來源：測控技術
當下，全球國防工業正在快速進步發展和創新。更復雜的是，這些進步跨越了不同的技術，其中幾個關鍵的技術趨勢旨在改變2024年及以后的國防能力并加強國家安全行動。關鍵要點
- 人工智能、3D 打印、超連接、網絡安全、數字孿生技術、可持續發展努力和軍事物聯網是 2024 年將塑造該行業的主要國防技術趨勢。
- 這些技術專注于增強國防能力、克服供應鏈問題、實現可持續發展目標和提高流程效率。
- 持續的數字化轉型對于應對國家安全的動態挑戰至關重要。
人工智能和機器學習
預計到 2024 年，人工智能 （AI） 和機器學習 （ML） 技術的國防應用將越來越多。根據行業分析：- 人工智能和機器學習將用于優化復雜的國防行動，增強決策，實現預測分析，并提高整體軍事效率。
- 算法可以快速分析來自不同來源的大量數據，并確定可操作的見解，以獲得戰略優勢。
- 人工智能系統的自學習能力將有助于適應動態的戰斗情況。
- 通過人工智能實現日常任務的自動化將使人類的工作集中在批判性思維和任務規劃上。
- 人工智能虛擬助手、計算機視覺系統、自主無人機、網絡防御工具、兵棋推演模擬是一些應用。
- 全球軍事人工智能市場規模預計將從 2022 年的 62.6 億美元增長到 2028 年的 131.6 億美元，復合年增長率為 12.2%。
例如，美國國防部的 MAVEN 項目通過梳理無人機監控錄像并識別目標和模式，將人工智能用于地理空間分析。這加強了情報收集，并幫助作戰人員領先于新出現的威脅。擴展人工智能應用
雖然人工智能已經被納入情報處理、網絡安全、后勤優化和模擬訓練環境等領域，但未來的國防應用正在迅速擴展：人工智能算法正在為自動駕駛補給卡車、損害評估無人機、3D 打印機器人和小隊支援陸地機器人等國防系統實現更大的自主性：- 自主無人機蜂群，可以自我組織并根據任務態勢感知進行調整。
- 自動駕駛汽車可以在困難的地形上行駛，從而節省人力。AI 路徑規劃可最大限度地提高效率。
- 固定翼和四軸飛行器無人機可以自主監視戰場，降低風險。
- 醫療援助機器人可以自主疏散和治療受傷的士兵，進行初步護理。
ML 模型可以對軍事通信進行編碼/解碼以確保安全性，并建議優化的波形協議。抗干擾、自愈網狀網絡可以保持連接。特別與新的戰術鏈路通信系統有關，或與戰場上5G通信系統的潛力有關（仍然存在一些局限性）。AI 生成越來越逼真的模擬環境，用于在各種場景中訓練戰斗機飛行員、坦克乘員和步兵部隊：- 基于物理的損害建模可以準確地再現武器破壞和環境影響。
- 自適應敵方人工智能提供動態挑戰，以提高部隊的準備狀態。
像 Anthropic Clara 這樣的 AI 虛擬助手在理解自然語言和參與細致入微的對話方面表現出越來越強的能力：- 助手可以成為私人導師，對新兵進行從協議、車輛維修到任務規劃等各個方面的培訓。
- 他們通過從討論中推斷出最佳策略來為指揮官提供建議。
- 作為服務人員的數字伴侶，它們可以減輕焦慮，提高動力和士氣。
這種對話代理在進行繁瑣的行政工作時，使關鍵的國防相關知識更容易獲得。隨著語言模型研究的指數級進展，到 2024 年，AI 助手自然交談的能力將發生轉變，從而大大提高其實用性。人工智能賦能的國防系統已經取得了成功，但也面臨著訓練數據偏差、決策透明度問題和采用猶豫等挑戰。機器學習、神經網絡、預測分析和自然語言處理方面正在進行的研究重點是克服這些障礙，使人工智能在 2024 年成為不可或缺的力量倍增器。高度互聯的國防生態系統
越來越多的技術轉向創建靈活且可互操作的多域防御生態系統。傳統上，陸地、空中、海洋、太空、網絡領域中不同的網絡和系統正在融合：- 這種超連接性可實現跨多軍種任務和國際聯盟盟友的無縫數據和信息共享。
