顛覆性技術與科技安全

李大光

1995年，美國哈佛商學院克里斯滕森提出“顛覆性技術”之后，這一“時髦”的概念經常出現在商業、軍事等不同的學科領域，對國家競爭力、經濟、安全，乃至國家關系等方面都產生重要影響。當今顛覆性技術作為前沿性高科技，其發展和應用對某個產業或某個行業可以起到顛覆性作用。因此，世界各國特別是科技和軍事強國充分意識到了顛覆性技術的重要性，紛紛出臺相應政策或成立專門機構積極推動顛覆性技術發展。

一、當今顛覆性技術飛速發展

顛覆性技術是指能夠帶來突發的或意料不到的效果的創新技術。一般認為，顛覆性技術顛覆了傳統技術路線，對原有技術體系和應用系統產生顛覆性效果。顛覆性技術可在政治、經濟、科技、軍事、文化等方面產生諸多影響，發展顛覆性技術對實現國家科技創新跨越式發展具有重要戰略意義。因此，越來越多國家重視并積極推進顛覆性技術發展，使得顛覆性技術得到較快的發展。

一是人工智能技術得到較快發展。人工智能系統是基于人腦的思維方式，具有全局意識，能感知自身以及周圍現實和虛擬事物與信息。人機大戰中“阿爾法狗”能像人類一樣“自主學習”與思考，“理解”棋局的進展、設計出制勝策略，“冷冰冰”的機器具有了鮮活的思維性與“思考尊嚴”?！斑@一小步”反映的是人工智能從思想認知域與行動控制域雙重維度，是智能技術對信息化、機械化的重大突破。智能化無人系統可自主交互，并可以自主攻擊不屬于其所在網絡體系中的系統。如今，智能化無人系統主要應用包括工業機器人、手術機器人、外骨骼機器人、假肢機器人、服務機器人和家用機器人。而智能化軍事系統已經或正在走向戰場，如無人機、機器人等無人作戰系統，它們正使信息化軍隊走向高級階段——智能軍隊。智能化無人自主系統受到軍事大國高度重視，將其視為爭取未來優勢的重要砝碼。從掌握信息看，美國實施第三次“抵消戰略”，從發展“顛覆性”技術來創設下一場戰爭的制勝規則。2016年6月，“阿爾法智能空戰系統”在演練中擊敗了具有豐富作戰經驗的空軍少校，其技術形態類似圍棋系統的人機大戰。當前，自主系統的關鍵支撐技術——機器人、人工智能、軟件等在市場的牽動下迅猛發展，為研發體型小巧、造價低廉的自主系統開辟了廣闊空間。隨著計算機性能在近幾十年呈指數級增長，訓練機器學習的大型數據集數量增加，機器學習技術不斷進步，商業投資猛增，人工智能技術發展將會進一步提速。

二是3D打?。ㄔ霾闹圃欤┘夹g改變傳統制造理念。3D打印技術一改減材制造的傳統模式，按照數字化模型將材料逐層增加而制造物體。與傳統制造業相比，3D打印技術具有制造成本低、制作周期短、生產效率高等明顯的優勢，被軍事領域寄予厚望，將對國防工業產生重大影響。如今，3D打印技術能就地利用可用材料，“打印”武器裝備的特定部件，顯著改變裝備制造流程，提高裝備的戰術適應性，從而為軍事后勤保障帶來巨大變革。美軍在3D打印技術領域走在世界前面，目前正在探索3D打印技術打印更多物品，如裝備、零部件、戰傷醫療用品、野戰食品等，更重要的是幫助部隊根據需求現場打印物品。

三是大數據處理技術競爭日趨激烈。在信息時代，對大數據存儲和處理等技術被稱為大數據處理技術。大數據具有規模巨大（volume）、形式多樣（variety）、高速（velocity）、不確定性（veracity）和信息價值（value）五大特點（即“5v”）。如今，各國對數據開發、利用和保護的爭奪日趨激烈，軍方及情報部門搜集來的各種數據信息，如文字、視頻、照片越來越多，過濾和分析的任務愈加繁重，因此催生出大數據處理技術。美國硅谷許多企業已經開始提供大數據處理服務，例如硅谷一家公司開發的圖像軟件專門處理無人機傳回的不清晰的圖片，使其更清楚，這一技術屬于更先進的“計算機視覺”的范疇，在未來幾年將實現迅猛發展。大數據處理技術是在智能時代獲取決策優勢的“虛擬作戰參謀部”；自主系統即無人作戰系統，可保證美軍真正實現“零傷亡”；激光武器，可用最低廉的“成本戰法”，擊敗“飽和式導彈攻擊”；電磁脈沖，可以通過搞亂對手指揮控制系統，掌握戰場主動權。

