智能武器的原理和特点

第二节　智能武器的原理和特点

1．智能武器的原理

智能武器的关键在于计算机技术，而计算机技术则又在于微电子机械系统(MEMS)和生物芯片。随着集成电路技术的发展，特别是超大规模集成电路技术的发展，出现了将整个系统集成在一个集成电路芯片上的系统级芯片的概念，进而可以将各种物理的、化学的和生物的传感器和执行器与信息处理系统集成在一起，完成从信息获取、处理、存储、传输到执行的系统功能。该技术的发展将对未来人类生活产生革命性的影响。近一段时间以来，人们大谈特谈的微型智能武器如智能灰尘、昆虫机器人、陆地勇士、微纳卫星、微型无人机和生化战剂传感器等都是得益于微电子机械系统技术实现的。这些微型智能武器的出现，将使未来信息化战争产生革命性的变化，对武器装备发展产生根本性的影响。

2．微电子机械系统(MEMS)

MEMS是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源等于一体的微型器件或系统，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域。它涉及电子、机械、材料、光学、磁学、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术。目前，已研制出包括微型压力传感器、加速度计、微喷墨打印头、数字微镜显示器在内的几百种产品，其中微传感器占相当大的比例。与传统的传感器相比，微传感器具有体积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量生产、易于集成的特点。同时，在微米量级的特征尺寸使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。MEMS用途广泛，属于军民两用的高新技术。MEMS的应用范围除了涵盖热门的IT、通信、消费类市场外，也适用于汽车、军事、生物、医疗、化学等各领域，几乎任何需要机械器件的小型化电子系统都可能用得上MEMS。

MEMS器件体积小、质量轻、耗能低、惯性小、谐振频率高、响应时间短;可以把不同功能、不同敏感方向和移动方向的多个传感器或执行器集成于一体，形成微传感器阵列或微执行器阵列，甚至可以把多种器件集成在一起以形成更为复杂的微系统。微传感器、微执行器和IC集成在一起可以制造出高可靠性和高稳定性的智能化的MEMS。MEMS的制造涉及电子、机械、材料、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科，同时MEMS也为上述学科的进一步研究和发展提供了有力的工具。其特征可概括成以下几点:

(1)　尺寸在毫米到微米范围之内。

(2)　借用传统的半导体微细加工技术，但拥有自己独特的加工技术。

(3)　与微电子芯片同类，可大批量、低成本生产，性能价格比与传统“机械”制造技术相比有大幅度的提高。

(4)　MEMS中的“机械”不限于狭义的机械力学中的机械，它代表一切具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、声、光、磁，乃至化学、生物等。

MEMS的目标是微“机械”与IC集成的微系统，即智能化的微系统。

微电子机械系统技术被认为是继微电子技术之后又一个对武器装备具有重大影响的技术领域，将成为21世纪提高武器性能的重要技术途径。在采用微电子机械系统技术以前，由于体积和质量的原因，许多机电部件不可能安装到比较小的或者对质量和体积敏感的武器装备上。微电子机械系统技术的最大优点是能使复杂的机械器件及相关的电子控制装置变得小型、低功耗和低成本，微型化器件可以被应用到车辆、售货员和各种武器装备上。武器装备上广泛应用的微电子机械系统有惯性测量装置、传感器、化学分析仪器等各式各样的光电器件和电子器件。这些微电子机械系统为武器装备提供了小型化、微型化的机电系统，不仅提高了武器装备的性能，而且为军队提供了以前不曾有过的武器装备和军事能力。

目前，MEMS在航空器、航天器、弹药、医疗器械、汽车和电子信息设备等方面已有或将有广泛应用，开创了微型武器的先河。微型武器由于体积小、隐蔽性好、反应快速、机动性好、生存能力强、成本低等特点，特别适用于城市和恶劣环境下的局部战争。微型武器对新军事变革具有下述重大作用:(https://www.daowen.com)

(1)　减少人员伤亡，补充、加强和支援人员作战。公认的发展微型智能武器系统的重要作用是保护士兵的生命安全。由于当今士兵往往不仅是为保卫祖国而战，他们还要去执行国际维和任务。尽管这些任务很受人尊敬，但人们对自己士兵的伤亡比以前更加难以接受。微型无人智能武器系统则能代替侦察、作战，这样既可保持战斗力又可减少人员伤亡。

(2)　能完成士兵难以进行的作战任务。微型智能武器能够进入间谍或侦察人员绝对无法进入的地方，如作战指挥部、机要室和保险柜内等来执行各种侦察与破坏任务，也能对飞机或卫星系统无法发现的地方进行侦察。在恶劣环境下，尤其是在有核辐射和失能性、致命性毒剂时，可有效地进行工作，而士兵完成这些任务将有很大的危险。

(3)　提高武器效费比，降低军费开支。载人武器系统的价格已达到成百上千万美元。微型无人武器系统的造价、使用费用相对较低，如有的军用机器人仅数千美元，微型飞机仅1000美元。

(4)　提高作战能力，倍增军事力量。微型智能武器系统可能引起军队组织机构、体制及战术的变化，它可能使战术作战与战略作战之间、防御和进攻之间不再有明显的差别。如目前扫雷机器人一次作业能开辟一条宽8米、长100米的通道，比士兵扫雷能力要提高许多倍。

(5)　用微型智能武器对付传统武器，导致未来战场出现“尺度不均衡战争”。目前战场上攻防两方的武器，就其尺度而言是“均衡”的，微型飞机和微型攻击型机器人的尺度是以“厘米计”，若以高射炮攻击它，就真的成了“高射炮打蚊子”，使传统武器的作战效能显著降低。

3．智能武器的特点

智能武器有以下3个特点:

(1)　思考速度快。我们说智能武器会“思考”，是说智能武器可以按照人们事先编好的程序去工作，比如一枚导弹可以按照程序去攻击正前方的目标，在攻击的过程中，目标改变了方向，导弹也会跟着改变方向，直到击中目标为止。

智能化的武器更多的是以电来控制，以计算机为核心。每一件人需要反复思考的事，智能化武器只需要把人所贮存的资料反映一遍。因此，智能化武器的思考和计算速度远远地超过了人脑的速度。

(2)　精确度高。智能化武器都是依靠计算机进行精密计算的，每一道程序都是严密地按照数据进行编排，在执行时也是准确地按照要求进行运转。如果没有病毒和干扰，它们百分之百地按照设定的数据运行。而人脑具有模糊性的特点，它所思考和计算某一事件的能力十分有限，与智能化机器相比就差远了。人脑对某一项工作进行重复的能力也较低。智能化机器人可不断地重复某一项动作不发生任何偏差，人则无法做到达一点。

(3)　应用范围广。智能化武器可以不受条件限制，能够执行各种任务。可以根据需要研制各种不同用途的智能化武器。而研制的智能化武器亦不受地形、气候、政治、文化、民族等各种因素的制约，可以按你的要求去达成战略目的。作为武器的设计者，你可以规定它的功能和作用范围，可以规定它应该对敌人破坏到什么程度，而不超过什么程度。可以让它破坏敌人的眼睛而决不损坏敌人的鼻子。可以让它去完成一项人所不敢去担负的危险、繁重、艰难的任务。它既可以代替人从事体力活动，而且力量远比自然人要大得多;同时，也可代替人进行某些脑力活动，比如进行运算和模拟。