多年来，加拿大国防研究与发展部（DRDC）一直通过一系列的研讨会与军事人员接触，评估新兴技术对概念、能力和投资的可能影响。本文概述了影响评估框架，该框架已被设计并用于调查一些新兴技术的影响。该框架包括定量和定性的措施，以及支持任务所需能力要素的正式清单。该框架的应用通过几个新兴技术领域对加拿大陆军能力要素的评估结果来说明。被评估的新兴技术领域包括量子技术、超材料、人工智能、印刷电子学、人体性能增强、合成生物学、增材制造和其他许多领域。结果提供了关于哪些军事能力领域和作战功能将受到所审查技术的最大影响的见解。这种方法为部队开发人员提供了额外的证据，并支持对能力发展计划和技术路线图的审查。

1.0 引言

对技术、战争、政治和经济之间关系的研究已经多次提出，未来必须在高度不确定的情况下做出决定。偏见塑造了国家和文化对如何预测未来的偏好。正如W.Chin所指出的，未来战争方面的文献往往过度依赖明显具有决定性军事技术的简单化概述[1]。

国防和安全的作战环境不断被竞争和冲突所塑造。虽然军队在评估未来作战环境（FOE）的基础上发展未来部队，但它也需要评估趋势和发展对能力的可能影响[2]。尽管大多数官方的FOE出版物包括对军事力量的关键推论和高层影响，但仍然很少有既定的框架来评估新兴技术在能力和概念发展方面的可能影响。

2017年，加拿大陆军委员会批准将近距离接触[3]作为未来军队（AoT）的顶点作战概念。AoT是一个不断发展的概念模型，说明加拿大军队在未来15年内应该如何配置、装备和训练。理想的AoT将被要求更加连接、敏捷、灵活、整合和强大。正如 "亲密接触"所指示的那样，需要对政治、环境和技术变化进行持续的地平线扫描和观察，以便对破坏性变化提供更好的预警[5]。作为风险管理战略的一部分，部队组建者需要了解技术发展以评估和利用潜在的机会。他们还需要预测和减轻他们在FOE中可能面临的潜在风险、威胁和作战挑战。技术前瞻性和组织敏捷性是机构复原力的关键推动因素。技术优势当然是任务成功的助推器，但创新文化和灵活的系统将是未来陆军在作战中成功的游戏规则。

1.1 新兴技术在基于能力的规划中的作用

一些军队已经采用了著名的基于能力的规划（CBP）框架，该框架最初由Paul K. Davis[4]开发，用于支持能力和系统的长期战略计划。在加拿大，CBP于2005年被加拿大武装部队（CAF）采用。CBP是一种系统的部队发展方法，旨在为最合适的部队结构选择提供建议，以满足政府的优先事项。CBP过程评估了通过情景分析得出的能力目标。然后，通过对当前和计划中的能力进行分析，确定并验证能力的不足和过剩。它支持首选部队结构的发展。CBP是一个使用场景的过程，这些场景松散地位于FOE中，以评估现有能力在多大程度上可以保持运作，并在不同场景下对任务的成功做出贡献。CBP过程的主要结果是识别和记录可能威胁到任务成功的能力差距和缺陷。CBP是关于评估现有军事能力的准备程度、生存能力和维持能力。

传统上，新兴技术的趋势是作为FOE的一部分来考虑的，从FOE中推导出一些情景来 "测试 "现有的军事能力。评估新兴技术的综合方法需要考虑三种不同的应用背景。

机会：新兴技术能否被塑造来解决差距和不足，提供新的能力或新的手段来实现效果？
风险：新兴技术能否代表新的威胁，需要出口控制或技术保护计划，加速我们自己技术的淘汰，或降低我们的能力？
环境：新兴技术将如何塑造作战环境？鉴于全球都能获得新技术，我们在未来的物理和数字环境中会面临什么？

CBP是在未来部队结构的设计中创造机会和减少风险的艺术。

2.0 评估新兴技术的方法

文献中描述了在国防背景下评估新兴技术的几种方法。

2.1 北约DTAG方法

颠覆性技术评估游戏（DTAG）是一种方法，最初由北约SAS-062和SAS-082任务组开发[6-8]。DTAG最适合于探索新兴技术在军事场景中的使用如何可能改变行动方案和结果。DTAG使用系统理念（IoS）卡，将几种技术整合到一个新概念中。DTAG会议通过在军事背景下进行基于场景的桌面兵棋推演演习，探索IoS的潜在好处。

从能力发展的角度来看，文献中没有证据表明，拟议的IoS卡得到了现有技术路线图或技术趋势分析的支持，这将有助于能力开发者估计一个新的 "系统 "在可预见的未来何时可以现实地出现和部署。DTAG会议的结果产生了新的技术应用概念，但它们缺乏技术趋势分析和路线图的支持，使能力开发者获得的可操作信息有限。

