反恐情报视阈下美国生物监测科技研发分析及启示*

王明程 李勇男

(中国人民公安大学国家安全学院 北京 100038)

0 引 言

随着生物科技和信息网络的发展,恐怖组织获得生物武器的可能性在增加,生物恐怖威胁在增大,全球生物安全形势更加严峻。在总体国家安全观的视阈下,防范和打击生物恐怖主义是维护我国人民安全、社会安全、生物安全、生态安全的重要保障。应对生物恐怖主义,情报是基础和先导。在关涉生物恐怖主义的研究中,有学者在分析生物恐怖威胁环境的基础上,在法治[1]、战略[2]、政策[3]等角度探索了生物恐怖主义的治理方案。虽有学者提及情报在生物反恐中的重要意义,但因缺乏显著的“症候”,因而探索生物反恐情报策略的研究不多。帕特里克·沃尔什(Patrick F. Walsh)指出:生物监测作为一项技术手段,对于推进反恐情报建设,有效应对生物恐怖威胁意义重大[4]。在前期研究中,笔者分析了美国生物监测情报体系在应对生物恐怖威胁、维护生物安全中的重要意义,并对该体系的建设路径和实践方案进行了探索[5]。早在炭疽邮件事件之后,为防范生物恐怖袭击,美国就将生物监测作为生物防御战略的支柱[6]。通过生物监测科技研发,生物反恐情报能力得到了显著提升。

当前,我国生物监测科技研发工作尚处于起步阶段,存在自动化程度不高、关键技术平台缺位、存储和应用手段落后等问题[7],难以有效支撑反恐情报建设。因而,在国家层面大力推进生物监测科技研发,全面提升我国反恐情报能力,是打击生物恐怖主义,维护和塑造国家安全的有力探索。本文即在前期研究的基础上,在探析生物恐怖威胁环境的基础之上,系统分析了美国生物监测科技研发的政策背景、研发逻辑和实践项目,以期借鉴美国生物监测科技研发的经验,推动我国相关领域实现跨越式发展,为推进我国反恐情报建设,维护和塑造国家安全奠定基础。

1 生物恐怖威胁环境探析

1.1 生物恐怖主义概述

防范和应对生物恐怖主义,是维护国家安全的重要议题。关于生物恐怖主义,国际刑警组织(International Criminal Police Organization,简称Interpol)将其定义为:为谋求政治、社会或经济目的,对政府、平民、牲畜、农作物等非法使用病毒、细菌或其他致病物的行为[8];美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention,简称CDC)将其定义为:故意释放病毒和细菌,致使人类、牲畜或农作物患病或死亡的恐怖主义活动[9]。我国《生物安全法》将其定义为:故意使用致病性微生物、生物毒素等实施袭击,损害人类或者动植物健康,引起社会恐慌,企图达到特定政治目的的行为[10]。

在主观方面,同其他类型的恐怖主义一样,生物恐怖主义同样带有强烈的政治或宗教目的,他们意图制造大规模伤亡,造成大范围恐慌。在客体上,生物恐怖袭击的对象包括机构、人员、牲畜、农作物等。根据袭击对象的不同,生物恐怖袭击可能引发多人接触式的点源疫情,造成大量牲畜或农作物死亡。此外,生物恐怖袭击往往伴有强烈的次生危害,严重危害经济发展和社会秩序稳定。

作为一种典型的“黑天鹅”(Black Swan)风险,与其他类型的恐怖袭击相比,生物恐怖袭击的手段更复杂、更隐蔽,运用传统的情报手段难以对其进行有效的监测和预警。生物恐怖袭击的手段包括:污染食品、粮食或水的供应,释放携带病原体的传播媒介,制造可被受害者吸入的气雾云等[11]。生物恐怖袭击将生物制剂作为载体,发动恐怖袭击的过程在实质上就是生物制剂“武器化”的过程。与常规武器相比,生物武器成本低廉,且具备一个独特的“优势”,即用作生物武器的病原体可以增殖[12]。袭击者仅需要获取少量的病原体,即可通过培育技术使其快速增殖。这不仅降低了袭击者获取生物武器的成本,而且能够降低其被反恐情报部门“侦控”的风险,从而使得生物恐怖袭击的过程更加隐蔽。

