机械兵士2050：人机交融走向何方

跟着数字机械和生物学的穿插开展，生物手艺的前进不竭加快，人类改动本身潜力的才能也在不竭增长，那将鞭策人与机器的加速交融。据外媒报导，一个由75名科学家、工程师、律师、伦理学家和军事人员构成的团队，停止了为期一年的研究，对2030年至2050年间可能引入的特定原型人机界面功用停止预测和评估。

该研究认为机械兵士手艺不单单是那些用于从受伤或疾病中恢复功用的手艺，而是可以通过一系列“修改”（modification）实现从功用到构造上超越人类一般基线（normal baseline）的手艺。该研究从兵士小我才能对兵士战场表示的影响大小做了排序：态势感知；力量和速度；成像和视觉；通信；心理（耐力/睡眠/安康）；虚拟控造；留意力和记忆；进修；嗅觉。那些优先事项提醒了基于人机加强研究的新兴全球趋向。

加强视觉和态势感知

美陆军认为，2050年的战场将在生齿密集的城市情况或地下特大城市，那将给目的识别和跟踪带来严峻挑战。在那些场景中，做战人员依托计算才能（允许目的识别、选择和与其他单兵或军事系统共享数据）加强视觉，实现超出一般可见光谱的感官感知。“加强单兵”将有才能从差别波长上阐发图像，并更好地在复杂和紊乱情况中分辨目的。

视觉加强将为小型徒步分队供给实时获取和共享数据的才能，拥有视觉加强功用的单兵将为中队供给一种便携式的觉得交融才能（sensory-fusion capability）。在通信可能 *** 扰或压造的多域做战空间中，快速挪动的远征队伍应该把“加强单兵”编入此中。“加强单兵”做为远征队伍的一部门，可以施行独立的外部数据反应功用，能够从多个传感器交融输入中提取谍报数据。

视觉加强有两种体例。第一种是基于现有的眼部组织，保留对视网膜的利用。考虑到目前研究停顿，该手艺可能会在2030年成熟。第二种是完全替代眼睛，把数据间接传递到视神经。该加强手艺估计在2050年成熟，完满是机械或电子的视觉感官输入，包罗所有类型和所有光谱的数据输入（包罗那些以前不克不及被人类可视化的数据）。就目前而言，个别不太可能愿意切除眼部的安康组织，因而自愿承受手术可能次要是失去部门或全数目力的人。

光遗传修复和控造肌肉

戎行要施行的使命越来越具有挑战性，时刻挑战着兵士的体能极限，肌肉骨骼损伤已成美军战斗力丧失的重要原因。光遗传控造收集可用于修复损伤后的肌肉或神经功用，皮下传感器收集通过程控光脉冲传递光遗传 *** （optogenetic stimulation）以加强肌肉控造。它还能够实现做战人员与外部系统毗连，或控造他们的身体施行没有受过训练或不熟悉的复杂使命。

许多国度为削减能量消耗而勤奋开发新做战系统，但事实表白，当前的手艺常常会影响做战技能的阐扬，并增加代谢值（metabolic cost）。光基因控造紧身衣能够更好地感知人体形态，并供给人与外部系统之间的实时接口。那种人体加强将允许人体与外部系统的动态自适应耦合，让身体动做更不变、更灵敏，并优化在做战情况中的能量消耗。

那种加强被称为植入式数字传感和 *** 系统，与外部传感器（如可穿戴设备）相连系，将小型光学传感器植入需要控造身体部位的皮肤下，所有那些都毗连到一个中央计算控造器。那能够表示为，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），并毗连到中央控造区，该控造区只在需要时 *** 淋凑趣，以唤醒和修复其下方的肌肉。光控将以法式化体例在光线收集中，以一种预先编好的法式让身体做出一套流利的肌肉反响。那种植入式肌肉传感、计算和 *** 收集供给了一个闭环（closed-loop）套件，在战场上能够通过主动避开危险来降低兵士伤亡率，同时进步兵士的战场体能。

加强听觉交换和庇护

因急性或持久表露在高强度声音中（如枪炮声、爆炸声或军用机器声）而招致与战场相关的听力丧失，是美国退伍军人中最常见的残疾之一。2012年的一项研究表白，约10%的退伍军人患有耳鸣，约6%的退伍军人被诊断出有必然水平的听力丧失。固然现有手艺（如美陆军撑持的战术通信和庇护系统）供给了一些庇护，但并没有为兵士供给加强才能。

在此场景中，通过手术替代或改良中耳骨和耳蜗来加强听觉才能，实现更动态的听力范畴，既能够避免高强度噪音，也能够进步对低振幅声音的敏感度。跟着手艺的开展成熟，它能够将感官感知的范畴扩大到次声波和超声波级别，通过无源传感器传输或反响定位（echolocation）定位。该手艺属有创性耳部手术，通过手术间接替代或改良耳部将也具不成逆性，那些具有安康听觉才能的人不太可能承受那品种型的加强，将只用于有严峻听力丧失的小我。到2050年，外部处置器才能和神经收集微创电极植入手艺的前进，将使那些手艺更易为群众所承受。

听觉加强可供给对高强度噪声的庇护，供给更大的可探测声音动态范畴，并供给综合通信才能。在拥有少量“加强单兵”的小队中，“加强单兵”将探测到情况中显著的听觉信息，并通过传统的沟通体例将其传递给其他小队成员。关于拥有多名“加强单兵”的小队来说，能够将留意力从听觉线索获取和分发，转移到小队集体动作上。将来听觉加强迭代重点可能会在两个关键范畴：一是通过想象或言语停止交换的才能；二是尽量少的有创性（以至无创性）和可逆性植入。

加强人类大脑的神经

长途兵器系统和无人机在现代战场上越来越遍及。操做人员能够在较远间隔外在相对平安的情况下，控造飞翔器和根底设备相关的长途兵器系统。无人机将在长途侦查和冲击仇敌根底设备、设备和人员方面阐扬不成估量的感化。当前手艺前提下，能够用固定式或便携式的做战控造长途兵器系统和无人机。那些现有系统固然有效，但因为用户界面的复杂性和可传递给用户信息的有限性，系统功用阐扬遭到限造。

在此场景下，“脑-机接口”（BCI）的神经植入将实现个别和次要资产（即机器）之间的无缝交互。那种控造能够扩展到无人机、兵器系统和其他由“加强小我”控造的长途系统。通过在大脑中植入调理电极的神经加强，能够通过读/写类型的机造实现机器和操做员的快速交互。那些改良将使“加强单兵”可以通过进步战场意识和做战人员的杀伤才能，对多种资产停止快速和综合控造。

到2050年，科学家将在神经收集和神经植入手艺方面获得严重停顿，使那些手艺可以用于戎行中的兵器系统操做、收集通信和交互，通过利用散布式传感器、发射器和侦查无人机，操纵机器对大脑（以及机器撑持的长途“脑对脑”）通信，进步做战人员的认知。对做战人员而言，神经植入将具有普遍的战场适用性，外部处置器和发射器将可以与战场资产（兵器系统、无人侦查机、无人机）以及人员通过中央收集的分层中继停止近间隔和远间隔的交互。