纳米技术给国际安全带来哪些挑战？

作者：张嘉乐，信息工程大学；文力浩，国防科技大学

人们常用“秋毫之末”来形容极微小的东西，但在纳米科学家眼里，“秋毫之末”也算不上微小。所谓纳米技术，就是在可控制的条件下，改变原子的连接结构以创造一种新的分子，它把人类改造物质的能力提高到了一个更为微观、更为神奇的层次。纳米技术对电子信息、新能源、新材料、先进装备、生物医药、生态环保等新兴产业发展有重大的引领带动作用，被全球公认为21世纪最重要的、发展最快的战略高新技术之一。如今，纳米技术正在深入到科技与社会的变革领域，纳米革命早已到来，但机遇与挑战并存。《纳米技术的威胁》(The threats from nanotechnology)一文由乔治亚理工学院山姆·纳恩国际事务学院（The Sam Nunn School of International Affairs at the Georgia Institute of Technology）的副教授玛格丽特 E·科萨尔（Margaret E. Kosal）发表在2019年的《原子科学家公报》(Bulletin of the Atomic Scientists)上。科萨尔的研究探索了技术、战略和治理之间的关系，透析了关于纳米技术和其他新兴科学潜在扩散对国际安全造成威胁的情景，为我们理解和探索纳米技术提供了有益启发，现将论文的主要观点编译如下，并做简要评析，供读者学习交流。

《原子科学家公报》杂志封面

纳米技术研究会对世界产生重要的积极影响。例如，发明者已经开发出控制极少量水的方法，为发展中国家创造低成本的科学仪器。但与此同时，纳米技术也带来了风险，廉价的科学工具可能被恐怖主义团体利用，军队可能发展破坏稳定的隐形技术。虽然有很多理由对纳米技术的未来持乐观态度，但政策制定者也应该考虑其风险。

一个碳纳米管

一、纳米生化武器的防范难题

纳米技术应用存在很多潜在风险，例如基于纳米技术的新型生化武器；具有毒理学或有害健康的纳米颗粒和纳米材料；基于生物和纳米技术的影响力作战；纳米技术规避疫苗、先天人类免疫系统或其他医疗对策。这些应用一旦实现，基于纳米技术的生化武器极有可能会造成巨大伤害并破坏国际安全稳定。当前的防御系统，如探测器和诊断系统，可能无法识别已经被纳米技术改变或封装的材料，纳米技术会减少或使检测、诊断和治疗选项无效，从而使执法和应急响应复杂化。

二、纳米隐身材料与恐怖主义

纳米隐身材料基于所谓的超材料，可能会破坏现有的物体探测方法。超材料是一种具有高折射率的合成纳米结构材料，具有特殊的物理特性，这意味着光在周围流动而不是从材料表面上反射，它们通过弯曲光线来掩盖一个物体。科学家可以开发出能够伪装人员、车辆、船只或飞机的超材料，保护它们不受某些电磁频谱的影响，让使用者不被看见从而逃避探测。如果这一技术能够实现并被投入实战，自适应伪装将彻底改变反检测技术，并可能显著改变现有的作战方式。如今，超材料在很大程度上局限于可见光或红外光谱的特定区域，该技术的进步将扩大人类看不见的光谱部分。

美国国防承包商BAE系统公司正在开发一种基于超材料的自适应伪装原型，称为自适应隐身斗篷。该公司的网站称，人们可以用它来遮盖车辆，该斗篷可以根据周围环境需要调整车辆的预期外观和温度或模仿另一辆车。该公司声称，这项技术可以隐藏任何东西，从卡车到直升机，甚至建筑物。虽然该技术可以隐藏车辆，使其不受红外探测，但人们仍然能够用肉眼看到该物体。

一种被称为“自我感知超材料”的新型纳米材料

用于自适应伪装的纳米材料是一种会破坏军事现状的潜在威胁，它们可以对全球和地区霸权势力带来威胁。大国的优势在于，他们有能力用导弹、飞机、装甲和海军舰艇等大型武器系统投射军事力量。而恐怖组织、贩运组织等则可以凭借纳米材料获取非对称优势，因此它们从隐形技术进步中的获益最大，纳米材料良好的隐藏能力可以使这些团体更容易地参与恐怖主义、贩运、叛乱和其他破坏稳定的活动。

当然，在某些应用中，纳米材料带来的隐形能力也将有利于维持社会稳定，比如应用于政府的秘密行动和特别行动中。非法团体可能会更多地从这种隐形能力中受益，但由于面临技术研发的挑战，他们在纳米技术发展的中前期还难以有效利用。因此，目前只有科技强国才具备研发应用级纳米技术的能力，但也必须制定对策，以限制技术扩散可能带来的风险。

三、纳米夜视技术带来的战略脆弱性

“夜晚是我们的”一直是美军的口头禅，这是因为美军已经普遍装备了夜视器材，可以较好适应夜间战斗。在沙漠风暴行动和其他战争中，美国的夜视能力远高于其对手。然而，在过去的十年里，美国的优势已经开始减弱，尤其是面临来自新兴大国军事现代化带来的挑战。