1.2 生物恐怖威胁分析

根据全球恐怖主义数据库(Global Terrorism Database,简称GTD)收录的数据,1970—2021年间,全球仅发生了数十起生物恐怖袭击事件[13]。相较于其他类型的恐怖袭击,生物恐怖袭击发生的概率并不高,因而生物恐怖主义在早期并未引起国际社会的足够关注。

2001年,炭疽邮件事件爆发,使得美国民众对生物恐怖主义“望而生畏”,该事件也成为全球生物安全形势的“分水岭”。根据美国联邦调查局(Federal Bureau of Investigation,简称FBI)的调查显示,袭击者在该事件中使用的是一种可悬浮的“武器级”炭疽[14]。由于炭疽病毒具有极强的扩散性和隐蔽性,因而在袭击发生后,美国邮政机构、国会办公大楼以及媒体机构为进行彻底的清洁消毒被迫关闭数月,数以千计的美国民众则被迫服用抗生素,进行炭疽病的预防性治疗。事后统计显示,单由该事件造成的直接经济损失就高达10亿美元。由于袭击的隐蔽性,炭疽邮件事件的调查工作一直持续到2010年2月才宣告结束,该项调查也成为FBI历史上最复杂的调查活动之一[15]。

此外,有证据表明,恐怖组织在生物武器的研究、获取和使用等方面表现出极大的“兴趣”。2001年,美军就曾在阿富汗坎大哈附近发现了一个正在建造的生物武器实验室,里面有生物武器生产相关的设备和一系列的技术文件[16]。基地组织(AI-Qaeda)发言人曾威胁,基地组织打算使用生物、化学武器杀死400万美国人,其中包括100万个儿童[17]。2007年美国《国土安全战略》证实,基地组织仍在不断寻求和获取生物武器[18]。2009年美国《应对生物威胁国家战略》指出,生物技术产业的规模在全球范围内呈指数型增长,专业人员的规模也随之扩大,生物技术和生物制剂外溢的风险也由此增大[19]。2011年美国《国家反恐战略》再次发出警告,如果基地组织成功获得了包括生物武器在内的大规模杀伤性武器,很可能会投入使用[20]。随着生物科技门槛的降低,以及“两用性”生物技术的发展,恐怖组织利用生物技术发动生物恐怖袭击的能力日益增强。当前,随着信息网络的发展,恐怖组织可使用“暗网”等信息通道获取和传播相关技术,招募恐怖袭击者,其发动生物恐怖袭击的能力也在提升。

COVID-19爆发之后,“伊斯兰国”多次就新冠病毒发声,称COVID-19是“真主的愤怒”,正在削弱和打击他们的敌人[21]。一些极右恐怖组织在社交平台上利用新冠病毒宣传种族主义和阴谋论,主张将新冠病毒作为武器,督促感染者去感染更多的人[1]。正如一些学者担心的那样,COVID-19也许会对恐怖分子起到一定的“示范”作用,在“全球化”的今天,其对整个人类社会的威胁不言而喻。鉴于生物恐怖主义的现实威胁和巨大破坏,美国通过大力推进生物监测科技研发,反恐情报能力得到了有效提升,其经验值得我国借鉴。

2 反恐情报视阈下美国生物监测科技研发分析

“生物监测”在我国“反恐情报”领域是一个相对新颖的概念,根据2012年美国《国家生物监测战略》的定义,生物监测是指通过采集、整合、解释和共享影响人类、动植物健康的生物威胁信息,构建生物安全态势感知,支持生物安全治理的一种技术手段[22]。鉴于生物恐怖袭击的隐蔽性和复杂性,传统的情报手段难以有效发挥作用,因而应对生物恐怖袭击的情报工作往往开展于袭击发生之后。生物安全专家阿诺德·考夫曼(Arnold F. Kaufmann)运用数据建模的方式模拟了利用炭疽病毒、布鲁氏菌进行生物恐怖袭击的损害后果,研究表明:生物恐怖袭击发生后,及时的情报预警和应急响应将有效阻断损害后果的蔓延,对于保护人员健康,降低经济损失,消除社会影响而言意义重大[23]。

