美国陆军部《2016-2045年新兴科技趋势》解读

       近日，美国陆军部公布了今年4月份完成的《2016-2045年新兴科技趋势》预测报告。该报告是在对过去五年美国内外的政府机构、行业分析机构、智囊团和学术组织等发表的32份科技趋势预测报告进行文献分析的基础上形成的。通过对这些报告涉及到的690项科技趋势进行综合分析，明确了24个值得关注的新兴科技趋势。

一、报告概况

     《2016-2045年新兴科技趋势》(以下简称“报告”)是由未来侦察战略与分析公司(FutureScout，LLC.)为美国陆军部负责研究与技术的副助理部长(DASA R&T)撰写，根本目的有两个：一是帮助美国陆军及其利益相关者了解未来30年内可能影响经营环境和作战能力的科技发展趋势;二是激发未来有关科技投资的战略对话，确保美军在未来作战中保持优势。

        该报告是在对过去五年美国内外的政府机构、行业分析机构、智囊团和学术组织等各自发表的32份科技趋势预测报告进行文献分析的基础上形成的。通过对这些报告涉及到的690项科技趋势进行综合分析，明确了24个值得关注的新兴科技趋势。其中包括机器人与自主系统、增材制造、大数据分析、人体机能增强系统(Human Augmentation)、移动和云计算、医疗进步、网络空间、能源、智慧城市、物联网、食物与水技术、量子计算、社交媒体使能(Social Empowerment)、先进数码产品、混合实境(即虚拟现实与增强现实)、气候变化技术、先进材料、新型武器、太空、合成生物等20大核心科技趋势，以及工作性质的变化、教育、隐私、交通和物流等4项虽然缺乏足够定量分析但可能会对未来军队产生影响的科学技术趋势。同时，报告的第二部分对城镇化、气候变化、资源紧张、人口变迁、创新全球化和全球中产阶级兴起等六大影响社会政治变革、技术和安全的发展背景趋势进行了阐述，这些也是许多源文件中出现的共同主题。报告最后，结合新兴科技趋势分析，提出了未来美国军队在应对未来趋势方面所应思考的战略性问题。

        在分析方法上，该报告通过搜索已公布的趋势分析报告、借助语义分析进行聚类分析以识别出共同主题、编码后确定新兴科技趋势类型等步骤，采用趋势识别方法对新兴科技趋势进行了甄别。同时，采用基于重合与分享的关注度指标来对24个焦点问题进行深度分析。其中，重合值(Concurrence values)是指用来测得特定趋势源报道的百分比，显示了每个趋势的报道量;分享值(Share values)是整个源文档数据库中的每个报道趋势被分享的百分占比，是衡量被预测相关源文件中，每个趋势被分享的次数。

二、新兴科技未来发展趋势的主要内容

(一)24项新兴科技的未来发展趋势

综合来看，报告中提出的24个值得关注的新兴科技。具体而言，可以归纳总结为以下几个方面的趋势：

(1)数字技术和网络科技在科技发展中的地位不断提升。

        一方面，在未来30年“先进数码产品”会在运转能力和运用广泛度上做文章，虚拟化和软件定义的系统将使政府和机构能够迅速适应最新的信息技术并避免耗钱耗力的硬件升级。数码将融入更多的日常用品中(如衣服和建筑材料)，数码系统将成为人们身体延伸的一部分，嵌入式的电子系统将把士兵和自主软件助手联通以此来进行技术支持、火力配比和智能分析。“移动和云计算技术”改变了人类和信息互动的方式，移动设备将会愈发强大并具有多功能特征，与信息权限串联的云端计算服务提供了无比强悍的计算能力，预计到2030年75%的世界人口将拥有移动通讯联通性，云端移动计算将转变诸如“教育”(如由大学提供的线上课程，新科技在学校教室中的推广应用等)、医疗等的现有运作方式。同时，“大数据分析”技术发展会不断提升由此产生的海量数据分析能力，自动机器人会用于分析信息之间的关联，信息所有权将成为人们关注的议题，潜在敌人通过不同渠道获取信息会挑战美国国防部的应对能力。

        另一方面，在未来的30年里我们生活的方方面面将依赖于“网络(Cyber)”，而由此也带来了人们对于安全性与个人隐私的忧虑。未来潜在的网络攻击将会非常具有破坏性。国家、企业和个人将不得不更小心地保存他们的数据以防受到不良网络黑客的袭击。在该报告最坏的预测中，“网络末日战”将会打响，金融和社会将随着网络的崩塌而遭受无尽的黑客袭击。同时，随着人们对个人“隐私”问题的关注与担忧，在2045年可能会产生由个人隐私维护所带来的市场机会，包括可以让人生活度假的“无监控”的居住空间，保护和修复网络信誉度的技术在未来也会变得愈发举足轻重，网络安全和个人隐私也会导致数码自由和安全的纷争。