四是高超聲速技術讓軍用飛行器飛得更快。高超聲速技術是當今航空航天領域的前沿技術，是各航空航天大國競相開展研究的熱點領域。高超聲速技術涉及高超聲速空氣動力學、計算流體力學、高溫氣動熱力學、化學動力學、導航與控制、電子信息、材料結構、工藝制造等多門學科，是高超聲速推進、機體/推進一體化設計、超聲速燃燒、熱防護、吸熱型碳氫燃料、高超聲速地面模擬和飛行試驗等多項前沿技術的高度綜合。高超聲速技術主要應用于高超聲速巡航導彈、高超聲速有人/無人飛機、空天飛機和空天導彈等多種飛行器。用高超聲速技術制造的高超聲速飛行器，是以吸氣式發動機或其組合發動機為主要動力，能在大氣層和跨大氣層中遠程飛行的飛行器，飛行速度都在5馬赫之上。如今，空天飛行、臨近空間飛行、高超聲速飛行這三者相互牽引、相互融合，將在未來10年、20年、30年的時間節點上分階段達到可支撐高超導彈、飛機、空天飛機發展需要的水平。

五是先進材料技術將引起21世紀新產業革命。先進材料是指那些新近發展或正在發展之中的具有比傳統材料的性能更為優異的一類材料。先進材料技術是按照人的意志，通過物理研究、材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。先進按材料的屬性劃分，有金屬材料、無機非金屬材料（如陶瓷、砷化鎵半導體等）、有機高分子材料、先進復合材料四大類。按材料的使用性能劃分，有結構材料和功能材料。結構材料主要是利用材料的力學和理化性能，以滿足高強度、高剛度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐蝕、抗輻照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的電、磁、聲、光、熱等效應，以實現某種功能，如半導體材料、磁性材料、光敏材料、熱敏材料、隱身材料和制造原子彈、氫彈的核材料等。先進材料在國防建設上可以大有作為：如超純硅、砷化鎵研制成功，導致大規模和超大規模集成電路的誕生，使計算機運算速度從每秒幾十萬次提高到每秒百億次以上；航空發動機材料的工作溫度每提高100℃，推力可增大24%；隱身材料能吸收電磁波或降低武器裝備的紅外輻射，使敵方探測系統難以發現，等等。目前，先進材料技術正朝著研制生產更小、更智能、多功能、環保型以及可定制的產品、元件等方向發展。由于納米技術從根本上改變了材料和器件的制造方法，使得納米材料在磁、光、電敏感性方面呈現出常規材料不具備的許多特性，在許多領域有著廣闊的應用前景。超導材料在電動機、變壓器和磁懸浮列車等領域有著巨大的市場，如用超導材料制造電機可增大極限輸出量20倍，減輕重量90%。近年來，科學家在超導材料上有不少新收獲，相繼發現了臨界溫度更高的新型超導材料，使人類朝著開發室溫超導材料邁出了一大步。

二、顛覆性技術對科技安全的影響

科學技術是推動人類文明和發展的第一生產力，而顛覆性技術無疑是科學技術發展的第一牽引力。顛覆性技術以其高度的前瞻性、創新性和對傳統模式的大破大立，帶來人類科技發展史上的一次次飛躍。近年來，世界主要國家高度重視前沿顛覆性技術的探索和應用，并與國防和軍隊建設緊密結合，使顛覆性技術取得一系列新突破，將對科技安全產生深遠影響。

