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美国神盾局:22.脑控

上文书讲到,美国总统官邸白宫的北面是拉斐特广场,其实就是个小公园。总是有人在那儿搞游行示威,大概是一年365天没断过。但是这次不一样,有心人发现飞来了三只大蜻蜓。这三只蜻蜓的模样听怪异的,动作整齐划一。看上去不像是天然的东西。似乎是人工制造的。但是这些蜻蜓很快就飞走了。不知道飞到哪里去了。

过了大概一个月,华盛顿邮报开始报道有关昆虫无人机的消息。据说美国政府的某些部门曾经用昆虫无人机来监视华盛顿和纽约的某些街头活动。但是没有任何一家政府机构承认这件事。你问谁,谁说不知道。但是记者们也不是吃素的。人家翻来翻去,发现DARPA已经资助这种昆虫无人机的研发好几个年头了。项目交给大名鼎鼎的兰德公司去执行。当然啦,兰德公司只是个智库,他们自己不具备技术能力,所有还要依靠一些创新科技公司来完成这个项目。

美国空军提出的大黄蜂大小的无人机概念图

当时,DARPA开始运作一个名叫'MAVs'的项目,就是为了造出微型无人机。标准就是尺寸上小于6英寸,重量小于100克。要按这个标准的话,我国生产的此类无人机玩具那是一抓一大把哦。大疆的子公司成产的玩具无人机只有80克重。但是,我们要看看人家是什么时候提出这个标准的,那是在1999年。当时这还是一片未知的领域。因此各家公司大显神通,设计出来的飞行器五花八门。他们都在尽量模仿昆虫,模仿昆虫可以掩人耳目。当然体积也要尽量的缩小。有些微型飞行器甚至只有指尖大小。

不过这些微型的飞行器续航时间普遍不足,因为太小了,根本扛不动更大的电池。携带的摄像头分辨率也很差。毕竟那是20年前的事儿。现在看来,还是普通的多轴飞行器是最靠谱儿的一个方案。第一代实用化的微型无人机叫黑寡妇。是1999年在麻省理工学院林肯实验室的帮助下研发出来的。这个小东西只有56克重,能飞22分钟,行动非常灵活。当时携带的是一个黑白摄像头。飞到30米外,就基本听不见旋翼的噪音了。燕子和海鸥经常跟这个家伙一起飞。看来都没拿这个黑寡妇无人机当外人。

黑色纳米大黄蜂是一架非常小的直升机

当然,DARPA觉得这种微型无人机系统有非常广阔的前景,不仅仅可以用于侦察,这东西非常便宜,假如弄个无人机,带上几克炸药。要刺杀某个恐怖分子头目,只要这个小无人机以最快速度对着这个坏蛋的脸撞过去,跟着炸药爆炸,这不就搞定了嘛。这东西在复杂的环境之中特别好使,比如巷战。

当然,人家恐怖分子也不傻哦,人家从我国买了商用的无人机以后,改装成了无人轰炸机。弄个枪榴弹,尾巴上插个羽毛球当做稳定尾翼,改装过得无人机,拎着两颗羽毛球炸弹飞过去往下扔,这也算是最便宜的轰炸机了。俄罗斯人的脑回路通常都跟大家不一样,最近看到俄罗斯人把AK47装到了大号的无人机上,这倒是简单粗暴。

民用产品也可能被用于军事

现在多轴的无人机特别的流行,当初研发这种飞行器的人都不是航空业出身,而是一帮玩儿自动控制的人。4轴飞行器本质上是一种会飞的照相机。多个螺旋桨的这种工作模式恰好绕开了复杂的直升机旋翼技术,成本大大降低。但是多轴飞行器的效率是不如直升机的。同样的能源,直升机的续航时间和航程都比多轴占优势。但是直升机的控制机构太复杂了,而且会有比较大的振动。对于拍照来讲非常不利。这是直升机致命的短板。所以,航拍基本见不到直升机,都是多轴。

但是大型的载人飞行器,多轴的弱点就暴露出来了,还是直升机更划算,我们也见不到实用的载人多轴飞行器。当然啦,不管是直升机也好,多轴也好,飞行效率都是比不过固定翼飞机的。到现在,普通直升机的最大速度也就在350公里/小时左右,大部分还达不到这个数字。特别研发的高速直升机可以达到接近500公里/时速。固定翼飞机轻轻松松的可以飞到700~800公里的速度。

