一、新概念水下航行器原始創新對反向基礎研究的迫切需求
（一）軍事需求
當前，全球海洋戰略博弈日趨激烈，美、俄、英、加拿大等海洋強國加速推進超大型無人水下航行器（XLUUV）、水下滑翔機等新型戰略裝備的研發與部署，力圖在未來海戰中搶占技術與戰術制高點。我國雖然正同步開展相關技術攻關與研制，但若要真正打破僵局，實現從“并跑”向“領跑”的提升，關鍵在于從源頭創新入手，開展反向基礎技術研究，突破傳統水下航行器總體設計理論的局限，深入揭示新概念水下航行器設計原理，推動從“1到0”的原始創新，才能進一步實現從“1到100”的應用接力放大，從而推動我國水下戰斗力實現跨越式發展，真正掌握未來海洋軍事博弈的主動權。
特別是在當前智能化海戰日益增多的背景下，傳統平臺已難以滿足信息主導、無人協同的未來作戰需求。新概念水下航行器不僅要在形態結構上打破常規，還需在任務執行機制、感知決策能力、跨介質適應性等方面取得突破。為實現這些目標，必須從材料、結構、力學、控制等底層科學問題入手，開展不可替代的反向基礎研究。
（二）民用需求
在民用方面，新概念水下航行器的應用也逐漸成為研究與應用熱點，例如仿生潛水器因模仿魚類的游動方式，具有擾動小、噪音低，對海洋環境友好的特點，其在珊瑚礁健康監測、海洋牧場中魚群健康監測、復雜水域信息采樣等任務中展現出獨特優勢，是傳統潛水器難以替代的。
當前，在仿生潛水器技術持續迭代的背景下，為深入挖掘其在復雜環境下的效能潛力與精細化操作水平，需在現有技術積累的基礎上，聚焦核心環節開展系統性基礎研究。通過深化其固體力學、流體力學、一般力學、智能控制等關鍵機理研究，優化多模態運動協同機制，持續完善理論模型與工程技術體系，將有力推動技術成果向更穩定、更可靠的產品形態轉化。
這種基于底層創新的持續突破，不僅能拓展設備在海洋監測、生態修復等民用領域的應用場景，也將為構建智慧化海洋管理體系提供更優質的技術支撐，從而全面提升我國海洋資源開發的可持續性。
二、反向基礎研究驅動新概念水下航行器原始創新的重要體會
（一）當前科研面臨的重要難題
當前，諸如仿生潛水器等新概念潛水器在運動學性能與環境適應能力層面已取得顯著突破，仿生潛水器推進效率與多模態運動精度逐步逼近生物原型水平。然而在工程實現層面，設計范式仍囿于傳統經驗驅動模式——依賴直覺判斷構建初始方案，通過實驗樣機迭代測試完成參數調優。這種基于“設計-試錯-修正”的閉環路徑存在三重固有局限：其一，高維參數空間與非線性動力學特性導致試錯成本指數級增長；其二，離散化改進策略難以實現多學科性能耦合優化；其三，經驗知識碎片化阻礙系統級設計規則的提煉。
（二）如何開展反向基礎研究
新概念水下航行器的設計面臨多維度的技術挑戰，傳統的建模方法往往難以有效捕捉非定常、非線性環境下的復雜運動行為，特別是在柔性結構與流體耦合效應顯著的情況下。現有的設計模式多依賴經驗積累和試驗調整，難以為設計決策提供準確的理論支撐。
反向基礎研究的核心在于從工程實踐出發，通過多學科方法建立問題的數學力學方程，深入挖掘潛水器運動過程中的物理規律。這一過程不僅幫助識別關鍵設計參數，也為后續設計與優化提供理論依據。例如，針對仿生潛水器在復雜環境中的運動模式，學院研究團隊通過力學分析與模型構建，探索了適用于非定常運動、剛柔耦合的動力學框架。這些成果為高性能產品的總體設計方案評估、控制策略制定、作業能力提升奠定了堅實基礎。
（三）應用接力放大
隨著理論工作的逐步推進，部分研究已開始融入總體設計與控制策略環節，為復雜任務的早期方案制定與平臺適應性評估提供前置支撐。在設計層面，面向多任務執行的需求，部分模型成果被用于總體設計方案評估與動力學響應預測，提升了整體方案生成的判斷效率；在控制層面，相關理論機制開始融入模型預測控制架構，為平臺在變工況下的姿態穩定與路徑調控提供算法支撐。理論與工程的融合正在從局部模塊拓展至系統整體，推動從原理認知向能力形成的持續躍升。
三、反向基礎研究對海洋國防教育體系的重要啟示
（一）與時俱進的科研基礎技能培養
在1到0的反向基礎研究中，我們深刻認識到新概念水下航行器設計對傳統教學提出了新的要求。原有教學體系缺乏對復雜工程問題背后共性科學原理的體系化闡釋，導致學生常常陷入知其然而不知其所以然的困境，缺乏對科學問題的宏觀認知和對基礎理論的系統掌握，難以實現從0到1的原理性創新。因此，可以嘗試在海洋國防教育體系中適當加入基礎理論課程，讓學生掌握工程實踐技術的同時，還能深入理解背后的科學原理，成為“既懂工程、又懂理論”的復合型人才，為未來國防科技創新事業奠定基礎。
（二）導引面向重大需求的前沿理論工作
理論創新不是無源之水、無本之木，需要做面向重大需求的理論研究。當下環境中，許多“純理論”研究通常與工程實踐脫節，導致研究成果難以落地。而1到0的反向基礎研究模式則強調，面向國家重大需求，從實際問題出發，提煉科學問題。這一舉措也為數理基礎強的研究人員的理論研究方向做出相應的指引。讓理論不僅僅形成論文成果，而更多的服務于國家重大需求。
（三）跨學科交叉融合
工程問題背后涉及多學科基礎，僅靠個人、單一學科難以完成。例如，航空、航天、航海三大領域中，存在多項可以借鑒的通用技術，因此，若想真正高效開展1到0的反向基礎研究，必須進行有組織的科研，推動更大范圍的協作。通過多學科交叉、校企聯培、軍民融合等模式，可形成“基礎研究-技術研發-工程應用”的全鏈條研究模式，加速我國國防科技的自主突破。
未來，我國海洋國防教育體系應進一步強化“反向基礎研究”思維，培養更多能“從工程中發現問題，從理論中尋找答案”的創新型人才，助力海洋強國建設。
（來源：航海學院）
