《科学技术趋势2023-2043》对科学技术(S&T)趋势及其对北约军事行动、防御能力、企业职能和政治决策空间的潜在影响进行了评估。该评估借鉴了北约科学与技术组织(STO)的集体见解和研究活动,其协作网络由五千多名活跃的科学家、分析师、研究员、工程师和相关研究设施组成。这些见解与对开源科技文献、选定的国家研究计划、北约STO技术观察活动、(严肃)研究游戏、STO CPoW(合作工作计划)活动以及北约创新努力的广泛审查相结合。该报告分为两卷,包括总体结论(第一卷)和详细分析(第二卷)。

本报告基于、更新并扩展了之前出版的《北约科学与技术趋势:2020-2040》,遵循相同的总体结构和重点。总体而言,该报告的结论和见解经受住了时间的考验。然而,在广泛的技术和地缘战略环境中出现了值得注意的发展,其中值得注意的是COVID-19、乌克兰、气候变化、新战略概念和东南亚。这些变化反过来又推动了相关科技的发展,并突出了它们对企业或军事行动的影响。

本报告旨在帮助当前和未来的军事和民事决策者了解新兴和颠覆性技术(EDTs),从而指导北约研发组合管理、创新活动和能力规划。它侧重于以下内容: - 为什么这些EDTs对联盟的未来活动很重要; - 预计它们将如何发展;以及 - 从作战、组织和企业的角度来看,这对联盟意味着什么?

在未来的20年里,我们断言,四个总体特征将决定先进的军事技术。技术发展将越来越智能化、互联化、分散化和数字化。这些反过来将导致军事能力越来越自主、网络化、多领域和精确。技术将越来越具有双重用途,即从商业部门开发和汲取。新兴技术能力将提高联盟的作战和组织效率,实现北约作战概念的五个战争发展要务(WDI): 认知优势;多域综合防御;跨域指挥;分层弹性;以及广泛的影响和力量投射。同时,这些技术将而且确实正在给联盟带来重大挑战,包括作战、互操作性、伦理、法律和道德方面的问题。

北约已经批准了一套既定的感兴趣的电子技术,也被称为优先技术领域。成员国国防部长在2019年10月同意了首批七个EDTs。对于上一份科技趋势报告,STO增加了第八个领域(材料),供未来考虑和发展。2022年,在马德里峰会上,这些EDT被正式扩大到包括能源和推进以及新型材料和制造。根据STO继续监测和评估更广泛的技术领域的任务,本报告还考虑了电子与电磁学(E&EM)技术的最新发展状况。这些科技领域要么目前处于发展的初级阶段,要么正在经历快速的革命性增长。本报告所考虑的EDT的最终清单,以及通常使用的缩写或速记(以黑体显示),是:

  • 数据: 大数据、信息和通信技术
  • AI:人工智能
  • RAS(或Autonomy): 机器人学和自主系统
  • 空间:空间技术
  • 高超音速:高超音速技术
  • 量子: 量子技术
  • BHET(或生物技术): 生物和人类增强技术
  • 材料: 材料和先进制造
  • 能源: 能源与推进
  • E&EM: 电子和电磁技术

人工智能、自主性、空间、数据领域、能源和机电领域的技术发展被认为主要是(但不完全是)颠覆性的,因为这些领域的发展建立在支持科学和技术发展的悠久历史之上。这些领域的行动重点围绕着它们对其他技术的有效采用和影响。因此,对军事能力的重大或革命性的破坏要么已经在进行,要么将在未来五到十年内产生相当大的影响。新兴领域可以在量子、生化技术、材料和数据的某些方面(如6G技术)找到。这些发展也许被定义为重新出现更好,因为以前的发展周期已经对早期的技术革命产生了重大影响。这些技术需要更多的发展时间(10到20年),才能充分实现其颠覆性的军事能力。

自上次报告以来,有几个主要的电子技术发展值得注意,包括:

  • 数据: 分布式账本技术、高级分析和可视化的使用增加,以及新的网络和无线技术(如6G)的发展,正在加速对连接分散的传感器和C2节点的深思熟虑的数字数据骨干的需求。这反过来又推动了物联网(IoT)、边缘计算和新数据架构(如网状、结构、湖泊等)的发展。

