未来颠覆性军事科技及应用前景

2021年8月4日，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。

二、先进机器人和自主系统

（一）技术概述

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，无需人为控制或监督。

（二）技术优势

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。

（三）军事应用

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。

（一）技术概述

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。

（二）军事应用

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。

（一）技术概述

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。

（二）技术优势

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。

（三）军事应用

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。

（一）技术概述

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。

（二）技术优势

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。

（三）军事应用

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。

（一）技术概述

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：包括离子推进器。

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。

（二）技术优势

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。