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液态金属机器人:智能化战争中的另类武器
宋宇
(供职于某省电视台)
(石海明、贾珍珍:《人工智能颠覆未来战争》,北京:人民出版社,年第二版)
未来智能化战争中,能变形和隐形,具有高级智能的液态金属机器人,很可能在战场上惊艳亮相,成为智能化战争的终结者。科幻电影《终结者2》中,液态金属机器人T-让人们惊叹不已:它由特殊金属材料制成,能够随心所欲地变形,成为各种人和物品;它能够随意缩小,可以沿着狭小的孔隙穿墙而过;它能够自我修复,受伤或中弹后伤口会迅速愈合,如同不死之身。如今,液态金属机器人技术已经取得重要突破,真正的机器人“终结者”正在逐渐成为现实。
年3月,中国科学院理化技术研究所和清华大学医学院联合研究小组在世界上率先发现,液态金属在吞食少量物质后能以可变形机器形态长时间高速运动,实现无需外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。
年10月,中国科学技术大学精密机械与精密仪器系副教授张世武研究团队、澳大利亚伍伦贡大学教授李卫华研究团队和苏州大学机器人与微系统中心副教授李相鹏研究团队组成的联合研究组,设计了基于镓基室温液态金属的新型机器人驱动器,首次实现了液态金属驱动的功能性轮式移动机器人。这是一种将高效液态金属驱动和变重心机构相结合,结构简单紧凑、驱动性能好的新型液态金属机器人。
年11月,天津大学精仪学院黄显教授团队成功研发出液态全柔性智能机器人。据新华社报道称,受自然界柔软的水母、轮虫等腔肠动物和浮游生物的启发,黄显教授团队利用液滴的柔软无定形特性和柔性电子器件的超薄柔软特性,构建了一种全新的“智能液滴”——液态全柔性智能机器人。这是一种超小型、全柔性、可编程控制的液态智能机器人,能够在不同环境条件下实现运动、变形和传感测量。
年12月,日本东京大学JSK实验室研发出液态金属肌腱机器腿,一旦机器腿在运动中受伤或骨折,可以自动修复。这条真人大小的机器腿,由一根电缆穿插在脚踝和小腿骨骼中,承担肌腱的作用。当整条腿的受力处在安全范围内时,该模块处于卡扣状态。如果受力超出范围,模块的弹簧和磁铁把分裂的两端弹回并对齐,模块内部的金属液化,然后实现愈合。
通过上述一系列液态金属机器人研发成功的鲜活科技新闻,人们逐渐认识到液态金属机器人正在由概念验证向制造实体演变,液态金属机器人的巨大军事价值也被人们高度重视,必将优先应用于军事。
液态金属大家族
说起液态金属机器人,有必要先谈一下液态金属,它是制造液态金属机器人的基本材料。水银(Hg)是大家熟悉的液态金属,此外,镓(Ga)、铷(Rb)、铯(Cs)都能在一定温度下熔化,同样属于液态金属。水银对生物体有毒害作用,铯性质极为活泼,能与水剧烈反应生成氢气且爆炸,需要严格密封处理;铷和铯的性质类似,由于遇水反应会放出大量热,可使氢气立即燃烧。而镓和镓基合金(由镓与铟、铋、铅、锡、锌等金属按照不同的配比配制而成,具有不同熔点的金属合金,如镓与铟、锡、锌等按不同配比融合,可得到铟镓、镓铟锡、铋铟锡和铋铟锡锌合金)具有熔点低、毒性低、黏度低、稳定性好等优点,常作为液态金属原材料。
液态金属主要采用低温熔炼制备工艺,将不同的金属材料按照一定的配比,通过温度控制使其充分融合,从而形成新的合金材料。根据成分配比的不同,最终形成的液态金属材料将具备不同的性质与功能,可实现不同熔点、不同粘度、不同热导率和电导率以及不同物理形态的液态金属材料。因为液态合金具有液体形态和极佳的电性能以及热力学性能,是电学性能和热力学性能要求较高行业的首选,如电子制造行业、智能机器人等。有些液态金属在无限变形的同时,还可保持金属的导电性,应用于柔性电子、皮肤电子;液态金属应用于三维的功能性打印,可以做出很多可拉伸的器件;在医疗领域,液态金属可作为神经信号传递的通路植入生物体内,帮助已断裂神经的恢复和再生。