这种飞行器是显然是在模仿美国常见的蜂鸟

但是,说一千,道一万。固定翼是没办法缩到掌心那么小的尺寸的,操控也不像直升机和四轴那么的方便,所以,小型或者微型无人机还是四轴更合适。当然,DARPA比较看重的还是扑翼飞行器,其实就是为了模仿昆虫,防止被发现嘛。

DARPA曾经研究过蜜蜂,还利用蜜蜂来发现伊拉克的爆炸物。他们特别推崇一种蜂群战术,前一阵子在网上也流传过一个视频,那就是微型的无人机组成的蜂群铺天盖地冲过来,对手根本没办法对付这种铺天盖地的攻击。当然,要控制好一个集群,难度也是非常大的,起码无线电信号不能互相干扰。不过,如今我国的技术一点也不弱于美国人,大家也不止一次看到一大群无人机亮着灯,在空中摆出各种图案。这也说明,我国是掌握的无线电集群控制技术的。民用产品,其实也是国防实力的一部分。如今哪里还分得出军用和民用啊。要不然美国军方为什么会对大疆无人机又爱又恨呢。爱的是,价钱便宜效果好;恨的是,这东西不是美国货。

DARPA不仅仅关心天上飞的东西,对地上跑的照样很关心。DRAPA有个机器骡子计划,就是想解决美军在阿富汗山区的困境。在崎岖的山路上,假如全靠人力携带枪支弹药,携带粮食补给,那数量太少了,可是山地又没有办法,过去全靠小毛驴和骡子去帮人扛着。无奈这两种牲口都喜欢闹脾气。万一关键时刻,倔脾气上来了,牵着不走打着倒退,那怎么办呢?再说了,万一枪一响,驴吓跑了怎么办?最好是用机器代替牲口。

最早版本的”大狗“

NASA的喷气推进实验室、哈佛大学、福特-米勒公司以及波士顿动力公司共同参与了这个计划,机器骡子没整出来,倒是整出来一只机器大狗。这其实就是一种4足行走的仿生机器人。有非常好的地形适应能力,能在各种崎岖的地形上溜达。稳定性也非常好,你横着踹他腰,人家机器大狗要散摇晃三晃,居然能踉踉跄跄的站住,能恢复平衡。

既然波士顿动力公司的这种大狗机器人有这么好的性能,军方也就订购了不少。但是到了阿富汗战场,这东西谁都不愿意用。你想啊,这是现代高科技版本的木牛流马啊,军人有了它,能让他扛粮食,扛子弹,扛着重机枪,驮着饮用水。自己别提多轻松了,怎么还不喜欢呢?DARPA收集反馈,千算万算都想到了,没想到的是噪音上出了问题。大狗的动力来自于15马力的卡丁车发动机。开动起来简直声音比剪草机还大,而且是没完没了。大狗一出动,整个山谷都能听见。这还执行啥任务,目标全都暴露了。

现代版”木牛流马“ Alpha Dog

不过,大家也明白,这不是什么改不了的问题。后续的版本alpha狗就好多了,声音不再那么夸张了。这不是那个能下围棋的Alpha Go,而是机器狗。波士顿动力公司潜心钻研生物仿生技术,大狗是没有脑袋的,只能当木牛流马来使用,波斯顿动力在四足机器人的基础上加上了脖子和脑袋。你可以管它叫机械长颈鹿。机械长颈鹿可以完成很多过去搞不定的动作,比如打开门走出去。波士顿动力制造的双足机器人已经获得了接近人的行动能力。后空翻还能稳稳落地,能搬起地上的纸箱子,能上下楼梯。尽管技术还没能实用化,但是我们已经看到未来仿生机器人的希望了。

DARPA在仿生的道路上越走越远,他们研究了蜻蜓,研究了蜜蜂,研究了各种虫子。他们甚至有更加疯狂的想法,那就是实现机器与生物的融合。大家想想看,现在,电动的无人机续航是个大问题,小号的飞10分钟就没电了。但是人家昆虫根本不受续航的限制。而且昆虫的飞控系统远比无人机更加出色。这是大自然亿万年自然选择的结果。所以,电子与生物的结合是个不错的办法。

