德國國防初創(chuàng)公司 SWARM Biotropics 表示，它已與包括德國聯(lián)邦國防軍在內(nèi)的北約客戶一起部署了可編程機(jī)器人昆蟲群，以支持城市和地下環(huán)境中的近距離偵察。這項(xiàng)技術(shù)可以為美國和盟軍提供一種新的低特征選項(xiàng)，用于穿透小型無人機(jī)經(jīng)常難以進(jìn)入的建筑物、隧道和瓦礫。

SWARM Biotropics正在將生物混合昆蟲群推向偵察問題，這可能為北約部隊(duì)提供新的選擇，以滲透房間、隧道、瓦礫和其他微型無人機(jī)和地面機(jī)器人經(jīng)常失速的空間。軍事影響是直接的：如果士兵能夠在建筑物或地下綜合體中植入攜帶傳感器的可控昆蟲平臺(tái)，指揮官就可以獲得近乎實(shí)時(shí)的態(tài)勢(shì)感知，而無需暴露偵察小組或使用噪音大、特征豐富的無人機(jī)。這種說法不是理論上的。在最近的公開帖子中，SWARM Biotropics 首席執(zhí)行官斯特凡·威廉 (Stefan Wilhelm) 表示，該公司已經(jīng)建立了“可編程機(jī)器人昆蟲群”，并在歐洲和美國進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，將其“部署”給包括德國聯(lián)邦國防軍在內(nèi)的北約付費(fèi)客戶。

“機(jī)器人昆蟲”背后的操作邏輯與其說是科幻小說，不如說是長期軍事習(xí)慣的延伸：通過將自然動(dòng)力復(fù)制到機(jī)器中或直接整合生物學(xué)來利用自然動(dòng)力。機(jī)器人技術(shù)中的群體策略借鑒了螞蟻和蜜蜂，撲翼微型飛行器借鑒了昆蟲，粘合劑或傳感概念不斷從生物學(xué)遷移到材料中。生物混合系統(tǒng)下一步將生物體視為移動(dòng)性和傳感基線，然后添加一個(gè)最小的電子層來引導(dǎo)、任務(wù)和聯(lián)網(wǎng)。這種倒置很重要，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)、自動(dòng)扶正、地形適應(yīng)和耐力已經(jīng)通過生物尺度的進(jìn)化得到了解決。工程挑戰(zhàn)變成了可控接口、小型化有效載荷和彈性通信，而不是執(zhí)行器和傳動(dòng)系統(tǒng)。

公開報(bào)告表明，德國一直在密切關(guān)注這一利基市場(chǎng)，因?yàn)樗涌炝藝绖?chuàng)新和采購時(shí)間表。調(diào)查將 SWARM Biotropics 的概念描述為配備微型“背包”的蟑螂，可以通過攝像頭收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過電刺激來遠(yuǎn)程控制移動(dòng)，以便在敵對(duì)環(huán)境中進(jìn)行監(jiān)視，包括定位敵人的位置。威廉分別將這些平臺(tái)描述為配備有神經(jīng)刺激、傳感器和安全通信模塊的活昆蟲，可以單獨(dú)操縱或成群自主操作。對(duì)于運(yùn)營商來說，關(guān)鍵細(xì)節(jié)是預(yù)期任務(wù)不是廣域情監(jiān)偵。這是在雜亂、GPS 無法識(shí)別的微地形內(nèi)進(jìn)行的“最后 50 米”偵察，傳統(tǒng)小型無人機(jī)面臨螺旋槳清洗限制、導(dǎo)航錯(cuò)誤或立即檢測(cè)。

該方法依賴于昆蟲運(yùn)動(dòng)的生物電子控制，通常通過植入電極刺激特定的神經(jīng)結(jié)構(gòu)或感覺器官來誘導(dǎo)轉(zhuǎn)動(dòng)、速度變化或步態(tài)中斷。同行評(píng)審的研究表明，蟑螂混合機(jī)器人可以通過使用集成微控制器、無線電收發(fā)器和電池的背包對(duì)胸神經(jīng)節(jié)進(jìn)行電刺激來引導(dǎo)，所報(bào)告的控制重復(fù)性挑戰(zhàn)反映了個(gè)體昆蟲之間習(xí)慣性和變異性的生物現(xiàn)實(shí)。這就是 SWARM 聲稱的全棧架構(gòu)的意義所在。差異化因素不僅僅是附加有效載荷，而是將神經(jīng)接口設(shè)計(jì)、集群自主軟件、模塊化有效載荷管理和任務(wù)控制工具集成到一個(gè)可現(xiàn)場(chǎng)部署的系統(tǒng)中，一個(gè)單元可以在沒有實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)的情況下實(shí)際運(yùn)行。

