美国国防部的科技战略
技术与国家安全 | 2020 年 11 月Defense技术战略Paul Scharre Ainikki Riikonen新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdc 国防技术战略2新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdcAcknowledgments作者感谢 Susanna Blume ， Chris Dougherty 和 Melissa Flagg 对本报告的周到评论。感谢 Loren DeJonge Schulman ， Maura McCarthy 和 Melody Cook 在本报告的制作和设计中所做的工作。关于作者Paul Scharre是新美国安全中心 （ CNAS ） 的高级研究员和技术与国家安全计划主任。他是“无军队 ： 自主武器和战争的未来 ” 一书的获奖作者 ， 获得了 2019 年科尔比奖 ， 也是比尔 · 盖茨 2018 年的前五本书之一。Scharre 曾在布什和奥巴马政府的国防部长办公室工作，在制定无人驾驶和自主系统以及新兴武器技术的政策方面发挥了领导作用。他领导了国防部工作组，起草了国防部指令 3000.09，制定了国防部关于武器系统自主性的政策。他拥有伦敦大学国王学院的战争研究博士学位，政治经济学和公共政策硕士学位以及圣华盛顿大学的物理学学士学位。路易斯。在国防部长办公室工作之前 ， 沙雷曾在陆军第 3 游骑兵营担任步兵 ， 狙击手和侦察队队长 ， 并完成了对伊拉克和阿富汗的多次访问。他毕业于陆军空降 ， 游骑兵和狙击手学校 ， 也是第 75 游骑兵团游骑兵灌输计划的荣誉毕业生。Ainikki Riikonen是 CNAS 技术和国家安全计划的研究助理。她的研究重点是新兴技术 ，特别是在国际竞争背景下的人工智能和信息系统。在加入 CNAS 之前，Aiii 在美国工作S.国防部近东南亚战略研究中心，她支持安全合作计划，重点关注北非，中东，中亚和南亚的区域安全问题。她的评论和分析发表在《华尔街日报》上，《国防一号》。美国 ， C4ISRNET 和战略研究季刊。 Ainikki 拥有圣安德鲁斯大学国际关系学位 ， 是乔治敦大学安全研究的硕士学位。关于报告这份报告是美国的一部分。S.CNAS 的国家技术战略项目。该项目为美国国家技术战略开发了知识框架，可以作为美国成功的长期创新和技术领导的路线图。该项目侧重于政府应如何在加速美国创新、减轻美国风险等关键问题上制定技术政策。S.优势，并与竞争对手的技术战略抗衡。 国防技术战略3目录数字技术骑乘指数曲线 10关键军事特定技术 10范式转变的 “野卡 ” 11附录 ： 转移防御技术优先权 14新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdc 国防技术战略4新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdcIntroduction技术一直是实现军事优势的一个组成部分。石斧或木制棍棒使新石器时代的战士比手无寸铁的对手更具优势。随着武器从弓箭发展到洲际弹道导弹，军方不断寻求利用新技术来赢得对手的优势。技术本身很少能传达决定性的优势，但技术是军事优势的推动者。当与正确的组织，训练和作战概念相结合时，技术优势可以使战斗变得毫无希望。通过利用隐形，GPS 和精确制导武器的进步，美国在波斯湾战争期间以 30 比 1 的伤亡率拆除了萨达姆 · 侯赛因的军队。1 然而 ， 其他国家已经注意到 ， 并一直在投资削弱美国军事技术优势的能力。美国在信息革命中拥有先发优势，但在 1991 年实现美国军事优势的技术现在已经激增。