运用生物监测技术,可以迅速探知生物恐怖袭击事件的发生,及时发出情报预警,实时推动应急响应,将生物恐怖袭击引发的损害后果降到最低。下面,我们将对美国生物监测科技研发的政策背景和研发逻辑进行分析,探索其得以发展和完善的关键。

2.1 美国生物监测科技研发的政策背景

炭疽邮件事件发生后,美国开始意识到生物恐怖袭击对国家安全构成了巨大威胁。为提升反恐情报能力,防止悲剧重演,美国加大了生物监测科技研发。在某种程度上,美国生物监测科技研发是由生物恐怖主义“倒逼”产生。以炭疽邮件事件为“分水岭”,为推进生物监测科技研发,美国相继颁布了一系列的政策文件,如表1所示:

表1 美国生物监测科技研发相关政策文本

从上述政策文件的颁布情况看,美国历届政府都将生物监测作为应对生物恐怖主义和国家安全的重要议题。通过颁布国家级的法案、行政命令和战略报告等,美国逐渐形成了较为完备的政策体系,为生物监测科技研发奠定了坚实的政策基础和实践依据。

2.2 反恐情报视阈下美国生物监测科技研发逻辑模型

生物监测科技研发是一项复杂的系统工程,需要我们运用系统思维理清其研发逻辑。本文通过构建逻辑模型,将美国生物监测科技研发的流程进行模块化分解,对其支撑反恐情报的路径进行分析。

关于美国生物监测科技研发的逻辑模型,兰德公司(Rand Corporation,简称RAND)在一项研究中曾对其进行过构建,将该模型分为环境生物监测(Environmental Biodetection,简称BD)和人体生物监测( Human Biosurveillance,简称BSV)两部分,包括投入、行动、输入、阶段性效能和最终效能五个阶段[24]。本文在借鉴上述研究的基础上,依托美国生物监测的四项核心任务[22],结合美国科学技术委员会(National Science and Technology Council,简称NSTC)2013年发布的《国家生物监测科学和技术路线图》[25]及相关的技术文件,运用系统理念和方法,在反恐情报视阈下,对美国生物监测科技研发的逻辑模型进行构建。首先,美国生物监测科技研发离不开资金、人员、技术和政策等的支持。本文将该模型分为:感知、融合分析、应用和效能四个阶段,分别对应美国生物监测探测和识别环境、采集融合关键信息、推送预警信号、态势预测和建议四项核心任务,如图1所示。

图1 反恐情报视阈下美国生物监测科技研发逻辑模型

a.感知阶段是美国生物监测复杂系统研发的逻辑起点,是应对生物恐怖袭击的“前端”和“触角”。该流程对应生物监测核心任务中的探测和识别环境任务模块,旨在对生物恐怖袭击释放的生物制剂,以及造成的损害后果进行初步探测和识别。该任务模块中包括环境生物监测和人体生物监测两个研发子模块。在环境生物监测研发子模块中,通过研发土壤、水源、气溶胶以及复杂环境状况下的生物监测传感器,构建体系化的传感器栅格,以探测环境中的生物威胁。在该子模块中,需要对生物监测传感器部署的位置、采样周期、预警规则和基准值进行预先设置,以防发生传感器误报、漏报等情况。

在人体生物监测研发子模块中,首先应当对人体生物监测情报数据源进行科学规划和评估,通过开发数据接口,制定传输规范,以推动情报数据采集工作。此外,要根据情报数据接入的情况,适时推进情报数据获取、预处理、评估、存储和管理等技术研发。在此模块中应当对生物恐怖袭击的指标体系和基准值进行构建和设置,推进异常信号的探测和识别[26]。

b.融合分析阶段对应采集融合关键信息任务模块。在此阶段中,围绕关键基础信息和多信源数据融合分析两个子模块开展研发工作,以强化反恐情报分析。关键基础信息融合分析研发子模块旨在研发环境生物监测传感器的感知和预警技术,研发异常预警后的实验室检测、法医学调查等技术,判断生物恐怖袭击事件是否发生。

