未来颠覆性军事科技及应用前景怎么样「计算机应用技术前景」

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8月4日，美国兰德公司发布《塑造2040年战场的创新科技》报告，该报告是受欧洲议会未来科学与技术委员会委托撰写的。

报告选取了11项能够在2040年前后催生新质作战能力，对未来战争具有颠覆性影响的科学和技术，从未来趋势、机遇与挑战、应用优劣势等方面进行研究，对我国新兴军事科技的发展具有十分重要的借鉴价值。

人工智能、机器学习和大数据

人工智能是指能够在一定程度上自主执行任务的计算机系统，其基础是数据采集、理解和信息处理能力，可以分为：

1.狭义人工智能：通过预先编程自主执行特定任务。

2.通用人工智能：复制人类智能并通过类人学习、感知、理解和运行自主执行多种任务。

3.超人工智能：发展超出人类理解的能力。机器学习是人工智能的一项子技术，它是指获取训练数据后能够执行有监督或无监督学习的系统。

大数据是指通过复杂的数据收集技术和基于机器的分析技术，从大量结构化或非结构化数据中提取信息的技术。

人工智能、机器学习和大数据可以在数据访问和管理方面发挥优势，破坏对手的观察、判断、决策和行动（OODA）循环。战略级人工智能可以通过分析各种因素之间的关系或识别对手的关键漏洞，做出与常识不同的判断以支持决策。

具有自主性的人工智能和机器学习可以通过隐蔽能力和快速分析能力，增加战场上防御行动的成功概率。人工智能也可以使包括军队在内的公共部门适应社会经济、地缘政治和安全环境的快速变化。

人工智能、机器学习和大数据可以在情报获取、决策支持、指挥控制和后勤保障领域发挥重要作用。

人工智能和机器学习可以集成到许多武器系统和网络系统中，例如遥感卫星、精确制导弹药和高超声速武器。它们可以大大提高武器系统的效能、杀伤力和部署决策速度。

人工智能还可以应用于自动化编程，生成恶意代码，这将大大增加对手追踪和溯源的难度。人工智能和机器学习可以用于生成“深度伪造”的图像和视频或者社交媒体“机器人”，挑战军队在日益复杂的信息环境中辨别真伪的能力。

先进机器人和自主系统

先进机器人是指具有更强大的感知能力、移动能力、可集成性和适应性的机器人系统，允许更快地进行设置、调试和重新配置，以实现更高效和稳定的操作，例如无人飞行器和外骨骼等。

自主系统是指将机器人技术与具有自主性的人工智能技术相结合，在人类监督或控制下执行任务的系统。可以分为：

1.人在回路中：人工智能提出决策建议，由人来进行决策。

2.人在回路上：人工智能进行自主决策，由人来进行控制和监督。

3.人在回路外：人工智能拥有自主决策权，无须人为控制或监督。

自主系统的优势表现在：1.速度：自主系统可以提高反应速度、决策速度和跨陆海空域的移动速度。

2.范围：自主系统可以增强情报监视侦察能力和武器系统的延伸覆盖范围。

3.灵活性：先进机器人和自主系统可以适应各种不同任务和不同条件（例如气候和地形）。

4.精确性：自主系统可以利用人工智能和人脸识别等技术实施精确打击，减少战场附带损伤。

自主系统可以应用于空中、地面、水面和水下运载器，以及异构系统（不同类型无人运载器组成的网络化系统）和自主蜂群。

随着计算机视觉传感技术和雷达技术的发展，先进机器人和自主系统的推进、精确起降和导航能力都在不断进步。这将使先进机器人和自主系统在情报监视侦察方面发挥更大的作用。

随着运载器互操作技术和AI赋能的远程控制技术的发展，一个操作员可以控制多个运载器组成的编队。

生物技术

生物技术是指重新设计或改造生物体，使其能够实现特定功能的技术，包括合成生物学技术，可以分为：

1.利用基因编辑、药物和生物技术进行战伤救治，也可以用于士兵体能或认知能力增强。

2.将生物技术与机器人、自主系统、传感器和电子技术结合，其中包括：

仿生机器人（模仿生物系统开发的机器人）。

生物分子工程在生物传感器（具有生理指标感知元器件的传感器）和生物电子学（例如生物燃料电池和用于信息处理、数据存储的电子器件）中的应用可以显著增强生物威胁识别能力。

