背景

这是美国陆军发表的第三份关于科学和技术的新趋势年度报告。与往年一样，该报告有两个主要目标。一是为了帮助美国相关部门对未来30年可能影响国家力量的核心科技有一个总体上的把握，二是为国家及社会资本指明科技投资方向，以确保美国在未来世界中的战略优势。

为了支持科技投资计划和统一探索，陆军的年度未来研究计划由参谋长发起，由陆军能力整合中心(ARCIC)实施。

我们站在多个前沿技术革命的尖端，涉及机器人和合成生物学等多个领域。纵观美国历史，技术一直是美国战争方式的核心，可以肯定的是，在未来30年及以后，科技的进步仍将是美国陆军能力的重要基础。与此同时，全球经济和政治格局正在经历着自苏联解体以来最深刻的调整。美国军方长期于在研究、开发和创新方面有压倒性优势，但这种优势不太可能持续太久。随着中国、俄罗斯和其他国家通过科技投资实现军队现代化，美国军队必须最有效地利用对科技的投资来应对新出现的威胁。

报告的目的是确定未来30年可能影响陆军能力和未来作战环境的主要科技趋势。识别这些趋势的方法涉及对美国和国外政府机构、行业分析师、智库和学术组织发布的开源预测进行全面审查和整合。这些机构提供的文件，展现了科技对社会、政治、经济、环境和防务的一些共性问题。这份报告没有重复美国国家情报委员会、英国国防部、麦肯锡全球研究所和其他主要机构进行的众多与科技有关的预测，而是试图利用他们的集体见解来确定将影响美国陆军的趋势。本着这种精神，进行了全面的文献搜索，以确定国内外政府机构、行业分析师、学术组织和智库发布的趋势预测。

总共根据以下标准选择了32份报告:

•所有的报告都必须是由声誉良好的组织进行的严格和有据可查的研究的产物，这些组织有产生高质量趋势分析的记录。

•所有的报告都必须在过去5年内发表。

•所有的报告都必须涉及可能影响未来30年陆军作战和未来作战环境的科学和技术趋势。

•所有报告都必须涉及广泛的科学和技术趋势。与高度特定行业或技术领域相关的狭义预测不包括在本分析中。

附录A提供了一份完整的参考书目，其中包含了用于对新兴科技趋势进行综合分析的资料来源。总体而言，从2015年新兴趋势报告中总结了9个来源，同时增加了23个新来源。对这些文件的内容分析(在附录B中描述)确定了690个与科学和技术以及社会、经济、环境和政治趋势相关的具体趋势，这些趋势可能会影响科学和技术发展的背景。对趋势数据的进一步分析揭示了24个共同的科技“大趋势”，这些趋势有可能影响未来陆军作战和未来作战环境。本文还分析影响科学和技术发展的六个交叉主题趋势，分析方法的细节见附录b。

本报告的其余部分分为两个主要部分。第一部分回顾了通过预测确定的科学和技术趋势。与2015年趋势报告一样，已经准备了一套“趋势卡”来总结每一个趋势。附在本报告末尾的卡片简要概述了每一种趋势，回顾了推动这一趋势的关键科学和技术因素，列出了最近未来几十年每种趋势可能演变的发展趋势，并回顾每种趋势可能对社会、政治、经济、环境和国防产生的一些影响。报告的第二部分回顾了在原文中作为共同主题出现的六个主题趋势。这些趋势将与社会政治变化、技术和安全产生联系一直到2045年。

新兴科技趋势

对来源报告的分析确定了将在未来 30 年影响世界20个科技核心趋势:

1.机器人和自动化系统

在2045年的地球上，机器人和自动化系统将无处不在。自动驾驶汽车会使交通更加安全与高效，或许还会给共享经济带来新的动力。机器人则会负责日常生活中大量的任务，比如照顾老人与买菜，以及工业中的职责，比如收获农作物，维护公共设施等等。而随着机器人的机动性、灵敏度以及智能的提高，它们将成为强大的战士，在战场上辅助、甚至替代人类士兵作战。人工智能软件则会被使用到商业上，例如从数百TB的数据里面提取有意义的信息，使商业服务自动化，以及替代诸如客服、教师等传统意义上 “以人为本”的职业。但是，机器人与自动化也会带来许多的危机。数百万工作被机器取代的下岗职工将会给社会造成极大的冲击，导致经济与社会的不稳。自动化网络系统则会成为各个敌对势力相互攻击的主要突破口。在冲突中使用机器人和自动化系统则有可能造成极大的伦理和文化挑战。

代表技术：机器学习、传感器和控制系统、人机交互。

实际应用：AlphaGo、机器人神经系统、聊天机器人Tay。

2.增材制造

增材制造(3D打印)已经在工业中使用了30多年，主要是作为有限运行原型制作的工具。然而，在过去的十年里，3D打印技术有了显著的创新。3D打印机的价格正在下降，开源工具和3D模型的可用性也在下降。Thingiverse促进了一个充满活力的业余爱好者“制造者”社区的发展，他们正在推动这项技术的发展。到2040年，3D打印机将能够打印包含多种材料、电子器件、电池和其他组件的对象。人们将能够按需打印工具、电子产品、替换零件、医疗设备和其他产品，根据自己的需求进行定制。军事后勤可能会变得精简，因为设备和物资将在使用时直接印刷。物件将成为信息，数字盗版将取代入店行窃。恐怖分子和犯罪组织将使用几乎无法追踪的原材料印刷武器、传感器和其他设备。