- 它得到了戰術邊緣云、私有云、混合模型等云計算模型的推動。
分布式云基礎設施，專注于步兵巡邏隊、裝甲車等野戰單位。它提供：- 人工智能從邊緣融合的傳感器饋送中提煉出可操作的情報。
針對國防數據主權、規模和安全需求定制的企業級云解決方案：- 全球私有云提供了存儲、處理來自衛星、監視系統的情報的能力。
- 他們使用虛擬化安全地托管模擬器、ERP、計算機視覺應用程序。
- 內置的網絡安全工具，如加密、訪問控制，可保護敏感數據。
公有云、私有云和邊緣資源的組合，專為任務需求量身定制：BAE系統的聯邦云通過將空中、陸地、海洋、太空領域橋接到靈活的云架構上，實現超連接系統。美國國防部 JADC2 采用類似的混合云方法。到 2024 年，向彈性、可重構的多域云平臺的融合將加速，以實現超連接的國防任務。Indra 正在歐洲聯合會中積極開發其中的一些解決方案，這些解決方案將在未來幾年內推動這些技術的采用。網絡攻擊是一種嚴重且始終存在的國家安全威脅。高級持續性威脅、勒索軟件、供應鏈攻擊可能會削弱關鍵的防御基礎設施。由敵對國家的復雜網絡組織正在不斷探測網絡的弱點，以提取情報或獲得未來破壞的訪問權限。因此，強大的網絡安全勢在必行。武器、車輛、工業控制系統等傳統信息技術 （IT） 和作戰技術 （OT） 系統正在通過 IP 網絡融合，以實現數據可訪問性：- 這擴大了容易受到威脅的攻擊面，這些威脅可能從企業 IT 跨界到運營 OT 系統。
- 傳統的 OT 系統通常缺乏現代安全工具，從而導致漏洞。
- OT 平臺的入侵可能會對現實世界產生災難性的影響。
- 零信任要求在授予任何訪問權限之前進行嚴格的身份驗證和最低權限授權。這樣可以最大程度地減少攻擊爆炸半徑。
- 欺騙使用陷阱和誘餌來檢測威脅行為者并研究他們改進國防的工具。
- 武器化 - 對針對攻擊目標量身定制的惡意軟件有效負載進行編碼
- 投遞 - 發送帶有惡意鏈接的網絡釣魚電子郵件以下載有效負載
- 安裝 - 為持久性而安裝的惡意軟件，隱藏在注冊表項中
- 指揮和控制 （C2） - 打開用于遠程訪問的加密通道
分析被破壞的殺傷鏈階段有助于調查，提高恢復和防御工事。到 2024 年，高級持續性威脅的規模和復雜程度預計將增長。因此，網絡安全必須與陸、空、天防一起提升為一項關鍵的戰略能力。增材制造材料
2024 年，由于新型高強度、多功能可打印材料的出現，國防 3D 打印能力正在擴大：PEKK、PPSF/PPSU 等耐熱/耐化學腐蝕聚合物可為飛機、衛星、船舶和核應用提供耐用的 3D 打印部件。鋁、鈦、鎳和鋼合金在車輛、武器和植入物方面具有優于傳統材料的強度重量比。壓電材料、形狀記憶合金和聚合物在模擬時會改變形狀/性能。這允許實時重新配置天線、機翼、傳感器。生物打印利用明膠、纖維素、透明質酸材料來打印皮膚移植物、軟骨、骨骼和肌肉組織，以提供快速的現場醫療援助。將聚合物、金屬和智能材料結合到一次打印中，可實現定制和多功能。防御系統可以通過交換材料輕松升級。3D打印技術也稱為增材制造，通過基于數字模型逐層沉積材料來構建結構。對于國防應用：- 3D打印正在通過分布式按需制造幫助克服供應鏈瓶頸，從而降低成本和交付時間。飛機、陸地系統、船只可以通過 3D 打印制造。
- 它支持軍事裝備的敏捷原型設計、定制和持續升級。新的武器和車輛原型可以有效地進行測試和迭代。
- 輕量級 3D 打印無人機、車輛和武器部件可降低燃料使用量。共形 3D 打印天線可提高通信能力。
- 便攜式 3D 生物打印機允許現場提供醫療救助。食物、備件、避難所也可以按需制造。