2.2 TOWS分析（澳大利亚）

澳大利亚陆军采用了由国防科技集团（DST）的科学家开发的威胁、机会、弱点和优势（TOWS）方法来评估新兴技术对陆军通用功能的可能影响。TOWS技术的描述见[9, 10]。TOWS技术将外部威胁和机会与一个组织的内部弱点和优势进行比较。结果被用来定义一套行动，以保护组织免受威胁，并使其能够利用机会。TOWS是专门为推断行动和战略而设计的。

表1：技术领域对军队一般职能的影响[10］

3.0 评估新兴技术的综合方法

加拿大国防研究与发展部（DRDC）用于识别和评估新兴技术的一些工具和技术已经在2015年的北约IST系列讲座中进行了描述[11, 12]。目前，DRDC的计划将这些工具和技术整合到科技（S&T）展望和风险评估的综合方法中。图1说明了从前景扫描活动到提供战略建议的主要组成部分和逻辑流程。新兴技术影响评估研讨会每年进行一次，以评估新兴技术对国防和安全能力、利益相关者和政策制定者的影响。

图1：DRDC的科技（S&T）展望和风险评估计划。

3.1 科技展望与风险评估

DRDC的科技展望和风险评估计划的所有活动都是按照四步程序进行的，首先是进行前景扫描活动，以确定新出现的利益趋势，然后收集和分析信息，以发展关于这些利益趋势的技术情报。然后评估新出现的技术趋势对国防、安全、政策和立法的可能影响。评估的结果被用来为计划、能力和伙伴关系方面的决策提供信息。

3.2 加拿大军队的作战功能和能力

在所有的未来情况下，任务的成功和有效性依赖于执行任务所需能力的可用性、准备性、稳健性和弹性。新兴技术的潜在影响需要在所有作战功能中进行评估，以确定哪些能力可能从中受益，哪些可能面临风险。加拿大陆军使用五个核心作战功能：指挥、感知、行动、防护和维持

指挥 - 建立共同的意图和管理指挥的必要结构和程序。作为一项作战功能，指挥部是其他四项作战功能的纽带。指挥部是将所有作战功能整合到一个全面的战略、作战或战术层面的概念的作战功能。
- 指挥部的运作功能由一些关键能力支持，包括：
  
  表1：支持指挥职能的能力。


指挥与控制网络	安全、稳健、多级和移动通信系统，允许在所有适当级别进行网络化指挥。
规划和决策支持系统	态势感知（SA）；协作规划工具；建模与仿真
JIMP连接性	联合、机构间、多国和公共 (JIMP) 连接

感知 - 一个单一的综合实体，收集、整理、分析和显示各级数据、信息和知识。战术、行动和战略资产被整合为一个单一的连续体。感知是为指挥官提供知识的操作功能。感知功能包含了所有收集和处理数据的能力。
- “感知” 的操作功能由一些关键能力支持，包括：
  
  表2：支持感知功能的能力。


地面传感器网络	雷达;光学
空中和战略传感器网络	无人机;卫星;网络
情报系统	图像;信号;社会文化;地理空间;人类;开放源

行动 - 使用一种能力来影响整个冲突范围内物质和道德领域的事件。行动反映了对各种来源的能力的整合--战术、行动或战略。行动是整合了机动、火力和信息战的作战功能，以达到预期效果。它是联合火力和影响活动的结合，通过机动和对作战环境的管理而同步和协调。
- 该法案的运作功能由一些关键的能力支持，包括：
  
  表3：支持行动功能的能力。


火力	直接火力武器；间接火力武器；远距离火力；联合火力；定向能武器
机动	装甲车；轻型车辆；自主系统；战术空运；沿岸船只
信息作战	电子战；心理作战；计算机网络作战（防御、攻击、利用）。

防护 - 为促进任务成功而采取的部队保护措施，通过管理风险和尽量减少人员、信息、物资、设施和活动在所有威胁下的脆弱性，维护行动自由和行动效率。防护是保护部队、其能力和行动自由的业务职能。防护功能可以保护部队免受常规和不对称的威胁，适用于国内、大陆和国际行动。
- 防护作战功能由一些关键能力支持，包括：
  
  表4：支持盾牌功能的能力。


火灾防护	保护基础设施部队、个人、车辆、武器、设备和物资免受直接和间接火灾的伤害；战斗识别（反自相残杀）
GBAMD	地基防空和弹药防御
避免爆炸性危险	简易爆炸装置（IED）；诱杀装置；地雷
化学、生物、辐射防御	防范化学、生物、辐射、核威胁；环境和职业健康与安全
保护免受心理威胁	反心理学行动