代表技术：速度尺寸可靠性增强、全新合成材料、生物打印。

实际应用：多材料3D打印、3D打印人行天桥、外科生物墨水。

3.数据分析

2015年，全球产生了4.4兆字节的数据(4.4万亿千兆字节)，预计这一数字大约每两年翻一番。这些海量数据对消费者行为、公共卫生、气候变化以及一系列其他经济、社会和政治挑战有着深刻的见解。然而，尽管“大数据”已经成为一个流行词，但每年生成的数据中只有不到10%得到了分析。未来30年，我们利用海量动态数据的能力将会提高，自动机器人将抓取非结构化数据，识别沉浸式虚拟数据视图中可视化的关系。随着人们获得将大数据应用于个人生活的能力，这些分析应用将扩展到企业之外，公民将有能力使用数据来追究政府和其他主要机构的责任，从而导致数据访问方面的紧张局势。超个性化营销的兴起、政府对公民数据踪迹的监控以及备受瞩目的数据丢失案件，可能会加剧人们对数据所有权的日益担忧，潜在的对手会使用被盗、从暗网上购买的信息，从而危及安全并挑战美国的防御能力。

代表技术：可视化技术、自动分析系统、自然语言处理。

实际应用：深度学习超级计算机、警情预测、新加坡智能国家平台。

4.人体机能增强

在未来的30年里，技术将允许我们超越人类潜力的生物极限。通过物联网连接的可穿戴设备将传递直接覆盖在我们感官上的敏感信息。外骨骼和大脑接口假肢将使我们更强壮，并恢复年老体弱者的行动能力。嵌入隐形眼镜和永久植入物中的传感器和计算机将让我们听到墙后的低语，给我们自然的夜视，并让我们沉浸在虚拟和增强的现实中。

促智药物将扩展我们的认知能力，改变工作和教育。当然，增强技术是要付出代价的，那些买不起升级“人类底盘”的人可能会发现自己无法在增强经济中竞争。网络增强也将成为黑客的一个吸引人的目标，他们试图控制我们的思想和身体。虽然美国陆军将从扩充其士兵中受益，但该部队将面临同样得到加强的对手，可能会演变成扩充军备竞赛。

代表技术：可穿戴技术设备、外骨骼与假肢、药物增强。

实际应用：机械外骨骼、生化手指，自我量化。

5.智能手机和云计算

智能手机与云端计算正在改变人类与数据相处的方式。比如目前的美国，大约有30%的网页浏览和40%的社交媒体是通过手机的。而这的原因之一就是具有各种可以测量天气、位置、光度、声音、以及生物特征的探测器的智能手机。随着手机的威力越来越大，功能也越来越全面，移动网络的铺展也将加速。在2030年，全球75%的人口将会拥有移动网络连接，60%的人口将会拥有高速有线网络连接。移动终端的发展以及移动网络的扩散，也会进一步推进云端计算的进展。云端计算可以在在零投入的情况下给用户带来大量的计算能力。在未来的30年里，基于云的移动计算端将会改变从医疗到教育的各行各业。比如人们可以通过手机来进行体检并与云端的诊断软件直接沟通，人们也可以在手机上使用教育软件来学习新的技能，农民们甚至可以通过手机连接到实时气象数据，通过云端软件计算最优化的收割时间。但是，这一切都需要极高的网络安全性、可靠性、以及流量。商业用户以及个人用户也都需要习惯把数据上传到云端中。

代表技术：高效无线网络、进场通信与低功耗网络、电池优化。

实际应用：流动数据、移动端恶意软件、云端移动处理器。

6.先进医学

在未来的30年里，各种科学技术上的突破将改变医学。通过基因组学，我们将会得到真正的私人药物。在未来，癌症，心肺疾病，阿兹海默症，以及其他目前看似无救的疾病将会由针对患者个人基因的药物来治疗。人类将可以通过DNA培养出来移植所需的器官，从而灭绝等待配型以及排斥反应等很可能致命的情况。生物假肢将会被直接连接到神经系统上，从而提供与真实触感极其相似的感官。机器急救人员以及例如控制性降温的肢体存活技术将会大幅度延长救援的“黄金时间”。科学家们将找到衰老的原因，从而增加人类的寿命，涌现出一大群非常健康并有活力的“老人”。另一方面，发达的医疗设施的价格将会给各国的医疗系统带来更大的压力。穷人与富人之间的救命资源也会出现极大地不均。而且随着人类寿命的增加，年轻人与老人之间对于工作以及资源的竞争则会加剧。抗药性极高的超级细菌也会给世界各地的人们带来极大的危险。

