今天给大家推荐美国空军《2030年科学和技术战略》。

该战略报告认为：

美国在所有作战领域（空中、陆地、海上、太空和网络空间）的主导地位正在受竞争对手挑战。美国国防战略呼吁建立“一支更具杀伤力、更有弹性、创新迅速的联合部队”以应对大国竞争。美国空军《2030年科学和技术战略》的指导目标是空军主导着未来冲突的时间、空间和复杂性，跨越所有操作领域，以投射力量。这意味着空军以无与伦比的速度工作。它实现了无与伦比的全球意识、影响力和效果。它利用复杂性的力量，给对手带来越来越多的挑战。

该战略计划分为三个目标：

目标一：发展战略能力

空军将重点通过重组其科学和技术组合和管理流程、增强对思想的竞争以及维持一个有利和持久的科学和技术基础，来发展和提供变革性的业务能力。

在空军科学和技术组合中，需要两个组件——一个基础广泛、支持性和持久的组件和一个集中的转型组件。基础广泛、有利和持久的组成部分符合对美国作为全球航空和空间大国具有持久重要性的技术学科。转型部分将侧重于五个战略能力，这些能力直接支持主导所有业务领域的时间、空间和复杂性的愿景。

五个战略能力如下：

1.    全球持续感知

目标：

通过跨所有领域的分布式感知，支持在整个操作环境中持续和及时地了解对手。

技术：

• 分布式多模态传感

• 新的传感方式:激光和多基地雷达、高光谱传感和量子场传感

• 小型卫星和低成本发射

• 网络情报、监视和侦察

• 使微电子，光子和材料

战略挑战：

•    通过分布式概念实现持久性和访问

•    扩大传感方式以获取所有观测资料

•    综合多域传感与信息开发

全球持久的意识对于空军在动态战场上获胜至关重要。由于有争议的通信、机动目标以及迅速变化的威胁，战争变得越来越复杂。为了获得信息优势，空军必须收集决策质量的智能，并比对手的反应更快地对其进行行动。空军已经开发出强大的感测能力，包括在太空和无人驾驶飞行器上。然而，这些能力可能在与越来越有能力和致命的对手发生冲突中变得脆弱。流动资产昂贵，有时缺乏持久性。此外，数据处理和分析是人为密集的、缺乏速度的，并且常常被原始传感器数据淹没。

空军必须开发能力，通过安全地收集、处理和融合来自大型、多样化传感器集的多种类型的可信数据，在全球任何地方提供对手行动的按需意识。

集成在分布式平台上的低成本传感器可以通过数字和冗余提供弹性，并补充空中、空间和网络空间领域的对峙平台上更精致的传感器。

网络空间领域的研究直接从电子网络数据提供情报，帮助将原始数据转换为及时和有用的信息，并将信息扩展到对象和活动识别之外，以包括识别敌人意图。

边缘计算自动分析源头的传感器数据，加快智能处理速度，减少对通信网络的需求。联合和联盟部队网络将分享经过处理的情报，以便迅速决策和有效交付。

2.    弹性信息共享

目标：

通过有保证的通信、精确定位、导航、以及对任何拒绝方法有弹性的定时信息，协调联合部队的所有资产。

技术：

• 软件定义的、敏捷的系统，具有实时频谱感知、网格网络和拓扑管理

• 分布式分类账和稳健加密

• 替代导航：基于视觉、天体和磁性

• 量子科学:冷原子加速计、原子钟和量子纠缠

战略挑战：

•   协同自治系统的骨干

•   从以平台为中心的数据链接转向弹性的网络化通信架构

•   提供独立的，精确的定位，导航，定时抗干扰能力

联合部队在多个领域协调行动和联合行动的能力取决于快速和富有弹性的信息共享。虽然并不总是高度可见，但信息共享是空军所做的大部分工作的基础。它需要高性能的电子连接，以灵活和可靠地将不同类型和世代的载人和无人计算机和系统联系起来。信息共享还要求这些要素获得关于时间和位置的精确数据，这些数据是军事行动导航和同步的基础。军方对这些能力的需求超出了当前无线网络技术的限制，即使在有利的情况下。在今后的冲突中，挑战将远远超出商业部门遇到的任何挑战。空军不能依赖商业部门为电子战、全球定位系统拒绝服务和平台损耗提供现成的解决方案。