维持--产生、部署、使用和重新部署一支部队所需的所有功能的组合。"维持"是支持行动的再生和维持能力的操作功能。
- "维持"行动功能由一些关键能力支持，包括：
  
  表5：支持维持功能的能力。


陆地设备系统	维修设施；前方维修；回收
材料和分配系统	总资产可见度；仓储；供应；食品服务；陆路运输；空运；集装箱化
行政系统	财务服务；人事管理；停尸服务；牧师；法律服务；邮政服务；娱乐设施
卫生服务系统	医疗设施；伤员后送；医疗和牙科治疗；医疗用品；健康报告；预防医学（身体和精神）。

除了作战功能外，还考虑了部队生成能力。一些新兴技术可能会影响到部队生成的各个方面。例如，增强现实和虚拟现实技术正被越来越多地用于加速训练。它们还为平台的现场维护和修理提供了新的手段。在CA的背景下，部队组建得到了一些关键能力的支持，包括：

表6：支持部队组建的能力。


组织力量产生的结构	单位；旅；师；训练机构；靶场和训练区；总部
兵力投送	国家维持基地；战略交通线；战区维持（包括工程支持）；空运；海运；APODs/SPODs

3.3 研讨会方法

通常情况下，新兴技术影响评估研讨会以一个或多个主题专家（SME）的展望简报开始。中小企业有责任介绍该技术领域并描述其潜在的应用。他们还提供有关被审查的新兴技术领域的新兴趋势和主要领导人的有用信息，以及对该技术目前的成熟度、限制、局限性和科学界面临的挑战的概述。

图2：研讨会过程。

根据中小企业提供的信息和个人的专业知识，研讨会参与者被要求使用简单的李克特量表评估新兴技术领域对陆军能力的潜在影响，从0（无影响）到7（非常大的影响）。评级过程确保参与者考虑到每个作战功能的所有能力领域的影响。通常情况下，在考虑一项新兴技术的潜在影响时，参与者已经想到了一个具体的能力领域。使用一个系统的能力评级过程，可以确保"不太明显"的影响领域也在研讨会上得到考虑和讨论。

图3：评级过程和尺度。

在研讨会上，"影响"的定义是：解决现有的差距和缺陷；解决持久的问题（如士兵的负担）；改善现有的能力；引入新的概念和能力；破坏或否定现有的能力；使任务面临风险（多种风险类别）。

在第一轮个人评估后，将结果提交给研讨会参与者，以激发小组讨论和辩论。小组讨论提供了机会，以交流对新兴技术的看法，要求中小企业提供额外的技术细节和清晰度，挑战假设，并试图填补 "高不确定性所固有的知识空白"。小组讨论后，再进行第二轮评估。这种方法有助于衡量和减轻 "群体思维"的影响。

3.4 数据分析

在研讨会上收集的数据用两种不同的方法进行分析。第一种是依靠DRDC的科学家在2006年开发的统计工具来进行多标准分析和排名共识（MARCUS）。MARCUS[14, 15]是一个产生共识结果的有用工具。MARCUS的特点之一是它能正确处理排名中的并列关系，能容忍不完整的排名，并在必要时允许单个排名在确定共识排名时具有不同的权重。

下面的例子显示了小组讨论前后评估的微小差异。在这个特殊的案例中，在小组讨论之前，评估认为情报系统（5）将受到人工智能（AI）发展的最大影响。在小组讨论后，与会者评估说，规划和决策支持系统（2）将受到最大影响。

图4：小组讨论前后，MARCUS对人工智能应用在20种军队能力上的排名

用于分析数据的第二种定量方法是对所有参与者对每个能力领域的评分应用一个简单的平均函数，如图5所示。此外，在研讨会期间还收集了参与者的定性评估，以便为个人评级提供额外的理由和背景。结果被用来确定哪些能力领域和作战功能将受到所考虑的新兴技术的最大影响（技术观点），并确定哪些新兴技术将有助于塑造整个作战功能的未来能力（操作功能观点）。自2014年以来，CA一直在举办一系列的研讨会，以评估几个新兴技术领域的潜在影响。

3.5 结果概述

如图5所示，累积结果表明，支持指挥功能的能力将受到人工智能（AI）应用、人类性能优化和修改（HPO、HPM）发展以及量子科学（QS）应用的显著影响。量子技术有望提供下一代的加密能力，可以提高指挥和控制（C2）网络的安全性。

图5：新兴技术领域对CA运行功能的影响程度

结果还表明，在未来15年以上的时间里，支持理智功能的能力将受到几种新兴技术的显著影响。人工智能（AI）的快速发展，以及量子科学（QS）、超材料（MM）和印刷电子（PE）的发展，将有助于塑造未来的感知能力。