代表技术：定制化医疗、再生医学、生物医学工程。

实际应用：耐药细菌、ElectRx、干细胞疗法。

7.网络安全

网络防御几乎不是一种新趋势——早在1991年就发出了关于“网络珍珠港”的警告。然而，在未来的30年里，物联网的兴起以及日常生活中相互联系的各个方面之间日益增长的相互依赖性将为最前沿。虽然网络攻击的数量和范围都在增加，但大多数都有针对个人消费者或公司，个人攻击造成的损害虽然广泛，但很容易控制。随着汽车、家用电器、发电厂、路灯和数百万其他物体联网，发生真正毁灭性网络攻击的可能性将会增加。国家、公司和个人都将面临的挑战是保护他们的数据免受越来越阴险的攻击，其中许多攻击可能多年都不会被发现。最坏的情况是设想一种“网络灾难”，互联网巨大的经济和社会力量在无情的网络攻击的重压下崩溃。

代表技术：用户认证技术、自我进化网络、下一代加解密技术。

实际应用：美国网络司令部、Oceans 00001011、网络隐私与安全。

8.能源

未来30年，全球能源需求预计将增长35%。水力压裂和定向钻井等方法的发展打开了巨大的石油和天然气新储量。这些技术占领了全球石油市场，并使美国成为世界上最大的化石燃料生产国之一。与此同时，太阳能和风能等可再生能源的成本正在接近化石燃料。在过去的20年里，太阳能电池的发电成本从每瓦近8美元下降到不到十分之一。核，虽然仍然是主题，随着新反应堆的设计承诺更高的安全性和更少的放射性废物，激烈的公众辩论仍在继续。虽然采用更清洁的能源有助于应对全球气候变化，但在获取用于电池、太阳能电池和其他能源革命关键的稀有材料方面，将出现新的摩擦。化石燃料的减少也带来了整个中东和北非经济和社会不稳定的巨大风险，给美国及其盟友带来了新的安全挑战。

代表技术：高效太阳能、电池技术、能源收集。

实际应用：新能源占比提高、高效氢燃料电池、原油价格下跌。

9.智慧城市

在2045年，全世界65%-70%的人口将会居住在城市里。随着城市人口的增加，全球人口超过1千万的超级都市将会从2016年的28座增加至2030年的41座。大量的人口向城市流动将会给这些城市的基础建设，比如城际交通，食物和水源，电力能源，污水处理，以及公共安全系统等带来极大的压力。未来的智能城市将利用信息和通讯技术（ICT），通过大数据以及自动化来提高城市的效率和可持续性。

比如使用分散探测系统将实时监视城市用水用电数据，通过智能电网自动调整配电设置；通过联网的交通信号系统以及自动驾驶系统来减缓车辆堵塞的程度；利用由新材料和新设计技巧所建的智能建筑来提高空调和照明系统的效率，减少能源浪费；使用屋顶太阳能板、小型风力发电机、地热发电，以及其他可再生资源提供干净的电力。但是，在另一方面，没钱或者缺乏政治信念去投资这些科技的城市将会变得极其拥挤和肮脏，成为暴动和冲突的爆发点。

代表技术：高效太阳能、电池技术、能源收集。

实际应用：新能源占比提高、高效氢燃料电池、原油价格下跌。

10.物联网

设备、家用电器、医疗设备、工业探测器、监控摄像头、汽车，以及服装等。它们所创造并分享的数据将会给我们的工作和生活带来一场新的信息革命。人们将可以利用来自物联网的信息来加深对世界以及自己生活的了解，并且做出更加合适的决定。

在此同时，联网设备也将把目前许多工作，比如监视，管理，以及维修等需要人力的工作自动化。物联网、数据分析、以及人工智能这三大技术之间的合作将会在世界上创造出一个巨大的智能机器网络，在不需人力介入的情况下实现巨量的商业交易。但是，虽然物联网会提高经济效率、公共安全，以及个人生活，它也会加重对于网络安全和个人隐私的担忧。恐怖分子，犯罪集团以及敌对势力将会利用物联网作为新的攻击手段。而物联网中所包含的大量数据也会诱惑政府去实施针对人民的监控，从而进一步的引发隐私和安全之间的对抗。

代表技术：微电子机械系统、无线通信、电源管理技术。

实际应用：物联网尚未被发掘的潜力、亚洲物联网联盟、医疗实时监控。

11.食品和淡水技术

在未来的30年里，淡水和食物的缺乏将会在世界上制造更多的冲突。大约全球25%的农地已经由于过度耕作，干旱，污染等原因造成了严重退化。在未来的几十年里，最乐观的预测也指出主食谷物的价格将会提高30%。但那是最乐观的情况。如果全球气候变化、需求，以及资源管理的失败按照目前的趋势继续下去，价格提高100%也是可能的。在2045年，全球超过40%的人口将会面临缺乏水源的问题。这一切问题的解决方式只有科技。

海水淡化、微型灌溉、污水回收、雨水收集等科技将会减缓人类对淡水水源的需求。基因改造农作物以及自动化将会允许农民使用更少的土地来出产更多的食物。食物和淡水将会成为新的科技热点，也会成为新的冲突爆发点。

