《塑造2040年战场的创新技术》欧洲议会研究处,142页pdf

2022 年 4 月 16 日 专知

展望 2040 年,预计全球创新和技术格局将发生重大变化,推动战争性质以及战场参与者所采用的能力、概念和理论的变化。因此,有必要了解这种技术变革并探索其对未来战场的潜在影响和影响,以制定尽可能面向未来的政策和投资决策。

本研究评估了与新兴技术相关的风险、挑战和机遇,这些新技术最有可能塑造到 2040 年的未来战场,本研究提出了对单个技术的考虑以及对各个领域的交叉分析所产生的影响。它们与更广泛的政治、社会、经济和环境趋势的相互作用。为此,该研究强调了欧盟机构和成员国需要以连贯和协调的方式开展广泛的能力发展计划,确保发展灵活的监管和组织环境,并指导对最相关技术的投资在欧洲范围内。

1、引言

1.1 研究背景

未来几十年预计将是一个过渡时期,其特点可能是国家行为者内部和国家之间的不稳定。世界很可能需要应对以下影响:气候变化、创新和技术变革步伐加快、人口快速增长、资源日益稀缺和全球权力转移。这种趋势还可能推动战争性质以及国防组织、盟国和对手使用的技术发生重大变化。

了解技术变革并预测其对未来战场的潜在影响和塑造对于制定有助于对军备、军事行动、战时准备和国防预算优先事项进行适当修改的政策和投资决策至关重要。因此,重要的是要了解哪些技术领域可能会导致未来战场的深刻变化,以及这些影响如何实现。这种理解将为决策提供信息,并在资源有限和优先事项相互竞争的情况下尽可能地提高投资回报。

1.2 研究的范围和目的

在此背景下,欧洲议会科学与技术未来小组 (STOA) 于 2020 年 8 月委托兰德欧洲开展一项关于“塑造 2040 年战场的创新技术”的研究(参考:EPRS/STOA/SER/20/017)。

本研究的目标是:

1.分析与可能塑造 2040 年战场的创新技术相关的风险和挑战,特别是在设计和调试新型武器以及战场上的人机交互(包括部署混合成分);

2.开展若干案例研究,以评估与欧洲议会安全与国防 (SEDE) 小组委员会特别相关的不同技术对未来战争的可能影响;

3.描述与新兴国防技术相关的定义、影响、风险和挑战,以评估其在建立欧盟弹性和战略自主性方面的应用前景;

4.制定并提出政策方案供 SEDE 小组委员会考虑

为实现这些研究目标,兰德欧洲制定了一组研究问题 (RQ),这些问题通过研究交付得到解决,如表 1.1 所示。

表1.1 -研究问题

为了解决这些 RQ,研究团队在四个技术工作包 (WP) 中开展了一系列活动:

• WP1 – 范围界定和框架,旨在通过评估现有文献来描述研究背景,并确定研究范围、目标和方法研究;

• WP2 – 确定和选择在范围界定和框架活动中进一步扩展的技术,以了解新兴技术如何塑造未来战场,同时确定最有望在 2040 年时间框架内这样做的新兴技术 (RQ1) ;

• WP3 – 描述和比较技术的重点是更深入地了解与最有望塑造 2040 年战场的新兴技术(在 WP2 中确定)相关的机遇和挑战,并提供对此类影响的比较评估( RQ 2 和 3);

• WP4 – 影响和报告旨在确定欧盟及其成员国在 2040 年战场(RQ4)上与新兴技术相关的挑战和机遇所产生的关键政策影响。

1.3 方法和局限性

1.3.1 本研究采用的研究方法和方法

为了回答表 1.1 中提出的 RQ 并满足研究要求,兰德欧洲采用了结构化的混合方法研究方法,如图 1.1 所示。附件 B 对研究方法进行了更深入的解释。

图1.1 -项目任务概述,基础活动,以及结果产出和可交付成果

在研究的初始阶段,研究小组开展了一系列活动来描述新兴技术可能塑造 2040 年战场的背景。这包括审查构成未来战略环境和不断演变的欧盟监管和政策环境的经济、社会、政治、环境和技术趋势。本范围审查的结果载于本报告的第 2 章。研究团队还与 STOA 合作,以建立对研究背景的全面了解,并完善研究的范围、方法和时间表。

在最初的范围界定活动的基础上,研究团队将自上而下的应用驱动和自下而上的技术驱动数据收集相结合,编制了一份可能对欧洲国防和未来产生最大潜在影响的潜在技术集群的长名单战场。这利用了以下方法和数据收集工具:

• 文献审查——以应用程序驱动的方式审查关于新兴技术的公开可用的开源学术和灰色文献(例如政府报告和国防新闻媒体),主要关注应用的新兴技术在未来 20 年的国防和安全背景下。

• 地平线扫描——审查兰德欧洲未来与前瞻研究中心 (CFFS)1 科学与技术 (S&T) 地平线扫描数据库,以通过技术驱动的方法识别、理解和优先考虑关键的新兴技术发展。兰德欧洲地平线扫描数据库是通过收集和分析广泛的不同来源而开发的,以确定在研究中要考虑的一系列新兴技术。

