2020 年4 月，北约科技组织发布《科技趋势：2020-2040》报告，着眼未来20 年军事技术发展趋势，对在2019年12 月北约伦敦峰会上提出的新兴和颠覆性技术进行分析评估，报告主要内容如下。
一、未来军事技术四大特征
在广泛的战略和地缘政治背景下，新兴和颠覆性技术正与现有技术和军事能力相结合，创造出新的军事技术及作战方式。未来军事技术将呈现出智能化、互联化、分布式和数字化的特征。
一是智能化。人工智能、基于知识的分析能力、人工智能-人类智能共生，将推动所有军事领域的颠覆性应用，提供一体化集成的人工智能、分析和决策能力。
二是互联化。通过现实与虚拟的网络和新的加密方法，将传感器、组织机构、个人、自主系统和流程等联接起来。
三是分布式。通过分散且无处不在的大规模传感、存储和计算，实现颠覆性的效果。
四是数字化。采用数字孪生、合成现实等技术，将人域、物理域和信息域融合起来，创造新的生理、心理、社会和文化模式。
二、未来八大重点技术
报告提出了未来20 年影响军事能力的八项重点技术，其中五项属于颠覆性技术、三项属于新兴技术。
1、颠覆性技术
数据、人工智能、自主、太空和高超声速五项技术本质上具有颠覆性，这些技术将在未来5～10 年内产生革命性影响。
（1）数据：大数据与高级分析
大数据与高级分析是所有新兴和颠覆性技术的使能技术，对于增强军事能力十分重要。大数据与高级分析技术跨越多个学科，其发展具备强大的商业和开源基础。军事应用领域包括情报监视侦察、态势感知、训练和战备、后勤、作战保障、科技研发、信息管理。
关键研发领域包括：①工程防御，自动识别、破坏和调查网络机器人社交和网络攻击；②优化通信，包括探索新的通信模式（如5G）、网状网络、后量子加密方法和认知方法的扩大应用；③分析，包括噪声和不确定数据融合、作战决策、复杂多尺度物理和信息系统建模仿真、新型分布式计算框架等；④传感器，包括被动信号融合和评估、生物传感器、多用传感器、边缘计算；⑤信任，包括分布式账本技术、网络代理、改进的可视化和预测分析、海量社交或网络行为体识别与标记工具、红队网络代理开发。
（2）人工智能
人工智能研究通常基于广泛可用的开源工具和公开数据。商业应用是促进人工智能发展的主要推动力。人工智能的发展存在几大技术挑战：一是大部分现有人工智能应用都比较脆弱；二是需要可解释人工智能；三是难以在未来20 年实现通用人工智能。军事应用领域包括C4ISR、武器和效应、无人运载工具、能力规划、核生化放、医疗、体系管理、后勤、网络和信息空间、训练。
关键研发领域包括：①高级算法，设计机器与深度学习、对抗性人工智能、神经与概率计算等方面的持续研究；②人机共生，涉及接口、以人为中心的人工智能、可视化、可解释性等方面的进步；③人工智能应用，如网络攻防、电子战、信息空间等领域的应用。
（3）自主技术
自主系统已在现实和虚拟环境中广泛使用，最终将与人联合组成强大团队。其中，自主系统将承担单一、危险和代价高的任务，这能够显著降低作战成本、减少人员配置、提高作战效能并减少伤亡。未来20 年，自主系统将显著影响以下军事领域：兵力结构、单兵效能、反制措施、无人蜂群、后勤、态势感知、杀伤力、机动能力、生存能力、持续性、城镇作战、网络。
关键研发领域包括：①系统，如下一代低可观测系统、新型推进器、太空与高超声速系统、低功耗廉价高敏感传感器、社交机器人、网络攻防、诱饵等；②人机编组，包括改进的人机编组、优化的社会技术集成、新接口与控制设计；③反制措施，包括定向能武器、电磁反制措施、诱饵、蜂群拦截等；④自主行为，包括大规模蜂群、嵌入式人工智能、精确导航和数字控制。
（4）太空技术
60多年来，人类一直在有效利用太空，当前两种相互关联、相互作用的发展趋势正推动太空开发活动激增。一是商业航天在卫星、传感器、通信和发射方面发挥主导作用，使发射成本大幅降低，为部署天基资产提供了新的选择；二是新技术和制造方法改变了利用太空的方式和成本，包括新型推进装置、机载人工智能、先进机器人、卫星在轨维护、系统微型化、新型传感器、3D 打印以及下一代加密技术。
太空技术有望大幅提升所有层面的态势感知水平、支持作战效能的近实时评估并提高目标打击成功率。但随着对天基资产依赖性的增加，反卫星等系统带来的风险将加大；随着轨道越来越拥挤、太空碎片数量不断增加，天基系统的有效性和可靠性将受到威胁。