空军必须追求新的、高度灵活的、有弹性的战斗网络技术，这种技术从以前的一代、集线器和辐条连接转向高度冗余的网格网络，其中不同类型的系统可以灵活和自动地连接。这些网络将在联合部队和盟军部队之间自主分享不同类型和分类级别的数据。他们将根据需要优雅地适应退化、重新配置和改变频谱，以保持连接。

启用的研究将包括软件定义的系统、实时频谱感知、干扰检测和补偿、动态拓扑管理、加密和数据安全的量子方法。必须开发更健壮的基于卫星的服务和基于量子科学、基于视觉的方法和其他机制的新定位、导航和定时方法。

信息技术和网络必须成为空军研究的普遍优势。空军还必须有效地利用商业领域存在的巨大能力和投资，并将其与针对空军的研究结合起来，以解决这些复杂的挑战。

3.    迅速、有效的决策

目标:

提高战场理解和决策的速度，比任何对手行动得更快。

技术：

•   人工智能:机器学习和机器推理

•   预测数据分析学

•   数据融合与可视化

•   自主电子战和网络战剂

•   认知整合与人机协作

战略挑战：

提高战术-战略环境下的自主性：致命性作战应用所需的高度信任克服不可预测性和作战不确定性

战场越来越复杂，速度越来越快，这就意味着对作战决策者的需求正在超过个体的认知能力。从驾驶舱到总部，支持性技术对于处理信息、将重要内容与不重要内容区分开来、以能够迅速理解和采取行动的方式呈现信息越来越重要。当对手升级他们的技术时，为了更快、更好的决策而继续领先，将使战斗取得成功。

在电子战和网络战中，自动化尤其重要。在可能的情况下，自动化可以通过引入不确定性来辅助电子战、网络系统和其他手段来阻碍对手的决策。

人工智能和预测分析是这一努力的关键。当空军建立这种新的核心能力时，它将需要与商业部门合作。为了发挥人工智能的潜力，空军科技企业必须超越成熟的商业应用，克服有效军事就业的重大挑战。这包括不可预测和不确定的物理环境、来自不同来源的嘈杂和非结构化数据、用于机器学习的有限培训数据、以及支持致命作战行动所需的高度信任。认知科学、数据表示和人机接口的人类有效性研究对于优化人机协同性能也是至关重要的。

4.    复杂性、不可预测性和质量

目标：

通过系统和效果的协作和自主网络，具有复杂性、不可预测性和数字性的对手。

技术：

•   低成本航空和空间平台

•   敏捷数字与增材制造

•   协作自治和群体化

•   基于风险的认证

• 多域命令和控制

战略挑战：

向大量协作系统提供协同的、多领域的效果需要具有能力、可信赖的自治系统的异构混合

目前的部队结构依赖相对较少的非常宝贵的资产，这些资产旨在穿透竞争激烈的行动环境，维持前方基地的行动。这给美国军队造成了弱点，限制了美国战士在复杂和不可预测的战斗空间中的行动路线。为了变得更加灵活，空军必须用大量廉价的低端系统来扩充其高端平台。大量低成本、自主的空气和空间系统可以提供适应性、快速升级以及吸收载人系统无法承受的损失的能力。通过利用人工智能、低成本传感器和网络通信的进步，低端系统可以通过利用数量和复杂性来恢复以意想不到的方式攻击对手弱点的灵活性。

进步将严重依赖广泛的机器人和自主技术，以及传感器和无线通信。不断增长的自主车辆市场为空军提供了可以利用的工业和应用研究基础，但军事研究远远超出了商业部门的预期。需要多学科努力，将低成本平台、敏捷数字和加性制造、模块化组件和材料技术、自主系统算法和基于风险的认证等方面的研究结合起来。需要用传统的载人资产控制大量的自主系统。需要人工智能的进步，以便在小型嵌入式系统中实现高水平的智能，并以信任的方式执行复杂的任务。