在范围界定活动、视野扫描和文献回顾的基础上,研究小组综合了所有捕获的数据,并将审查来源中评估的技术分类为可能在 11 个技术集群中塑造未来战场。其中六个技术集群随后被在内部分析和与STOA协商的基础上,入围进一步深入审查和比较分析。该咨询考虑了两个选择标准,即采用的可能性和技术集群在 2040 年时间范围内在战场环境中的预期影响程度。图 1.2 显示了技术选择过程。

图1.2 -技术列表和选定的技术集群

为了进一步描述相关技术趋势的性质和所选技术集群的影响,研究团队通过有针对性的文献回顾以及专家和利益相关者访谈对每个技术集群进行了深入分析。4 这有助于建立深入了解1) 每个技术集群的相关趋势和潜在影响,包括相关技术进步和未来趋势;2)该技术对未来战场的潜在影响、欧洲国防的机遇和挑战;3) 未来采用的任何相关促成因素和障碍。本报告第 3 章介绍了该分析的结果。

为了对技术集群的各种影响进行比较评估,研究团队使用兰德开发的系统技术侦察、评估和采用方法(STREAM)举办了一次专家和利益相关者研讨会,本报告附件 B 对此进行了进一步说明。5 通过 STREAM 方法,研讨会收集了专家和利益相关者对选定技术集群的潜在影响和未来采用的观点。这包括一系列定量评分评估:1)技术集群对欧盟成员国军事能力的潜在影响;2)欧盟实现共同安全与国防政策(CSDP)目标的能力;3) 未来战场动态的整体性质。

参与者还被要求考虑潜在的技术、组织、商业、监管和其他实施障碍的相关性,这些障碍可能会影响欧盟成员国以及潜在的国家和非国家对手采用技术集群的规模或速度。本报告第 4 章对比较分析的结果进行了高级概述,并进一步详细介绍了附件 C 中的定量结果。

为了验证新兴技术对欧洲国防的影响并提供进一步的详细信息,并确定相关的政策选择,兰德欧洲专家举行了两次内部研讨会。研讨会旨在分析在研究活动过程中收集的数据并产生跨领域见解,并确定未来工作和干预的可能领域。

1.3.2 局限

与本研究中提出的活动和发现有关的一些警告、限制和假设应予以考虑:

• 有针对性地关注技术集群的非详尽列表。虽然该研究旨在识别和描述新兴技术对欧洲国防和整个未来战场的潜在影响,但它侧重于六个技术集群的候选名单。这些技术集群在现有文献中以及通过与 STOA 的协商被确定为对 2040 年之前的未来欧洲国防环境具有最大的潜在影响。虽然有限的时间框架和资源限制需要对选定数量的研究采取集中的方法技术集群,人们认识到其他现有或迄今为止不发达的技术也可能在这方面产生重大影响。第 3.3 节概述了其中一些技术趋势。

• 技术集群的异质性。研讨会讨论以及与专家和利益相关者的访谈强调了研究中考虑的技术集群的显着广度和异质性。接受咨询的专家指出,在一定程度上,这对以足够的细微差别产生对未来趋势和潜在影响的洞察力提出了挑战。在为深入技术评估提供信息的有针对性的文献综述和专家访谈提供了相关数据的情况下,每个技术集群内不同技术之间的潜在差异在本报告中突出显示。

• STREAM 研讨会定量见解的稳健性。STREAM 专家研讨会聚集了有限的专家,共有 14 名参与者,不包括研究团队。因此,应该在研究和报告的背景下产生和讨论的更广泛的定性见解的背景下审查和理解源自该活动的定量见解。此外,解释调查结果时应考虑参与者的专业知识和经验,在这种情况下,主要包括新兴技术在安全和国防方面的战略影响。

• 文献回顾和咨询活动。认识到关于新技术和新兴技术潜在影响的现有研究基础的广泛性,并且由于项目的时间框架和资源限制,该研究借鉴了选定数量的文献来源的见解。研究团队通过优先考虑最新的资源并将文献综述结果与利益相关者参与活动的见解进行三角剖分,解决了因只能与有限数量的资源互动而产生的挑战。

• 未来的不确定性。本研究的目的是确定到 2040 年新兴技术对战场的潜在影响的未来趋势。鉴于技术变革的步伐以及围绕新技术的未来使用和性能以及战场动态的内在不确定性程度,分析本研究中提出的发现不应被解释为对特定未来进展和情景的预测。相反,他们应该提供对主要趋势、机遇和挑战的洞察,让相关利益相关者能够驾驭和管理技术变革的复杂性和不确定性,并设计相关的灵活、前瞻性政策和投资策略。

1.4 本报告的结构

除了这个介绍性章节之外,本文件还包括三个附加章节:

• 第 2 章——不断演变的政策背景和未来战略环境——介绍了预计将塑造未来战场的趋势和驱动因素,以及有关欧洲国防和技术创新。

• 第 3 章——塑造 2040 年战场的新技术和新兴技术的概述和评估——深入概述了研究中考虑的选定技术集群,包括相关的新兴和潜在的未来技术趋势,以及欧洲可能面临的机遇和挑战防御源于这些。