基因改造技术可以创造新型生物（如细菌），甚至可以针对具有特定遗传基因的人群设计靶向生物武器。

生物技术可以分为侵入式（如药物）和非侵入式（如外骨骼）两种类型，通过提高人体警觉性、学习能力、认知能力、消化能力提高士兵的运动和非运动能力。

如莫达非尼（提高注意力的药物）可以提高士兵在高危高压环境下的态势感知和决策能力。普萘洛尔（阻断创伤的药物）可以预防创伤后应激障碍，帮助士兵保持警觉并连续战斗。

此外，士兵还可以通过基因工程预先筛查潜在的风险和疾病，获得量身定制的药物，以便进行准确的治疗。

先进武器技术

1.定向能武器：将聚集的电磁能量或原子/亚原子能量作为攻击手段的武器，包括激光武器、微波武器等。

2.声波武器：将声波作为攻击手段的武器，包括超声波（高于2万赫兹）、次声波（低于20赫兹）和低频声波（低于100赫兹）武器。

3.高超声速武器：能够以5马赫及以上的速度飞行。包括：高超声速滑翔弹（发射后沿大气高层滑翔，与弹道导弹原理类似）和高超声速巡航弹（利用先进的喷气发动机和/或火箭发动机来获得更高的速度）。

尽管高超声速滑翔弹并不比传统的洲际弹道导弹速度更快，但滑翔弹道使其具有更强的机动性，能够突破当前的导弹防御系统。

4.电子战武器：能够降级、抵消或摧毁对手使用电磁频谱的能力，包括干扰和欺骗手段。

定向能武器可用于防空反导领域，特别是应对弹道导弹和无人飞行器的威胁。随着超燃冲压发动机和耐高温材料的出现，高超声速武器的性能不断提高。

未来，电子战武器和高超声速武器可能会接入自主系统或AI赋能的指挥控制网络。

太空技术

太空技术可以提供太空通信、定位导航授时和对地观测等服务。可以分为：

1.太空发射技术：包括先进运载火箭和可重复使用的运载火箭，后者可以大大降低发射成本。

2.用于对地监视和太空态势感知的技术：包括光学传感器、高光谱成像卫星、安装在纳米卫星或立方体卫星上的传感器、一体化天基传感器网络和AI赋能的数据处理能力。

3.通信卫星和天基通信技术：包括通信安全技术（如量子加密技术）、光通信技术、低地球轨道与地球同步轨道通信技术以及高空伪卫星（在大气层漂浮或飞行的平台）。

4.太空对抗技术：如反卫星技术，包括干扰（在特定频段制造干扰信号）、欺骗（向卫星下行数据链路发射虚假信号）、致盲（使用激光武器照射卫星传感器）、反卫星导弹、天基拦截弹和抵近操作等。

太空技术已经成为网络中心战和精确打击战的关键。未来，马赛克战要求分散部署的兵力，将会更加依赖天基指挥控制和情报监视侦察能力。

进入太空成本的降低可能进一步促进天基服务的应用，如对地观测、定位导航授时和卫星通信。

太空技术可用于防空反导，例如，使用卫星跟踪和拦截弹道导弹。太空技术也可用于探测大规模杀伤性武器的试验或使用情况。例如，DARPA的“大气传感器”项目可用于探测核武器试验。