(2)随着自主科技的普遍化，物联网迅速扩张，生物和物理硬件不断提升人体机能，使得人类与技术之间的隔阂在未来的30年里将可能进一步缩小。



        根据保守估计，到2045年将会有包括移动手机和可穿戴设备、医疗器械、电器、工业传感器、监控摄像头、汽车、衣服等超过1千亿的设施与网络连接。这些设施将使原来需要劳动力的检测、管理和维修等工作实现全自动化。“物联网”的交叉、分析和人工智能将创造一个拥有全球网络的智能机器，使其在没有人影响的情况下处理庞大的关键事务。同时，在未来的30年，人体能够感知的可穿戴设备、将外骨骼技术与大脑相连接的假肢、嵌入传感器和电脑的隐形眼镜、可扩展个体接受能力并运用在工作学习中的益智药等不断涌现，“人体机能增强”科技通过生物科技手段将把人类潜力推向极限。而无力支付这些技术更新费用的人们将在运用增强技术的世界中失去竞争力，并且网络增强技术也将会成为黑客的目标，以借此控制人类的思想和身体。

(3)创新科技为创造物理环境提供了新工具，强化了个人与企业的能力。社会技术的革新也使个人拥有了创造自己微观文化的能力并重新定义了传统的阶级制度。

        未来创新科技不断涌现，强化了个人与企业的能力。在“增材制造”技术方面，3D打印机将可以打印包含多种材料的复杂物体，比如工具、电子产品、替换部件、医疗设施等等，人们可以根据自身需要自定义这些东西，实现个性化产品定制。而以虚拟现实和增强现实(VR和AR)为主的“混合实境”则已经为电子消费产业注入了很多活力，未来将应用于更多产业领域，来传递实时的、情境感知的体验(AR)，提供身临其境的视觉、听觉、嗅觉和触觉的感受(VR)。同时，除工业用途以外，“先进材料”(如纳米材料和其他诸如金属海绵和陶瓷部件)还将会在成衣、建筑材料、汽车、路面和桥梁以及其他诸多物体中出现，军队将能够运用先进材料来生产更轻更强的装甲、更加高效的运载车辆和护盾以及更强力的电池和可再生能源系统。在“量子计算”方面，虽然大多数对于量子计算技术的研究兴趣在于如何将其运用于密码破解，真正使用量子电脑可能在21世纪40年代中期才会出现，但它可能会成为一项改变许多其他技术领域诸如气候建模、药物研究和材料科学的革命性技术。到2045年，“机器人与自主系统”将会被普遍运用，拥有自主系统的汽车在使运输更加便利和高效的同时也会为共享经济的崛起注入活力，自主汽车和自主运输科技(“交通与物流”技术趋势)会对大众交通运输和物流造成革命性的改变;机器人将会运用于照顾老年人、运输货物、收获庄稼、维护公共治安，并为人们的每日生活提供必要服务，在军事行动中使用机器人将会使整个系统更加具有机动性、敏捷度和智能。

        不可忽视的是，社会技术的革新也带来了微观文化与传统阶级的变化。一方面，“工作性质变化”因素使得自由撰稿人数量不断增加，创业者在使用3D打印及接口技术的帮助下不断创新，众筹平台改变了产品开发方式，使得产品开发者与消费者可以直接互动,有些企业在这些趋势下会创造更多新机遇，而有些企业则会在“打零工经济”(gig economy)的竞争中失去竞争力。另一方面，“社交媒体使能”技术在未来30年里将成为一个强化独立个体个性的主要工具，许多传统的人类地位结构将被由网络主导的社交媒体社区所颠覆。比如，人们可以避开主流媒体的诱导并直接从社交网络中看到政府腐败或镇压民众的新闻，因此政府将越来越难以操纵政治导向;比特币和其他虚拟货币将颠覆传统的政府控制的货币政策;众包理念将进一步激发民主并削弱媒体创造者和消费者之间的区别;社交媒体还会挑战未来战争的舆论导向，等等。

(4)在生物科技领域，合成生物科技的发展体现了人类在基因工程上修改生物基因的可行性。这些潜在的技术进步改善了我们“分析复杂数据——发现规律——做出决策”的能力。



        在未来30年，基因技术的发展进一步带动“医疗进步”，药物将会经历多重技术革新，人性化的药物将会因基因技术而崛起，这些药物帮助病患实现个性化医疗。同时，随着对基因学的认识不断深入，人们发现可以直接构筑DNA序列来创造生物(正如转基因作物)，目前科学家们正在思考能否将生命转变成数据像电脑程序一样进行编写。一种可以作为生物燃料的藻类已经被编写出来，并用其DNA编写了数以兆计的数据。在未来的30年，“合成生物学”将可以造出可以检测毒气的生物，将工业废物转为生物燃料，并利用人体寄生体为人类传递药物。同时，合成生物学也伴随着极大的风险，人们可能会误入歧途用该技术研制生化武器，而可传染的合成生物也有可能破坏生态环境。