競爭對(duì)手是存在的，但它們分散在三個(gè)領(lǐng)域：傳統(tǒng)國防研究、學(xué)術(shù)生物混合實(shí)驗(yàn)室和純合成昆蟲規(guī)模機(jī)器人。近二十年來，美國通過 DARPA 的 HI-MEMS 努力探索緊密耦合的昆蟲機(jī)器接口進(jìn)行偵察，明確針對(duì)遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人昆蟲進(jìn)行隱蔽傳感和戰(zhàn)術(shù)指導(dǎo)。在學(xué)術(shù)界，亞洲的研究人員報(bào)告了自動(dòng)化組裝過程，每只昆蟲大約一分鐘就能將電子背包固定在蟑螂上，并公布了誘導(dǎo)轉(zhuǎn)彎和減速的性能數(shù)據(jù)，以及在充滿障礙物的地形中進(jìn)行群體導(dǎo)航演示。日本研究團(tuán)隊(duì)還強(qiáng)調(diào)功率和耐用性是核心限制，展示了薄型柔性太陽能模塊，以減少對(duì)電池的依賴，同時(shí)保留遠(yuǎn)程方向控制。與此同時(shí)，全人造昆蟲規(guī)模的機(jī)器人項(xiàng)目，如哈佛大學(xué)的 RoboBee 代表了不同的競爭壓力：受昆蟲啟發(fā)的全合成微型機(jī)器人，仍在努力從實(shí)驗(yàn)室條件過渡到強(qiáng)大的現(xiàn)場(chǎng)耐力和電力自主權(quán)。
對(duì)于軍隊(duì)來說，作戰(zhàn)影響取決于三個(gè)問題：可以攜帶什么有效載荷、在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中控制的可靠性如何，以及系統(tǒng)在電子戰(zhàn)和對(duì)抗措施下的彈性如何。相機(jī)背包顯然是第一步，但更決定性的有效載荷可能是聲學(xué)傳感、化學(xué)檢測(cè)或短脈沖射頻映射，有助于識(shí)別封閉空間中的人員、發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)射器。邊緣處理，即使在中等水平，也可以壓縮數(shù)據(jù)、檢測(cè)運(yùn)動(dòng)線索，或?qū)⒍鄠€(gè)昆蟲饋送融合到單個(gè)戰(zhàn)術(shù)圖片中，從而減少群體的帶寬需求。通信問題也是脆弱性：微小的天線和低功率鏈路更容易受到干擾或性能下降，而且室內(nèi)傳播可能會(huì)破壞視距假設(shè)。如果有效載荷增加其特征，對(duì)手還可以通過簡單的物理對(duì)策做出反應(yīng)，從屏障和殺蟲劑到掃掠和熱或光學(xué)檢測(cè)。

從戰(zhàn)略上講，威廉的演講中最具破壞性的主張是“通過育種而不是工廠來擴(kuò)大規(guī)模”。如果國防客戶可以在沒有精密制造的情況下部署大量平臺(tái)，那么成本曲線和補(bǔ)給邏輯就會(huì)發(fā)生變化，特別是對(duì)于城市作戰(zhàn)中的可消耗偵察而言。然而，生物學(xué)引入了自己的供應(yīng)鏈：受控育種、生物安全、運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)、福利和倫理審查以及跨生命平臺(tái)的性能一致性。這些限制將決定機(jī)器人昆蟲是否成為專門單位的利基工具或更廣泛的北約條令中的可擴(kuò)展層。在短期內(nèi)，可信的軌跡是有限的，但很重要：攜帶傳感器的小型生物混合群作為微型無人機(jī)的補(bǔ)充，填補(bǔ)了士兵視線與第一個(gè)房間、隧道彎道或下一次接觸可能等待的瓦礫空隙之間的間隙。