对手已经投资了远程弹道导弹和巡航导弹，这些导弹可以精确地瞄准美国的基地和航母，综合的防空系统可以将隐形飞机拒之门外，反太空武器可以使军事间谍卫星失明并破坏指挥与控制，网络武器削弱了后勤。这套功能有时被冠以 “反进入 / 区域拒绝 ” 的标签，旨在阻碍美国向海外投射力量的能力，为对手通过武力改变地面条件争取时间。美国必须改变其作战方式，在这些能力面前投射战斗力，以便美国能够阻止并在必要时击败潜在对手的军事侵略。国防部高级领导人已经寻求新技术，从人工智能 （ AI ） 到高超音速导弹，以重振美国S.军方相对于大国竞争对手的技术优势。为此，美国将需要采取适合当今技术格局的技术战略。美国在 20 世纪 60 年代、 70 年代和 80 年代使用的方法在今天行不通，因为创新日益全球化，由私营部门推动。U. 也没有S.即使国防预算超过 7000 亿美元，军方也有足够的资源投资于一切可以想象的技术。国防部 （ DoD ） 将不得不在最有可能迅速改变战争的技术上进行战略押注，同时用其他地方的较小赌注来对冲意外。美国国防领导人对他们的技术优先事项发出了相互矛盾的信号。 2014 年 ， 当时的国防部长查克 · 哈格尔发起了国防创新计划 ， 以制定 “改变游戏规则的第三 ‘ 抵消 ’ 战略 ” 。2 当时的国防部副部长罗伯特 · 沃克 （ Robert Work ） 随后将 AI 和自主性命名为 “技术酱 ” ， 以赋予这一第三抵消战略。3但从那时起，国防领导人就新技术优先事项提供了不断变化的、有时相互矛盾的指导。最近负责研究与工程的国防部副部长迈克尔 · 格里芬 （ Michael Griffi ） 公开列出了他的 “优先技术领域 ”，但在 2018 年 4 月首次发布到 2020 年 7 月离职之间，对该列表进行了大约四次修改。这些优先事项在数量和顺序上有波动 ； 它们的优先事项从 10 到 13 个不等，人工智能、高超音速、核现代化和其他技术的重要性在上下变动。国防部长马克 · 埃斯珀 （ Mar Esper ） 在他的确认听证会上说 ： “不同的人把不同的东西放在第一位; [对] 我来说，这是人工智能。. "4 然而 ， 在时任国务卿埃斯珀的领导下发布的《 2021 财年国防大审查》将核现代化定为 “最高现代化优先事项 ” 。5 几个月后的 2020 年 4 月 ， 国防研究与工程现代化总监 Mark Lewis 在接受采访时表示 ， “我的第一要务实际上是微电子技术。6 随着格里芬的离开 ， 新的代理美元 （ R ＆ E ） Michael Kratsios 在他的第一次公开活动中将 “微电子 ， 5G ， 超音速和 AI ” 以及“ 量子计算 ... ... 以及未来的其他行业 ” 确定为技术重点。7总共有五个不同的 国防技术战略5新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdc在过去的几年里 ， 国防领导人已经阐明了一系列不断变化的技术优先事项 ， 人工智能、高超音速、核现代化和微电子都在不同时期占据了 “第一 ” 优先事项。国防部领导人公开传达其技术优先事项的尝试值得称赞，但他们最近这样做的方式是混乱、混乱和适得其反的。国防部需要一个连贯的技术战略来为长期的技术竞争做好准备。当前的方法是根据高级领导人的异想天开来优先考虑的，这危害了预算的稳定性，并可能在部门内部消耗不适当的时间和精力。埃斯珀的观察 “不同的人把不同的东西放在第一位 ” 正是问题所在。8 高级领导人有权发表自己的观点 ， 但每次领导层更替时都会改变的技术战略会带来不确定性 ， 并削弱该部门进行长期投资的能力。国防部需要一个透明的框架来确定技术优先事项，而不是个性驱动的方法，这将为部门的优先事项提供清晰度和稳定性。