- 據估計，從 2022 年（15 億美元）到 2030 年（140 億美元），3D 打印國防市場將以 25% 的復合年增長率增長。
法國陸軍已經利用
Ultimaker S5 3D 打印機按需制造專門的車輛零件、天線等。英國皇家海軍的新型自主船HMS
Tamar還具有多個3D打印部件，以實現靈活性。3D打印技術在多材料制造、打印速度、零件強度和精度方面的持續改進將推動其在2024年的國防采用。數字孿生和數字主線
數字孿生技術創建了一個物理實體（如飛機、車輛、基地等）的虛擬仿真模型，這些實體通過一個通用的數據環境相互連接。它支持：- 身臨其境的 3D 可視化，用于逼真的防御系統表示。
- 對各種真實世界的場景進行建模，以評估無風險環境中的結果。
數字主線需要一個通信框架，該框架將整個產品生命周期（從構思、設計、生產到部署）的數字孿生連接起來。它將促進：- 設計模型、仿真、傳感器、執行器等之間的無縫數據集成。
根據 MarketsandMarketsTM 的數據，航空航天和國防的數字孿生和線程市場將以 16.5% 的復合年增長率從 15 億美元（2022 年）增長到 30 億美元（2027 年）。BAE系統公司與Microsoft合作，采用其基于云的數字孿生解決方案。它提供了身臨其境的
3D 環境、模擬和數據集成，這對于他們的獵人級護衛艦計劃至關重要，從構思到部署。到 2024
年，基礎仿真、云計算、物聯網、AR/VR、數據集成和安全功能的成熟將刺激數字孿生和線程技術在國防中用于高級系統工程項目。可持續性
航空航天和國防部門越來越關注通過脫碳工作和采用綠色技術實現環境可持續性：- 政府法規和組織承諾正在推動全球軍隊到 2050 年實現凈零排放的可持續發展目標。
- 正在評估氫電和電動飛機等新興航空航天技術，以取代現有的基于燃料的推進系統。氫氣和混合動力推進在飛行過程中排放的溫室氣體極少。
- 電動飛機還可以實現更安靜、更隱蔽的飛行，這對任務至關重要。
- 氫燃料電池、生物燃料和太陽能系統也被評估為更清潔的能源替代品。
- 制造和維護流程正在數字化，以提高效率。人工智能正被用于優化航空航線和飛行剖面，以最大限度地減少排放和能源使用。
- 材料和設備的回收和再利用計劃已經擴大。供應鏈正在進一步本地化，以減少物流碳足跡。
例如，美國空軍和海軍已經測試了全電動和混合動力飛行演示器，測試了零排放飛行。2035年后的目標是對所有新購置的空氣系統進行優化，以實現可持續性。國防脫碳目標的實現取決于新興綠色技術的成熟，到 2024 年，投資將超過 14 億美元，這將進一步推動。軍事物聯網
物聯網 （IoT） 范式正在通過智能互連傳感器、設備、武器系統和其他資產共同構成軍事物聯網 （IoMT） 應用于國防和航空航天領域。- 通過智能倉庫跟蹤傳感器、液位檢測器、監控系統進行集成基地管理。
- 通過生物傳感器和 GPS 跟蹤增強士兵健康監測，以做出適當的醫療響應。
- 通過融合多個聯網傳感器（如衛星、無人機、雷達）提供決策支持。
- 在地面基礎設施發生故障時，利用彈性網狀網絡進行安全通信。
MarketsandMarketsTM 估計，到 2025 年，軍事物聯網市場規模將從 2020 年的 18.8 億美元達到 44.2 億美元，復合年增長率為 13.5%。泰雷茲集團利用
IoMT 對關鍵的航空航天和國防設備進行預測性維護。智能傳感器數據饋送到 AI 模型中，可提前檢測異常并采取預防措施。到 2024
年，具有底層 5G、衛星通信網絡、基于 AI 的分析和強大的網絡安全的 IoMT 將成為軍事行動不可或缺的一部分。
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