蜻蜓捕食啟發飛彈防禦技術
2020-06-24 臺海網
蜻蜓對目標的捕捉成功率高達90%至95%
據外媒報導，美國桑迪亞國家實驗室的研究人員正在研究蜻蜓在捕食過程中大腦如何快速作出反應，在數十毫秒內計算獵物的飛行軌跡，並預判其活動趨勢，完成攔截抓捕。研究人員希望從中找到靈感，研發體積更小、更高效的飛彈防禦系統。
蜻蜓是自然界中的「完美殺手」。哈佛大學最近一項研究表明，蜻蜓對目標的捕捉成功率高達90%至95%。通過觀察蜻蜓會發現，蜻蜓的眼睛佔據頭部的大部分，可從多個角度觀察獵物。即使獵物不斷做出躲避動作，蜻蜓也會以近乎即時的反應完成追擊和抓捕，這一切要歸功於蜻蜓的大腦。研究人員發現，蜻蜓的大腦能夠計算出與獵物之間的距離、獵物的前進方向和速度，並以毫秒級速度計算出最佳攔截軌跡。這種快速決策與飛行技巧的完美結合，正是飛彈防禦系統需要的。
為此，美國桑迪亞國家實驗室研究人員進行多次計算機仿真試驗。在虛擬環境下，利用計算機算法模擬蜻蜓大腦處理視覺信息，作出行動決策，並成功完成捕獵。實驗結果表明，「蜻蜓大腦式」的仿真模型是可行的。在此基礎上，研究人員希望在不降低攔截彈速度和精度的同時，通過將攔截彈上計算機小型化，提升對目標的攔截率，最終提高飛彈防禦系統的作戰效率。
在實現對蜻蜓大腦的仿真建模後，研究人員將研究重點放在複製蜻蜓大腦神經網絡上。蜻蜓對獵物運動變化的反應時間只需50毫秒，而人類最快的眨眼動作需要300毫秒。如果成功模擬蜻蜓大腦神經迴路，人工神經網絡可在短時間內完成海量信息處理和計算。目前飛彈防禦系統採用的攔截技術是基於大量計算完成的，耗時費力且效率低下。如果將蜻蜓大腦的仿真模型應用於飛彈防禦技術將會帶來哪些變化？研究表明，此項技術的巨大潛力表現在：減小攔截彈上計算機的尺寸、重量和能耗，使攔截彈更小、更輕，因而更具機動性；對於速度快、難以預判飛行軌跡的高超音速武器，提出新的攔截方法；以少量現有傳感器即可追蹤目標。
值得注意的是，蜻蜓和飛彈的運動速度相差懸殊。因此，此項成果最終能否應用於飛彈防禦技術還有待進一步考證。蜻蜓大腦計算模型的研發成果可應用於機器學習和人工智慧技術發展，後者目前廣泛應用於軍事領域。（成高帥 張小偉）
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