机械战士2050：人机融合走向何方

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作者：申海良

随着数字机械和生物学的交叉发展，生物技术的进步不断加快，人类改变自身潜力的能力也在不断增长，这将推动人与机器的加速融合。据外媒报道，一个由75名科学家、工程师、律师、伦理学家和军事人员组成的团队，进行了为期一年的研究，对2030年至2050年间可能引入的特定原型人机界面功能进行预测和评估。

该研究认为机械战士技术不仅仅是那些用于从受伤或疾病中恢复功能的技术，而是能够通过一系列“修改”（modification）实现从功能到结构上超越人类正常基线（normal baseline）的技术。该研究从士兵个人能力对士兵战场表现的影响大小作了排序：态势感知；力量和速度；成像和视觉；通信；生理（耐力/睡眠/健康）；虚拟控制；注意力和记忆；学习；嗅觉。这些优先事项揭示了基于人机增强研究的新兴全球趋势。

增强视觉和态势感知

美陆军认为，2050年的战场将在人口密集的城市环境或地下特大城市，这将给目标识别和跟踪带来严峻挑战。在这些场景中，作战人员依托计算能力（允许目标识别、选择和与其他单兵或军事系统共享数据）增强视觉，实现超出正常可见光谱的感官感知。“增强单兵”将有能力从不同波长上分析图像，并更好地在复杂和混乱环境中辨别目标。

视觉增强将为小型徒步分队提供实时获取和共享数据的能力，拥有视觉增强功能的单兵将为中队提供一种便携式的感觉融合能力（sensory-fusion capability）。在通信可能被干扰或压制的多域作战空间中，快速移动的远征部队应该把“增强单兵”编入其中。“增强单兵”作为远征部队的一部分，能够执行独立的外部数据反馈功能，可以从多个传感器融合输入中提取情报数据。

视觉增强有两种方式。第一种是基于现有的眼部组织，保留对视网膜的使用。考虑到目前研究进展，该技术可能会在2030年成熟。第二种是完全替换眼睛，把数据直接传递到视神经。该增强技术预计在2050年成熟，完全是机械或电子的视觉感官输入，包含所有类型和所有光谱的数据输入（包括那些以前不能被人类可视化的数据）。就目前而言，个体不太可能愿意切除眼部的健康组织，因此自愿接受手术可能主要是失去部分或全部视力的人。

光遗传修复和控制肌肉

军队要执行的任务越来越具有挑战性，时刻挑战着士兵的体能极限，肌肉骨骼损伤已成美军战斗力损失的重要原因。光遗传控制网络可用于修复损伤后的肌肉或神经功能，皮下传感器网络通过程控光脉冲传递光遗传刺激（optogenetic stimulation）以增强肌肉控制。它还可以实现作战人员与外部系统连接，或控制他们的身体执行没有受过训练或不熟悉的复杂任务。

许多国家为减少能量消耗而努力开发新作战系统，但事实表明，当前的技术常常会影响作战技能的发挥，并增加代谢值（metabolic cost）。光基因控制紧身衣可以更好地感知人体状态，并提供人与外部系统之间的实时接口。这种人体增强将允许人体与外部系统的动态自适应耦合，让身体动作更稳定、更灵活，并优化在作战环境中的能量消耗。

这种增强被称为植入式数字传感和刺激系统，与外部传感器（如可穿戴设备）相结合，将小型光学传感器植入需要控制身体部位的皮肤下，所有这些都连接到一个中央计算控制器。这可以表现为，在关键肌肉和神经束上有规则间隔地放置细光学螺纹（optical thread），并连接到中央控制区，该控制区只在需要时刺激淋巴结，以唤醒和修复其下方的肌肉。光控将以程序化方式在光线网络中，以一种预先编好的程序让身体作出一套流畅的肌肉反应。这种植入式肌肉传感、计算和刺激网络提供了一个闭环（closed-loop）套件，在战场上可以通过自动避开危险来降低战士伤亡率，同时提高战士的战场体能。

增强听觉交流和保护

因急性或长期暴露在高强度声音中（如枪炮声、爆炸声或军用机器声）而导致与战场相关的听力损失，是美国退伍军人中最常见的残疾之一。2012年的一项研究表明，约10%的退伍军人患有耳鸣，约6%的退伍军人被诊断出有一定程度的听力损失。虽然现有技术（如美陆军支持的战术通信和保护系统）提供了一些保护，但并没有为战士提供增强能力。

在此场景中，通过手术替换或改进中耳骨和耳蜗来增强听觉能力，实现更动态的听力范围，既可以防止高强度噪音，也可以提高对低振幅声音的敏感度。随着技术的发展成熟，它可以将感官感知的范围扩大到次声波和超声波级别，通过无源传感器传输或回声定位（echolocation）定位。该技术属有创性耳部手术，通过手术直接替换或改进耳部将也具不可逆性，那些具有健康听觉能力的人不太可能接受这种类型的增强，将只用于有严重听力损失的个人。到2050年，外部处理器能力和神经网络微创电极植入技术的进步，将使这些技术更易为大众所接受。

听觉增强可提供对高强度噪声的保护，提供更大的可探测声音动态范围，并提供综合通信能力。在拥有少量“增强单兵”的小队中，“增强单兵”将探测到环境中显著的听觉信息，并通过传统的沟通方式将其传递给其他小队成员。对于拥有多名“增强单兵”的小队来说，可以将注意力从听觉线索获取和分发，转移到小队集体行动上。未来听觉增强迭代重点可能会在两个关键领域：一是通过想象或隐语进行交流的能力；二是尽量少的有创性（甚至无创性）和可逆性植入。

增强人类大脑的神经

远程武器系统和无人机在现代战场上越来越普遍。操作人员可以在较远距离外在相对安全的情况下，控制飞行器和基础设施相关的远程武器系统。无人机将在远程侦察和打击敌人基础设施、设备和人员方面发挥不可估量的作用。当前技术条件下，可以用固定式或便携式的作站控制远程武器系统和无人机。这些现有系统虽然有效，但由于用户界面的复杂性和可传递给用户信息的有限性，系统功能发挥受到限制。

在此场景下，“脑-机接口”（BCI）的神经植入将实现个体和次要资产（即机器）之间的无缝交互。这种控制可以扩展到无人机、武器系统和其他由“增强个人”控制的远程系统。通过在大脑中植入调节电极的神经增强，可以通过读/写类型的机制实现机器和操作员的快速交互。这些改进将使“增强单兵”能够通过提高战场意识和作战人员的杀伤能力，对多种资产进行快速和综合控制。

到2050年，科学家将在神经网络和神经植入技术方面取得重大进展，使这些技术能够用于军队中的武器系统操作、网络通信和交互，通过使用分布式传感器、发射器和侦察无人机，利用机器对大脑（以及机器支持的远程“脑对脑”）通信，提高作战人员的认知。对作战人员而言，神经植入将具有广泛的战场适用性，外部处理器和发射器将能够与战场资产（武器系统、无人侦察机、无人机）以及人员通过中央网络的分层中继进行近距离和远距离的交互。

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