(5)随着世界人口扩张以及因气候变化而造成的食物和饮水压力的不断增加，技术将成为全人类健康、安全以及生产运作的保障。

        在未来的30年里，全球变暖将威胁整个人类的生存，全球能源的需求将会飙升35%，39亿的人们(超过40%的全球人口)将面临淡水危机，技术发展将成为解决全球共性问题的关键。在“气候变化技术”中，包括建造防洪设施、使用转基因技术使庄稼抵御干旱气候等短期防御科技，以及如碳隔离方式将温室气体(如二氧化碳和甲烷)从大气层抽离并存入地下、将硫或二氧化铝离子植入大气层以此来减少太阳辐射对地球温度的影响等长期防御科技构想。“能源”科技中，太阳能、风能等可再生能源的成本将逐渐与化石能源成本接近，核能的获取将变得更加安全，它们的广泛应用有利于抵御全球变暖的状况。“食物和水”技术中，海水淡化、滴灌技术、水的再利用、雨水收集以及其他技术可以减轻淡水供给的压力，转基因庄稼和全自动收割可以提升庄稼产量，并保障在更少的土地上提供更多的营养供给。

        在“太空”技术方面，当前新科技推动发射运载工具的创新，已极大地减少了探索宇宙的成本，未来人们将研发出更加庞大的重回月球旅行计划、开启全新太空工业(如小行星采矿)的火星探索等技术，实现人类不断探索宇宙的梦想。“智慧城市”在信息和通信(ICT)技术的支持下不断成长。据估计，到2045年，65%-70%的世界人口(大约64亿)将会住进城市，基于系统化设计的新技术应用会解决人口膨胀带来的城市发展和公共安全压力：城市数据和全自动化的运营使城市运作更加高效和可持续发展，散布于整个城市的传感器系统将实时监测水和能源的使用并自动平衡供给，网络化的交通系统和完全自主的运输模式将会缓解交通堵塞，新材料和新设计技术将会被用于建造智慧建筑。在国家间防御方面，“新型武器”将会纵横未来战场，一些国家投资的反介入科技(A2AD) 将会对美国未来行动环境的随意介入能力进行限制。

(二)6大宏观环境要素的未来发展趋势



        以上所有的科技进步都有可能与社会政治，经济以及环境趋势的大环境发生冲突。在未来10年，城镇化、气候变化、资源紧张、人口变迁、创新全球化、全球中产阶级的兴起等6项关键宏观趋势可能与社会政治变化、技术和安全产生联系。

       “气候变化”在很多方面可能会对未来地缘政治稳定和新科技发展造成巨大影响。极端天气将会无情地破坏那些急速发展的城市，造成人道主义危机和世界金融的衰退。与气候变化相呼应的包括食物、饮水、资源和原材料在内的资源将出现严重短缺，而“资源短缺”将阻碍经济的扩张并将世界许多地方卷入战争的深渊，引起世界局势的不稳定和资源的争抢。“城镇化”的进程将会造成超大城市的扩张(这些超大城市将会成为政治和经济影响的中心)并影响整个国家的兴衰。随着全球人口的增长，人口老龄化和移民问题将对持续复兴机会、一体化以及社会和谐构成挑战。“创新全球化”趋势明显，创新也会迁徙到像中国、印度这样的在世界经济舞台中崭露头角的发展中国家。当今中国在R&D领域正向美国靠拢，这将对未来美国经济、国防以及全球创新政策产生深远的影响。另外，全球中产阶级正逐步扩张，“全球中产阶级兴起”。未来世界数以百万计的人们将脱离贫困，但社会阶层间的不平等以及冲突仍然存在，逐渐扩大的消费群体也会加剧能源短缺以及气候挑战。

三、小结：美国陆军部报告的主要特点及启示

(一)技术与社会环境的结合。在分析未来技术发展趋势时，把技术方向与人类社会进步可能出现的主要现象进行了密切联系，特别值得关注的是城镇化、气候变化、资源紧张、民主化变迁、创新全球化、全球中产阶级的兴起等6种社会现象。以需求为导向，预测技术发展方向。

(二)对人机结合给予很大关注。广泛的人机结合技术从大数据、可穿戴设备到人体植入设备再到用基因编辑技术改造人体，由此，人体机能增强实现由表及里，由浅入深，未来的“人”是什么状态，将在很大程度上决定了和平与战争是什么状态。所以，美国陆军部对此非常重视。我们还可以关注本月美国政府宣布解除资助使用人类干细胞制造人兽混合胚胎的禁令。

(三)高度重视创新新趋势。因技术发展带来的社会现象和创新现象变化，如与“分享经济”有异曲同工之妙的“打零工经济”、Kickstarter众筹平台、社交媒体尤其是自媒体对传统话语权的颠覆、比特币所引发的全新金融世界等，都极有可能是影响未来和平与竞争格局的重要因素，美国陆军部也予以了高度重视。创新成为未来拉动经济增长的新动力，创新增长模式将支撑未来社会经济的发展。