5.    打击与致命的速度与距离

目标：

使用新方法快速打击并压制动态和移动目标，以速度和全球范围攻击。

技术：

•   超音速飞行:超燃冲压发动机推进，高温材料，控制和实验

•   低成本、联网巡航导弹和智能弹药

•   微波和激光定向能

• 网络战

战略挑战：

• 成熟的、负担得起的超音速能穿透远程、数字、隐形和机动武器

• 综合网络行动、电子战和人工智能

• 持续试验

未来的对手将争夺所有作战领域——空中、陆地、海上、空间和网络空间。空军必须以更高的速度和覆盖范围来部署武器和效果的组合。这将包括先进的穿透式动能武器，加上电磁频谱、空间和网络空间领域的新效果，以创造新的进攻和防御选择。空军必须超过其潜在对手的速度和范围。

许多技术提供了潜力。这些将在一个包括竞争性原型设计和试验以评估相对优势和应用的程序中前进。像当前的超音速一样，超音速有可能成为广泛用于实现时间紧迫、防卫严密和高价值目标的能力。先进的智能弹药和无人驾驶飞行器可以通过数字、隐形、敏捷性和机动性穿透敌方防御系统。微波和激光定向能源系统的研究将追求进攻性和防御性武器，深度弹匣以光速参与。网络作战、电子战和人工智能将联合起来，降低并击败对手的威胁，提供进入有争议环境的机会，甚至超越拥有巨大影响力的最快动能武器。

目标二：改革科学技术领导和管理方式

空军提议通过任命首席技术官来改革领导和管理方式。意图是提高空军对科技的宣传。首席技术干事将指导战略性科学和技术决策，确定活动的优先次序，协调整个服务处，以便有效地将科学和技术投资转化为新的突破性能力。

“未来空军的负责人应该永远记住，问题永远不会有最终或普遍的解决办法，只有对科学持不断好奇的态度，不断迅速地适应新的事态发展，才能通过世界空中霸权维护这个国家的安全。”

设立首席技术官的权力和职责

将空军的科技活动列为优先事项、规划和预算，是一项复杂、不断演变的努力，需要资深空军领导人、主要指挥部和采购中心的投入。它必须平衡短期、中期和长期的需要。该过程涉及一组复杂的利益相关者、论坛和文件。目前，没有一个清晰、独特的声音代表科技企业在这一过程中。在当前流程运作的同时，一名首席技术干事可通过以下方式改进和加速流程：

■     连贯、集中领导变革性科学技术，包括战略能力和先锋计划。

■     更好地整合各利益攸关方的需求，以统一共同利益，支持制定相互关联的跨领域解决方案。

■    更强大、集中的权力，以统一战略方向，并在规划、规划、预算编制和执行过程中以及在为空军预算开发科学和技术投入方面保持其重点。

■     科学和技术企业更多地参与，就制定新的作战概念以应付未来空军的威胁和挑战提供投入和反馈。

一名首席技术干事将利用以下权力和职责，在规划、执行、利用和监督科学技术方面提供这些战略改进。

总部牵头战略规划

■     作为空军作战集成能力（AFWIC）和其他负责长期战略规划的空军组织开发和实施未来作战概念的科技权威声音。确保科学和技术组合协调一致，以生产技术，支持空军作战集成能力（AFWIC）开发的长期任务概念和能力。传播科学和技术进步，这些进步可以指导这些特派团概念和能力的发展。

■      倡导并实施政策和权威，在空军科学和技术内实现快速和灵活的资源配置、招聘、原型制作和实验能力，以实现必要的灵活性，以应对具有挑战性的未来环境。

■      在规划、规划和预算编制过程中充当科技企业的中心声音。

与主要指挥和采购当局合并

■     整合和优先安排科技投资，以产生平衡和优化的投资组合，以满足主要指挥和采购中心目前和未来的科技需求。确保与总部工作人员、空军采购事务助理秘书和空军秘书协调优先事项。

