北约对未来 20 年世界颠覆性技术的识别和预测

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北约科学技术组织2020年3月发布了《科学和技术趋势：2020-2040》1，对未来20年世界新兴和颠覆性技术（Emerging and Disruptive Technologies）作出了识别与预测，旨在加深军事和文职决策者对新兴颠覆性技术的理解并助其做出判断形成决策。

报告主要着眼并服务于军事，但其分析预测的未来颠覆性技术具有十分重要的普遍意义与借鉴价值。

报告认为，数据（Data）、人工智能（AI）、自主技术（Autonomy）、太空（Space）、高超声速（Hypersonic）、量子（Quantum）、生物技术（Biotechnology）以及材料（Materials）这八大技术领域对世界的影响将会是颠覆性的。

报告在常规的线性评估单个技术领域的基础上，创新性地研究分析了颠覆性技术间的协同作用和影响，并总结阐明了未来颠覆性技术发展总体趋势的“四化”（智能化、互通化、去中心化和数字化）特点及交互作用。

1高度集成地提出了一套颠覆性技术的研究方法并相应作出预测评估1.颠覆性技术预测评估的集成创新方法该报告提出的对颠覆性技术的预测评估方法，创新集成地运用了当下知名国际机构组织如NASA、Gartner、谷歌和布鲁金斯学会等关于颠覆性技术的测量工具和指标，具有极高的权威性。

该方法具体指出新兴颠覆性技术发展情况和进度需要从技术对未来的影响、外界关注度、发展水平、成熟周期、与北约行动能力和军事发展相关性等方面进行综合性立体式的考虑。

在对未来产生的影响评估方法上，报告聚焦技术对当下和未来环境的威胁、法律和政策对技术的约束、政治因素、市场投资决策，以及企业对吸收技术的驱动力这五个因素展开评估。

在研究外界对技术的关注度方法上，报告采用了Gartner的技术评估、北约科技组织的技术观察活动、对于“谷歌趋势（Google Trends）”的网络搜索活动的分析等技术预见方法。

在对研究技术领域的发展水平、成熟周期、与北约行动能力和军事发展相关性等方面分析时，报告则更多地采取了北约科技组织内部技术观察活动的评价方式、作战能力分类以及其他现成的计算设备，如NASA的“技术成熟度水平（Technology Readiness Levels）”。

2.未来20年具有颠覆性影响的八大类技术及其领域报告将一系列能在未来带来颠覆性影响的技术分成八大类：数据、人工智能、自主技术、太空、高超声速、量子、生物技术以及材料。

这些科技要么处于发展的初期阶段，要么正在经历着快速的革命性发展。

2019年10月，前七个领域得到了北约国防部长们的认可，第八个领域（材料）被作为未来考虑和发展的领域纳入。

该报告认为，数据、人工智能、自主技术、空间和高超声速领域已经有非常悠久的发展历史，对军事能力的颠覆性影响要么已经形成，要么将在未来5-10年内产生，因此具有压倒性的颠覆性。

量子、生物技术和材料作为新兴领域，它们的发展需要更多的时间，也许10-20年，才能完全感受到他们的颠覆性。

鉴于每个新兴的颠覆性技术包含不同的子领域，且每个领域都可能处于不同的发展阶段，报告对前七个颠覆性技术领域的关键技术领域进行进一步的划分，并采用统一的测量方式，评估了未来颠覆性技术各个子领域的军事影响程度，并预测了技术未来成熟的时间点（详见下表）。

颠覆性技术领域技术关注领域军事影响程度预期成熟时间点大数据与高级数据分析高级数据分析革命性2025新通信技术（如5G）高2030数据预测性分析与决策制定革命性2025传感器高2030人工智能高级算法革命性2030人工智能的应用革命性2030人机共生高2035自主技术自主系统革命性2025人机协同革命性2030机器自主行为高2030反制措施高2025太空技术平台中等2025作战中等2030航空传感器高2035高超声速超高声速推进系统高2025防御性反制措施高2030量子量子通信高2030信息科学革命性2035精准导航高2025量子传感器中等2040生物技术生物信息学中等2025人体增强高2030医学救治措施高2030合成生物学高20252报告开创独到地强调必须高度关注颠覆性技术之间的协同作用报告认为，现代技术很少以简单的线性方向发展，传统的线性式研究分析颠覆性技术的做法已经难以适应复杂多变的现代社会及其发展需求。

