主要科研机构的科研集体是该项目的协作单位。

俄罗斯科学流派在医学领域既拥有世界公认的基础研究成果，也有实用成果，但必须承认存在技术断层，缺乏持续的跨学科研究，而这是西方研究者的强项。不过，如果我国科技基础获得应有的发展，挑选出有前途的专家并让他们去国外实习，恢复苏联科学家们20世纪末中断的研究，我国未来的医学将能够提高到一个新水平。采取这种积极办法已经取得了很典型的成果：2010年底俄罗斯外科医生在女病人体内直接培育了新气管，这是我国专家向意大利著名移植专家保罗·马恰里尼教授学到的新方法。

这一方向上的预期成果清单与国外许多研究有相似之处，包括研发个性化药物，获得基因控制和免疫力修正技术，组织与器官再生技术，自我供血技术，以及提高部队操纵人员的认知能力以及各兵种士兵的体力、心理生理能力和认知能力。

目前基金会正处于寻找伙伴，理顺基金会和各科研中心之间多边联系的阶段。例如，去年底，基金会召开了主题为“冬眠与活力不足”的研讨会。基金会将根据研讨会成果制定科技项目，以实现现有成果并在该领域进行下一步的研究。参加研讨会的代表来自俄罗斯科学院细胞生物物理研究所、俄罗斯医学科学院劳动医学研究所、俄罗斯科学院谢切诺夫进化生理学与生物化学研究所、基洛夫军事医学院和其他科研中心。

国外十分重视转换性基础研究、关键方向的应用研究，有选择地发展预计能对士兵作战能力有革命性作用的先进技术。

十分重视恢复因伤导致丧失的大脑功能——运用大脑活动机制理解和模拟领域的最新成果，以开发新的颅脑创伤疗法。一些研究小组正在为理解大脑语言准备新的科研储备，以提高战场效能，康复和伤后重返部队。在开展这些工作的过程中正在创建的方案应能通过运用能填补受损大脑漏洞的编程装置来恢复感觉运动功能。

西方研究者对完善野战医疗方法与技术的兴趣提高是很自然的。例如，计划研制用于发现疾病标志并在分子水平上对其进行分析的简单仪器——用于在紧急情况下诊断和治疗。在流血（战斗中最常见的死亡原因）时进行紧急救护十分重要。能够促进血凝固的物质可以解决这一问题，它们被输入身体后能“堵塞”流血部位。

先进材料

研制未来武器要求研制具有独一无二性能的新材料。目前材料研究与研发是国外的研究重点之一。同时，材料学往往与其他科研方向交叉。光子学、电子学、能源生产与传输、生物和生物合成材料、构造材料、高强度弹性材料和防冲击技术、生产技术——所有这些领域都能在与先进材料相关的研究中找到应用。

至于更具体的例子，那么目前正在研制能在光子学和光学技术中得到应用的功能性聚合物。利用纳米和生物技术研制的材料及超材料特别受重视；为了研发新型传感器和信号传递装置，以及用于模拟从分子级到宏观生物材料功能的材料，越来越广泛地在微米和纳米级水平上使用计算机模拟方法。所获得的材料将被用于研制自恢复材料、智能材料、用于抵御化学武器和细菌武器的材料。

先期研究基金会许多与先进材料有关的项目已经处于实施阶段。例如，在与一些主导科研机构的合作下，基金会的研究人员开始与全俄航空材料研究院共同研制全套极耐热构造材料和保温材料及蒙皮。还已开始开发将植物原料加工成优质水解纤维素——包括均质火药生产在内的各种生产的基础——的热真空脉冲技术。

在“未来保卫者”综合项目的框架内，与萨拉托夫切尔内舍夫国立大学开始联合研发以超细纤维和超高分子量聚乙烯等为基础、具有更好的物理机械性能和使用性能的新型复合材料。实际上，在萨拉托夫已经成立了沿三个方向——“伪装”、“防护”和“生命力保障”——开展工作的试验室。其中每个方向都有自己的重点任务。

还有关于先期研究基金会的另一个项目已经启动的消息——北高加索大学为研制圆盘激光器而以稀土元素为基础开发光学纳米陶瓷合成原理项目已获拨款。

但大概最全面的可以说是先期研究基金会和中央精密机械制造科学研究所的联合项目，在该项目实施过程中将研发新一代士兵装备。基金会副董事长兼基金会科学技术理事会主席维塔利·达维多夫在接受国际文传电讯社采访时说：“目前‘士兵’现代化全套装备攻关已经完成，但在中央精密机械制造科学研究所和一系列其他机构的参与下，我们已经开始在上述项目框架内攻关俄罗斯士兵未来装备的各组成部分。我们没有回避未来武器。其中，基金会正在实施未来狙击系统研发项目。未来士兵应在敌人打不到他的距离上消灭后者。这一距离远远超过今天的距离。”未来装备的组成部分包括能昼夜作战的全套防毒装备、用全新材料制成的防弹衣、新型伪装器材。