多信源数据融合分析研发子模块旨在推进多源异构人体生物监测情报数据的融合和分析,对包括来源于生物监测机构、开源情报、流行病学调查和生物恐怖袭击调查的数据进行序化处理和聚合管理。通过开展多源生物监测情报数据融合、分析、建模以及异常信号预警等技术的研发,推动多信源生物监测情报数据的获取、融合和分析,为反恐情报预警和追踪溯源能力的建设奠定基础。在此研发模块中,应当推动生物反恐情报模型库的构建,通过业务数据的不断累积,充实机器学习模型的训练集,推动反恐情报分析能力的提升。

c.应用阶段是生物监测科技研发的核心,此阶段对应生物监测核心任务中的推送预警信号模块。通过推动生物威胁感知、预警和评估三项核心技术的研发,为决策者提供准确、及时、高效的情报支撑。通过开展生物威胁事件图谱、态势感知大屏、部门协作系统、人机交互系统等的研发工作,提升反恐情报的协同能力和传递效率,为及时开展应急响应工作,及时采取缓解措施创造条件[24]。

d.效能阶段对应生物监测态势预测和建议任务模块。通过综合运用人工智能的理论和技术研发智能化情报分析架构,通过应急情报、评估情报和预测情报能力的建设,对生物恐怖袭击进行风险量化、风险评估和风险预测,构建全方位、多维立体的态势感知。此外,通过支持生物恐怖袭击发生后的应急响应,对恐怖袭击事件进行快速处置;通过指导袭击发生后的缓解措施,缓解、消除生物恐怖袭击带来的后果与冲击,进而实现有效应对生物恐怖主义,维护国家安全的最终效能。

通过构建上述逻辑模型,有助于我们系统的理解和把握美国生物监测科技研发逻辑。下面,本文将在反恐情报的视阈下,对美国生物监测科技研发项目进行研究,为我国相关领域的项目研发工作积聚经验。

3 反恐情报视阈下美国生物监测科技项目分析

通过对美国生物监测科技项目进行梳理和分析,有助于我们系统的掌握美国在该领域的科技研发重点和未来的研发趋势,为我国提供参考和借鉴。本文通过爬梳美国生物监测相关机构网站、基金资助查询系统和科技研发数据库等,对其中与反恐情报建设相关且具有代表性的生物监测项目进行分析,并参考RAND的分类方式将这些项目分为BD和BSV两类,如表2所示。

表2 反恐情报视阈下美国生物监测科技项目

纵观美国生物监测科技研发项目,自炭疽邮件事件以来,各类项目如“雨后春笋”般蓬勃发展,有力的支撑了反恐情报建设。美国生物监测科技研发项目呈现出以下特点:

3.1 覆盖广泛,体系完备

作为美国生物监测科技研发的重要阵地,美国国土安全部(U.S. Department of Homeland Security,简称DHS)的主要任务是对特定城市、地区开展生物监测,提升应对生物威胁的监测预警和态势感知能力[24]。其主导开展的“生物监视”(Bio Watch)计划和国家生物监测综合中心(National Biosurveillance Integration Center,简称NBIC)项目是美国应对生物威胁的重点研发项目。此外,美国国防部(U.S. Department of Defense,简称DOD)历来重视生物监测科技研发工作,其资助和开展生物监测科技研发的主要机构有:国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,简称DARPA)和国防威胁降低局(Defense Threat Reduction Agency,简称DTRA)。在战略规划上,DARPA侧重于“生物反恐”和应对“生物战”方向的科技研发。在BD领域,DARPA主要开展气溶胶、植物、水源等生物监测传感器的研发活动,以便在多种环境中迅速探测和识别包括生物恐怖袭击在内的生物制剂或生化武器袭击事件;在BSV领域,DARPA研发了基于开源情报数据的大流行病预防平台(Pandemic Prevention Platform,简称P3)[26]、全球新发传染病监测(Global Emerging Infections Surveillance,简称GEIS)[27]系统等项目,以便对生化武器袭击所引发的疾病进行实时监测。

作为美国情报科技研发的重要阵地,隶属于美国国家情报总监办公室(Office of the Director of the Director of National Intelligence,简称ODNI)的情报高级研究计划署(Intelligence Advanced Research Projects Activity,简称IARPA)近年来资助了诸如生物情报技术[28]、生物制剂判别[29]、先进传感器[30]等技术类别的生物监测科技研发项目。此外,卫生与公共服务部(U.S. Department of Health and Human Services,简称HHS)、美国农业部(U.S. Department of Agriculture,简称USDA)等联邦机构,也在各自的职责范围内资助和研发了大量的生物监测科技研发项目,为美国反恐情报建设提供了有力的支撑。