  • 人工智能:颠覆性的人工智能应用以及人工智能作为科技推动者或其他EDT发展的催化剂的作用,已经成为整个物理、信息和生物科学及相关技术重大发展的重要因素。同时,人工智能实践的局限性导致了对新的、更强大的和可信赖的方法的探索,超越了深度学习和AIoT(物联网人工智能)的发展。

  • RAS:人工智能和能源储存的发展正在推动日益复杂和强大的自主系统的发展。然而,最重要和最有影响的RAS发展是其广泛的应用和对当前军事行动和计划的影响。成本的降低,广泛的可用性,以及在战场上的创造性使用,推动了RAS的创新。

  • 空间:商业企业和战略竞争者正在加速空间技术的发展。在敌对地区持续的天基通信(如StarLink)的影响是值得特别注意的。同时,反卫星研究日益受到关注,而在轨维修能力有望使在轨运行更便宜、更长久。新的推进系统也有望增加对非近地(月球)空间的利用并降低发射成本。

  • 高超音速:正在为广泛的军事应用(如载人飞机)进行混合模式发动机的研发,部署实用的高超音速导弹系统和开发有效的反措施。

  • 能源:能源方面的发展,应对气候变化和安全挑战,正在推动军事方面探索和采用电力推进(空中、陆地和海上)以及用于先进能源储存的新电池化学。对全球大规模太阳能生产以及地面和地外天基小型核电、钍和核聚变反应堆的研究显示,在2030年下半年或2040年代初,安全和广泛的能源生产有相当大的前景。值得注意的是,人工智能和新型材料已经并将继续成为这种发展的关键推动力。

  • 生物技术:疫苗(如COVID-19的疫苗)近乎神奇的快速发展和工程病原体的潜在发展是值得特别注意的。生物制造、合成生物学和三维生物打印方面的进展正在加速。

  • 材料:对室温超导体的研究,石墨烯(和其他二维材料,如石墨烯)的新用途,以及新的半导体材料为未来的技术带来了巨大的希望。增材制造和生物打印的应用正在爆炸性增长,颠覆了目前的医疗和物流系统。

  • E&EM:新的非硅材料和半导体设计正指向更快的芯片和专门的处理器(如用于AI的神经形态)。

真正的颠覆性影响将通过EDT的组合及其复杂关系所驱动的技术融合而发生。以下协同作用和相互依存关系预计将对未来军事能力的发展产生高度影响:

  • 数据-人工智能-自主性: 自主性、大数据和人工智能的协同组合,利用智能、广泛分布和廉价的传感器与自主实体(物理或虚拟)一起,将利用创新技术和方法,产生潜在的军事战略和作战决策优势。

  • 数据-人工智能-BHET: 人工智能与大数据配合,将有助于设计新的药物、有目的的基因修改、直接操纵生化反应、新的化学和生物威胁,以及活体传感器。

  • 数据-人工智能-材料: 人工智能与大数据配合,将有助于设计具有独特物理特性的新材料。这将支持使用二维材料和新技术的进一步发展。

  • 数据-量子: 在10到15年的时间里,量子技术将通过大幅提高传感器能力、改进PNT(定位、导航和计时)、安全通信和计算,扩大C4ISR数据收集、处理和利用能力。

  • 能源-材料-人工智能:在石墨烯等新型材料和外来电池化学的推动下,能源储存的新发展,以及更强大的轻质材料和新型设计(如大规模铸造、超级电容或3D打印),将继续推动电气化或绿色燃料(如氢和生物燃料)在军事行动中的使用。支持这些设计和材料开发并优化能源使用的人工智能将有助于北约部队的绿色化。

  • 空间-量子:基于空间的量子传感器,在量子密钥分配通信的推动下,将产生适合卫星部署的高精度传感器。越来越多的商业化的、更小的、更低功率的、更敏感的、由量子传感器促成的分布式天基传感器网络将在10到15年内成为未来军事ISR架构的一个重要方面。

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