未来能源

在“未来保卫者”综合项目框架内，基金会与国内主要的科研机构正在着手共同研发基于替代动力原则的未来能源系统，包括使用可再生的廉价替代原料。已经找到了能有效地将低强度热流转化成电能的方法。

至于先期研究基金会的计划，那么它们主要方向都是解决与研发以下器材和技术相关的应用任务：高能凝聚材料、大容量电能存储器、小型可移动发电机以及利用生物、其他可更换的替代燃料和人体热能作为能源的技术和相应的演示样品。

国外在该领域的研究主要沿三个方向进行：

• 机动平台用蓄能器：储存、集成、混合以及增加能量储存密度的方法；专为高压系统供电的小型超高压蓄能器；未来可能取代化学电源的最新储能方法；先进的材料压缩方法；可布置在设备可用空间内的先进的能量储存方法；专用混合蓄能器；研发蓄能器和提高能量储存密度；

•能量转换：物理-化学特性搭配；燃烧机理的基本动态；瞬态热过程；确定雾化重质液体燃料的燃烧参数并模拟其燃烧；定量可视化高压雾化重质液体燃料燃烧；JP-8型燃料喷射器的特性描述和物理模拟；技术设备紧凑电源的组成部分；“智能”自适应涡轮机桨叶；高效压缩机和燃烧室新构想；

• 智能动力：小型可移动动力系统；运输工具和平台电气系统的架构；借助于动力进行防护；整合和管理运输工具与平台的动力；野营动力网的架构。

四、信息研究

先期研究基金会的信息研究方向包括五个基本的方法和技术开发领域——未来信息处理与传递系统，人工智能和认知技术，网络安全，社交网络，探测技术。这五个领域同时还都是基金会正在实施的“未来网络武器”综合项目的组成部分。

“信息研究”方向负责人谢尔盖·加尔布克认为，最近二十年，在信息技术领域取得的进步已经催生了所谓的信息领域，它涵盖工程目标（基础设施、武器装备，直到家电）和社会目标（个人和网络团体）。信息领域的出现与我们周围的工程目标的自动化水平飞速提高联系在一起，在社交领域它催生了全新的社交方式。加尔布克说：“从国家和社会安全保障的角度看，这些目标的重要性使我们可以大胆地将信息领域称作新战场。该战场有其独一无二的军事行动形式、方法和手段，特殊威胁，以及确定力量与装备配置的‘地图’。”

还必须考虑到，目前信息技术已成为混合军事冲突不可分割的一部分，并且往往在其中发挥着重要作用甚至决定性作用。

俄罗斯在第五次技术创新浪潮中的落后严重影响了目前其在信息领域的研究质量。这特别涉及到与硬件部分有关的研究，其次涉及软件部分。

总地来说，俄罗斯在信息领域的实践活动发展很不平衡：如果说在网络安全领域我国取得了一定的成绩，那么在社交网络方面的工作才刚刚进步。

无论如何，可喜的是，先期研究基金会已将“信息研究”作为一个独立的方向，这是需要深入和加强开发的重点科技领域之一。

先进的信息处理与传递系统

在信息流密度雪崩式提高的情况下，出现了研发先进的信息处理和传递系统的必要性，包括能够在极端条件下稳定工作的此类系统。

美国陆军八个军事研究试验室之一——“计算科学试验室”是专门研究这一知识领域的试验室。其主要部分涵盖十多个研究方向——预测科学、数据流处理、先进计算机架构、计算机技术。此外，还在进行高速计算领域的基础研究。

国外研究十分重视高速分布式计算（使并行计算、云计算与分布式计算系统动态监视和适应外部环境条件变化相结合）的安全性。还在探索用于确保网络防护、军队前沿驻扎监控大数据高速处理系统自主运转、战场战术决策支持的技术和资源。

进行特种作战需要应对在使用网络协议和信息交换、处理和传输体系结构时分散的信息通信系统数据（大数据）处理规模和速度不断增长的挑战，包括将态势监视和人机系统控制系统的数据整合入统一的受监控信息空间的任务。

国外研究机构的重点研究方向包括：完善交通工具的车载通信系统和旨在缩短延迟时间、提高信息交换协议单位容量的装备系统；在考虑到商业通信体系与硬、软件的整合能力和国防领域的特点的情况下，制定国家层面对信息系统的要求；保证在建体系的灵活性，以确保具有较高的改进潜力和更换功能组成部分的能力。

同时，先期研究基金会正在研究在数据处理和传输领域开发广泛技术的可能。在其他方向中，先期研究基金会参与开发：基于动态多类型中继网络的路由自由选择通信系统的控制技术，分布式异种网络高速计算技术，以及未来计算平台用的基础集成光学元件3D研发技术。此外，基金会还对量子计算（预期成果清单中包括研发量子计算机集成电路元件和量子密码技术）和纳米技术（计划在真空毫微电子技术的基础上研发信息处理和传输系统中的微电子元件）寄予厚望。

