2020年3月，北约（NATO）发布了《科技趋势 2020-2040：探索科技边缘》，报告由北约科学与技术组织编写，综合北约合作网络中约6000名科学家、工程师和分析师的见解，对未来20年可能在国防领域产生重大影响的新兴和颠覆性技术加以评估。
虽然报告发布已近2年，但由于预测范围较长期，因而内容的新鲜度仍不减。尤其值得称道的是，报告对各项技术下的子技术都给出了技术成熟度的现状及未来周期评估，而且对各项技术的应用前景都给出了若干猜想。对希望窥探科技未来趋势及将如何改变世界的读者，这些无疑是颇有价值的参考。
需要注意的是，虽然报告的立足点是国防视角，但当代技术往往极富军民两用性，对之发展和应用的预测，参考价值绝不局限于国防领域。相反，由于报告出自军事机构智库，少了些商业炒作嫌疑，其评估或许具有独到的公信力。
下面就进入报告正题。
报告意图
《科技趋势2020-2040》是为支持EDT（Emerging and/or Disruptive Technology，新兴和/或颠覆性技术）路线图开发的工作提供背景。核心目标是，提高联盟内部对科技开发增强或威胁联盟军事行动之潜力的理解水平。因此，报告有助于决策者考虑：
比潜在对手更好预测未来的安全环境是联盟保持竞争优势的一种方式。科技远见是这项准备工作的一个重要方面。报告不试图详细预言未来（困难或不可能），相反，它寻求为预见技术对未来联盟运营的可能开发及影响提供背景。
此外，为了将EDT积极发展为联盟能力，必须充分认识到文化、观念、风险承受力、组织结构、政策、条约、人力资本和伦理的影响。如果EDT要充分开发为新的作战能力，这些因素将需要与技术一样不断发展。
第七代军事革命是由技术领域的快速变化（再次）推动的。人类有组织的冲突（战争在其最极端的情况下）在克劳塞维茨式意义上是大型社会群体（如国家、伪国家、社区、社会等）之间的根本性意志冲突。在这种冲突中，无论是与同等对手或不对称威胁，技术都是一种优势。随着大众化技术成为人类生活方式的核心，它也将在塑造冲突上获得超级角色。
在广泛的战略和地缘政治背景下，冲突的性质正在发生改变，普遍认为，不断变化的技术环境是一个重要因素。这种冲突性质的变化体现在混合战争、超级战争、模因战或下一代冲突中。在每种情况下，颠覆性技术都与现有技术和军事能力相结合，创造新的方式和手段参与冲突。
链接这些第四次工业革命技术的共同要素是，它们都在某种程度上塑造或组成智能化、互联化、分布化和数字化（I2D2）的本质。更具体地说，未来的科技图景将具有以下特征（并同时驱动）：
技术发展
北约如何探索、开发和利用能够为联盟带来颠覆性军事效果的最佳尖端技术？新兴或颠覆性科技是什么意思？这些新兴或颠覆性技术或科学洞察是什么？它们对一个敏捷和创新的联盟意味着什么？
报告将技术狭义定义为：
·新兴技术：预计在2020-2040年间达到成熟的技术或科学发现；并且，目前尚未广泛利用，或对联盟的防务、安全和经营职能的效应不完全清楚。
·颠覆性技术：预计在2020-2040年间对NATO的防务、安全或经营职能产生重要或可能是革命性之效应的技术或科学发现。
·融合性技术：新颖方式组合的技术结合体，以创造颠覆性效应。
需要指出的是，并非所有的技术或科学发现都是新兴或颠覆性的，颠覆也不仅由技术驱动。此外，并非所有新兴技术都是颠覆性的；并非所有颠覆性技术都是新兴的；而且，并非所有融合性技术都由新兴技术驱动。因此，报告将聚焦那些被评估为20年内最可能造成颠覆的技术，包括那些已经超越初步探索阶段但尚未得到广泛利用的技术。这些技术包括，5项颠覆性技术、3项新兴技术及6项融合性技术。
技术时间线
对于技术发展的时间线，报告从关注度和技术成熟度2个维度加以评估。
技术不总是从一个周期的开始到结束不断进步；事实上，大多数技术都失败了。许多科学或技术发现的路径从未取得激发创新的突破，或在最初的热情之后，它们作为效果不佳的开发路径从公众意识中消失，它们之后可能随着新的融合开发再次出现，为旧想法注入新活力。最后，即使是成功的技术也可能重新出现，因为新想法创造了创新引爆点，旧技术与生产系统的融合如此之高，以至于除了内核，面目全非。这种建立在英勇失败或创造性错误基础上的进化过程对科技进步必不可少，因为由此产生的教训和想法往往通向全新的探索、创新和发展领域。
报告通过对Gartner技术评估、其它已提及的技术未来分析、科技组织的技术观察活动，以及来自谷歌趋势网络搜索活动的分析，将关注度从近至远划分为：
引爆（Trigger）：新技术或科学发现；
期待（Expectation）：加强宣传和讨论；
幻灭（Disillusionment）：探索局限性；
启蒙（Enlightenment）：理解效用；
效率（Productivity）：成熟应用。