3.2 重点明确,路径清晰

在美国联邦政府的统筹下,美国生物监测科技研发工作按照既定路径有条不紊的展开,呈现出重点明确,路径清晰的特征。美国生物监测科技研发主要包括四个重点方向[25]:

a.异常监测。该方向共包含三个研发重点,包括融合性生物监测技术、生物监测预警技术以及生物监测信息系统的研发,例如HHS基于“云技术”开展的生物感知 2.0(Bio Sense 2.0)项目。该项目通过推进多信源生物监测数据的共享融合,有效推动了人体生物监测能力的提升,为及时探知由生物恐怖袭击引发的人员伤亡,及时采取应急响应措施奠定了基础。[31]。

b.风险预测。该方向侧重于对生物安全事件演变进行预测的技术研发,其研发重点为多信源生物监测情报数据的分析和预测模型。例如DOD的开展的GEIS项目[27]以及HHS开展的国家综合征监测(National Syndromic Surveillance Program,简称NSSP)[32]项目等。该类项目通过研发多类型的生物监测情报数据模型,对互联网大数据进行集成、融合和分析,有效提升了生物恐怖袭击发生后对危机事态演变进行预测的能力。

c.威胁识别和特征分析。该方向侧重生物监测样本检验流程的优化以及生物制剂表征、识别技术的研发。旨在研发快速识别和分析生物制剂的工具和情报系统,改进植物、动物和食品领域的生物监测技术,以提升情报共享能力。例如USDA开展的动物健康信息和分析中心项目(Center for Animal Health Information and Analysis)[33],IARPA开展的查找基因工程指标项目(Finding Engineering-linked Indicators,简称FELIX)等[29]。此类项目通过研发先进的表征和识别技术,以实现对包括生物恐怖袭击在内的生物安全事件的快速识别和分析。

d.信息融合、分析和共享。该研发方向致力于提升多信源生物监测情报数据的集成、融合、分析和共享能力。通过推进生物监测系统的研发,改善生物监测情报数据的共享融合机制。此外,通过制定国家、机构间的情报数据共享框架,推进来源于情报、执法、环境、社会、经济和健康等相关机构的生物监测情报数据的集成融合。作为美国生物监测情报的枢纽,NBIC在促进机构间协作,推进生物监测情报数据集成、融合和分析等方面发挥着巨大作用,为应对生物恐怖威胁,及时采取应急响应和缓解措施奠定了坚实的情报基础[22]。

3.3 科技导向,推陈出新

美国生物监测科技研发的历程并非“坦途”。在此过程中,被视为生物防御战略基石的Bio Watch项目在部署的过程中出现了误报、漏报和实效性差等一系列问题。Bio Watch项目共历经三次升级迭代,考虑到前两代系统在时效性上的缺陷,第三代Bio Watch系统可以自动收集气溶胶样本,自动产生聚合酶链式反应(PCR)结果,并将响应时间降至4-6小时,有效提升了生物监测预警的实效性。其产生的分析结果也会自动传输到公共卫生部门,无需人工操作[31]。但最终,该项目的测试结果仍不尽如人意。随着科技研发的进一步推进, “生物监测21”(Bio Detection21,简称BD21)在2018年问世,该系统能够在极短时间内取得良好的监测效果,目前正在逐步替换原有的Bio Watch系统,在BD领域发挥作用[34]。

此外,为推进新型生物监测传感器的研发,DARPA 于2018年部署了“SIGMA+”传感器项目。该项目通过研发模块化的传感器网络,可以在城市或者更大范围内进行高灵敏度的化学、生物以及爆炸物的探测,可广泛应用于美国本土防御以及海外反恐行动,改进后的系统甚至能侦察别国的核生化武器[35]。IARPA也资助了此类项目的研发,例如气相判别分子分析仪(Molecular Analyzer for Efficient Gas-phase Low Power Interrogation,简称MAEGLIN)项目。该项目通过研发一种超低功耗的监测分析系统,可对制作毒素、污染物等生物制剂的排放物进行自动化监测,为情报界提供持续、高效的环境生化监测[30]。随着生物监测科技研发的逐步推进,美国生物监测科技项目体系日臻完善,为反恐情报能力建设提供了强有力的支撑。