因而，报告强调指出重视新兴颠覆性技术间的协同作用与重视颠覆性技术本身一样重要。

报告判断，下列技术的协同作用和相互依存关系将对未来技术发展产生重大影响。

1.“数据-人工智能-自主技术”协同作用报告预计，大数据和高级分析、人工智能和自主技术协同结合，将在未来十年对北约的军事能力产生最大的颠覆性影响。

智能的、广泛分散的、无处不在的、低成本的、互联互通的传感器与自主实体2的扩大使用，将带来海量数据，这些数据几乎不可能用现存的方法和工具来分析的。

相关的技术和方法将成为解决这些问题的基础。

这些技术包括5G以及类似的通信技术、认知电磁管理（Cognitive EM management）、物联网、物联人工智能（AI of things）3、更好的电池技术，甚至3D打印。

数据、人工智能和自主技术的变化，加上太空、生物和量子技术的发展，有可能为北约的战略部署和作战决策创造优势，这将助长对新的网络概念和模因战（mimetic warfare）能力产生新的研究需求。

2.“数据-人工智能-生物技术”协同作用人工智能和生物技术正以指数级的速度发展，其驱动因素是大幅降低的成本和不断加速上升的商业利益。

例如，最初的人类基因组计划花了10个月，花费了30亿美元（2001年）。

今天，破译一个人类基因组只需要不到一个小时的时间，花费大约1000美元。

人工智能，与大数据和生物技术相结合，将对世界经济和世界健康产生巨大影响。

这种技术组合将大大有助于研发新药、有目的地进行基因修饰、直接操纵生化反应、优化生物制剂、制造生物传感器、开发新的生化核防御部队对策和（通过元分析）识别新研究领域。

利用人工智能来优化新生物制剂的设计，“分子-分子”或“细胞-细胞”这样的生物设计将极大地扩展北约研发新药物的能力，以及为传感制造创造新的手段。

这种颠覆性影响将不会局限于生物科学，而将反映在科学技术发展的所有领域。

3.“数据-人工智能-材料技术”协同作用人工智能与大数据相结合，将有助于设计出具有独特物理性能的新材料，直接操纵化学反应，通过元分析支持创新设计的产生和新研究领域的识别，并将支持2D材料方面研究的进一步发展。

这种颠覆性影响将反映在科技发展的所有领域。

人工智能、大数据与3D/4D打印或生物制造技术相结合，将极大地促进可靠的、定制的、混合材料的产品的开发。

4.“数据-量子技术”协同作用在未来15-20年内，量子技术将通过加强提高传感器能力、安全通信和计算能力，增强C4ISR系统的数据收集、处理和开发能力。

特别是，量子计算可能大大提升预测分析的建模、仿真速度和保真度，并使量子方法能够用于深度学习神经网络，从而大大增强人工智能和相关数据分析能力。

这种计算和模拟能力的加强也将通过对现有科学的元分析和量子主导系统的模拟对北约科技的实施产生重大影响。

这种计算和模拟能力将创造新的基础和应用科学、新的设计、以特定目的建造基因或有机体，并且发现新材料、化学和生物特性。

所有这些颠覆性影响都有可能在2040年后出现。

5.“太空-量子技术”协同作用基于空间的量子传感器，通过量子通信，将产生一种完全不同种类的适用于部署在卫星上的传感器。

目前，功率限制和传感器灵敏度显著影响卫星的设计和运行。

下一代量子技术支持更小、更低功率、更灵敏和更分布式的天基传感器网络，这个网络将成为北约未来20年情报、监测与侦查（ISR）架构的一个重要方面。

目前卫星对地球通信（Satellite-to-Earth QC）已经在5000公里以上的范围内完成了军事演示。

如果北约想要维持一个完全安全的全球通信网络，发展大规模卫星发射的密钥分配量子通信（QC）网络将至关重要。

特别是中国，正在制定一系列雄心勃勃的示范项目。