关键研发领域包括：①微波光电，持续研究以提升太空系统性能并促进系统进一步微型化；②小卫星，包括低能耗推进、卫星控制等方面研究；③自主，扩大在轨自主能力，提高人工智能处理能力；③无源相干定位雷达；④天基量子；⑤太赫兹传感器；⑥稳固性，如低成本快速战术发射、改进的太空态势感知、卫星强化等。
（5）高超声速
通常讨论的高超声速系统有四种，即高超声速滑翔飞行器（HGV）、吸气式高超声速巡航导弹（HCM）、高超声速轨道炮和高超声速载人飞机，军事应用优先考虑高超声速滑翔飞行器和高超声速巡航导弹。
考虑到高超声速武器留给综合战术警报/攻击评估系统（ITWAA）的反应时间少、制定对抗措施难及对高价值目标威胁大等特点，这类系统在战略上尤其具有颠覆性，能够提高北约对地面和海上重点目标的打击能力。美国高超声速巡航导弹预计在2025年前投入战场，高超声速滑翔飞行器在2035 年前投入战场。过去70 多年，高超声速研究经历了若干重大发展阶段。然而，近年来材料、推进器、制导、控制等方面的发展，为解决高超声速有关的热、机动性、压力和能量挑战提供了新方法。
未来关键研究领域包括：①平台，包括新耐热材料、新推进模式、微型化和减重、建模与仿真、新运载器具设计、超燃冲压发动机推进、隐身材料与设计、先进飞行控制等；②防御性反制措施，包括传感器和跟踪、硬杀伤、软杀伤三方面研究。
2、新兴技术
量子、生物和材料技术属于新兴技术，需要更多时间（10～20 年）才能在军事领域充分表现出颠覆性。
（1）量子技术
量子现象是许多现代技术的基础，包括晶体管、核能、电子显微镜、超导、光电探测器、医学成像（功能性磁共振成像和正电子发射成像）、激光和固态器件。过去十年，人们将量子现象用于新兴技术开发，其中大多数技术还处于早期阶段，在实现应用前还面临重大挑战。例如，广泛可用的通用量子计算至少需要发展15～20年，实现商用预计还需要5～10 年。
下一代量子技术可能对北约军事能力产生革命性影响。①计算方面，量子计算机有望具备更加强大的计算能力，使加密和解密防范变得更加复杂，同时有助于新材料和生物技术的加快开发；②传感方面，量子传感器将更加敏感，有助于开发隐身和反隐身雷达及更强大的磁、声和重力传感器；③导航定位授时方面，量子效应有助于开发非常敏感的导航定位授时设备；④通信与加密方面，不可破解的密码以及快速解密当前加密信息的能力，将挑战现有C4ISR 系统。关键研究领域包括传感、导航定位授时、量子遥感、磁力和重力感应、量子计算、量子通信和材料。
（2）生物和人效增强技术
材料学、信息系统和人类科学方面的进步，使生物和人效增强技术正以惊人的速度发展。这类技术的研发限制在于不仅要进行基线研究，还要解决道德、法律和政策方面的问题。其中，基因工程的使用面临的问题最为突出，包括个人生物数据发布、药理增强手段的使用以及新型治疗方法涉及的伦理问题。
关键研究领域包括：①生物信息技术和生物传感器，探索新型生物传感器、生物数据收集和分析方法；②人效增强，利用基因改良、神经接口、药理制剂、机械装置提高人类生理效能和认知能力，通过更强的计算和建模能力来理解复杂社交网络中的信息流；③医疗防护措施和技术，开发新型诊断及治疗方法，以支持预测性诊断、生化放威胁识别、伤员护理；③合成生物学，设计和创造合成的生物成分或系统，包括用于监视多种细胞的生物传感器系统。
（3）新材料与制造技术
工业革命的成功很大程度上取决于新材料和制造技术的发展，未来20年新材料、增材制造、能源三个领域的发展预计会产生颠覆性影响。北约军事能力受到的影响包括：新材料在国防领域广泛应用，使武器系统更轻、强度和能量效率更高；增材制造将促进产品开发、减少库存备用件、降低新设计产品和高价值部件成本、实现按需现场定制武器系统。关键研究领域包括石墨烯和二维材料、纳米级生物制造技术、3D/4D 增材制造技术。
三、八大技术形成六个技术组
报告认为，八大技术形成了六个相互协同和依赖、最具颠覆性能力的技术组。
（1）数据-人工智能-自主技术
自主技术、大数据与高级分析和人工智能相结合，预计将在未来10 年对北约军事能力产生最大的颠覆性影响。利用5G 及类似通信技术、认知电磁管理、物联网、人工智能物联网、更好的电池技术、3D 打印技术，以及太空、生物和量子技术的进步，将产生潜在的军事战略和作战决策优势。
（2）数据-量子技术