代表技术：农业技术、水资源循环与回收、可替代食物来源。

实际应用：农业无人机、从雾中取水、垂直农业。

12.量子计算

量子计算是通过叠加原理和量子纠缠等次原子粒子的特性来实现对数据的编码和操纵。虽然在过去的几十年里，量子计算只存在于理论上，近些年的研究已经开始出现有意义的结果。在未来的5-15年里，我们很有可能制造出一款有实用意义的量子计算机。量子计算机的出现将会给其他的研究方向，比如气候模拟、药物研究、以及材料科学带来巨大的进步。不过，最令人期待的还是量子密码学。一台量子计算机将可以破解世上所有的加密方式，而量子加密也将真正无懈可击。如今，量子计算机的许多技术堡垒已经开始被逐一攻克，虽然我们也许在21世纪40年代才会看到真正实用的量子计算机，但来自政府和业界的大量投资意味着量子计算已经迈过了转折点。

代表技术：量子纠错、量子编程、后量子密码学。

取得的成就：MIT量子叠加研究、IBM云端量子计算服务、量子通讯卫星。

13.社会赋权

如今，大约有65%的美国人使用社交网络，而在2005年，这个数量只有7%。社交网络已经开始展现出改变人类行为的能力。但是在未来的30年里，社交科技将会给人们带来可以创造出各自微型文化圈的力量。人们将会使用科技形成社会契约和基于网络社区的社交结构，从而颠覆许多传统的权力结构。比如政治舆论，由于目击者们可以直接在网络上揭露腐败和压迫而不用通过媒体的过滤，政府将会发现舆论越来越难被直接控制。或者企业责任，虽然企业可以通过社交网络直接接触到消费者，这些消费者也可以利用社交网络来突破营销的噪音，使企业对他们的产品和行为负责。

众筹和直播将会使内容创作进一步的民主化，从而模糊媒体人与观众之间的区别。而比特币以及其他加密货币也许会把货币和交易的控制从政府手中剥离，从此基于社会共识而不是政府的规定。

代表技术：区块链、应用社会科学、网络身份与名誉管理

实际应用：区块链技术的商用、社会媒体与精神健康、Google India’s digital educative initiative。

14.先进数码

由于计算机和各种数码设备在过去的60年里给人们生活带来的天翻地覆的改变，我们似乎已经忘了这些技术还比较新。个人电脑在1975年才出现在商店里，而当时的个人电脑有如今日的宜家，是作为一套零件卖给顾客的。用户需要自己把它组装起来，所有的程序也都需要自己编写。仅仅40年后，人们手中智能手机的计算能力就已经远超1969年把宇航员送上月球时的NASA了。在未来的30年里，这个趋势也将会继续下去。

人们将会拥有更多的计算能力以及更广的数码资源。移动网络和云计算将会给人们带来几乎无限的内存和计算能力。虚拟技术和基于软件的系统将会允许政府和企业在不需要昂贵的硬件升级的情况下迅速的调整升级IT系统。

从衣服到建材，数码产品将会更广泛的融入到日常生活中。在此同时，新科技将会改变我们与科技之间交流的方式。语音界面已经被广泛应用在智能手机中，而姿势界面则允许我们无声的与计算机通讯。最终，人脑-电脑界面将会允许我们用思想控制数码设备，使它们成为我们身体的一部分。

代表技术：让app和api以及软件定义所有、自然用户界面、脑机交互。

实际应用：聊天机器人、Neuroverse脑波检测、软件定义网络。

15.混合现实

虚拟现实和增强现实（VR和AR）技术已经在消费电子市场激发了极大的热情，各科技公司也迅速的开始进入这个市场。在2014年收购Oculus VR之后，Facebook也推出了他们首款VR眼镜。三星，索尼，宏达也计划在今年推出VR产品。资本的涌进代表了VR将会成为新一代的主流娱乐技术。当然，VR也有在娱乐之外的应用。美国第二大家居装饰用品公司Lowe’s（劳氏公司）正在开发名为Holoroom的一款3D增强现实科技。Lowe’s的客户将可以设计一个空间，然后使用Holoroom进入一个3D模型，体验他们设计的空间感觉如何。

虽然在历史上，市场对VR和AR曾有些过于膨胀的预期，如今的超高清显示，低价的姿势与位置探测器以及高清视频内容给混合现实科技打下了雄厚的基础。在未来的30年里，这些技术将成为主流科技。AR眼镜将把实时相关的信息给用户投放在现实中，而VR眼镜则可以通过融合视觉，听觉，嗅觉和触觉来实现深度沉浸的体验。

代表技术：消费级硬件、沉浸式体验、交互技术。

实际应用：谷歌Cardboard、混合现实软硬件市场规模预测、手术现场流媒体直播。

16.气候变化技术

根据目前的数据，在2050年，地球表面的温度将增加1.4至3摄氏度。就算我们采取了一些极端方式来减少温室气体的排放，气候的惯性也会引起温度的提高。而地表温度的提高则会带来一系列的恶果，比如海平面的提高给海岸城市所带来的危险，农作物产量的下降所引发的饥荒，干旱导致数百万人缺乏饮用水，以及洪水所造成的数十亿损失。在未来的30年里，这些危机将会引导各方投资研究可以减缓气候变化所带来的影响的科技。在近期，这些科技将包括在地图上标出有洪水危险的系统，以及可以抵抗干旱的基因改造农作物。在更长远的时间里，也许会出现野心更大的科技，比如可以从大气中提取二氧化碳和甲烷等温室气体，并在把它们安全的储存在地下的科技。