如何在飞蛾的脑子里植入电极

DARPA曾经资助过老鼠操控项目,在老鼠的脑子里植入电极,然后远程操控老鼠走迷宫,往左往右全是远程遥控的。最早的昆虫半机械生物是在2009年露面的。科学家在一只两厘米长的蜜蜂背后装了电极,在背上装了一个无线电接收机。可以用无线电来控制蜜蜂的飞行。给脉冲信号,蜜蜂就开始振翅膀,不给信号就停了。2014年,科学家们又取得了一个突破,那就是在烟草天蛾的身体里装了电极。装这个电极可不容易,当这个蛾子还是一个幼虫的时候,就把电极装进去了。这种昆虫都是完全变态发育,幼虫就是个肉虫子,趁这时候把电极装进去,等变成蛹,最后变成成虫,变成蛾子。电极已经跟身体完全融合在一起了。就用这样的电极,可以操控昆虫的行为。


2013年美国空军研究实验室公布了一段动画演示。成千上万的生物机器人降落在了整个城市里面,有的是甲虫,有的是蜜蜂,有的是蜻蜓,有的是停在电线杆上的鸽子。视频镜头拉近给了个特写,这只鸽子其实是一个会飞的机械仿生鸟类。眼睛就是摄像头。这个镜头正盯着一个鬼鬼祟祟的男子。男子开着一辆厢式货车,正准备上路。

后方监控的空军技术人员经过生物信息核对,认定这个男子是个国际上标名挂号的恐怖分子。鸽子一直跟着这两汽车,等到汽车开进一个小巷,鸽子飞走了。一只甲虫接替了鸽子继续跟着这个人。在迷宫一般的小巷里转来转去,转了半天,这个人走进了一栋楼里,甲虫跟了进去。要是鸽子,根本无法在这么复杂这么狭窄的空间内持续跟踪。

在室外,可以依靠GPS导航卫星进行定位。但是在室内,收不到卫星信号,那该如何导航呢?一种办法是激光3D扫描。Google实现自动驾驶,依靠的就是这个办法,利用激光扫描对周围进行建模。但是大家想想,一只甲虫身上能装那么复杂的东西吗?装不下啊。怎么办,靠视觉算法。我们人眼需要发射激光去对周围的形状进行感知吗?根本用不着,只需要用两只眼看就行了嘛。这就是生物最大的本事,即便是最简单的昆虫,复眼对周围环境的感知也是很强大的。

所以现在无人机领域出现了一种光流算法。粗糙一点来讲,光电鼠标知道自己前后左右的运动轨迹。这是在二维平面内做检测。无人机其实就是在三维空间内实现这个算法。前进多少像素,后退多少像素,全都心里有数。所以这种甲虫无人机就必须依赖这种光流算法,才能在室内进退自如。利用两只眼的视觉差,也能判断出远近。如今大家使用的多镜头手机都有这个能力,只要安装了专用的APP。

趁着开门的一瞬间,甲虫跟着进了屋子。然后召集更多的甲虫从门缝里,窗子里钻进了屋子。空军的操控人员发现他正端着狙击枪准备发动恐怖袭击,于是空军操控着下达了攻击命令。一群甲虫冲着他的后脑勺撞过去。碰撞的一瞬间,甲虫爆炸了,恐怖分子被及时的解决了。

在这个过程里,少不了背后人类的操纵。因为最终的决策还是需要人来做出。DARPA最终的目标是在作战行动之中逐渐减少人的参与和决策。说白了就是有机器自己决定如何完成目标。所谓的完成目标,其实就是杀死敌人。完全由机器决定是不是杀死这个人。

比如制造一大堆机器甲虫,它们就像一大群蚂蚁一样,靠简单的通信就能组织起一个非常庞大的群落。你踩死几只是没有用的,马上就有旁边的过来补位。假如这种机器甲虫铺天盖地的冲过来,你怕是不怕啊?人家发现你是敌人,立马就自爆。反正这东西多得是。就如水银泻地一样,从街道上扫过去,那还能剩下什么活物啊?

美国的军方不仅仅是在陆地上使用无人机,他们的高超音速飞行器也是这个思想的延伸,号称一小时打遍全球。在水下也要发展无人潜航器,无人化是全方位的。

那么,DARPA对外总是要给出解释的,你搞这种技术到底是为了什么呢?会不会危害到公众的利益呢?DARPA给出的解释是这些技术可以造福社会。这种被操控的昆虫是可以用于救灾。比如发生地震了,砖头瓦块底下到底是不是压着人呢?派个甲虫进去看看,一个不够就派一大群嘛。但是公众对他们还是非常担心的,你们要是用这些技术来监视美国民众,老百姓该怎么办呢?媒体考虑的更多一点,你今天把电极插进了昆虫的脑子,你什么时候把电极插进人的脑子呢?下次再说。

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