未来15～20 年，量子技术将通过大幅增强传感器能力、通信安全和计算能力，提升C4ISR 数据收集、处理和利用能力。特别是，量子计算有望大幅提高预测分析和建模仿真的速度和保真度，并通过量子方法实现神经网络深度学习，极大增强人工智能和数据分析能力。上述发展有助于发现新的基础应用科学、新颖设计、特制基因或有机体，并识别新材料、化学和生物特性。所有这些能力都可能在2040 年以后产生颠覆性影响。
（3）太空-高超声速武器-材料
太空和高超声速是具有挑战性的作战领域。为充分利用太空和高超声速环境，需要发展特殊材料、新颖设计、制造方法和推进技术，以降低成本、提高可靠性、改善性能，推动按需定制任务系统的生产。特别是，开发廉价、坚实和高耐热的新材料，拓展3D/4D 打印技术的应用。
（4）太空-量子技术
在量子密钥分发技术的推动下，天基量子传感器将是与当前完全不同的卫星传感器。借助下一代量子技术实现的体积更小、功耗更低、更灵敏和更分布式的天基传感器网络，将成为北约未来20 年情报、监视、侦察架构的关键组成部分。为维持完全可靠的全球通信网络，北约必须大规模发展天基量子密钥分发通信网络。预计未来5～10年的技术发展将在很大程度上扩展这些早期实验，从而为稳健的商业能力提供技术框架。
（5）数据-人工智能-生物技术
人工智能和大数据与高级分析在生物技术领域的应用，将对世界经济与卫生发展产生巨大影响。这种组合将在很大程度上有助于新药设计和发现、定向基因改造、最佳生物战剂开发、生物传感器研制以及新的核生化放对抗措施的制定。
（6）数据-人工智能-材料
人工智能和大数据与高级分析在材料领域的应用，将有助于具有独特物理特性的新型材料的设计。特别是，这将支持二维材料的进一步开发，并在很大程度上促进可靠、定制、混合材料产品的开发。
四、未来发展趋势
报告简述了推动技术进步的主要全球性战略性力量。
1、创新和投资
过去20 年，科技发展的驱动力越来越多地来自国防与安全以外的领域，特别是，商业领域对人工智能、量子计算和信息、商业太空、合成生物学、云计算、网络安全和大数据分析技术的投资日益增加，成为新军事能力发展的关键驱动力。同时，各国科技投资规模也发生了巨大变化，美国20 世纪60 年代在全球研发中所占份额为69%，到2016 年，这一份额降到了28%。
一些研究称，政府资金减少的同时，技术创新的步伐也在放缓，而微软公司总裁比尔•盖茨等人则强烈反对这种论断。鉴于创新的定义是模棱两可的，且国家投资、科学发现和实际应用之间的周期很长，所以两种观点可能都是正确的。
2、战略驱动因素
影响未来20 年军事技术发展的关键战略驱动因素来自多个方面。
作战环境方面。随着地缘政治、军事、经济、社会、气候和技术格局的变化，北约可能开展作战行动的范围不断扩大，太空、信息空间（网络、电子和电磁频谱）、北极和城市作战环境日益得到重视。
文化、伦理道德和法律方面。随着技术的发展速度越来越快，法律框架、社会规范的发展已相对滞后。尽管很多技术具有全球性影响，但缺乏相关的国际监管协议。新兴和颠覆性技术的发展充斥着伦理道德和监管问题，直接影响到了国防相关能力的发展，尤其是在自主、人工智能和大数据领域。另外，技术的民主化（即成本降低、容易获得）使人们开始关注需要多大监管力度才能使社会不受到拥有高科技的流氓行为体的影响。
环境方面。未来几十年，气候变化将成为主要的颠覆性力量，许多针对未来环境的研究都强调气候变化引发冲突的可能性。粮食短缺、淡水资源匮乏、生物多样性减少以及矿物和能源竞争，都将对全球的凝聚力和力量平衡构成挑战。
此外，工作性质的变化、教育、自动化后勤、食品和水技术、人力资本、不断变化的全球经济架构、传染病和流行病等也可能影响北约未来的能力或行动。
3、国防与安全
受冲突性质演变和地缘政治因素的影响，国防与安全环境正不断发生变化。混乱、复杂和竞争被认为是未来的本质特征。大国竞争的可能性日益加大、技术民主化、实力相当的竞争对手所带来的新技术威胁、恐怖主义等，将对北约行动构成更大挑战。
五、结论
报告最后指出，目前尚无法得知新兴和颠覆性技术需要多久以及最终可能在多大程度上获得成功，但对军事技术发展趋势的预估有助于为能力和技术投资提供指导。北约需考虑地缘政治和军事领域的演变，制定新的“技术战略”。
（蓝海星：寇玉晶）
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