但是，如果气候变化的趋势是增加3度这种最坏的情况，它给地球气候所造成的巨大影响将难以减缓。在这种情况下，极端的地理工程手段很有可能是避免极度恶劣气候的唯一方式。科学家们就曾提出在大气层中散布硫或者氧化铝来减少抵达地球表面的阳光。不过，这些手段还处于理论阶段，风险非常大。

17.先进材料

在过去的10年里，材料科学的突破给我们带来了许多种先进的材料。从可以自我恢复和自我清理的智能材料，到可以恢复原本形状的记忆金属，到可以利用压力发电的压电陶瓷材料，到拥有惊人的结构和电力性能的纳米材料，这些都是材料科学家的成功。尤其是纳米材料，它有着广泛的应用价值。在纳米尺度（少于100纳米），普通的材料比如碳，将会呈现出独特的性能。石墨烯，一种由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，强度是钢的100倍，能够高效的传导热和电，并且几乎透明。纳米材料有着无数种应用，比如作为引擎或其他机械表面的低摩擦力镀膜，作为高强度合成材料来建造汽车和飞机，轻便的防弹背心，以及高效的光伏材料。在工业应用之外，制药企业也正在研究作为靶向分子的医疗纳米粒子用于治疗癌症。在未来的30年里，纳米材料以及新型材料，比如泡沫金属以及陶瓷复合材料将会被用在从衣服，到建材，到车辆，到公路以及桥梁中，无处不在。

18.新型武器

在未来的30年里，数种新型武器技术将出现在战场上。除了目前正在开发中的非致命武器以及能量武器之外，数个国家也正在开发可以阻绝军事行动能力的反介入和区域阻绝武器（A2AD）。A2AD技术包括反舰弹道导弹、精密制导反车辆反人员武器、反火箭炮、火炮和迫击炮系统（CRAM）、反卫星武器，以及电磁脉冲武器（EMP）。

有些技术，比如精密制导武器，属于基于现有科技的突破。中国就正在开发可以摧毁航空母舰的先进反舰弹道导弹。而有些技术则属于崭新的主意，比如2015年由美国防部高等研究计划部(DARPA)所开发的EXACTO自导子弹。随着中国，俄罗斯，美国以及其他国家斥巨资推进军队现代化，新一代的高科技军备竞争正在揭晓。

19.太空技术

太空行业正在进入一个从上个世纪60年代后就从未出现过的发展阶段。新的科技，比如机器人，先进的推进系统，轻便的材料，增加制造，以及元件小型化正在减少把人和物送入太空的价格，而这则会开启太空探险的新机会。SpaceX，Arianespace，Blue Origin等太空行业的新人已经带来了例如可回收火箭等颠覆式创新。

在未来的30年里，科技的研发将会带领人类将重返月球。在此之外，更加伟大的探险，比如人类登录火星也是，以及新型基于太空的行业，比如在开采小行星中的矿物也都有可能出现。虽然探索甚至殖民太空是现代人来长久的梦想，但是对太空设施的需求很有可能加大地球上的冲突。随着更多的国家开始依赖天基设备，对太空的控制将有可能成为一个全新的爆发点。天基武器不再是不可能，而反卫星也将成为未来战争的一部分。

20.合成生物学

早在孟德尔发现遗传的基础规律，以及埃弗里-麦克劳德-麦卡蒂实验证明DNA是遗传物质之前，人类已经进行了几千年的通过选择性育种以及杂交来操纵植物和动物的遗传基因了。

随着我们对遗传学认知的加深，我们已经可以通过搭建新的DNA来实现无中生有，创造出新的生物。基因改造农作物则是此项科技的先锋。但是在此同时，我们正站在一场生物革命的突破口。当我们跨入生物科技的新时代时，生命将会成为信息，如同电脑程序的代码一样，可以被改写的信息。

科学家正在开发一种可以分泌生物柴油的海藻，这种海藻的DNA中则被编写了数千GB的数据。在未来的30年里，合成生物科技将制造出可以探测到毒素，从工业废料中制造生物柴油，以及通过共栖来给人类寄主提供药物的生物。但是，合成生物也会带来生物武器和难以控制的入侵物种等巨大的危险。

代表技术：建模与仿真、标准DNA，DNA合成与测序。

实际应用：编辑胚胎细胞、遗传编程、工业级合成生物学。

其他四种科技趋势出现在原始文件中，但出现的频率不足以提供足够的数据用于进一步分析。

尽管如此，这些技术可能会对未来的陆军能力产生影响，值得在未来几年进行监控:

21.工作性质的变化

技术正在改变个人和工作之间的关系。受网络市场和协作工具的推动，自由职业正在兴起。企业家正在利用3D打印和应用程序接口等技术实现快速创新。像Kickstarter这样的众筹平台，通过直接连接“制造商”和消费者，正在改变产品的开发方式。未来30年，这些趋势将重新定义工作。对一些人来说，创业障碍的减少将创造新的机会。对其他人来说，“零工经济”中的竞争将意味着更低的工资、缺乏福利和经济不安全。