火箭回收、单级入轨、增材制造（如3D打印）、微型卫星和在轨组装等技术可以提高太空系统的弹性和可靠性，降低进入空间的成本。

临近空间技术也值得高度关注，如开发高空伪卫星，或在平流层使用遥控飞机进行对地观测等。

人机界面

人机界面可以实现人机交互和人机协同，可以分为：

1.图形用户界面：通过输入设备接收输入，并在输出设备上提供铰链式图形显示。

2.网络用户界面：通过网页输入和输出信息，与用户通过互联网进行信息传递，用户通过网页查看信息。

人机界面可以让军队有效地处理海量数据，还可以整合人工智能和自主系统技术，实现快速决策。人机界面可以确保人类在机器人（包括蜂群）应用中发挥控制作用。

人机界面可以更好地整合武器平台和系统，增强互操作性，降低成本，确保智能系统可控。

人机界面的高级形式是脑机接口，这种技术可以提供大脑与外部设备之间的双向通信，另外还包括机械假肢和神经假体等，可以在身体或神经损伤后恢复人体的运动或认知能力。

目前，大脑数据传输、直接系统控制、假肢和瘫痪治疗、皮层耦合人工智能（用于训练或运行人工智能系统）、数据传输到大脑，以及大脑与大脑通信等技术都在取得重大进步。

预计5~10年内将在以下领域取得进展：用于实时神经活动测量的微创传感器、交互式任务学习、改进人机界面系统以理解自然语言、更好地确定复杂的现实世界场景。

预计10~20年内将在以下领域取得进展：与人体进行直接数据连接主动寻找信息，确定需要通过排序组合方式来实现多目标的场景。

对人类大脑活动的建模和解码以及对人机实时交互的理解是技术进步的基础。

先进能源和电力

先进能源和电力是指用于生产、传输、转换和存储能源和电力的技术，可以分为：

1.使用高超声速、电动、混合动力等能源以及节油方案的推进技术和发动机技术例如：离子推进器。

2.转换和传输新能源和传统能源的技术：包括无线传输、电线/电网、燃料电池和综合能源传输方案。

3.存储和管理能源技术：包括下一代电池、智能能源管理、微电网和节能设备。

先进能源和电力技术在军事后勤和军事基地运作方面具有至关重要的作用。

先进的电子设备、计算机和“战场电气化”的趋势，使得战场对能源和电力的需求不断增加，这些需求刺激了新技术的出现。

先进材料及制造技术

先进材料是指具有独特功能或在强度重量比、热稳定性或抗腐蚀性等方面优于传统材料的材料。其中，纳米材料（纳米武器）、石墨烯（碳纳米管）和先进复合材料（金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料）值得高度关注。

先进的制造技术主要包括增材制造（包括3D打印）。

纳米材料可能会作为生化武器的载体，这样会扩大攻击范围，增加检测和溯源的难度，降低生化武器的使用门槛。

量子技术

量子技术包含一系列与亚原子粒子物理学相关的应用和能力。可以分为：

1.量子计算：利用亚原子粒子（量子比特）计算比传统计算更快、更节能。

2.量子传感：利用量子态的灵敏性来探测光、重力和磁场。

3.量子通信：利用量子技术进行安全、高速和远程的通信。

4.量子加密：提供高度安全的通信，使传统加密技术过时。

5.量子钟：取代原子钟提供时间基准，支持下一代导航系统。

量子技术能够更准确、更快速、更省时地处理大量数据，从而提供先进的分析能力，另外还包括量子密钥分发、量子密码分析和量子传感。虽然通过量子密钥分发进行量子加密可以为“防御”提供优势，但量子密码分析可以通过“进攻”破解该优势。尽管量子计算的发展十分迅速，但量子计算机的发展可能需要十年甚至更长时间，其广泛应用可能在2040年后。

先进计算、数据存储和通信技术

先进计算技术不仅包括量子计算，还包括云AI和边缘AI计算。超级计算机、半导体和处理器也取得了重大进步。

先进数据存储技术包括高密度低能耗数据存储和全息数据存储等。先进通信技术包括5G和先进光纤技术等。未来战场先进军事能力的形成依赖大量的计算资源和高性能的计算解决方案。

先进计算技术的未来发展趋势可能会集中在提高计算速度和能效以及减小延迟上。先进通信技术如5G可能会对国防安全构成挑战。

先进传感器和雷达

传感器是指用于检测或测量物理和环境指标（物体的存在、方向、速度）或生化物质的设备。

先进传感器包括先进的光学、红外/紫外、声音和运动传感器。先进传感器还可以提供持久性传感能力，即对某一特定区域的连续监测（如“持久性水生生物传感”、“智能灰尘”和无线传感器网络）。

先进传感器和雷达可以确保未来战场环境中情报监视侦察和目标捕获能力的有效覆盖。先进传感器和雷达是先进机器人和自主系统开发运行不可或缺的技术。