液态金属机器人具备变形隐形等多种功能
科幻作品中的液态机器人由液态记忆金属构成,全身可以随意变形,能够模拟复制体积相当的事物和状态,甚至把机体与外界环境融合。液态金属具有的种种特性,都让人们看到了以它作为材料研制柔性机器人、微流体智能器件,以及液态金属机器人的可能。
当前,全球围绕液态金属机器人的研发活动如火如荼,科研热情空前高涨,若能充分发挥液态金属所展示出的各种巨大潜力,并结合相关技术,将引发诸多超越传统的机器变革,还能引发新的军事革命。
在现实中,随着新材料、纳米技术和生物技术的飞速发展,完全具备变形、隐形功能的液态金属机器人必将研制成功,它的出现,将引发一场机器人革命和新军事革命,重新塑造未来战争的面貌。而且,液态金属机器人拥有高级智能,能够像人一样思考处理问题。由于未来人工智能技术取得重大突破,现有的计算机技术已充分实现了人类左脑的逻辑推理功能,未来人工智能将实现人类右脑的模糊处理能力,以及模拟整个大脑并行处理大量信息的功能。机器人思维能像人类思维那样,直觉、顿悟、情感、梦境等心理意识活动都能在机器人思维中充分体现。未来的机器人已经高度智能化,能够从事那些具有高创造性的脑力劳动,如科学发明和艺术创作等,生产效率和作战效率得到极大提高。
液态金属机器人的巨大军事价值
目前军用机器人包括地面机器人、无人机(空中机器人)、水下机器人和空间机器人等。一旦液态金属机器人的关键技术取得重大突破,能在技术成熟的生产工艺车间快速生产制造,那么,无论是地面、空中、水下和空间,都是液态金属机器人的用武之地。
地面机器人主要是指智能或遥控的轮式和履带式车辆。液态金属机器人由于兼具变形隐形功能,敌人不易发现,能够非常隐蔽地在各种地形环境中机动作战。它可以通过狭小的缝隙钻入敌人的坚固工事,神不知鬼不觉地破坏敌军的指挥所、雷达站、导弹发射井,以及其他武器库。如果液态金属机器人潜入敌军高级指挥官的办公室或寝室,就能直接杀死指挥官,完成战略任务。
无人机就是空中机器人,液态金属机器人的相关技术用于无人机,必将引发无人机作战的革命。可以设想,同时具备变形隐形功能的无人机,时而像鸟,时而像昆虫,敌方既不易发现,又不易拦截,无人机在敌区上空如入无人之境,可以随心所欲地打击敌人。即使液态金属无人机被击落,它也能迅速自动修复,重新进行战斗。
无人潜水器就是水下机器人,水下机器人可分为两大类:一种是有缆水下机器人,习惯上把它称做遥控潜水器,简称ROV;另一种是无缆水下机器人,简称AUV。液态金属水下机器人可以有缆控制,也可无缆控制。在未来智能化战争中,液态金属机器人能在水下自主作战,时而像鱼,时而像水草,是反舰、反潜作战的致命武器。液态炸药也会广泛应用于水下作战,液态金属机器人装载足够当量的液态炸药,不仅能反舰、反潜,还能潜入敌军海底工事,炸毁敌人的水下武器库、指挥所及通信设备。
空间机器人是一种低价位的轻型遥控机器人,可在行星的大气环境中导航及飞行。液态金属机器人在空间飞行和作战,是非常理想的反卫星武器。它拥有高级智能,不需人类遥控,能够自主判断,自主攻击。如果液态金属机器人能以高超音速飞行,那么它不仅能摧毁敌方的卫星,还能在空间拦截敌方的中程远程弹道导弹。如果它装载足够当量的核炸药,就能全部炸毁敌人的大型空间站。(宋宇,供职于某省电视台)