浅析军用机器人发展趋势

  21世纪以来，随微电子技术、光电子技术、纳米技术、微机电技术、计算机技术、信息处理技术、通信与网络技术、新材料技术、动力装置和航空航天等高新技术的迅猛发展及在军事领域的拓展应用，为无人化武器系统的设计和研究提供了强劲的科学动力。而军用机器人作为无人化武器装备的重点发展趋势之一，具有极大的战场应用价值和研发潜力。美国一位军事专家在其《21世纪战略技术》一文中曾有这样的表述：“20世纪地面作战的核心武器是坦克，而到了21世纪，地面作战的主体力量则可能是军用机器人。军用机器人在军事领域的发展和作用将是不可限量的，也是催生新的战争形态的最有潜力的技术动力。”可见，军用机器人的发展现状、趋势、特点以及在军事上的应用前景均已极为可观，并将在未来战场上显示出越来越突出的综合优势。

  “机器人”一词最初源于捷克语中的罗伯塔，意为奴隶或被压迫的劳工，像机器一样不知疲倦地劳作。在20世纪初第一次出现在了捷克作家卡雷尔·恰佩克的剧本《罗萨姆的万能机器人》中。剧中描述的“机器人”能够代替人类从事一些繁重的体力劳动，甚至有自己的思维，能够懂得人类的语言并理解人们的意图。为而后机器人的设定确立了基本的含义，即意为“类人的机械个体”，并慢慢的出现在各式科幻小说当中。

  在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，加藤一郎从仿人的含义出发，提出了机器称为机器人的三个条件，即具有脑、手、脚等三要素的个体；具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；具有平衡觉和固有觉的传感器。又因为动物一般也具有上述这一些要素，所以在后来的发展过程中，不但可以把机器人理解为仿人机器，也可以广义地理解为仿动物的机器。

  然而随着科学技术的进步与发展，当机器人真正从书本走进现实，其涵盖的内容反而越来越丰富，对机器人的定义也在不断充实和创新。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”可见，此时的机器人早已跳出外表类人的藩篱，改而依据实际功用进行定义。“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。”而伴随人们对机器人技术本质认识的逐步加深，机器人技术开始向人类活动的所有的领域加速渗透。

  中国工程院院长宋健指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。”而当机器人技术应用在军事领域，一种崭新的无人作战力量便告诞生。1966年，美国海军使用机器人“科沃”潜至750米深的海底，成功打捞起一枚失落的氢弹，轰动一时。这一事件使人们第一次看到了机器人潜在的军用价值。在之后的发展中，“军用航天机器人”“危险环境工作机器人”“无人驾驶侦察机”等先后研制成功，使得机器人的战场应用有了长足的进步。

  从设计结构上，军用机器人一般来说包括指挥控制管理系统、操作系统、信息传输系统、动力系统、移动装置等六大系统，有的还具有侦察设备、各式武器，拥有军事机器人所特有的军事功能。从军事用途上看，机器人能用于情报侦察、巷战、反坦克、巡逻守卫、布雷排雷、装弹运输、假目标诱饵、电子干扰、移动式通信中继站、爆破攻坚、物资装运、抢险救援及装备维修等每个方面。其中，军用机器人能是一个直接用于作战的武器系统，如机器人坦克、机器人火炮、自主式地面车辆、扫雷机器人、防化机器人、侦察机器人等；也可以是武器装备上的一个部分，如军用飞机的“副驾驶员”系统、舰船作战管理系统、武器装备的自动故障诊断与排除系统、坦克炮用自动装弹机系统等。但无论这些系统有咋样的用途，其本身就具有的突出优势所在，必然引起军队编制体制的重大变革和作战原则的巨大改变。

  为了更好地适应战场需求，军用机器人的种类多种多样，几乎涉及战场各个角落和作战各个层面。按使用方式而言，可大致分为固定式和移动式。固定式机器人更多用于防御作战，通常固定在防御阵地内，通过截获和识别敌方目标进而使用不相同性质的武器进行射击。如反坦克武器、自行火炮、近卫机枪等。移动式机器人则更具灵活性特征，通常有轮式、履带式、步行式之分，可以在战场上随意活动并执行多种任务。如美国研制的“奥德蒂克斯型”功能式机器人，有六条仿生腿，移动时三条抬起，三条支撑，以此交替进行运动，能轻松实现登高、下坡，可以自主改变移动方向，甚至原地旋转。