一般来说，成功的科技进步沿着技术就绪水平（TRL）的成长路线前进，TRL最初由NASA开发，每一步都是特定技术的可能出口或暂停。TRL为解释技术成熟度水平提供有用的速记，因此在工业和政府中被广泛使用。
由于多种因素，包括对其它技术的相互关联性或依赖性、成本、伦理、政策或基础物理学、信息或人为限制，技术或基础科学可能无法产生新的作战能力，或在通往TRL 9+的任何点暂停。然而，不成功的开发在科技领域至关重要，这能够知会并最终产生新的方法和技术，它们可能更成功地从基础原理转变为作战能力。
报告主要通过科技组织技术观察活动的评估、相关前景评估和参考几种可用的TRL计算器，将技术成熟度从低至高划分为：
TRL 1：观察和报告的基础原理。
TRL 2：构想技术概念和/或应用。
TRL 3：分析和试验关键功能和/或特征概念验证。
TRL 4：实验室环境中的进行组件和/或试验板验证。
TRL 5：相关环境中的组件和/或试验板验证。
TRL 6：相关环境中的系统/子系统模型或原型演示。
TRL 7：太空环境中的系统原型演示。
TRL 8：实际系统完成并通过测试和演示合格。
TRL 9：实际系统通过成功的任务行动得到验证。
聚焦技术
大数据，优化，分析，5G，运筹学，决策学，数据科学，人工智能，人机工程学，预测分析，商业分析，商业智能
猜想卡
人工智能是指机器执行通常需要人类智能的任务之能力——例如，识别模式、经验学习、得出结论、做出预测或采取行动——无论是数字化方式还是作为自主物理系统背后的智能软件。
关键词
人工智能，机器智能，深度学习，神经网络，机器学习，专家系统，语义分析，监督学习，非监督学习，强化学习，聚类，深度伪造，机器视觉，聊天机器人，决策树，数据科学，遗传算法，自主性
时间线
自主性是系统通过在不同的行动方案中独立组合和选择来应对不确定情况的能力，以基于知识和对世界、自身和形势的语境理解实现目标。自主性的特征是自主行为的程度（自主等级），从全手动到全自主。机器人学是一门研究设计和构建涵盖所有自主等级（包括全人工控制）的自主系统的学科。无人驾驶载具可以由一个人远程控制，也可以根据任务自主行动。应用包括允许进入禁区、持续监控、耐久力、支持士兵的机器人、廉价，自动化后勤运输。
关键词
自主载具，自动化，无人（A/U/CA/x）空中载具，人机界面，自主性，人（in/out/on）回路，RAS（机器人和自主系统），人机协作
时间线
猜想卡
下一代量子技术利用原子和亚原子尺度上的量子物理和相关现象；特别是量子纠缠和叠加。这些效应主要支持密码学、计算、精确导航和授时、传感和成像、通信、材料的重大技术进步。
关键词
量子，叠加，PNT（定位、导航和授时），纠缠，光子学，密码学，传感器，雷达，成像，新材料，定位、导航和授时（PNT），量子模拟
时间线
猜想卡
太空通常被认为从海拔90-100公里（卡门线）开始。太空技术利用独特的太空运营环境，或必须与之抗争，其中包括：行动自由、全球视野、速度、访问自由；接近真空；微重力；隔离；极端环境（温度、振动、声音和压力）
关键词
太空，卫星，微型卫星，小型卫星，皮米卫星，纳米卫星，推进，运载火箭，综合战术警报与攻击评估，光电/红外传感器，合成孔径雷达传感器，对地同步，对地静止，极地，太阳，同步，LEO（低地球轨道），MEO（中地球轨道），HEO（高地球轨道），莫尼亚轨道，推进器，太阳帆，ISR（情报、监视和侦察），图像，国家技术手段，导弹防御，ASAT (反卫星武器)，动能杀伤，AIS（自动识别系统），地球观测
时间线
猜想卡
（先进）高超音速武器系统（导弹、载具等）的运行速度大于5马赫（6125公里/小时）。在这种情况下，空气离解变得显著，并且不断上升的热负荷对载具构成极大威胁。高超音速飞行阶段发生在从太空再入大气层期间，或通过火箭、超燃冲压发动机或联合循环发动机进行推进/持续大气层飞行期间。这类武器系统包括空射打击导弹（HCM）、机动再入滑翔飞行器（HGV）、陆-海舰艇杀手和隐形后攻击机。这种性质的系统可能主要依靠单独的动能效应，或者可能包括额外的弹头（核弹头或非核弹头）。由于高超音速系统的速度和机动性，针对单个、齐射或蜂群高超音速系统的对抗措施特别具有挑战性。
关键词
高超音速，推进器，滑翔飞行器，定向能武器（DEW）
时间线
猜想卡
生物技术利用有机体、组织、细胞或生物衍生的分子成分作用于生物；或者，通过干预细胞的工作或细胞的分子成分，包括它们的遗传物质而起作用。人类增强技术（HET）是生物医学干预，用于改善人类体能，或者起到超出恢复或维持健康所必要的作用。HET可增强生理、认知或社会机能。
关键词
医学，补充剂，混合现实，防治，CRISPR（常间回文重复序列丛集），合成生物学，人类增强技术（HET），生物工程，遗传学，医疗对策，基因工程，微流体，神经接口，义肢，外骨骼，分子工程，脑机接口，神经假体，神经接口，生物传感器，生物信息学，生物芯片，生物电子学
