什么是現代生物技術

現代生物技術的定義：

現代生物技術是以生命科學為基礎，利用生物（或生物組織、細胞及其他組成部分）的特性和功能，設計、構建具有預期性能的新物質或新品系，以及與工程原理相結合，加工生產產品或提供服務的綜合性技術。這門技術內涵十分豐富它涉及到：對生物的遺傳基因進行改造或重組，并使重組基因在細胞內表達，產生人類需要的新物質的基因技術（如“克隆技術”）；從簡單普通的原料出發，設計最佳路線，選擇適當的酶，合成所需功能產品的生物分子工程技術：利用生物細胞大量加工、制造產品的生物生產技術（如發酵）；將生物分子與電子、光學或機械系統連接起來，并把生物分子捕獲的信息放大、傳遞。轉換成為光。電或機械信息的生物耦合技術；在納米（即百萬分之一毫米）尺度上研究生物大分子精細結構及其與功能的關系。并對其結構進行改造利用它們組裝分子設備的納米生物技術：模擬生物或生物系統。組織、器官功能結構的仿生技術等等。

現代生物技術的興起始于本世紀70年代，如今已經成為高技術群體中一支絢麗的奇葩。這門技術具有鮮明的軍、民兩用性，應用潛力十分廣泛。它既可以為解決人類面臨的食品、健康、能源、環境等問題提供新的手段，又可以為大幅度提高部隊的作戰效能和生存能力開辟新的途徑。現代生物技術的深入發展和廣泛應用、是本世紀繼計算機技術革命之后又一次重要的技術革命，是現代軍事技術革命的生力軍。

獨特的優點

——生產原料簡單。生物在進行合成代謝時，大都以隨手可得的物質（如空氣、水、植物和礦物質等）為原料，以陽光等為能源，不僅原料成本低，而且取之不盡。

——安全、可靠性高。典型的生物化學反應都是在酶的催化作用下進行的，要求輸入的能量少，反應條件緩和，工藝和設備簡單，操作安全性好。生物系統在合成物質時，先把脫氧核糖核酸遺傳信息轉錄給核糖核酸，然后以核糖核酸為模板進行合成。該過程雖然很復雜，但出錯機率極小，且無副產品。更重要的是，生物系統能自動發現并糾正錯誤，進行自動化合成生產，生產可靠性高。

——產品具有特殊的活性。生物分子通常具有復雜的精細結構，這種結構往往會賦予生物分子特殊的活性，即所謂“生物特異功能”，例如準確、敏感的識別能力，高效的搜索能力，牢固的粘結性能等等。在用基因技術對其控制基因進行改良后，這些性能還將大大增強。

——系統結構緊湊。生物系統中的信息碼、模塊、制造組裝機構都是在分子水平以完美方式自組裝起來的。這就使生物系統（如眼球、大腦等）比類似功能的人造電子、光學或機械系統要緊湊得多。如果能運用生物耦合技術把一些生物系統與設計的裝置耦合起來，或者利用納米生物技術、自組裝技術將它們制造出來，那么設備的尺寸就可能減少很多。

——有利于提高或擴展人類的能力。運用生物醫學可提高人類對疾病的治療效果和抗病能力；通過人腦與設備的耦合可擴展人類的能力，減小人機界面的操作難度。

軍事應用

80年代以來，美國等一些發達國家開始大力研究和發展軍事生物技術，以期滿足軍事上對許多先進能力的需要。目前正在研究或已預見到的軍事應用主要有——

在信息探測方面：利用酶、抗體、細胞等制造具有識別功能的生物傳感器，不僅能準確地識別各種生、化戰劑，通過與計算機配合及時提出最佳防護和治療方案、而且還可用于探測炸藥、火箭推進劑的揮發降解情況，確定敵方庫存地雷。炮彈、炸彈、導彈等的數量和位置。利用仿生技術制造的各種信息收集系統，可以大幅度提高探測、監視和導航能力。仿視覺探測器的電子蛙眼雷達能快速識別不同形狀的飛機。艦艇。導彈等運動物體，并能根據飛行特點，識別真假導彈；“蠅眼”相機一次能拍下1000多張照片，分辨率高達每厘米4000線，成為有效的偵察工具；模擬狗、貓頭鷹等動物夜視功能的裝置，能搜索到微光下地面或空中目標。科學家們根據“蛇眼”紅外線定位原理研制了紅外制導的空空導彈，現在人們又根據蝙蝠抗干擾能力強的原理研制出新穎的蝙蝠式抗干擾超精密全敏雷達。根據狗鼻子機理制成的仿嗅覺傳感器“電子犬”，能測定僅千萬分之一的過氧乙烯毒氣；根據蒼蠅的觸角上非常靈敏的嗅覺感覺器，制造出了嗅覺敏感的探測裝置。

值得重視的是，上面所例舉的一些已制造出來的仿生探測器大都還是被動的仿生裝置。隨著生物技術的發展，在徹底弄清生物系統的工作原理后，通過基因技術、生物分子工程技術對生物分子的改造，運用生物分子電子技術等主動仿生學方法，一定能制出功能優于生物結構更緊湊，體積更小的各種信息探測裝置。美國、日本、歐洲、俄羅斯現正在努力向主動仿生技術發展。