22.教育

科技正在改变教育。现在学院和大学提供在线课程；适应性数字辅导老师正在提供一条新的途径来提供教学材料；学校通常会将平板电脑和其他技术整合到教室。新兴技术对教育的影响可能成为陆军训练创新的重要来源。

23.隐私

皮尤研究中心最近的一项调查发现，50%的美国人关心网上关于他们的信息——自2009年以来增加了51%。这些数字反映了全球趋势，表明人们对隐私的担忧日益加剧。2045年，个人隐私保护市场可能会出现，包括人们可以居住、度假或远离联网传感器聚集的“非网格”空间。随着一个人的在线行为对现实关系和就业产生更大的影响，保护和“治愈”在线声誉的技术可能会变得更加重要。

24.运输和物流

自动驾驶汽车和机器智能可能会在未来30年彻底改变大众运输和物流。自动交通技术可以提高城市内部和城市之间人员和产品的流动效率。半自主或完全自主的商用飞机、公共汽车和出租车可以为人们提供一种更安全的出行方式，同时减少拥堵和污染。

交叉主题：六个关键趋势

未来30年科技的新趋势将在社会政治、经济和环境不断变化的背景下发挥作用。在未来的决定中，六个关键趋势可能会重塑社会政治变革、技术和安全之间的关系。

1.城市化

2.气候变化

3.资源紧张

4.人口迁移

5.创新全球化

6.全球中产阶级的崛起

1. 城市化

到2045年，大约70%的世界人口将生活在城市地区。这一增长的大部分可能发生在发展中国家，尤其是亚洲的发展中国家，因为中国和印度的经济增长吸引了更多的居民到城市附近寻找工作机会。城市化的趋势将扩大超大城市的数量，拥有1000多万居民——从2015年的28增加到2030年的41。如果城市化管理成功，数亿人可以通过强劲的经济增长摆脱贫困。另一方面，管理不善的增长可能导致城市无法提供足够的淡水、食物、电力、交通便利和卫生设施来维持健康、有生产力的人口。向城市的快速迁移和城市人口密度的增加也可能加剧族裔或宗教紧张关系，特别是在无法提供足够资源来保障人们安全和就业的城市。

从技术角度来看，城市化将鼓励多方面的创新。成功的城市将开发创新的交通系统，高效地运送人员和货物，而不产生任何影响烟雾和其他形式的污染。技术发展将包括自动驾驶汽车和公共交通系统，这些系统可以根据现有的城市足迹进行改造。为数百万城市居民提供食物和淡水的需求将推动垂直农业和集水(例如废水回收)等创新。

城市还将推动信息和通信技术的创新。城市中心将成为物联网的中心枢纽，因为数百万个传感器形成了一个信息网络监控交通、空气和水质、电力分配、公共安全以及城市生活的许多其他方面。发展中国家的许多城市将跨越传统的固定电话电信，推动无线和移动通信的创新。机器人可能会取代目前由人类工作者担任的许多角色，例如卫生。

2.气候变化

到2050年，全球平均表面温度预计将上升2.5到5.4华氏度。到本世纪末，海平面可能上升到5英尺导致洪水增加。许多沿海地区将被水淹没，改变世界各地的海岸线，并对生活在沿海城市的数百万人产生不利影响。

气温变化也将影响全球天气模式，导致世界许多地区更频繁、更严重的天气事件发生。荒漠化将加速，导致农业产量下降。赤道地区的农业将尤其受到影响，这可能会导致北非和中东地区的粮食短缺。吸收大量大气二氧化碳的海洋，到2050年将经历高达70%的酸化。酸化将对整个海洋生态系统造成潜在的破坏性连锁反应，导致全球鱼类和其他水生食物存量减少，并增加世界许多地区的食物压力。与此同时，极地冰的融化将为能源和矿产勘探打开广阔的新领域。北极已经成为美国、俄罗斯和欧洲战略机动的焦点，扩大对极地资源的获取可能引发州际冲突。

大多数专家一致认为，即使采取了激进的行动，我们也不可能完全避免气候变化的负面影响今天减少温室气体排放。因此，科学技术将可能在适应气候变化方面发挥重要作用。例如，分析可用于根据近期气象数据预测洪水灾害，长期气候建模，这将使政府规划人员和应急服务部门能够主动做出反应，减轻对居民、建筑物和基础设施的威胁。垂直耕作等农业技术可以使城市通过更能抵御干旱和其他气候影响的耕作方法，满足当地的粮食需求。同时一定量的变暖已经锁定在全球气候中，清洁能源技术可以通过减少燃烧化石燃料产生的温室气体排放来缓解未来变暖的严重性。

