域外观察 | 赢得未来的7项关键技术
2023年4月,美国国际战略研究中心(CSIS)发布了《赢得下一场战争的7项关键技术》报告(以下简称报告)。在对数十项重要的新兴技术进行深入研究后,研究人员提出了在未来十年最有可能对全球产生重大影响的7项关键技术。报告提出,在7项关键技术中,美国应“冲刺”发展其中3项,即安全持久的通信网络、量子技术、生物工程技术;应持续“跟进”4项技术,即天基传感器、高性能小型电池、人工智能/机器学习技术和机器人技术。
一、全球背景:未来的“战争”
报告指出,未来国家间的竞争和冲突,有可能是慢速、缓和的竞争,通过非战争措施塑造竞争态势;也可能快速、激烈的冲突,在盟国提供帮助前就形成事实上的闪电战。针对不同形态的未来“战争”,报告提出美国应具备不同能力。
对于慢速、缓和的“战争”,需培养六方面能力。一是情报机构将具备安全传输信息、转移资产的能力;二是情报机构能够评估公开信息的真实性,对其进行处理,并将其与机密信息结合起来形成快速的见解;三是具备有效的工具能对智能世界的大量信息进行分类,标记出最重要的项目;四是攻击性的网络运营商需持续不断地寻找漏洞和接入点,以及在网络上混淆存在的方法;防御者需要即时发现未经授权的访问,并对其网络和所有端点进行全面可见;五是各方都将寻求以新的技术成就震惊对手,并使盟友相信自己处于优势地位;六是美国政府需要具备发现潜在的侵略行动或者可能超越对手的秘密行动的感知和处理能力。
对于快速、激烈的“战争”,需要高度机动的军队和有弹性的通信系统,通过天基、陆基和海底设施创建的通信网络。需要能够为远程打击武器提供全球定位系统的系统,以在GPS被破坏时提供代替功能。需要能够解决物资供应物资调度系统。
二、报告核心:7项关键技术
通过访谈、对竞争要素的研究以及测试,报告提出了7项最为优先的关键技术。其中前三项为“冲刺”技术,政府应加快推动这些技术的进步;另外四项是“跟随”技术,政府可以鼓励和引导私营部门的努力。
安全持久的通信。未来的“战争”能否取得胜利将在很大程度上取决于通信。部队的联合、与盟国的联合行动,甚至分散单位之间的战术协调,都依赖于安全且持久的通信。从提供来袭火力警报到与远距离部队协调,通信网络在远程交战变得更加重要。高端传感器套件和实时目标数据只有在通信网络用于将信息从传感器传输到射手的通信网络时才有效。
量子技术。量子技术将彻底改变计算能力、加密和传感技术。量子计算机将能够在几分钟内破解非对称加密,与此同时,量子传感器利用微小粒子的灵敏度来测量环境中的细微变化,包括旋转、所有频率的电磁信号和温度,量子传感器使导航系统在没有GPS的环境中也能工作。
生物工程技术。生物工程将设计和分析的工程原理应用于生物系统和生物医学技术。生物工程包括合成生物技术,这是一个专注于创造自然界中未发现的生物过程或生物化合物的分支生物领域。生物工程包括基因工程,以产生不同行为或结果的方式修改生物体,并增强人类生物性。生物工程的应用千差万别,从将细菌转化为燃料到创造对特定人群的转基因病原体。
天基技术。在轨能力的巨大进步将在空间领域创造决定性的优势,包括在轨加油、在轨数据处理和弹性空间架构。安装在小卫星集群上的高光谱和越来越敏感的传感器,以及配备了提示AI/ML算法的机载处理器,可以选择最可能、最重要的数据,并快速下行到地面网络。
高性能电池。现代军队对燃料和电力有着巨大的需求,从车辆到通信设备,再到运行双肩式无人机和其他战术监视的笔记本电脑。电力对情报也至关重要,小型化的电池可为隐藏在不寻常物品中的通信或收集设备提供动力。此外,推动具有长停留时间的无人驾驶也将需要持久的电池系统。
人工智能/机器学习技术。通过与国防部业务的适当整合,人工智能/机器学习系统将加速美国国家安全大多数核心功能。处理庞大数据集并通过噪声关注信号的能力将有助于情报人员更有效地提供指示和警告,帮助政策制定者了解复杂趋势,并帮助作战人员管理多层战场,包括自动驾驶车辆和全域战争。