在信息處理方面：研究表明，以蛋白質分子做材料制造的生物計算機，不僅體積小、重量輕。能耗小、環境適應性強。運算速度和儲存能力比現有計算機要高出數億倍，而且具有和人腦一樣的分析。判斷。聯想、記憶等智能。它的研制成功必將使軍事情報的獲取。處理發生質的變化。美國。日本、歐洲和俄羅斯早就看好這一領域。在過去10年，他們已研究出了蛋白質并行處理器及神經網絡等原型器件，有些器件已在軍事上得到了應用，例如俄羅斯有的軍用雷達就使用了細菌視紫紅蛋白質處理器。據估計美國在3—5年內能大批量生產這種計算機，且造價比半導體計算機要低，因為它所需的生物材料可利用通過基因技術改造的細菌大量生產。

在一體化指揮和控制方面：生物計算機的微型化、低成本趨勢，不僅使指揮中心、網絡節點，而且使每件武器。每個士兵都可能擁有計算機，“整個戰場就像一個計算機大平臺”，從而實現信息流程最優化，信息流動實時化，信息采集、傳遞、處理、存儲、使用一體化，并形成一個指捍層次減少的扁平的“網”狀指揮體系，以利于提高信息傳輸速度和體系生存能力，并使決策分散化和指揮實時化。

在信息戰防御方面：生物技術在偽裝與隱身方面表現出非凡才能。例如，通過對“變色脂”表皮顏色變化機理的研究，研制出一種變色蛋白質纖維，可用它做成變色服，或根據這一原理研究出隨環境變化的生物涂料，把它涂在設施、裝備、武器、平臺、頭盔上來偽裝自己。還可通過生物技術合成一些可吸收紅外。紫外等各種波長的吸波生物材料（如視黃酸聚合物、希夫堿鹽聚乙烯）來減少或消除信號達到隱身的目的，提供新一代高效能的作戰系統。

常規武器裝備除可利用生物計算機、生物傳感器或仿生探測器來提高武器平臺的信息化水平之外，還可利用生物技術為它仰提供輕質高性能的材料：用于裝甲防護的高硬度。高韌性生物陶瓷；用于制造防護服。降落傘及復合材料的抗拉強度超過鋼絲的改進型蜘蛛絲，用于制造輪胎和密封墊的理化性能優秀的生物彈性體；可代替鋼材的高強度生物塑料：可在各種環境中使用的生物粘膠劑；模仿生物智能結構的智能材料；模擬骨質密度梯度變化的功能梯度材料；模擬貝、馴鹿角結構的仿生裝甲材料；模擬軟體動物表皮的多功能蒙皮等等。在制造工藝上，使用仿生技術，也可以提高平臺的性能和生存能力，模仿海豚體形和各部分比例建造的新式核潛艇，航速提高了20%～25%；用人造海豚皮包裹魚雷，水的阻力可減少一半；美軍目前正在模仿鰩魚和電鰻兩種魚的運動原理，以彈性皮替代潛艇的傳統外殼，研制一種新型“皮動”潛艇，旨在使其在潛航時難以分辨出到底是魚還是潛艇，既能巧妙地隱蔽自己，又可突然襲擊敵方。

智能武器利用生物技術研制的制導系統將促使精確制導技術向更高的智能化方向發展。美軍正在根據蠅眼視覺原理研制的“蠅眼”制導系統，可根據目標運動參數及位置信息，自動控制導彈飛行狀態，跟蹤、攻擊目標。彈載微型生物計算機可利用聲波、無線電波、可見光、紅外、激光甚至氣味等一切可利用的直接或間接目標信息，幫助導彈自主地搜索、識別、定位和攻擊目標，從而大大提高導彈的命中精度。

非致命武器利用生物技術還可以制造出許多非致命武器。例如，可以污染油料。潤滑劑或使它們凝聚的生物活性物質；可迅速降解軍事設備上的塑料、橡膠和其它合成或天然材料的酶；可降解彈藥、推進劑的酶；能對軍事通信設備、計算機造成嚴重干擾的導電性生物聚合物；可吞噬計算機芯片材料的微生物等。

提供機動靈活的后勤保障

用生物酶或微生物生產炸藥。彈藥或推進劑，可以在溫和的條件下進行，操作安全，合成物更穩定。利用紅極毛桿菌與淀粉的作用可生產氫氣，每消耗1克淀粉可生產5升氫氣，氫氣和少量燃料混合可代替汽油（或柴油），使用這種燃料的機動裝備只需帶少量淀粉就可實施長時間、遠程、機動作戰。利用發酵技術可為機動部隊提供易于保存和攜帶的高能量膠囊狀營養食品。在食物短缺的特殊場合，可采用高效植物纖維酶將植物的根、莖、葉轉化成易于消化吸收的營養豐富的葡萄糖，供戰士食用。部隊在執行任務時、水是必不可少的。采用生物技術生產的生物聚合物梯度膜，可快速濾去非飲用水中有害物質（包括放射性污染物）。生物技術也是治理軍事環境的理想方法。用生物酶清洗生化戰劑，速度快，對人體和設備無損傷。利用微生物處理放射性廢物和有毒物質，效率高，二次污染輕，投資少。在軍事醫學領域，運用生物技術可生產出優質的供野戰外科用的人工血。人造骨、人工皮膚和傷口粘合劑等等。

近10多年來，美國、日本、俄羅斯和歐洲的一些國家十分重視生物技術的發展，并積極推進它的軍事應用，其中以美國的研究最為活躍。從1989年開始，美國國防部每年都把它列入國防關鍵技術計劃。為了加強軍事生物技術的研究，美國國防部還成立了國防生物技術指導委員會。美軍對生物技術研究的范圍很廣，現階段主要集中在軍事生物醫學、生物傳感器、生物材料、軍事環境的生物處理、生物分子電子技術及仿生學等領域。