  按控制方式而言，可大致分为遥控式和自主式。遥控式机器人通过操作人员远程操控，依托配备的摄像装置反映行动路线。自主式则不需要操作人员的直接介入，能够最终靠预存甚至即时采集数据信息，自主选择最佳行进路线并完成其他指定任务。

  按作战任务划分，可大致分为战斗机器人、侦察机器人和工程保障机器人三种。战斗机器人能直接参与作战，从而大幅度减少人员受伤或死亡。侦察机器人则一般体型精小，具备相当的隐身能力，目前正在研制的有战术侦察机器人、三防侦察机器人、地面观察机器人、目标引导机器人、便携式电子侦察机器人、仿真机器人等。工程保障类机器人有多用途机械手、排雷机器人、布雷机器人、烟幕机器人、欺骗系统机器人等，能从事战时紧急状况下的修路架桥、布雷排雷等艰巨任务。

  当然，按照编成划分或许更为直观，可大致分为机器人“侦察兵”、机器人“哨兵”、机器人“工兵”、机器人“水兵”、机器人“后勤兵”、机器人“战斗兵”等。但不论怎么样来划分，军用机器人已经被普遍的应用，并必将成为未来战场不可或缺的主要利器，发挥出其他技术装备无法替代的作战效能。

  在可以预见的未来战场之中，战术打击能力的精确性、战场环境的残酷性、作战行动的危险性都将日益凸显。当技术条件水平足以支撑无人化作战力量在现实出现，足以接替有生力量完成在战争中的各种角色的扮演，那么让人远离战场危险和残酷的对抗杀伤就成了一种必然的选择。据相关资料显示，很多国家正在进行的许多项研究，目的是为了更好地保护战场上士兵的生命或试图缓解人员的疲劳，增加他们生还的机会。但不论是新型的防护衣也好，还是已经初步研制成功外骨骼装甲也罢，士兵在增加安全保障的同时，却也受到了更多的制约和影响。如防护装置会给战士的行动增加额外负担，使他们很难高质量地达成目标；防护衣会影响士兵的触觉、嗅觉、视觉以及听觉能力，连吃饭和方便都变得格外艰难。

  无人化作战研究专家认为：“人类将愈加没办法忍受残酷而激烈的未来战场环境，只有使用无人化技术去应对现在的大规模杀伤武器，才能更有效地达成战争的目的。”我们很难预测未来的战争场景究竟会是啥样子，也很难确定未来战场上两军对峙将以怎样的方式来进行攻防抗衡，但能确定的一点，只有无人化作战力量才能在毒气袭击的情况下轻轻松松完成各项任务，也只有无人化作战单元可以轻松抵御可能的冲击波和热辐射，并使作战触角延伸至外太空、核电站、海底等危险环境当中。

  与有生作战力量相比，军用机器人有着非常明显优势：一是为达成作战目标，需涉及的作战环境极为险恶，不适宜人类涉足时，亦或是战局危难，唯有某种自杀性行动方能挽救时，军用机器人便是最优选择。它能在毒气肆虐和炮火连天的恶劣环境中生存，并时刻保持冷静地完成各种作战任务，哪怕全军覆没，另一个无人作战单元即可马上补充继续任务的完成。二是当更重要的任务需要人去完成时，军用机器人便可出马替人完成一些较为简单的任务，成为战场上的生力军。三是一些任务可能军用机器人的使用会比人类士兵更有效。如阵地之中的巡逻勤务，机器人没有疲劳、厌倦的不积极的情绪，只要能源充足，便能轻松实现全天24小时全时防护，可以极大提升基地安保实效。

  从技术角度看，军用机器人慢慢的开始朝着智能化方向逐步迈进，计划中的下一代机器人装配多种传感器，慢慢的开始具有人类大脑的部分功能，可以自主识别作业环境，自主实行复杂决策，对复杂外因反应灵敏的同时，亦兼具灵活的行动能力，可谓是人工智能技术发展到高级阶段的产物。据国际机器人联合会的统计，全球拥有的机器人总数在1992年便达到了57.2万个，其中日本拥有35万个，前苏联拥有6.5万个，美国拥有4.7万个，而截至目前为止，这一数量可能早已超过千万。

