【海豚是鱼吗】动物的行踪启迪了军事研发商，很多人意想不到的海陆空都获得了巨大的收获

本报特约撰稿人：杜仲阳

在当前生物工程研究中占有军事技术方面的重要地位。其目的是通过生物模拟，改进舰艇、飞机、战车的设计、雷达、声纳等探测装置以及导航、计算等系统的改进或创新。

雷达和声纳联系很大

生物的感受器不仅具有很高的敏感性、干涉性和可靠性，而且体积小、精巧、能耗小。

例如，用自己的超声波“雷达”可以发现o . 18毫米厚的铁丝，一种叫做棕色蝙蝠的蝙蝠，但它的探测机构只有0.05克重，发射功率只有百万分之一瓦！蝙蝠(WHO)可以非常准确地区分食物——昆虫和障碍，同时检测多个目标的形状和位置。即使噪音比自己发出的信号强2000倍，蝙蝠也能检测到自己“雷达”的反射信号。这种抗干扰能力比不上现代雷达。特别是热带水域的食鱼蝙蝠可以用超声波雷达探测水面下的鱼。这时要知道，空中接收的鱼体反射信号强度只有原来信号的150万分之一。因此，蝙蝠(WHO)吸引了开发发现雷达和潜艇的仪器的军事技术人员的注意。模仿蝙蝠耳朵制作更灵敏的雷达和雷达抗干扰装置似乎有希望。

海豚是能用超声波发现和识别目标的海洋哺乳动物。如果我们把几只海豚放在混合回声(因为水面和池塘底部的反射声)的混合水池里，再往水里放几条鱼，就会看到池塘里的水浑浊，视野不好，但海豚们纷纷扑向鱼。大卫亚设，Northern Exposure(美国电视剧)《季节名言》)每只海豚都可以消除混合回声的干扰，利用自己的“声纳”快速准确地检测很多物体的位置和复杂空间运动的样子。

实验表明，海豚不仅能区分鱼的大小和性质，还能区分形状不同的物体(球体、圆锥体等)，还能区分相同的形状和大小，但也能区分材料不同的物体。就是用橡胶吸盘遮住海豚的双眼。他们的分辨能力也完全不受影响。原来海豚的“声纳”系统与眼睛的作用相似，因此被称为“声音眼睛”。海豚的这种“眼睛”能“看到”3公里外的鱼，比现代超声波探鱼系统的探测距离要远得多。因此，对海豚的研究受到了海军部的重视。

识别和跟踪是一致的

海豚的眼睛也很特别。在水中和空气中具有同样的视力(视觉的敏锐度)。在水中可以发现水面上空4 ~ 5米高的小物体，像优秀的跳高运动员一样，准确选择跳跃点，测量跳跃力，一下子从水面跳出来抓住。

热带水域的死水鱼也有类似的能力。在水中发现空中目标后，准确确定身体的位置和姿势，实现光折射畸变的复杂矫正，从嘴里喷出水滴，一下子把4 ~ 5米外的几毫米飞虫掉到水面上吞下去。如果你抽烟站在这种鱼缸旁边，烟往往会被它消灭。研究和模拟这些动物眼睛的特征有助于改善潜水员和舰艇上使用的一些仪器设备。

人眼是世界上最完美的“仪器”，在大脑的支配下，具有很强的图像识别和跟踪能力。根据人类视觉研究，制造了能够接收、测量图像和传递信息的“人工眼睛”。这种装置可以用于宇宙航行。另一种传感器，如人眼，可以持续搜索和跟踪多个目标，而无需扫描。毫无疑问，它将被用来探测和追踪导弹。人们还在研究人的空间视觉，分析航空照片或自动“绘制”立体地形图的景深自动测量仪。

动物感觉器官的研究和模拟是仿生学的重要领域。这是改进机器输入装置、在系统中自动调节高灵敏度发射机或开发新原理的导航、跟踪和探测系统的迫切要求。在这方面已经取得了一些新的成果。例如，根据青蛙快速识别移动目标的原理制作的电子青蛙眼睛被用于防止飞机碰撞和跟踪卫星。

同样，可以快速识别导弹系统，缩短弹道计算时间。也可以开发将武器火力集中在目标上的电子系统。

鸽子的眼睛具有发现方向移动目标的性质，在此启示下，可以设计另一个无线电定位系统，发现在指定方向(如空军机场)飞行的飞机。

眼睛具有突出被观察物体边框的能力。模拟的电子眼可以提高雷达的灵敏度，也可以锐化模糊的航空照片。

甲壳虫的复眼是一个特殊的“速度计”，根据运动目标在每只小眼睛上接连出现的时间，甲壳虫会知道目标的速度。因此，制造的飞机持续系统正在试验中。这是飞机前端成一定角度的两个光电接收器，在飞机航线上依次接收位于同一地面目标的光信号，可以根据高度和时间差计算飞机的地面速度。也可用于测量导弹攻击目标的速度。

动物界有很多出色的“导航专家”，包括鸟、鱼、鲸、龟等，它们在空中飞行或海上航行数千公里，甚至一万多公里也不会迷路。这将为我们开发导航提供很多宝贵的启示。作为仿生学的第一个成果，模仿蚊子、苍蝇等鳍的振动陀螺已经用于超音速飞机和导弹。这种导航没有普通陀螺的高速转子，几乎没有摩擦，看起来敏感稳定。模仿蜜蜂复眼的偏光罗盘也用于航海和航空，在阴天也可以使用

此外，根据草原动物听觉的特点，人们改进了无线电定位器天线的安装。雄蚊是根据雌蚊飞行时翅膀发出的声音定向的。这种被动式定向原理启发人们设计了一种新型定向仪，它体积小、造价低，可用来定位雾角(警告雾中船只的号角)信号，跟踪鱼群和潜水员的定向。