■      制定空军从BA1到BA4的科技政策、战略和资源分配。

■      监督并批准推动科技组合变革要素的战略能力，并管理选择先锋项目的过程。

管理空军的科技组合

■     作为空军研究实验室的直接监督者。

■     确保科技企业的投资组合以美元和人力得到组织和资源，以适当领导、杠杆化或监督支持空军职能和能力的需要所需的技术学科。

■     确保科学和技术企业的购置、融资和人事工具和流程利用现有的权威机构，并扩大这些权威机构，以提高在投资组合内开展研究的速度和效率。

鉴于现在必须在空军研究实验室内外的竞争领域进行科学和技术投资，科学和技术需要空军高层的强烈声音。发挥首席技术官的作用，可加强关注确保空军在未来几十年的技术优势所需的科学技术。

设立首席技术干事可能需要国会批准，可能包括法定改变空军助理秘书的职责。在本战略的实施阶段，将确定关于首席技术干事的权限和责任，以及他或她与现有当局的关系以及整个总部空军工作人员、主要指挥部和采购中心的责任的细节。

目标三：深化和扩大科学技术企业

空军将通过参与员工队伍和利用与伙伴组织的伙伴关系来深化和扩大企业。加强本国和全球人才的招聘，推动劳动力发展，建立更强大的技术熟练军人管道，以及实施灵活的劳动力实践，将大大加强空军的科学和技术专长。扩大空军在创新热点的科学存在，资助大学研究和建立伙伴关系，创造更显眼的空军科技前门，加强伙伴关系，增加发现、创新和技术过渡。空军将加强员工队伍，加强与广大科技企业的联系。

空军将加强招聘，确保一流科技人才的牢固管道。促进招聘的具体目标包括：

■      加强、精简和增强研究生、博士后研究员以及美国和盟国工程师和科学家的实习项目。

■      通过竞争性奖助金，显著扩大基于大学的空军研究的竞争和参与，包括资助博士生、暑期教职工研究经验，以及空军实验室的休假，以便将空军以外的最佳科学与重要的空军问题联系起来。

■     评估与美国陆军研究实验室(U.S.Army Research Laboratory)开放校园类似的服务试点，潜在地扩大参与，并将它们正式集成到空军程序中。

