昆虫脑启发技术在无人机战争中的作用

《Current Opinion in Insect Science》：The role of insect-brain-inspired technology in drone warfare

　　

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  由于一些关键工程进展，无人机在战争中的使用正在持续快速扩展。
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  当前的压力在于提高自主能力，以实现穿越复杂环境、保持轨迹、导航至目标地点以及追踪和拦截目标。
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  针对上述每个问题，目前都在研究受昆虫大脑启发的解决方案。

引言

本书卷沿袭了Wigglesworth [1]的思路，探讨了昆虫科学与人类社会的交汇点。或许令人意外的是，在他1976年的论文集里，Wigglesworth几乎未提及"昆虫启发式"技术本身。他所讨论的昆虫学主要实际应用是害虫防治措施，包括在战争背景下的应用（第9章，更广泛的历史考察见[2]）。另一方面，这些文章早于计算、人工智能和机器人技术的大规模扩展，而后者为昆虫科学如何应用于技术领域开辟了全新的可能性。特别是在机器人领域，目前广泛受到关注的如何理解昆虫能力以指引新技术解决方案的研究[3]。

开发受昆虫启发的机器人技术用于战争的构想，在科幻和未来主义中有着悠久的历史，例如[4, 5, 6]。同样，世界各地的国防机构（尤其是美国，以及最近的中国）也有着长期准备在该领域投入研发资金的历史，包括对昆虫感觉运动和行为能力的基本生物学工作提供了大量支持。此外，已有定期宣布（例如1970年代[7]、1990年代[8]以及最近2025年[9]）开发出可部署于间谍活动和战争中的昆虫类机器人。然而，此类系统仍远未令人信服，实际演示有限，且大多在高度受控条件下进行，对于研究原型如何转化为大规模生产和部署也没有清晰的说明。

对于大多数社会而言，昆虫看起来已经是"机器人化的"，因为它们具有似乎刻板化的行为和刚硬的外骨骼。在关于受昆虫启发的机器人部署于战争的推测性描述中，常被强调的附加特征包括：

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  体积小巧，允许在不被发现或难以防御的情况下渗透；
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  群体行为，意味着没有明确的反击焦点；
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  在执行与生存相关任务时的鲁棒性和持久性；
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  相对简单且高度高效的行为控制；

尽管前两个特征最能吸引公众的想象力（并可能构成军事研究议程的一部分），但第三和第四点更有可能影响近期现实世界的部署。也就是说，理解昆虫大脑如何在看似有限的计算资源下控制行为以完成复杂的现实任务，已经对当前冲突中使用中的无人机具有应用价值。

当前无人机战争的快速扩张不容忽视，尤其是对相对较小且廉价平台的利用已经"使"远程作战民主化。俄乌战争等冲突已明显转向大量使用无人机，大多由远程控制，据估计约70%的伤亡是由无人机造成的[10]，据报道2026年上半年乌克兰无人机打击了100万个俄罗斯目标[11]。对军用无人机的投资加速增长[12]，例如在欧洲从2022年的1亿欧元增长到2026年的超过3亿欧元。

在这篇简短综述中，我将探讨昆虫学知识在多大程度上已经被或可能被部署在用于战争的无人机上。最可能直接应用的昆虫研究领域似乎是感觉、控制和导航机制，因为这些最容易被抽象化并在当前平台上实现。因此，我将重点关注受昆虫大脑启发的工作，而不是试图涵盖"昆虫启发式"工程的全部领域，例如模仿昆虫飞行的研究[13]。

章节摘要

最近无人机战争使用中的发展是否与昆虫大脑启发式技术有关？

最近无人机在战争中大规模部署的关键发展，显然并没有直接甚至间接地源自昆虫大脑研究。例如，飞行稳定性和机动性的大幅改善，是多旋翼设计与高性能微处理器的结合所致，后者能够处理高频的姿态、俯仰和偏航测量，并利用传统的比例-积分-微分（PID）控制进行快速修正计算。

未来的发展是否会利用昆虫大脑启发式方法？

熟悉昆虫行为的读者会在前文中看到昆虫能力与未来军事无人机期望属性之间的明显平行之处，无论是用于监视、进攻还是防御。一些当前的趋势和开发压力特别指向昆虫启发式解决方案的方向。拥有更多机载自主能力的无人机来进行导航和任务执行将是理想的；这些无人机应能最小化计算需求和功耗，同时——

结论

自主空中作战并非新鲜事物，自导弹制导技术出现以来，人们就一直对将其与生物行为控制机制进行比较感兴趣[46]。然而，相对廉价且可靠的无人机的广泛可用性使得无人飞行系统可供更广泛的行动者使用，而当前的趋势是提高其自主性和智能性。当然，自主无人机在商业领域也有许多积极的应用，

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争经济利益或个人关系。

芭芭拉·韦伯（Barbara Webb）