2050年！超级生化战士来袭

从“美国队长”史蒂夫·罗杰斯、《再造战士》中的尚格云顿，到《星际争霸》中的吉姆·雷诺，体能与战斗技术异于常人，所向披靡的“超级战士”一直是硬核科幻影视文学作品中津津乐道的主题。近日，美国国防部的一份技术展望报告，做出了一个惊人的预测：这样的“超级战士”可能在2050年左右，就会走出科幻电影和游戏画面，真实地活跃在战场上

未来半机械生化战士想象图 |https://www.ibtimes.sg/

在这份名为“超级生化战士2050”的报告中，美国国防部“人体运动表现与健康生物应用”技术委员会（BHPC），对未来30年中，能够增强战斗人员身体机能，与人体进行整合的前沿技术进行预测和评估。

生化人（Cyborg），又称半机械人，最早在上世纪60年代由NASA生物与神经科学家曼佛雷德·克莱恩斯提出。克莱恩斯认为，普通宇航员难以胜任未来的长距离太空探险，所以必须将生物机电工程技术应用于人体改造，以便使宇航员能够在极端环境下更有效地完成工作。

报告指出，今天，由于人类在基因工程、合成生物、纳米、微电子以及人工智能技术领域即将迎来飞跃发展，所以“生化人”概念即将成为现实。而接受改造的“生化战士”，也将重塑未来战争的面貌。

鹰的眼睛，狼的耳朵

那么，“超级生化战士”到底强大在哪里呢？大家小时候可能看过一部名为《布瑞斯塔警长》的美国动画片，这位新得克萨斯星球上的执法官拥有“鹰的眼睛，狼的耳朵，豹的速度，熊的力量”，而BHPC设想中的超级战士，也和布瑞斯塔警长一样，拥有更敏锐的感官，更优秀的身体素质。

布瑞斯塔警长的超能力，未来可以通过人体改造获得 |http://www.fanpop.com/

首先，让我们来看看“超级战士”的超能视力。夜晚，对于战场上的士兵来说，是难以逾越的障碍，虽然现在已经普遍装备了夜视设备，但它的视野和功能依旧有限，且沉重不便。而未来的超级战士，将在黑暗中依旧拥有穿透夜雾的视力，周围环境将被他们的双眼还原成白昼。那么如何做到这一点呢？密歇根大学电子工程与计算机科学教授泰德·诺里斯给出的答案是“超级隐形眼镜”：它的原材料是石墨烯，有两层，中间是一层绝缘层，通过测定红外光线冲击石墨烯材料发出的光电效应，来“感知”光线。

经过特殊处理的石墨烯材料，在常温下可以正常工作，并可以缩小到指甲盖大小，所以能够方便地集成到隐形眼镜和其他小型可穿戴电子设备上。

附着在小鼠视网膜细胞上的红外与紫外光线感知颗粒 |https://www.sciencealert.com

不过，技术专家并不满足，“超级隐形眼镜”毕竟依旧是一件“外接”设备，另一批专家已经在探讨通过直接“改造”人类眼球，从而让未来的士兵具有夜间视觉——直接将感光颗粒“注入”眼球。

近日，科学家们已经通过小鼠实验，成功将一种直径约为38纳米，能够将红外线长波转化为可见光短波的纳米微粒，注射到小鼠视网膜感光细胞中，从而让小鼠拥有了长达百日左右的“夜视”能力，并没有引发其他副作用。由于这种微粒感光性依旧不足，不能让小鼠感应到连续清晰的红外影像，所以BHPC预计，在2030年左右，才能初步解决材料问题，并且在2050年左右能够进行大规模人体手术试验。

美国下一代TCPS设备，同时具有通讯与听力保护功能 |https://www.military.com/

在恶劣的作战条件下，仅仅有锐利的鹰眼，还是无法全面获悉瞬息万变的战场信息，士兵的听力同样重要，需要他们拥有“狼的耳朵”。具体解决方案，就是基于骨传导耳机技术而研发的耳蜗植入听觉增强设备，使得佩戴者能“听”到环境中的次声波与超声波，并且有效防护战场噪声对听力的损害。

根据2012年美国国防部的统计，大约6%的退伍陆军军人患有不同程度的听力损伤。为此，美国陆军正在研发下一代战术通讯与保护系统（TCPS）,这是一种模块化的带有基础听力保护功能的单兵通讯系统，复合材料制成的耳罩能够有效降低士兵所乘载具噪音以及战场武器爆炸噪音对听力的损害。

在此基础上，科研人员希望能够在TCPS中集成听力“锐化”功能。根据报告显示，最可能采用的，就是下一代骨传导耳蜗技术，它能把外来声波，包括次声波与超声波转化为数字讯号，再传导至位于内耳的接收器，转化为电脉冲，直接“通知”听觉神经，而不会损伤耳道与耳膜。

豹的速度，熊的力量

有了“鹰的眼睛”和“狼的耳朵”，接下来再看看超级士兵如何获得“豹的速度”，“熊的力量”。在许多科幻作品中，超级士兵的神力都是通过注射各种合成药物，或者通过穿上神奇的盔甲获得的，比如美国队长和好基友钢铁侠。而现实中的超级战士，也许会同时运用这两种方法，一内一外，让自己的身体机能超越常人。