一是顛覆性技術將推動人工智能技術飛躍發展。現有的人工智能技術能力在國家科技發展方面擁有巨大潛力，如機器學習技術可使衛星圖像分析和網絡防御等勞動密集型活動實現高度自動化。人工智能的發展將產生新的能力，將有更多的國家和非國家行為體能以經濟高效的方式獲取當前的人工智能能力。人工智能的發展將產生新的能力，并使現有能力成本被更廣泛的行為體所接受，人工智能催生的商業可用技術（如遠程無人機包裹運送等）可能會使弱國和非國家行為體獲得遠程精準打擊能力。短期來看， 人工智能的進步很可能會催生更多直接參與戰斗的自動機器人，并加速有人作戰模式向無人作戰模式的轉變。長期來看，這些能力將為軍事領域帶來革命性變化。例如，無人系統集群作戰技術將改變作戰樣式；移動機器人攜帶簡易爆炸裝置，將使恐怖分子獲得低成本恐怖襲擊能力；網絡武器將更頻繁地用于作戰；在軍事系統中應用機器學習，將帶來新型漏洞并催生新型網絡攻擊手段；人工智能網絡武器一旦被盜或者非法復制，將被惡意使用，等等。未來的人工智能技術有可能與核武器、飛機、計算機和生物技術一樣，成為給國家科技領域帶來深刻變化的顛覆性技術。

二是顛覆性技術將引發第四次工業科技革命。第一次工業科技革命是利用水和蒸汽進行商業化生產，第二次工業科技革命是利用電能創造了機器化大生產，第三次工業科技革命利用電子技術和信息技術實現了自動化生產，第四次工業科技革命本質上將是數字化革命，通過物聯網、人工智能、區塊鏈等技術將打破物理、數字化和生物領域的清晰界限。例如，柯達照相機、貝爾電話、索尼晶體管收音機以及施樂復印機都是顛覆性技術創新的經典例子。如今數字照相機、數字攝像機，替代了柯達照相機。這是數字技術與照相領域的融合，顛覆了膠卷感光照相技術，突破了原有傳統技術及概念。第四次工業科技革命不僅將深刻改變生產方式和產業結構，還將改變人們的生活方式。

三是顛覆性技術給網絡安全技術帶來新挑戰。隨著云計算、大數據、物聯網和人工智能等新一代信息通信技術的快速發展，網絡安全的內涵和外延也不斷延伸，這給我國網絡安全發展帶來了新的機遇和挑戰。例如，在工業互聯網的時代，工業互聯網的演進讓工業網絡安全成為新的焦點。工業互聯網作為新一代信息技術與制造業深度融合的產物，不僅可以對制造業進行數字化改造，打通線上、線下實現數據賦能，推動我國制造業實現品質革命和高質量發展，而且會催生出網絡化協同、個性化定制等制造業新模式。工業互聯網安全是我國深入推進“互聯網+先進制造業”的重要保障。但是，工業互聯網新技術新模式也給網絡安全防護帶來了全新挑戰，主要表現在邊緣計算安全、工業云平臺安全以及分布式系統與智能合約安全等方面。再如，人工智能新技術可以提高網絡安全治理能力和水平，提升網絡安全威脅分析效率，并且在主動安全防護、主動防御、策略配置等方面可以發揮重要的作用。但是，龐大的數據訪問不斷打破企業數據邊界，數據量越來越大，價值越來越高，面臨的安全挑戰也越來越嚴峻。人工智能在感知層、傳輸層、數據層、應用層等諸多領域都涉及到數據安全問題。

四是顛覆性技術的應用產生顛覆性軍事技術。顛覆性技術關系到軍事技術發展的未來，對推動科技發展和維護國家安全具有重要影響?？v觀軍事技術發展史，從冷兵器時代，到熱兵器時代，再到如今的信息化戰爭時代，顛覆性軍事技術應用于軍事領域，則可以產生顛覆性軍事技術。2013年，美國國防部在其“下一代技術”項目中，將顛覆性軍事技術定義為“以快速打破對手間軍力平衡的方式解決問題的技術或技術群。”顛覆性軍事技術很大程度上能改變軍事競爭的原理和游戲規則，使原有傳統軍事力量因使用條件改變而面臨失效，從而奪取戰爭主動權，甚至是勝利。顛覆性軍事技術不僅會改變戰斗力生成模式，還會引發作戰理論、作戰樣式、軍隊組織結構、軍事制度等顛覆性變化，重塑軍事體系，引發世界性的新軍事變革。科技革命往往催生新的軍事革命，而顛覆性軍事技術以其非常規的誕生和發展模式，更能有效提高非對稱作戰能力，無疑是小國對抗軍事強國的重要砝碼。因此，顛覆性軍事技術已經引起了世界各國的高度關注，顛覆性軍事技術的發展情況也將成為各國軍事戰略抗衡的關鍵所在，不僅改變各國的作戰方式和聯盟體系，還將改變已經形成全球價值鏈的軍工產業。