如果国防部领导人提供一个透明的理由来说明技术的重要性，他们更有可能从立法者、部门其他部门和私营行业获得必要的支持，以实现技术目标。鉴于来自 COVID - 19 大流行的预算竞争以及五角大楼不再是美国技术创新的主要驱动力的现实，明确的优先事项现在尤为重要。该部门负担不起对每项技术的投资。为了长期取得成功，它必须找到方法来利用不断变化的创新格局，并为此获得机构支持。国防部需要一种技术战略，以最大化其技术投资的回报，并表明其背后的理由。虽然目前的个性驱动方法已经跨越了多个政府，但即将上任的拜登政府有机会在国防部内建立一个更具战略性的程序来设定技术优先事项。本文基于当前高度全球化，私营部门主导的技术生态系统，为国防部提出了技术战略。当今占主导地位的全球技术趋势是信息革命，它正在导致数字能力 （ 网络，数据和计算能力 ） 的指数增长。如果 U.S.军队要在未来的战斗中保持竞争力，就必须成功地利用这一趋势，在迅速使信息技术适应作战优势方面胜过对手。国防部应采用三级技术投资方法 ：1. 数字技术骑乘指数曲线。国防部技术战略的首要重点应该是迅速采用数字和信息技术，这些技术通常在商业部门成熟，并将其用于军事特定需求。国防部应该积极采取行动，将原型交给战士手中，尝试新的战斗方式以实现战场优势。未来几年最有可能发生巨大变化的能力是那些利用数字指数趋势的能力 ： 网络，电子战，传感器，数据，网络，云计算，人工智能，自主性，机器人，基因组学和合成生物学。2. 关键军事特定技术。国防部还应该投资于关键的军事特定技术，如定向能武器或高超音速导弹，如果这样做有明确的军事行动价值，但应该期望这些领域的进步更加渐进。材料、光学、能源和电力等非数字技术正在改善，但与信息技术的指数增长率不同，在未来几年内，它们不太可能在战争中产生变革性的变化。3. 范式转变的 “野卡 ” 。最后 ， 国防部应该投资于范式转变的 “通配符 ” 技术 ， 根据当前趋势 ， 这些技术似乎在短期内达到与操作相关的成熟度的可能性很低 ， 但如果实现 ， 将产生革命性的影响。例子包括量子技术 （ 量子计算 ， 通信和传感 ） ， 大脑计算机 国防技术战略6新美国安全中心1152thStreet NW, Suite 950, 华盛顿, DC 20005T: 202.457. 9400 F: 202.457. 9401 CNAS. org @ CNASdc接口 ， 人工通用智能和纳米技术。在这些领域的投资将有助于国防部对冲战略意外 ， 并对这些领域的戏剧性变化发出预警 ， 但国防部不应该押注这些技术在短期内达到运营成熟的可能性。这种三层投资策略将有助于国防部投资于未来冲突中最关键的技术 ， 同时避免其他地方的意外。本文的其余部分将更全面地探讨当前的全球研发 （ R ＆ D ） 生态系统 ， 信息技术趋势以及这种战略方法的基本原理。当今的研发生态系统在过去的几十年中 ， 美国的研发生态系统发生了巨大的变化。国防部不再是美国研发领域的主导者。在 20 世纪 60 年代 ， 联邦政府资助了美国三分之二的研发 ， 仅国防部就资助了大约一半的国家研发。今天 ， 国防部负责美国十分之一的研发 ，9 联邦政府的总体份额下降到不到四分之一 ， 私营部门填补了这一缺口。10 美国研发资金总额占 GDP 的比例仍然大致相同 ， 但联邦政府和私营部门的角色已经转变。图 ： 1953 - 2018 年美国研发经费占国内生产总值的百分比在 1960 年代 ， 联邦政府资助了美国三分之二的研发。如今 ， 随着私营部门的填补 ， 这一比例下降到不到四分之一。国防部必须适应技术领域 ， 其中大部分技术创新都在国防部之外。注 ： 其他非联邦资助的研发包括来自非联邦政府来源、非营利组织和其他实体的资金。 2018 年的数据