近年来,SARS、H1N1、COVID-19、“猴痘”(Monkey pox)等传染性疾病爆发,给人类社会敲响了警钟,对生物监测科技研发也提出了更高要求。除了应对生物恐怖威胁外,美国生物监测科技研发也致力于构建包括传染性疾病在内的生物安全事件的监测预警和态势感知能力。“平战结合,一体推进”,在兼顾效能的基础上,推动美国生物防御水平向着更高层次迈进。但是,美国政府问责局(Government Accountability Office,简称GAO)在2022年发布的报告中指出:由于缺乏协作机制、存在“数据壁垒”等问题,美国各联邦机构目前仍缺乏生物监测情报数据共享和融合的技术能力[36]。因此,新型生物监测传感设备、多源生物监测情报数据的集成、融合、分析和共享技术仍是美国生物监测科技的未来发展方向。

4 启 示

历经多年发展,美国生物监测科技研发成果显著,有力的推动了反恐情报能力提升,为应对生物恐怖主义,维护国家安全奠定了坚实的科技基础。我国应当立足实际:

第一,加强政策引领,规范研发路径。

美国通过颁布国家级的法案、行政命令和战略报告,构建了较为完备的政策体系,为生物监测科技研发奠定了坚实的政策基础和实践依据;通过制定规范化的生物监测科技研发路线,推进各项研发工作有条不紊的开展,有效提升了反恐情报能力。目前,生物监测技术在我国反恐情报和国家安全工作中的战略定位尚不明确,生物监测科技研发尚缺规范化的路径指引,这在很大程度上限制了我国反恐情报能力的建设和发展。

我国可以借鉴美国的经验,通过颁布法律、法规、战略等,加强顶层设计,推进战略谋划,强化生物监测在反恐情报建设、维护国家安全工作中的战略地位;此外,应当制定生物监测科技研发路线及标准,明确研发重点,规范研发路径,避免因研发路径不明确而造成的重复研发和资源浪费,避免因标准不一而造成的无效研发和实战应用困境。通过推动形成高质量的发展模式,增强生物监测科技研发的弹性与可持续性,更好地为我国反恐情报建设服务。

第二,加强科技赋能,推进技术革新。

为提升科技水平,美国大力推动生物监测科技创新;通过推动云技术、人工智能技术、先进传感技术以及生物表征识别技术的研发,不断推进生物监测科技革新;通过运用新技术,逐步替代落后设备,推动生物监测技术的迭代发展。当前,我国生物监测技术尚处于起步阶段,存在自动化程度偏低,难以满足全天候、长周期工作需求,缺乏先进生物监测传感装备等问题。

对此,我国可以借鉴美国的经验,充分依托现有的技术创新平台,加强科技攻关,推动技术革新,通过引进生物监测新技术,研发可适应多种复杂环境、灵敏高效的生物监测传感器。此外,应当依托我国人工智能领域的技术优势,推动人工智能在生物监测中的应用,提升生物监测的自动化程度和智能化水平。

第三,加强系统建设,推进情报融合。

美国通过研发生物监测情报数据采集、存储和管理等系统,拓展了反恐情报的数据维度;通过研发情报数据模型、情报融合和分析系统,有效提升了反恐情报的分析和预测能力;通过建立NBIC,推动情报协作、人机交互及可视化系统的研发,有力推动了反恐情报高效的介入生物安全事件发展演变的全过程,为及时高效的应急响应,采取有效的缓解措施创造了条件。在相关系统的建设上,我国尚存在技术缺位的问题。

对此,我国应当充分借鉴美国的经验,积极推进相关系统的研发。研发多源异构生物监测情报数据采集、融合系统,为反恐情报提供多信源、高质量、细粒度的情报数据资源;充分依托我国大数据等领域的技术优势,研发协同高效的生物监测情报分析和应用系统,构建多维立体的生物恐怖威胁态势感知,提升反恐情报分析和预警能力;根据我国实际,将生物监测相关系统适时与我国国家反恐情报中心进行对接,通过推进情报融合,达成倍增效益,推动我国反恐情报建设向着更高水平迈进,为维护和塑造国家安全奠定基础。