人工智能和认知技术

半个多世纪以来，为了开发图像识别、文本理解和语言翻译能力不亚于人类智能的人工智能，相关工作一直在进行，但距离完成还很遥远。

但是近年来的成果让人们有理由认为，该领域的进展至少已经大大加快。不仅如此，一些著名科学家已经严肃地指出盲目发展人工智能所潜藏的危险——以前只是在科幻小说中可以看到这些。

今天，越来越多的现代化研究的名称被冠以“认知”一词——机器人认知体系，认知模拟与探索，战术信息的认知呈现。总地来说，这没有什么可奇怪的：在人工智能领域，与人的认知活动相关的积极科学研究是人工智能领域迅猛发展的推动力之一。

今天，高速计算设备和采用新的高效信息处理方法（其基础是智能手段，包括模拟人脑思维活动）的信息通讯网络确保对各种数据的分析实现了突破。

这些手段将有助于在生物学、虚拟空间、经济学、社会科学和情报方面实现计算智能的自动化。开发这些领域需要由人、传感器和网络设备产生的各种数据构成的抽象、预测模型（最好是因果模型）的研发技术（美国国防部高级研究计划局的Big Mechanism计划）。

人工智能和认知技术领域的进步还能引发一些较特殊的进程发生根本变革。例如，简化使用小语种的工作，改变翻译活动，从而可为交叉语言侦察和战略通讯快速建立自动化翻译系统。或者读出言外之意——最新技术将帮助军队决策者过滤文本中多余的信息，将相似的文件联系起来，从隐藏的信息中得出的结论，进而做出决策。

先期研究基金会制定了一系列以研发这种智能系统原型为目标的方案。在人工智能和认知技术领域展开必要的积极开发的情况下，预计会在图像（人脸、地球遥感图像上的物体）识别领域取得突破。更加雄心勃勃的任务是，学习和模拟人的思维过程，用技术系统理解信息的含义和有多种意义的上下文，包括不完整、不准确或失真的数据，以及高效地掌握新知识和做出评估鉴定。

网络安全

随着信息技术在现代社会生活中的重要性不断提高，信息安全保障问题变得越来越迫切。

目前在与网络安全相关的研究领域中，敌人的网络基础设施和社会心理方面最受重视。此外，用于探测威胁的自动学习算法正在得到发展，网络分析中的认知效果正在研究之中，网络行动计划制定及其指挥方法以及网络系统高效恢复方法正在得到完善。随着混合战争遂行方法的发展，预防金融诈骗——对私人和国家商业活动的攻击工具之一——正在得到重视。

一个非常迫切的方向是研发用于发现军事部门在开放市场上购买的软件和硬件设备中的后门的工具和方法。这种趋势与移动软件也有关系——军队积极使用便携式计算平台会导致与使用隐藏恶意功能的软件相关的风险提高。

除了积极措施，还在制定与开发以下技术相关的方案：多级安全，选择性控制访问，以只访问有限的必要数据而不是整个数据库或文件系统为目标的策略处理分系统——鉴于组建诸兵种合成兵团，这一方法特别重要（对于美军来说非常现实，因为其越来越多地参与人道主义行动，在这种行动中最重要的组成部分之一是将盟国、伙伴和其他有关各主的信息资源联合在一起的网络结构）。

在这个方向上，先期研究基金会计划实施的科学技术方案获得成功后，将有助于消除国防和安全领域目前和未来的信息安全威胁。同时，优势仍将在于研发能够自动检查软件（检查有无未声明的功能，包括源代码不可访问）以及研究限制访问的信息之防护问题（在未经检查的环境中处理信息时，包括云架构和分布式网络）的方法和自动化设备。

目前先期研究基金会已经启动了自己在该领域的旗舰项目：在莫斯科国立罗蒙诺索夫大学成立了网络安全智能系统试验室，这个试验室的工作人员超过10人，包括科研人员和系的研究生。试验室主任是物理学数学副博士德尼斯·加马尤诺夫。

在项目框架内正在实施的技术将能通过自动查明设计的逻辑错误并设计网络软件来提高因特网的俄罗斯部分的防护能力。

基金会项目负责人谢尔盖·日沃季科夫认为：“该项目独一无二——世界上只有几个科研小组在从事这种任务。无疑，团队的雄心加上以前获得的经验和知识能让他们按计划取得结果。”

社交网络

社交媒体持续风行，因特网日益普及和访问方法的增加，为解决提高国家国防力和改善安全的任务提供了与现代社会相互影响的新能力。在这一方向的框架内，基金会正在进行研究，以确定因特网发展、新的社交媒体形式的出现、未来的人机相互作用算法、因特网从虚拟现实进入现实目标的前景。

社会工程学领域的项目占有一席之地。应该指出，用集体智能来解决科研和应用任务，是实现既定目标的最有前景的方法之一。

总地来说，先期研究基金会与社交网络相关的工作方向也是外国固有的研究方向。但是对于国外社交媒体和社会工程学领域的项目来说，多层级