一、新概念水下航行器原始创新对反向基础研究的迫切需求

（一）军事需求

当前，全球海洋战略博弈日趋激烈，美、俄、英、加拿大等海洋强国加速推进超大型无人水下航行器（XLUUV）、水下滑翔机等新型战略装备的研发与部署，力图在未来海战中抢占技术与战术制高点。我国虽然正同步开展相关技术攻关与研制，但若要真正打破僵局，实现从“并跑”向“领跑”的提升，关键在于从源头创新入手，开展反向基础技术研究，突破传统水下航行器总体设计理论的局限，深入揭示新概念水下航行器设计原理，推动从“1到0”的原始创新，才能进一步实现从“1到100”的应用接力放大，从而推动我国水下战斗力实现跨越式发展，真正掌握未来海洋军事博弈的主动权。

特别是在当前智能化海战日益增多的背景下，传统平台已难以满足信息主导、无人协同的未来作战需求。新概念水下航行器不仅要在形态结构上打破常规，还需在任务执行机制、感知决策能力、跨介质适应性等方面取得突破。为实现这些目标，必须从材料、结构、力学、控制等底层科学问题入手，开展不可替代的反向基础研究。

（二）民用需求

在民用方面，新概念水下航行器的应用也逐渐成为研究与应用热点，例如仿生潜水器因模仿鱼类的游动方式，具有扰动小、噪音低，对海洋环境友好的特点，其在珊瑚礁健康监测、海洋牧场中鱼群健康监测、复杂水域信息采样等任务中展现出独特优势，是传统潜水器难以替代的。

当前，在仿生潜水器技术持续迭代的背景下，为深入挖掘其在复杂环境下的效能潜力与精细化操作水平，需在现有技术积累的基础上，聚焦核心环节开展系统性基础研究。通过深化其固体力学、流体力学、一般力学、智能控制等关键机理研究，优化多模态运动协同机制，持续完善理论模型与工程技术体系，将有力推动技术成果向更稳定、更可靠的产品形态转化。

这种基于底层创新的持续突破，不仅能拓展设备在海洋监测、生态修复等民用领域的应用场景，也将为构建智慧化海洋管理体系提供更优质的技术支撑，从而全面提升我国海洋资源开发的可持续性。

二、反向基础研究驱动新概念水下航行器原始创新的重要体会

（一）当前科研面临的重要难题

当前，诸如仿生潜水器等新概念潜水器在运动学性能与环境适应能力层面已取得显著突破，仿生潜水器推进效率与多模态运动精度逐步逼近生物原型水平。然而在工程实现层面，设计范式仍囿于传统经验驱动模式——依赖直觉判断构建初始方案，通过实验样机迭代测试完成参数调优。这种基于“设计-试错-修正”的闭环路径存在三重固有局限：其一，高维参数空间与非线性动力学特性导致试错成本指数级增长；其二，离散化改进策略难以实现多学科性能耦合优化；其三，经验知识碎片化阻碍系统级设计规则的提炼。

（二）如何开展反向基础研究

新概念水下航行器的设计面临多维度的技术挑战，传统的建模方法往往难以有效捕捉非定常、非线性环境下的复杂运动行为，特别是在柔性结构与流体耦合效应显著的情况下。现有的设计模式多依赖经验积累和试验调整，难以为设计决策提供准确的理论支撑。

反向基础研究的核心在于从工程实践出发，通过多学科方法建立问题的数学力学方程，深入挖掘潜水器运动过程中的物理规律。这一过程不仅帮助识别关键设计参数，也为后续设计与优化提供理论依据。例如，针对仿生潜水器在复杂环境中的运动模式，学院研究团队通过力学分析与模型构建，探索了适用于非定常运动、刚柔耦合的动力学框架。这些成果为高性能产品的总体设计方案评估、控制策略制定、作业能力提升奠定了坚实基础。

（三）应用接力放大

随着理论工作的逐步推进，部分研究已开始融入总体设计与控制策略环节，为复杂任务的早期方案制定与平台适应性评估提供前置支撑。在设计层面，面向多任务执行的需求，部分模型成果被用于总体设计方案评估与动力学响应预测，提升了整体方案生成的判断效率；在控制层面，相关理论机制开始融入模型预测控制架构，为平台在变工况下的姿态稳定与路径调控提供算法支撑。理论与工程的融合正在从局部模块拓展至系统整体，推动从原理认知向能力形成的持续跃升。

三、反向基础研究对海洋国防教育体系的重要启示

（一）与时俱进的科研基础技能培养

在1到0的反向基础研究中，我们深刻认识到新概念水下航行器设计对传统教学提出了新的要求。原有教学体系缺乏对复杂工程问题背后共性科学原理的体系化阐释，导致学生常常陷入知其然而不知其所以然的困境，缺乏对科学问题的宏观认知和对基础理论的系统掌握，难以实现从0到1的原理性创新。因此，可以尝试在海洋国防教育体系中适当加入基础理论课程，让学生掌握工程实践技术的同时，还能深入理解背后的科学原理，成为“既懂工程、又懂理论”的复合型人才，为未来国防科技创新事业奠定基础。

（二）导引面向重大需求的前沿理论工作

理论创新不是无源之水、无本之木，需要做面向重大需求的理论研究。当下环境中，许多“纯理论”研究通常与工程实践脱节，导致研究成果难以落地。而1到0的反向基础研究模式则强调，面向国家重大需求，从实际问题出发，提炼科学问题。这一举措也为数理基础强的研究人员的理论研究方向做出相应的指引。让理论不仅仅形成论文成果，而更多的服务于国家重大需求。

（三）跨学科交叉融合

工程问题背后涉及多学科基础，仅靠个人、单一学科难以完成。例如，航空、航天、航海三大领域中，存在多项可以借鉴的通用技术，因此，若想真正高效开展1到0的反向基础研究，必须进行有组织的科研，推动更大范围的协作。通过多学科交叉、校企联培、军民融合等模式，可形成“基础研究-技术研发-工程应用”的全链条研究模式，加速我国国防科技的自主突破。

未来，我国海洋国防教育体系应进一步强化“反向基础研究”思维，培养更多能“从工程中发现问题，从理论中寻找答案”的创新型人才，助力海洋强国建设。

（来源：航海学院）