  纵观人类战争的发展，我们大家可以看到这样一条规律，即任何一种武器技术的发展，并不仅仅取决于其战斗性能和应用效能，更要取决于其经济效益。正如铁器最先出现时并没有第一时间取代青铜器成为战场主流，直到冶炼技术有所突破，大规模的装备更换才告开始一样，战斗效益与经济效益的结合才能使武器装备的发展推广更具生命力，反之只能半途而废。

  从当前发展的新趋势来看，各国对高新技术武器装备的要求，在适用高技术战争的需要的基础上，愈发以经济实用为第一要义。以美国在研的各类军用无人机为例，据相关资料显示，美国的“骑士”无人侦察机研制费用为2.685亿美元，单价为335万美元；曾在波黑战场使用的“捕食者”中空长航时无人侦察机研制费用2.099亿美元，采购单价不超过300万美元；相对贵重的高空长航时无人侦察机“全球鹰”研制费用也仅为3.707亿美元，单价约为1000万美元。而像F-15这样的第三代战斗机研制费用就高达20亿美元，采购单价介乎3000万-5000万美元之间，第四代战斗机F-22研发费用更是高达200多亿美元，采购单价近亿。而最为关键的在于，载人战机的使用维护费用约占全寿命费用的60%以上，大大高于无人机的维护成本。军用机器人等无人化作战平台在经济可承受性方面反映出来的突出优势恰好满足了经济有效的武器装备发展原则，因此也更具吸引力。

  从世界通用的技术分级来看，现代机器人已发展到第三代。第一代机器人是示教再现工业机器人，通过特有的记忆储存装置，可以将作业的各种操作要求做记录，而后按照固定要求模仿示教的动作进行作业。第二代机器人则开始装有小型计算机和传感器，通过系统编程，能够初步感知外界信息和进行简单“思维”。而第三代机器人已经归属于“智能”范畴，开始具备感觉、知觉和识别以及判断能力，其“生理结构”进一步向人类靠拢，因此也可以在战场上担任更多复杂的战斗任务。

  未来智能机器人的发展趋向使用更为高级的计算机，以期突破传统的模式识别关，通过计算机和其他装置，对战场的物体、环境、语言、字符等数据信息模式进行自动识别，使其不仅具备与人之间更为迅捷的交流能力，更能一目了然地认清目标具体性质、目标之间的相互关系，使之更为适应战场情况复杂多变的需要。

  对于无人作战武器装备而言，反应能力一直是制约其应用和发展的主要瓶颈之一。后方操作人员通过摄像机等传感器进行远程控制，天然的隔离鸿沟使得指挥决策的难度直线上升，因此通过机器人自决策实现反应能力增强是未来作战的主要趋势。除了以更为先进的计算机作为“大脑”，实现更高水平的自主判断、自主决策外，通过采用更为先进的外部传感器系统，如化学传感器、触觉传感器、听觉传感器等，使机器人能做到更进一步的“想、看、听、摸、说、写”，并能及时感应到周围的敌情和有几率存在的危险，进而及时采取比较有效防范措施，从而使军用机器人的反应能力得到大大提高。

  对于未来机器人的发展运用而言，实现软件进步的同时，还要在性能参数的持续提升上下功夫。更高、更远、更快、更强，这些基础的战斗性能直接决定着军用机器人的运用前景和使用渠道。法国“神经元”无人机通过机身的隐身设计和新型涂料能有实际效果的减少其在雷达上的暴露信号，达到极强的隐身效果。挪威一家公司研制的仿真机器人仅有蜜蜂大小，仅凭肉眼在十米开外便难觅踪迹，或将在情报侦察领域大放异彩。同时，科学家们正在开展对人体的肌肉和韧带等组织构造的研究，并已经取得重大进展，通过类似人体的柔性设计，使用柔性物质替代机器人身上的刚性材料，可以有效提升机器人的肢体柔软性和关节灵活性。

  早在秦朝时期便已然浮现了标准化的武器生产流程，并且出现了可相互替换的武器部件，大幅度的降低了武器制造成本，并提高了部件使用率。当前随着军用机器人的发展愈发深入，诸多型号诸多类型如果没有统一的规划，极易给大批量的生产带来困难，也不利于维修和保养。未来军用机器人的生产标准化、软件模块化将是促进规模效应必然选择。通过对各类机器人进行比较研究，综合遴选，确定基础款型，可以有实际效果的减少专用机器人数量，提高基础机器人质量。通过实现各构成部件标准化、通用化、模块化，可以为未来军用机器人批量生产创造条件，为建立真正意义上的机器人新军奠定扎实的物质基础。