对于支持行为功能的能力，结果表明它们将受到人工智能、文化行为模型（CBM）以及培训、教育和演习5（TEE）新模式的影响。机动能力将大大受益于人工智能的发展，特别是在机器人、自主车辆和蜂群的应用领域，但也可以通过人工智能的增强现实技术为下岗士兵服务。量子传感器的发展将提供更精确的定位、导航和定时（PNT）系统，以提高在GPS缺失环境下的机动能力。

支持防护功能的能力也将受到几个技术领域的重大影响。材料科学和个人防护设备（PPE）设计的发展显然将塑造未来的防火能力。化学和生物检测和保护（CB DP）的进步将有助于增强或新的CBRN防御能力，同时合成生物学（SB）和人体性能优化（HPO）的发展也将有助于增强或新的CBRN防御能力。量子科学（QS）预计将提供新的传感器，以实现对爆炸性危险的远距离探测和规避。

在支持 "维持"功能的所有能力领域中，卫生服务系统是未来15年内变化最大的领域。合成生物学（SB）、人体性能优化（HPO）和改造（HPM）的发展，以及个人防护装备、化学和生物检测和保护（CB DP）的发展，培训、教育和锻炼的新模式，以及来自印刷电子（PE）的可穿戴和植入式传感器，预计将对未来的卫生服务系统产生重大影响，前提是有适当的政策和立法。

3.6 结果

年度新兴技术影响评估研讨会是支持能力发展和实施国防创新计划的关键。它们汇集了科学家、学者、工程师、政策制定者、项目管理人员、法律顾问和军事人员的专业知识。自2014年成立以来，新兴技术影响评估研讨会为国防能力、科技合作计划和伙伴关系的战略投资决策提供了信息。例子包括。

采用部门的量子科技战略。
加拿大军队人工智能概念文件和技术路线图。
提交给国防部（DND）"创新促进国防卓越和安全"（IDEaS）计划的新的创新挑战。
在新兴技术领域的新FVEY活动，如超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。
几个国防和安全政策问题简报。
对敏感技术和出口控制的系统性审查6。

4.0 结论

任务的成功和有效性取决于用于实现效果的能力的可用性、准备性、稳健性和复原力。长期的战略能力发展计划需要识别和评估新兴技术对所有作战功能的潜在影响，以了解哪些能力可能受益于这些技术，哪些可能面临风险。为了支持这种评估，我们设计了一个框架，其中包括定量和定性的措施以及支持任务所需的能力要素的正式清单。通过对加拿大陆军能力要素的几个新兴技术领域的评估结果，说明了该框架的应用。自2014年第一次迭代影响评估研讨会以来，累积的结果提供了宝贵的见解，即在未来15年内，哪些军事能力领域和作战功能将受到审查技术的最大影响。

附录A

表A-1: CA评估的新兴技术领域

5.0 参考文献

[1] Chin, Warren, “Technology, war and the state: past, present and future” International Affairs 95: 4, 2019

[2] Sullivan et al. Mad Scientist: Disruption and the Future Operational Environment Final Conference Report 25 July 2019

[3] Kaduck Anthony (LCol), Ron Bell (LCol), Peter Gizewski, Close Engagement. Land Power in an Age of Uncertainty, Kingston, 2017.

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[10] Dexter P. and Krysiak, K. “Assessing the impact of emerging technologies on the Australian Army”. 20th International Congress on Modelling and Simulation, Adelaide, Australia, 1–6 December 2013

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[12] Auger, A. Identification of Emerging Scientific and Technical Trends Using Scientometric Analysis. NATO IST 135 Lecture Series. STO-EN-IST-135. 2015

[13] Holland-Smith, D.J. On the Risk from High-Impact, High-Uncertainty Technologies. NATO IST 135 Lecture Series. STO-EN-IST-135. 2015

[14] Emond, E. J., Developments in the Analysis of Rankings in Operational Research. DRDC CORA TR 2006-37; Defence R&D Canada, December 2006

[15] Tania Yazbeck and E. J. Emond. Multi-Criteria Analysis and Ranking Consensus Unified Solution (MARCUS) -User Guide DOR(CORP) Research Note RN 2004/13. 2004

[16] Auger, A. Emerging and Disruptive Technologies Impact Assessment Workshop. Results from 2015, DRDC-RDDC-2016-L328, Ottawa, Oct 2016.

[17] Auger, A. Impact of Selected Emerging Technologies on Canadian Army Capabilities. Results from Emerging and Disruptive Technologies Workshop, Dec. 2017 DRDC-RDDC-2018-R152. May 2018

[18] Gunashekar S., et al. Oversight of science and technology. Learning from past and present efforts around the world. RAND Europe report, 2019. RR-2921

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