• 第 4 章——欧盟的调查结果、影响和政策选择——介绍了从跨领域结果分析中得出的主要研究结果,并制定了供欧盟利益相关者和机构考虑的政策选择。

核心报告附有完整的参考书目和五个技术附件:

• 附件A 基于主要报告第 2 章的见解,深入讨论了欧盟国防和新兴技术的政策和监管格局。

• 附件B 提供了研究方法和研究方法的详细概述。

• 附件C 详细概述了 STREAM 研讨会产生的定量发现和见解,补充了报告第 4 章中包含的高级摘要。

• 附件D 提供了研究过程中用于访谈和研讨会活动的专家和利益相关者参与材料的副本。

• 附件E 提供了通过研究的视野扫描练习确定的完整技术长名单。

内容概述

(以下内容来源于蓝海星智库 ,作者马晓晨)

兰德欧洲公司研究提出,塑造2040年战场的6个关键技术群分别是:人工智能、机器学习和大数据,先进机器人技术与自主系统,生物技术,可产生新效应的技术,卫星和太空装备技术,人机交互

1、人工智能、机器学习和大数据

(1)定义

能够执行高级计算,以分析和解释大量数据的软件技术

(2)未来趋势

• 人工智能和机器学习系统的成熟度,及其处理模糊复杂情况和不对称信息的能力将会提高

• 数据科学不断进步(例如,无监督“深度学习”系统),从非结构化或陌生数据中进行学习的能力将会提高

• 共有及私营机构中人工智能、机器学习和大数据的应用不断扩大

(3)对未来战场的关键影响

• 通过信息控制和数据访问管理获得战略优势

• 战场决策速度的提高,改善了作战系统的隐身能力和快速分析能力

• 攻击溯源方面的挑战增加(例如,基于人工智能的网络攻击)

2、先进机器人技术与自主系统

(1)定义

构成或实现先进无人系统的技术,包括在无人监督或控制下操作的技术

(2)未来趋势

• 动力、精确起降、遥控与自主系统导航方面不断进步

• 遥控与自主系统的功能进一步扩大,特别是情报、监视和侦察方面

• 互操作性和集群控制方面的进步

(3)对未来战场的关键影响

• 快速响应、扩大范围和覆盖面、提高任务灵活性、精确打击并降低附加伤害

• 保障战场士兵的生命安全,增加对不断升级的动态的激励

• 低成本现货系统向非国家和混合型对手扩散的风险

3、生物技术

(1)定义

利用生物系统或生物科学创新,开发具有先进特性和性能水平的系统相关技术

(2)未来趋势

• 新型生物系统的生产,例如基因工程细菌

• 开发有针对性的生物技术,包括用于医疗、认知和体能增强的技术

• 生物科学与人工智能、机器人和增材制造的交叉融合

(3)对未来战场的关键影响

• 通过“内在”增强、外部技术(如外骨骼)和先进医疗,增强士兵能力

• 生物技术与作战机器人、自主系统、传感器和电子设备的融合(仿生学)

• 通过生物病原体武器和新型载体,提高了生物威胁水平

4、可产生新效应的技术

(1)定义

增强动能和非动能效应,或以新形式进行常规打击的武器及子系统等技术

(2)未来趋势

• 高超声速、定向能武器、电子战能力和声波/声武器的进步

• 提高速度、射程、生存能力和精确度

• 热控制和电源管理的发展

(3)对未来战场的关键影响

• 防御能力多样化

• 提供新的效应,促进多域作战,缩短战场上的时间和物理距离

• 潜在的军备竞赛升级,高超声速和其他能力的扩散

• 核门槛的潜在模糊,对危机稳定性提出了挑战

5、卫星和太空装备技术

(1)定义

能够进入太空,或辅助地面或空间作战的太空技术

(2)未来趋势

• 空间发射技术、空间传感器和卫星技术的不断进步

• 降低发射成本,包括通过可重复使用的发射系统和单级入轨系统降低成本

•太空日益表现出“对抗性、拥挤性和竞争性”的特征

(3)对未来战场的关键影响

• 分散空间精确打击和网络中心战的驱动力

• 越来越多地依赖天基系统来实现连接、情报、监视和侦察和导航,导致天基和地面基础设施受到攻击时更容易受到严重破坏

6、人机交互

(1)定义

促进人机交互或人机编组的技术,包括信息传输

(2)未来趋势

• 人机编组技术的民用和军事应用不断拓展

• 脑-机、脑-脑通信和数据传输技术、交互式任务学习和人机界面的应用,以实现复杂的现实场景导航

(3)对未来战场的关键影响

• 人机界面将成为未来战场人控制自主系统的关键因素

• 未来战场上可能出现人机界面故障和意外后果

• 人机界面漏洞可能被对手利用,为指控带来风险

除了上述6个技术群外,报告还提出了其他有望塑造未来战场的技术群。 这些技术的应用时间较晚、应用的不确定性较高。 主要包括: 先进的能源和电力系统、新型和先进材料及制造、量子技术、计算/数据存储和电信、传感器和雷达技术。

(部分内容来源于蓝海星智库 ,作者马晓晨

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