具体来说，这“内外共济”的力量增强术，可以拆分为两个部分，首先是给士兵体内注射基因编辑过的特殊肌细胞，或安装软机器人。麻省理工学院的机器工程博士德文·尼尔(Devin Neal)发现，骨骼肌细胞对于光信号异常敏感，可以通过光信号来精确控制它的运动。所以他就设想，将一批3D打印的基因改造肌细胞，以及软机器人，精确植入人体骨骼肌神经肌肉接头，以外在光信号发射技术，精确控制骨骼肌细胞的运动。

肌肉表现增强功能软机器人想象图，由光感应接收单元，人工骨骼肌细胞株，以及复合材料支撑的柔性增强人造骨骼组成 |https://www.nanowerk.com/

在实验室中，尼尔成功地3D打印出了已经进行过基因编辑，能够对荧光信号产生直接反应，并无排异副作用的小鼠骨骼肌细胞株。以不同构造组织在一起的骨骼肌细胞株，植入后，能够迅速响应外部光信号，提高肌肉反应速度与表现力。BHPC预计，在大约2030年，我们就能成功合成出增强型人类骨骼肌细胞株，并与一套光遗传学技术传感紧身衣相互配合，形成一套肌肉增强与控制系统。

届时，这套智能紧身衣，将通过遍布在紧身衣内侧的光脉冲点，向穿着者肌肉下与神经束附近内置的人造骨骼肌细胞株发送信号，这些肌细胞株可以在植入软机器人的辅助下，帮助穿戴者实现肌肉疲劳快速恢复和力量增强。技术人员通过紧身衣的内置智能芯片，甚至可以进行身体动作“编程”，通过特定组合的光信号，让瞄准射击等动作变为固定肌肉记忆，执行起来更加迅捷，精确，并且可以用于治疗士兵身体机能的某些永久性损伤。

现代普通士兵VS装备了全身增强外骨骼的“未来战士” |https://visual.ly

智能紧身衣解决了体能增强问题，但还没有解决另一个大问题——防护，这就需要另一个搭档，军用个人外骨骼系统来帮忙了。美国国防先进研究计划局（DARPA）在2000年启动了“增强人体体能外骨骼（EHPA）”计划, 如今已经有不少技术企业拿出了原型产品，比如美国雷神公司的全身结构外骨骼XOS，以及洛克希德·马丁公司的人类外骨骼负重系统（HULC)。

美国雷神公司的全身结构外骨骼XOS2代产品 |https://www.hardmob.com

这些产品以自身发动机提供动力，在提供对士兵身体的基础防护功能之外，还增强了他们的负重搬运与复杂地形通过能力。另外，枪械瞄准稳定用手部机动外骨骼（MAXFAS）也在研发中，它自带加速度计和陀螺仪，能够在帮助士兵负担一部分手持轻武器重量的同时，自动纠正士兵在射击中的偏移动作。

枪械瞄准稳定机动外骨骼（MAXFAS）|https://www.popularmechanics.com

用智商碾压你

当然，如果只有出类拔萃的感官、力量和速度，依旧是一介莽夫。未来的高科技军事冲突需要更聪明的士兵。所以BHPC为未来超级生化战士准备的第三样利器，就是植入大脑的神经增强装置。届时，利用先进的脑机界面技术，士兵不仅思维和反应更加灵敏，还可以利用意念直接操纵武器和交通载具，甚至达成单兵之间的即时交流通讯。

早在2015年，美国国防部先进项目管理局（DARPA）就启动了一项缩写为TNT（定向神经塑造训练）的先进研究项目，目的在于通过向大脑学习区域精确植入电极，促进脑垂体分泌特定信息素，提高学习分析与记忆能力。这项十分“初级”的脑机连接技术依旧拥有广阔的应用前景，能够大幅度缩短那些军事高技术岗位人才培养的周期与投入。DARPA “TNT”项目负责人，神经生物研究专家道格·韦伯（Doug Webber）说，未来终极目标，是力图将人脑变成一块可以直接通过外设设备输入信息与技能的ERROM（可擦写可编程ROM）。

这个设想，已经部分由硅谷极客大亨埃隆·马斯克的科技创新企业“Neuralink”实现。Neuralink初期阶段的目标，就是通过代号“缝纫机”的外科手术机器人，向人脑补植入电极和微型芯片N1传感器，电流将激活那些失调和紊乱的大脑神经元，从而治愈脑神经失调导致的人体功能紊乱。不仅如此，亚利桑那大学的专家，已经在实验中通过电流刺激小鼠大脑神经元，成功地提高了它们的听觉，更加速了它们的神经反应速度。根据BHPC“超级生化战士”报告中的估计，在10年内，科学家们就将开始以外围神经系统（比如三叉神经与交感神经）为目标，进行外部介入人类大脑，强化思维能力实验。而到2050年，第一批带着脑机接口，类似《攻壳机动队》中草雉素子那样的超级战士，将走上战场。

参考文献

[1]Devin Neal《Formation and Optogenetic Control of Engineered 3D Skeletal Muscle Bioactuators》，lab on a chip,2012.9

[2]John G Casali《A field investigation of hearing protection and hearing enhancement in one device: For soldiers whose ears and lives depend upon it》，Noise&health, 2009.11

[3]Yuqian Ma, Jin Bao, 《Mammalian Near-Infrared Image Vision through Injectable and Self-Powered Retinal Nanoantennae.》 Cell, 2019.2

[4]Biotechnologies for Health and Human Performance Council，Department of Defense 《Cyborg solider 2050》,2019.11

作者：朱步冲

编辑：odette

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