研究动物的听觉系统也大有益处，如对夜蛾等动物听觉的研究，就有助于我们提高通信系统的抗干扰能力。

新奇的坦克

近来，坦克设计师们提出了一种新奇的设计：以双壳贝壳作样板，设计出来的坦克炮塔具有很好的流线型。坦克车内的武器装备是按软体动物的消化器官排列的，因此达到了很紧密的程度。像软体动物吃食物那样，弹药从弹药盒进入炮塔，然后沿着类似食道的送弹槽，弹药被送到炮的后身(尾部)。尾部类似软体动物的胃，周围的药室(收集和排出射击时形成的火药气)类似消化腺。在像贝壳的顶盖下，有两个供坦克乘员半躺的座椅。于是在解决现代坦克制造中很重要的问题，即减小坦克的高度方面，便取得了显著的效果。

为了提高坦克的通行能力，有人模仿某些虫子一屈一伸的运动方式，提出了一种轻型坦克行走部分的设计：坦克的底盘上有两对大滚子，其中每个都有自己的燃料箱和动力系统。滚子成对地排列在两个大梁末端，大梁用铰链固定在车身上。发动机有两种工作状态：在第一种状态时，滚子完成轮子的功能。由于它们的直径大，表面宽，就能越过大的障碍。在第二种状态时，坦克驾驶员将前滚子制动，开动后滚子大梁折叠；后滚子前进，然后制动后滚子，大梁伸展，前滚子运动，坦克前进。这样的推进系统可用于战斗机动：把坦克隐蔽在掩体后，升起炮塔，射击后再隐蔽起来。

舰艇和飞机

在造船、航海和海军活动方面，游弋于辽阔海洋中的许多“游泳能手”，可以给我们提供一些启示。例如，海豚的游泳速度很高，每小时可达70公里。它不仅有很好的流线型体型，而且其皮肤还有特殊的构造。

有一种核潜艇的原型艇，其比例和轮廓都类似海豚的体型，因而获得了较快的速度。试验表明，如果用橡胶和硅树脂液体制成一种“人造海豚皮”，将其包裹在小型船只和鱼雷的外壳上，在水中的阻力便大大降低。

除海豚外，其他鲸类和某些鱼类的游泳速度也很快。现已制造出水下部分类似鲸体型的一种轮船，它受到的水阻力可减小20％左右。还有人仿照鱼身上的粘液制造了几种液体，倘若涂在船上阻力就随之下降。

近来又出现了一些船用发动机的设计方案，它们在一定程度上模仿了鱼类的运动方式。

此外，鱼在运动时会产生一种特殊的弯曲波，借以提高游泳速度，一旦揭示了其中的奥秘，人们就可据此仿造出高速舰艇。

对游泳生物和飞行生物的研究，也将有助于现代航空的发展。鸟类的翅膀很善于飞行，翅膀上的小翼，前缘和上侧的辅助结构，以及翅端裂开的“缝翼”，使鸟类飞行时升力大，阻力小，而且能防侧滑。这对工程有一定参考价值。人们已模仿海鸟的翼尖形状，造出具有锥形弯曲机翼的飞机，它的稳定性很大。

蝙蝠(哺乳类动物)虽然不是鸟类，但在空中也能飞行自如。根据蝙蝠翅膀制造的“蝙蝠翼”是一种着陆设备，它可以和降落伞一样折叠起来备用；但用起来比现在的降落伞更机动，可以选择着陆地点。

人们不难发现，现代飞机的机身按长度和粗细比例并不是最好的流线型，如果把机身加粗，改成类似海豚或鲔鱼形状，于是飞机一下子变成了很好的流线型，随着底舱的变大，又可在其间安装升力发动机，以发展垂直起落飞机，真是一举两得!

可靠性和微小型化

对军事技术来说，可靠性是个大问题。所谓可靠性，是指在一定时期内和在一定使用条件下，技术系统以应有的精确性、效率等完成指定工作的能力。假定防卫某个地区需要可靠性0．99999(即出现故障的可能性为0．O0001)的防空导弹1000枚，如果导弹的可靠性只有0．999(即出现故障的可能性为0．001)，防卫该地区就需要原来数量的100倍——10万枚!

一般来说，现代技术系统的可靠性并不是很高，所以在电子计算机驾驶的机车里，还得有人“以防万一”。但生物在亿万年的进化过程中，获得了高度的可靠性。人脑每小时有1000个神经元衰亡，活100岁就损失10亿个神经元，但只占人脑神经元总数的十分之一，故仍能正常思维。这不仅因为人脑神经元有一定储备量，而且还因为它们有特殊的联接和功能方式。仿照生物的这一原理，已制造出类似神经元联接的储备线路。为了保证与普通线路同样的可靠性，只要求原来二百分之一的元件，而且每个元件的可靠性可低至原来的十分之一。这样的试验线路在百分之五十元件发生故障时仍能可靠地工作。

飞机、人造卫星、潜水艇的设计人员还常碰到这样的情况，即所载仪器重量每增加1公斤，就必须多载几十甚至几百公斤燃料。因此，要提高可靠性，还要缩小元件的尺寸，减轻重量，增大元件本身的可靠性。这就需要向微小型化发展。人脑是微小型化最好的模型：它有100～150亿神经元，但只有1．5立方分米大，耗能1O瓦。现已制造出许多种神经元电子模型和物理化学模型。由一定数量的人造神经元构成的自动驾驶仪模型，可靠性就比一般自动驾驶仪提高1倍。