五是顛覆性技術將大幅提升數據收集、分析以及生成數據能力。隨著人工智能和大數據技術的深入發展，自主無人系統將具備深度學習能力，具有更強的自主認知能力和自主決策水平，為自主交互集群戰術的運用提供有力支撐。未來信息化戰場，用于偵察監視、跟蹤識別、評估判定等目的的傳感器材，能夠及時發現多維空間內的各種目標和對方的行動，信息處理、傳輸、分發的實時化，使參戰的各種戰斗力量能夠根據戰場情況的動態變化，在不同的戰斗空間、以不同的戰斗手段，圍繞統一任務和共同目的，利用以先進技術為支撐的指揮信息系統，迅速做出判斷和決策，并及時采取行動，從而實現各戰斗力量之間自主協同基礎上的并行作戰。顛覆性技術的研究結果表明，自主無人系統是基于人腦的思維方式，具有自主識別、自主跟蹤、自主響應、自主決策、自主打擊、自主學習等特性。正是由于自主無人系統具有自主認知能力，可實現戰斗力量、單元和要素之間的自主交互和快速聯動，因而成為世界主要軍事大國競相研究和發展的優先項目。在信息優勢方面，人工智能將大幅提升數據收集、分析以及建立數據的能力。在情報行動中，意味著有越來越多的信息源可供分辨真相；相應的，制造偽情報也變得更加便利。但同時，借助人工智能技術，偽造音視頻媒體的質量迅速提升，同時成本迅速下降。對情報工作而言，人工智能技術的發展意味著有越來越多的信息源可供分辨真相；相應的，制造的假情報將變得更加令人信服。未來由人工智能生成的偽造技術將挑戰眾多社會公眾機構的信任基礎。比如，人工智能可用來偽造國防部指令和政治聲明，并在互聯網上大肆傳播，或用來模仿己方軍事或情報官員，下令分享敏感信息或要求采取行動。戰場信息高度共享、態勢可視，基于“一張網”“一幅圖”“一平臺”實施體系作戰指揮成為現實。大體系支撐下的“偵、控、打、評、?！杯h環相扣、無縫銜接，合同戰術更加注重信息主導、要素聯動、結構癱瘓、全域機動。

六是顛覆性技術將大大提高武器裝備的作戰效能。戰爭歷史發展的規律告訴人們，一切戰爭現象都與當時的軍事技術，以及在此基礎上發展起來的武器裝備相聯系，并隨著軍事技術和武器裝備的進步而發展。分析戰術變革的歷史進程可以發現，在所有與戰術變革相關的因素中，軍事技術和武器裝備歷來是戰術領域最活躍、最具有生命力的因素，同時也是影響戰術變革諸因素中最具決定性的因素。武器技術發展歷史表明，各種技術兵器水平的提高，主要是圍繞著打擊、防護、機動、信息等要素，以及與其相對應的戰斗能力提高而展開的。技術與戰術之間直接而密切的聯系，正是通過打擊、防護、機動、信息等技術而建立起來的。顛覆性技術推進武器裝備射程更遠、精度更高、毀傷能力更強，為提高部隊戰場生存能力，在客觀上對戰斗部署的動態性要求更高。信息時代作戰的高速度和快節奏，使戰斗進程極大縮短，要求部隊必須廣泛機動，實施動中作戰，以實時化的戰斗行動來打擊敵人和保存自己。顛覆性技術促進部隊機動能力的提高和指揮控制能力的增強，為戰斗部署的動態性提供了堅實的基礎。顛覆性技術的革命性不僅體現在大大提高了武器系統的戰斗效能，更在于促進了戰場感知和信息傳輸能力的極大提高。未來信息化戰場，用于偵察監視、跟蹤識別、評估判定等目的的傳感器材，能夠及時發現多維空間內的各種目標和對方的行動，信息處理、傳輸、分發的實時化，使參戰的各種戰斗力量能夠根據戰場情況的動態變化，在不同的戰斗空間、以不同的戰斗手段，圍繞統一任務和共同目的，利用以先進技術為支撐的指揮信息系統，迅速做出判斷和決策，并及時采取行動，從而實現各戰斗力量之間自主協同基礎上的并行作戰。