随着其他国家获得夜视技术，纳米技术可能通过人体增强的方式成为人类夜视能力发展的下一个突破口。可注射的纳米片尖（Nano-atennae）可能是“游戏规则的改变者”。研究人员通过在视网膜表面植入与光感受器结合的纳米颗粒，证明了经过“增强”的实验鼠可以看到电磁光谱的近红外部分；也就是说，他们发展了目前有限的夜视能力。据报道，纳米颗粒可以保持活性长达10周，对测试对象没有不良影响。

尽管夜视技术的使用可能代表着一种战术优势，但在整个军队中，该技术的总体错误使用可能会给美国这样的国家造成战略脆弱性。换句话说，如果其他团体或国家在夜视能力等方面超过美国，美国军方将无法用常规手段来制衡对手。

纳米机器人

四、节俭科学与技术扩散

节俭科学（Frugal Science）是科学的一个领域，旨在以低成本产生知识和技术，最初是为了创造简单、有用的设备，这包括设计、开发和部署资源贫乏地区的人们负担得起且易于使用的科学仪器和技术。节俭科学的实践者已经在用于人道主义援助、灾害应对和国际发展的低成本、易于使用的技术方面取得了进展，尽管这些技术突破前景广阔，但此类技术仍有被滥用的风险。

为了实现节俭科学的节俭部分，科学家和发明家考虑设计低成本版本的通用实验室设备，例如，有人开发出一种低成本的通用方法来建立和维护诊断医学实验室。到目前为止，开发人员已经生产了多种低成本显微镜和低成本离心机，更多的设备将在未来得到发展。

节俭科学最吸引人的方面之一是其固有的低成本。此类采用节俭技术的设备其成本远低于国营或大学实验室使用的成本。使用节俭科学的生化武器项目的成本可能远低于在州级计划上花费的数亿美元，例如萨达姆・侯赛因的伊拉克在其计划上花费的1亿至 2亿美元或沙林毒气背后的日本邪教组织袭击东京地铁花费的数百万美元。

虽然受节俭科学启发的工具可以帮助人道主义援助工作并提高冲突地区的稳定性，但随着技术变得更便宜、更先进和更普遍有益，消极使用的潜力也在增加，更开放的技术的分发为潜在的生化武器的扩散奠定了基础。但恐怖组织会发现很难利用节俭科学来增强其整体实力，因为他们仍然需要隐形知识和专业知识来为可能造成大规模伤亡的武器制造生化制剂和毒素。节俭技术可以帮助小组试验和测试他们所使用的材料，但如果一个小组对如何开发一种战术上有效的生化武器只有初步的了解，就不太可能成功地开发出一种有效的武器。使用节俭科学（或任何其他方式）试验药剂和毒素并不等同于克服了生产武器的挑战。

世界最小“汽车”

五、纳米技术的“灰雾(Gray goo)”危机

纳米技术思想家Eric Drexler在一本关于纳米技术的书中引入了“灰雾”这个词，他强调自己与自我复制纳米机器人的概念保持了距离，但他仍然主张在生成纳米组装材料时考虑安全性，并且他承认“灰雾”产生的意想不到的结果。

“灰雾”是否是一次重大危机还有待商榷。像任何其他潜在武器一样，最有可能涉及纳米技术扩散风险的是政府，而不是非法团体，因为这样做是政治上的选择，而不是技术上的迫切要求。

能自我复制的纳米机器早在1981年就假设了从概念上模拟酶、DNA和其他生化部分的合成，但至今仍未实现。虽然曾经是技术界内部的问题猜测，但关于机械生物的分子尺度或所谓的分子组装器的可行性的争论在很大程度上已经超出了科学界。现在非政府团体已经成为分子纳米技术概念的主要支持者（有时也是批评者），尽管如此，分子自组装也是绝大多数政策讨论的主题，从夸大的想象中描述科学和技术应用是至关重要的。

生物学家和化学家早就认识到自组装的潜在效用，并且在过去几十年中积累了大量关于生化自组装的文献。结合纳米技术的生物自组装是纳米电子学等领域的一个活跃的研究方向，但很少有严肃的人会担心“灰雾”会自行聚集并淹没人类和其他生命。

与其他新兴技术一样，很难评估纳米技术的最终影响。但很显然，有一系列涉及不同形式的纳米技术的假设场景，说明了如果技术被恶意滥用的潜在威胁。即使存在技术上合理的涉及纳米技术的危害场景，但在大多数情况下，它们也没有达到被认为是严重威胁的门槛。

结语

从全球范围来看,纳米技术有望带来巨大的技术变革、产业变革和军事变革，未来掌握并广泛应用纳米技术的国家和地区将具备核心竞争力。为此,发达国家和主要发展中国家均高度重视纳米技术创新，同时，世界各国近年均加快了纳米技术应用及其产业化发展。但笔者认为，对于纳米技术的威胁，我们目前并不需要太过担心，因为很大程度上，纳米技术是在人为可控的情况下，重新生产自然界已经存在的一些元素。随着对纳米技术的深入研究，我们越了解这个系统，就越能学会趋利避害，真正利用技术造福人类。

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