 3.资源紧张

未来30年，全球对粮食、水、能源和物质资源的需求可能会继续大幅增长。到2045年，全球淡水需求预计将增长55%，除非采取措施缓解水资源短缺，否则大约39亿人——超过世界人口的40%——可能会面临水资源紧张。食品供应将由于气候变化和可耕地管理不善，面临人口增长和农业产量下降的压力(一些估计表明，由于过度使用化肥和不良的作物管理做法，多达25%的农田已经退化)。虽然中国和其他工业化国家开始向可再生能源过渡，但全球能源需求预计到2045年将翻一番，供应继续低于需求。铜和锂等重要材料的全球储备到数字经济，随着需求的增加而下降。据预测，2030年将从地球上开采830亿吨矿物、金属和生物质，比2010年增加55%。控制着大量资源储备的国家可能会获得对全球经济的巨大控制权。例如，中国目前供应全球稀土金属需求的97%。中国政府已经收紧了稀土出口，推高了电子元件的价格，并提振了国内电子行业。

资源紧张将是全球研究和技术发展的强大动力。集水和再循环技术，如高效海水淡化和水蒸气耕作，将减少水压力。农业产出将受益于转基因作物、微灌和自主系统的新进展。新的制造方法，如3D和4D印刷，将减少浪费，并利用回收材料。在更远的地方，这是可能的到2045年，空间技术的进步可能会为小行星采矿和潜在的巨大的新原材料来源打开大门材料。我们已经看到了新兴的行星外采矿业的早期迹象:2015年，总部设在华盛顿的空间采矿公司行星资源公司从国际空间站发射了第一个探测器，这些探测器旨在探测近地空间的小行星和小行星带中的水和贵金属。

4.人口迁移

到2045年，全球人口将达到95亿，比目前74亿的世界人口增长了28%。人口增长将由传染病死亡人数的下降、发展中国家出生率的上升和婴儿死亡率的下降、卫生条件的改善以及获得医疗保健的机会的增加所驱动。发展中国家很可能占这一增长的97%左右，到2050年，仅非洲就占全球人口增长的49%。随着人口的增长，人口也在老龄化——未来30年，全球平均年龄将从29.6岁增加到36.1岁，65岁以上的人口将达到14亿。气候变化、内乱和不断变化的全球经济格局也将推动移民的增加。虽然从发展中国家向发达国家的移民流动将继续，但随着非洲和亚洲的经济在本世纪中叶继续增长，我们可能会看到发展中国家内部的移民增加。

技术将加强和应对这些人口变化。医学的进步将有助于减少因疾病、遗传条件和生活方式相关疾病导致的死亡。医学进步也将降低儿童和母亲死亡率，尤其是在发展中国家。延长寿命技术还将增加老年人的数量，他们在晚年仍能保持工作效率七八十岁。与此同时，人口的整体增长将推动对医疗保健分析和旨在帮助老年人的机器人的更大需求。随着移民寻求与世界其他地区的朋友和家人保持联系，移民将创造对通信技术的额外需求。除了移动通信，像虚拟和增强现实这样的技术可以让移民“参观”他们的家，并与他们自己的文化保持联系。移民还可以鼓励政府开发新的分析应用程序来跟踪移民流动——如果用于种族或族裔貌相，可能会产生意想不到的后果。

5.创新全球化

全球化已经进行了30年，当我们迈向本世纪中叶时，并没有放缓的迹象。总的来说，全球化扩大了发展中世界许多地区的经济机会，促进了生活水平的广泛提高。另一方面，全球化加剧了环境破坏，消除了美国和其他发达国家的制造业就业机会，并导致不同程度的工人剥削。未来30年，全球化将超越制造业，延伸到服务业和创新领域。随着中国和印度成为全球经济的主要参与者，我们应该预计这些国家将开始与美国竞争。例如，过去5年，中国R&D投资占国内生产总值的比重增长了34%，从2010年的1.48%增长到2015年的1.98%。相比之下，同期美国在R&D的支出一直保持在国内生产总值的2.8%左右。在没有任何干预事件的情况下，根据对未来30年国内生产总值增长的预测，中国在R&D的投资可能会在2021年超过美国。

从技术角度来看，创新的全球化意味着美国对全球创新议程的影响力将会减弱。我们已经看到了这种转变的早期信号:2013年，中国公布了629，612项专利——比美国多20多万项。中国国家专利发展战略优先考虑七个行业:生物技术、替代能源、清洁能源汽车、节能、高端设备制造、宽带基础设施和高端半导体。鉴于中国在研发方面的大量投资，我们可能会看到这些领域的创新激增，特别是在中美投资重叠的领域，如生物技术。就能源技术而言，中国可能成为全球领导者，在这一关键技术领域超越美国。

6.全球中产阶级的崛起

未来15年，全球中产阶级成员预计将增加一倍以上，从18亿增至近50亿。到2030年，世界人口的60%可能属于中产阶级，而中产阶级的大部分增长发生在亚洲。

全球中产阶级的增长将伴随着全球教育和技术水平的显著增长——到2030年，全球约90%的人口将知道如何阅读，50%的人将拥有互联网接入。然而，教育和技术的质量和可用性仍将是不均衡的，直到21世纪40年代，发达国家仍比发展中国家拥有显著优势。随着收入的增加，世界各地的人们将有更多的可支配收入用于消费电子产品和其他商品和服务。这可能会推动广泛技术领域的重大创新。随着越来越多的人能够负担得起连接高速无线互联网服务的智能手机，移动和云计算可能会大幅增加投资。社交技术可能会随着互联网的普及而同步增长。对人体增强技术的需求也可能增长，尤其是对可穿戴设备和药物增强等不太昂贵的增强技术。混合现实技术作为沉浸式、交互式娱乐和分布式教育的交付工具，可能会变得更加普遍，对物联网的投资可能随着新兴中产阶级投资于智能家居产品，政府投资于数字化增强的基础设施而增长。尽管这些和其他科技行业的增长率将取决于全球收入增长的程度，但全球中产阶级的崛起很可能会推动基础广泛的科技创新。