■      扩大积极征聘工作，扩大来自不同教育背景的人才队伍。利用数据分析来识别最佳领域。

■     利用其他服务/机构招聘举措，建立灵活性，与其他美国政府组织交流人才，以增强协作和空军技术基础。

在招募顶尖人才后，空军必须保留它。空军将在鼓励聪明冒险和创造令人兴奋的专业发展机会的引人入胜的工作环境中培养和支持高度积极性的个人。

目标包括：

■     实施新的激励措施和竞争，以鼓励适当的冒险和减少风险规避。授权领导者奖励知情的风险接受行为，即使结果并不总是成功的。加强在整个组织分享经验教训的能力。

■     最大限度地利用灵活的劳动力管理机构，允许扩大专门知识的途径，如学术休假、实习和产业培训，以及创业休假，必要时制定试点方案。

■      增加空军和国防部的培训和发展任务。

■      设立专项资源，为派任机会提供便利，如学费报销、搬迁或离家站轮调派任费用报销，以及临时雇用以填补空缺。

■     实施试点计划，将科学家和工程师纳入作战环境，扩大他们对作战人员问题的理解，同时尽可能减少特殊许可的需要。

打造一支技术精湛的飞行员队伍

空军的历史表明，在把新技术和技术驱动的作战理念引入作战行动中，技术熟练、有远见卓识的多才领导人非常重要。促进这些领导人发展的目标包括：

■      致力于管理混合科学、技术、工程和数学领域的事业。确保混合成员的技术专长，如其民用同行，得到充分利用，推动空军科学和技术向转化型空军的能力发展。

■     为科学和技术军事工作人员提供机会，以扩大其技术专长，并扩大其战士视角，以包括其他军种/机构科学和技术组织的职位。

■      跨越空军确定一组需要先进科学、技术、工程或数学学位的总干事小腿。促进具有适当科学技术教育、培训和经验的官员担任这些重要的领导角色。

行使授权支持Agi/e劳动力做法

国会和国防部建立了新的权威机构，使敏捷的科技员工实践成为可能。然而，上级总部提出的要求使得实施变得复杂，这些要求本身可能不受这些特定于科学和技术的权威机构的影响。为了解决这个问题，空军将：

■      消除那些尽量减少或推迟采用准予当局或压制空军各级特别当局意图的政策。

■      建立新的人力资本程序，执行专门针对科技企业的授权机构。实行灵活的雇用，包括任期和临时任用、临时晋升、合同雇员、学生方案、伙伴关系中间协议和其他适用当局。

■      采用各种现有方法聘用和管理科技企业。使用这些当局必须成为例行公事，不要求对领导层进行重大监督，以确保它们得以实现。审批权将下放至适当的最低领导层。

通过伙伴关系推动创新

空军将广泛寻找最好的科技人才和研究，因为创新来自新的视角。空军将在热点地区部署人员，并让新的人才和研究很容易找到空军合作伙伴，从而收获新的前景。伙伴关系将扩大和加强，从政府、大学和行业实验室中汲取技术，并将其成熟为转型业务能力。特别是，这就意味着更好地利用有希望的基础研究发现，在应用研究中形成更深层次的大学伙伴关系，将这些创新进一步推向转化型空军影响。

扩大空军的科学应用

更多与空军相关的研究正在空军现有地点以外的私营部门进行，而且往往远离我们的基地。为了在进行这项研究的地方更加活跃和参与，空军将：

■      在研究型大学为空军研究人员设立客座教授或研究教员职位。

■      利用并扩展陆军研究实验室的开放校园概念，使空军科学家和工程师能够在协作设施中与来访的科学家会面并肩工作。

创造一个更显眼的空军科技/科技企业前门

许多想与空军互动的潜在合伙人在导航其结构方面有困难。空军将通过创建一个方便的虚拟“前门”来迅速与空军专家和机会建立联系来减轻这种负担。我们将：

■      提供空军科技企业内部的专家，连接工业、个人、大学和政府研究中心的服务。鼓励空军科技企业和新的联系之间更深入的对话，以确定新的伙伴关系和创新的潜在机会。

■      建立、管理、审查和更新注重效率的伙伴关系机制和进程。

■      通过定期开展外联活动，帮助建立专门知识和简化征求意见过程，增加所有来源的征求意见。

加强伙伴关系并增加技术过渡机会

空军还将进一步关注并加强与其他政府实验室、大学、工业和盟友的关系。技术的推动速度和对领先人才的竞争要求空军利用合作伙伴关系，确保敏捷追求最具影响力的研究。整合从基础、应用到先锋项目的研究范围将有助于推动技术转变和变革能力。

空军将通过以下方式加强伙伴关系，以增加技术过渡：

■     扩展英才中心等结构，以利用基础研究的成功并为在空军能够获得技术优势的应用研究层面更深入的大学参与提供机会。

■      扩大非传统合同，在与空军任务相关的私营部门公司获取和利用商业驱动的创新。

■     在空军科学研究办公室执行的空军基础研究方案与空军研究实验室技术部之间建立更紧密的联系。

■     在大学空军科学研究办公室赞助的研究中，保持较高的百分比，以便将空军与更广泛的科学界联系起来，并确保进入最有竞争力的研究实验室。

■      为多服务或多机构资助的研究举措寻找和支持机会，以创造新的协同作用并调动资源和技术人才。

■     查明和支持科学和技术文职和军事工作人员通过其他科学和技术组织的临时任务扩大其技术网络和研究伙伴关系的机会。

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