机器人技术。机器人的进步与自主或半自主能力相结合,将有可能在战场内外的危险情况下最大限度地降低对人类生命的威胁,并执行对人类来说不可能或危险的任务。
三、报告建议:对美国的下一步建议
(一)“冲刺”技术的发展建议
报告提出,安全持久的通信、量子技术和生物工程技术发展需求迫切、研发交付周期长、先发优势巨大且美国有落后的风险,因而应成为美国亟需“冲刺”的技术类型。针对此三类技术,报告提出了发展的具体建议。
安全、持久的通信。建立持久和安全的通信网络应该是美国政府的首要任务。目前,在该领域建立这种通信能力仍然是一项挑战。尽管美盟国正在努力与美国的高度网络化方法相匹配,但太空已成为具有争议的领域,海底电缆脆弱也增大了通信网络的不稳定性。美国的目标是建立自我修复的网状网络,将卫星和地面能力结合,建立安全、无缝的通信网络。同时,还需要将加密、抵御网络攻击、物理破坏和互操作性等因素进行综合考虑,构建协调的采购决策,从而建立一支无缝连接的作战部队。
量子技术。成为全球第一才能获得量子技术发展优势。美国政府需要加大在量子技术领域的投资,包括研究量子网络和在政府部门实施抗量子加密标准。国防部可通过签订一系列过程性合同,或者表明购买设备意图等方式,表明政府对量子技术的长期需求。同时,需要强化培养量子技术人才,政府可以与大学等合作,通过提供奖学金等方式培养青年人才对量子技术的兴趣。国防部和情报界可以为从事量子研究的数据科学家提供为期两年的与产业伙伴共同合作的机会。
生物工程技术。生物工程不仅与医疗行业紧密相关,也可能涉及军事用途。而且生物工程技术在自修复纺织品、高温化合物、紧急野战医疗等应用方面也十分重要,但如果没有政府支持,此类应用可能被忽视。美国政府需警惕竞争对手对生物工程武器应用的研究,积极制定相关规范进行有效防御。政府还需要建立严格的隐私保护举措,防止基因数据等被非法获取。
(二)“跟随”技术的发展建议
报告提出,对于天基传感器、高性能电池、人工智能/机器学习和机器人四类“跟随”技术,美国政府可鼓励产业界按照目前的发展轨道继续推进,并根据政府的需求进行细微调整。
天基传感器。从立方体卫星到复杂的通信网络,产业界已拥有强大的发射和建造卫星的能力。政府可以参与其中,并鼓励创建敏感传感器包和在轨数据处理。目前该行业资金充足,因此政府可以举办竞赛来表明需求,例如,政府可举办捉迷藏游戏竞赛,让产业界通过自动化搜寻发现美国军方或情报部门在世界各处隐藏的目标、信号等,以鼓励开发各种天基传感器。
高性能电池。产业部门有强大的商业动机去创造持久和可持续的小型化电池。从可折叠的屏幕到连接到物联网设备,对商用电池解决方案的需求正在上升。例如,医疗行业正在推动极端小型化,以创造可穿戴诊断和植入式医疗设备。目前军事方面对于此类电池也有需求,高端军事设备需要更持久、更稳定且无热的解决方案,特别是暴露在水中或极冷、极热环境下不会退化的电池。目前商用产品已经满足了80%的军事用途,能100%满足军用需求的高性能电池还需政府进行单独的研发和采购。
人工智能/机器学习。人工智能/机器学习在商业领域的发展势头强劲,许多公司都在追求人工智能的双重用途。国防部在推动该技术特定用例创新以及为AI/ML系统的完整性和安全性建立高标准方面发挥作用。一方面,国防部应推进并资助复杂算法、新学习方法和混合技术项目等的研究;另一方面,国防部和情报部门应抓紧在数据和系统安全与私营主体获得美国政府数据以训练AI/ML系统之间寻求平衡。
机器人技术。目前,产业界正在见证向模块化工业和协作机器人的转变,这些机器人更小、更敏捷,旨在促进人机合作。大公司和小型初创企业正在为机器人系统加载云增强功能和人工智能/机器学习软件,以增加自主功能。对于机器人军事上的需求,政府可通过机器人竞赛予以鼓励。美国政府应与利用机器人技术解决复杂问题的产业同行进行合作,探索将产业解决方案纳入国防部实践。
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