三、努力構筑維護科技發展的安全帶

應對國家安全對戰略前沿技術的潛在需求，我們需要從基礎科學、技術預警機制及思維范式等多維度發力，切實提高科技創新能力，突破關鍵核心技術，并在重要科技領域成為領跑者，縮小與發達國家在戰略前沿技術的落差，掌握國際競爭的主動權。顛覆性技術不斷涌現，已成為推動新一輪軍事變革浪潮的強力引擎。抓住顛覆性技術帶來的發展機遇，不僅為關鍵核心技術實現“彎道超車”和“換道超車”提供有效途徑，而且為戰術理論創新發展提供重要支撐。

一是充分認識顛覆性技術對實現我國科技創新跨越式發展的重要性。與發達國家相比，我國顛覆性技術發展主要存在許多問題和難點，如我國顛覆性技術的系統觀不強，多集中于單一的技術角度，尚未形成系統、準確研判的理論和方法；我國顛覆性技術創新的容錯環境較差，在體制、機制、文化環境等方面均存在諸多問題；我國顛覆性技術的識別難度大，在新一輪科技革命與產業變革的大背景下，顛覆性技術可能源于重大的科學和技術突破，也可能是源于已有技術或多項技術的綜合交叉；我國顛覆性技術的研究環境亟待完善，尚未形成常態化研究機制，缺乏專門研究機構，基礎研究投入不足。因此，發展顛覆性技術對于實現我國科技創新跨越式發展具有重要的戰略意義。首先，研究和發展顛覆性技術將有助于我國擺脫原創性創新能力不足，關鍵核心技術受制于人的困境，提升科技創新質量，實現跨越式發展。其次，以新一輪科技革命和產業變革為契機，發展顛覆性技術將改變我國現有的產業規則，影響我國現有的產業格局，進而形成新的主導產業，為我國科技創新的跨越式發展提供新的物質基礎。另外，作為科技創新的后發追趕型國家，發展顛覆性技術將有助于縮小我國與發達國家之間的科技創新差距，進而為我國建設世界科技強國提供戰略新機遇。

二是重視顛覆性技術背后的基礎科學?；A科學對于顛覆性技術具有支撐性作用，發展顛覆性技術必須重視其背后的基礎科學。正如我國著名科學家、“兩彈一星”功勛科學家王淦昌就戰略前沿技術與國家安全的精辟論述：“科學的發展永遠離不開堅實的基礎理論和實驗研究，尤其是在高科技迅猛發展的今天，更有必要加強基礎研究?！钡拇_，基礎科學領域的研究是捍衛國家安全的基石。因此，必須加強基礎科學研發，孕育顛覆性技術。激光技術可以摧毀來襲的導彈，新一代信息技術可以破譯恐怖分子的密碼，這些戰略前沿技術支撐國家安全的作用一目了然。近年來，有關顛覆性技術的評介預測連篇累牘。我們當然要重視顛覆性技術，但更要重視顛覆性技術背后的基礎科學進展。比如，人類科學史上日心說對于地心說的顛覆，量子力學對于經典力學的顛覆?？茖W法則就在于它可以被證偽，這個過程就是顛覆人類思維方式的過程，也是人類進步的根本動力。只有注重顛覆性技術背后基礎科學上的建樹，才能從根本上贏得戰略對抗的主動與先機。但當戰略前沿技術的探索遇到瓶頸的時候，基礎科學的價值就越發凸顯出來。例如，伴隨著人工智能的發展，要攻克相關前沿智能科技，就必須將探索的目光鎖定到人腦本身的基礎研究。