结论

这份报告综合了32个预测，涉及未来30年将出现的科技趋势。本综述的目的是确定可能产生革命性或破坏性变化的趋势，这些变化将影响美国陆军。通过整合多种趋势分析，本报旨在为陆军领导层考虑科技将在塑造美军未来方面发挥的重要作用提供现成的参考。

在原始文件中总共确定了690个趋势，进一步的分析确定了24个科技趋势以及6个与更广泛的社会、经济、政治和环境力量相关的趋势，这些力量可能会影响未来几十年的科学和技术发展。本报告中讨论的许多科技趋势与数字和网络技术在我们日常生活中日益增长的作用有关。在接下来的30年里，随着自动化系统变得司空见惯，人类增强生物和物理硬件，计算通过物联网激增，人类和技术之间的差距可能会继续缩小。此外，增材制造等创新正在为个人和企业提供塑造我们物质环境的新工具，而社会技术正在赋予个人创造自己的微观文化和重新定义传统权力结构的能力。

在生物技术领域，合成生物学反映了一种新兴的能力，即设计生命本身的基本基因构件。这些新兴技术变革的背后是我们应用分析来理解复杂模式的能力的革命数据，并对这些模式进行可视化，以发现能够推动更有效决策的见解。随着全球人口的增长，以及气候变化对粮食和水安全的压力，技术将成为保持全球人口健康、安全和高效就业的关键。

所有这些科技进步都可能发生在更大的社会政治、经济和环境趋势的背景下。城市化将导致特大城市的激增，这些城市将成为政治和经济影响的主要中心，并将在未来几年决定国家的成败。在许多方面，气候变化是一种可能对地缘政治稳定和新技术发展产生最深远影响的趋势。如果气候变化的最坏情况发生，我们将在发展中国家和发达国家经历大规模的粮食和水资源短缺。极端天气会造成严重破坏迅速扩张的城市，造成巨大的人道主义危机和对全球经济的持续消耗。即使在不那么灾难性的情况下预测显示，气候变化将引发动荡和资源竞争，这将吸引美国陆军在全球各地开展新的行动。随着气候变化与粮食、水、能源和原材料相关的资源限制可能会减缓经济扩张，并导致重大的世界许多地方的不稳定。随着全球人口的增长，它也在老龄化和人口流动为振兴以及一体化和社会和谐带来持续的机会和挑战。随着中国、印度和其他发展中国家的崛起，创新也将成为经济舞台上的主要角色。尤其是中国，准备在研发投资方面赶上美国，这一发展将对美国经济、全球安全和全球创新议程产生深远影响。最后，全球中产阶级将普遍扩大，未来30年，全球将有数亿人摆脱极端贫困。虽然这将大大减轻人类的痛苦，但仍将存在巨大的不平等，导致阶级紧张，而不断增长的消费可能加剧资源压力和气候挑战。

综合来看，这些科技趋势和背景趋势为陆军提出了许多战略问题，因为希望在未来几十年发展出一个有弹性的战略:

•除了收购过程中的重大变化之外，我们如何让这支部队更快地从技术创新中受益，特别是通过利用商业研发成果的努力？

•假设创新变得全球化，陆军如何更好地与外国政府和国际研发中心合作，以确保陆军能够获得最好的技术，这些技术很可能来自美国以外的地方？

•人体增强和自主系统有可能彻底改变几乎所有的作战功能。军队准备好迎接这些技术带来的变化了吗？我们准备好面对使用这些技术来对付我们的对手了吗？我们愿意在赋予机器人自主权或永久改造士兵的身体和思想方面走多远？

•陆军如何更好地与联合社区、国际合作伙伴、非政府组织和其他利益相关方合作，以影响政府和行业支持的R&D议程，从而a)提供维护安全的新能力，b)防止对手将技术创新引入自身目的，以及c)防止科技趋势的许多潜在“阴暗面”带来新的安全挑战？

•陆军如何培养传统国防工业基础之外的新兴创新者，包括初创企业？另一方面，陆军如何鼓励自己研发中心的创新？

未来30年，科学技术无疑将改变生活的许多方面。虽然不可能准确地详细预测未来，但本报告中讨论的趋势将可能会影响世界的进程，对美国军队产生重要影响。这份报告背后的意图是告知陆军领导层未来的发展方向，并提出我们如何才能最好地让部队为充满活力和不确定的未来做好准备的问题。技术变革将在未来几十年给军队和国家带来挑战和机遇，所以战略思维对于理解如何利用科技趋势为未来做好准备至关重要。

---煤油灯科技victorlamp.com翻译整理----