时间线
猜想卡
先进（新）材料是具有独特和新颖性能的人造材料。先进材料可以使用纳米技术或合成生物学的技术制造。研制可能包括极端耐热涂层、高强度身体或平台装甲、隐形涂料、能量收集和储存、超导性、先进传感器和去污，以及食品、燃料和建筑材料的批量生产。石墨烯、其它新型2D材料和拓扑材料的研究是潜力巨大且日益受到关注的领域。增材制造通常被用作3D打印的同义词，是通过分层添加材料从数字模型创建几乎任意3D实体对象的过程。增材制造可用于：快速成型；部署军事装备的现场生产和维修；生产精密、定制或独特部件。
关键词
新材料，增材制造，敏捷制造，生物材料，石墨烯，2D材料，黑硅，柔性显示器，纳米技术，智能涂料，生物装配，生物制造
时间线
猜想卡
自主性、BDAA（大数据和高级分析）和人工智能的协同组合预计将在未来10年对联盟及其军事能力产生最大的颠覆性效应。智能、广泛分布、无处不在、廉价、互联的传感器和自主实体（物理或虚拟）的使用增加，将导致大量数据，这些数据实际上不可能用现有的方法和方式进行分析。相互关联的技术和方法将构成解决这些问题的基础。这些技术包括5G（和类似通信技术）、认知电磁管理、物联网（IoT）、人工智能物联网（AIoT）、更好的电池技术甚至3D打印。这些变化，加上支持太空、生物和量子技术的开发，有可能创造北约的战略和作战决策优势，导致需要新的网络战和模因战概念和能力。
在15-20年内，量子技术将通过大幅提高传感器能力、安全通信和计算力，大大提高C4ISR（指挥、控制、通信、计算机和情报、监视、侦察）的数据收集、处理和利用能力。特别是，量子计算可能大大提高预测分析的建模与仿真速度、保真性，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数据分析。通过对现有科学的元分析和量子主导系统的模拟，这种提高的计算和模拟能力也将显著影响联盟科技的实施。这一能力，反过来，将创造新的基础和应用科学、新设计、定制的基因或有机体，以及识别新材料、化学和生物特性。所有这些都有可能在2040年以后产生颠覆性效应。
太空和高超音速是具有挑战性的作战领域。如果太空和高超音速系统要充分利用这些领域的固有优势和机会，有必要开发特殊材料、新颖设计、微型化、储能、制造方法和推进器。太空和高超音速系统面临许多相同的环境挑战。开发新的廉价、坚固和特别耐热的材料对开发实用、负担得起的系统必不可少。提高3D/4D打印的使用也极其重要，因为打印关键部件（如发动机）将有助于降低成本和提高可靠性。
QKD（量子密钥分发）通信促进了天基量子传感器的发展，将引领适合部署在卫星上的全新类型传感器。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。下一代量子技术实现的更小、更低功率、更灵敏和更分布式的天基传感器网络将是北约未来ISR（情报、监视和侦察）体系在20年内的一个极其重要方面。
如果联盟要保持一个完全安全的全球通信网络，发展大规模卫星中继QKD量子通信（QC）网络必不可少。卫星-地球QC已经在5000公里以上的范围内完成了演示。特别是中国，正在开发一系列雄心勃勃的演示项目。未来5-10年的技术开发预计将极大扩展这些早期实践，并为强大的商业能力提供技术框架。
受成本大幅降低、加速和商业关注上升的驱动，人工智能和生物技术正以指数级发展。例如，最初的人类基因组计划耗时10个月，花费30亿美元（2001年）。如今，破译人类基因组只需不到1个小时，花费约1000美元。
人工智能与BDAA、生物技术相结合，将对世界经济和健康产生巨大影响。这种组合将大大有助于新药的设计和发现、有目的的基因改造、生化反应的直接操纵、优化生物制剂的开发、活体传感器、新CBRN（化学、生物、放射性和核）对抗措施的开发，以及新研究领域的识别（通过元分析）。利用人工智能优化新生物制剂的设计，“分子-分子”或“细胞-细胞”，将极大扩展北约定制新药品的能力，并创造新的传感制造方法。这种颠覆将不局限于生物科学，而将反映在科技开发的所有领域。
人工智能与BDAA（大数据和高级分析）相结合，将有助于新材料的设计、独特物理性能的识别和设计、化学反应的直接操纵、新设计的创造和新研究领域的识别（通过元分析）。特别是，这将支持2D材料开发的进一步发展。这种颠覆将反映在科技开发的所有领域。
人工智能和BDAA，与3D/4D打印或生物制造相结合，将生产推向边缘（即用户），并极大促进可靠、定制、混合材料工业产品的开发。
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