三是搶占軍事技術發展前沿戰略制高點。鑒于戰略前沿技術與國家安全的緊密耦合性，以及軍事前沿科技對國家安全的保底性作用，著眼未來，我們必須要遵循科技興軍的邏輯，讓軍隊成為戰略前沿技術的探索者、創造者及供給者。為此，必須構建戰略前沿技術預警機制，積極推進科技創新?？茖W社會學的奠基人貝爾納在研究科學史后宣稱：“科學與戰爭一直是極其密切地聯系著的，實際上，除了19世紀的某一段時期，我們可以公正地說，大部分重要的技術和科學進展是海、陸軍的需要所直接促成的。”當前，世界新軍事革命正進入深水區，孕育新的重大突破，尤其是伴隨著無人化技術、空天技術、大數據技術、激光技術、生物科技、腦科技等戰略前沿技術的蓬勃發展態勢，軍事領域的較量已暗潮涌動，世界主要軍事強國紛紛抓緊謀劃，布局未來。美軍依托新概念技術，提出了所謂的“自主戰爭”“無炸藥戰爭”“影子戰爭”等新作戰理論，這些也都對我軍國防科技創新發展提出了新的挑戰。如今，美軍已經建立了一整套軍事科技預警機制，主要由國防高級研究計劃署、國防部凈評估辦公室及國防情報局等機構協同運行，確保通過對遙遠未來的科技萌芽捕捉來捍衛國家安全。尤其是在面對智能化軍事變革的浪潮，美國近年來更是加快了相關戰略部署和研發腳步，密切追蹤人工智能前沿動態，謀求制勝未來。

四是以創新思維應對科技發展給科技安全帶來的挑戰。從技術屬性看，顛覆性技術可以是基于新概念、新原理的原始創新技術，可以是支撐裝備創新的新的使能技術，也可是多項技術交叉融合產生的新技術；從潛在應用效果看，顛覆性技術或者能大幅提升現有武器裝備作戰效能，或者能催生新型武器裝備、形成新的作戰能力，甚至可以開辟一個全新的軍事應用領域。因此，顛覆性技術與漸進性技術相比，在形態上更具有超越性和突變性，在效能上更具備革命性和破壞性，在運用上更具有針對性和時效性。我們要善于運用互聯網思維，聚焦網絡從互聯網、物聯網向智聯網、腦聯網發展的大趨勢，研究互聯網背景下國家安全領域權力擴散、轉移及變遷；要善于運用大數據思維，關注云計算、社會計算及算法革命等前沿技術動態，提升國家安全領域數據挖掘、情報處理及威脅判斷的科學性，筑牢國家安全的數據邊疆與信息邊疆。要善于運用交叉性思維，聚焦基礎科學、關鍵技術及國家安全的交匯點，綜合利用多種“工具箱”診斷安全難題，打通自然科學、社會科學及人文科學之間的隔離墻，共同為國家安全構筑跨學科的保護帶。

五是推進顛覆性技術研發的軍民深度融合。目前，我國許多地方科研機構和部門紛紛加大顛覆性技術研究力度，為顛覆性技術的軍事應用創造了良好條件。比如，中國科學院成立了“顛覆性技術創新研究組”，中國工程院成立了“顛覆性技術發展路徑研究”咨詢項目組。2018年11月，北京中關村發布國內首個鼓勵顛覆性技術創新的專項政策文件《中關村國家自主創新示范區關于支持顛覆性技術創新的指導意見》。隨著軍民融合發展上升為國家戰略和全要素、多領域、高效益的軍民融合深度發展格局的加快形成，國防建設和經濟建設的良性互動將推進顛覆性技術的快速發展和軍事應用。這就要求我們以敏銳的目光、寬闊的視野，抓住顛覆性技術的發展機遇，搞清顛覆性技術的作用原理，深入研究顛覆性技術引起的戰術變革，勇立新一輪軍事變革的潮頭。在新時代，搞好顛覆性技術的研發，做好體制機制改革意義重大，特別是要完善國防科技協同創新體制，注重頂層設計，統籌軍民創新資源，特別是要打破壟斷壁壘，吸納社會科技力量，建立軍方主導、軍民融合的國防科技協同創新運行格局，真正把國防科技創新的觸角伸向廣闊的社會天地，將強軍興軍的種子根植于肥厚的社會沃土。

（作者單位：國防大學）