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新兴技术与核稳定性挑战

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作者：Steve Fetter，美国马里兰大学公园分校公共政策学院；Jaganath Sankaran，美国德克萨斯大学奥斯汀分校LBJ公共事务学院。

来源：Fetter, Steve, and Jaganath Sankaran. "Emerging technologies and challenges to nuclear stability." Journal of Strategic Studies, 11 Dec. 2024, https://doi.org/10.1080/01402390.2024.2433766

导读

在人工智能、量子计算等新兴技术快速发展的今天，传统核威慑理论正面临前所未有的挑战。本研究聚焦于新兴技术对核稳定性的影响这一关键国际安全议题。在当前地缘政治紧张、技术革新加速的背景下，这一问题的研究具有特殊的现实意义。论文提出了一个创新的双重影响分析框架。从威胁角度，新技术可能通过提升核力量的监视、识别和跟踪能力，削弱核威慑效力；从增强角度，这些技术也可能提升核武库的生存能力，改善指挥控制体系的可靠性。基于技术发展水平和军事应用潜力，研究重点考察了小型卫星、高超声速、机器学习、网络武器和量子传感五个相互关联的技术领域。研究采用"多维度分析+系统性研究"的方法论框架。多维度分析从技术能力、军事应用和战略稳定性三个层面展开；系统性研究则注重单项技术特性、技术间协同效应和综合影响的整体评估。这种方法创新使得研究能够全面把握新技术对核稳定性的复杂影响。研究发现具有重要的理论价值和现实意义：在理论层面，深化了核威慑理论在新技术时代的适用性研究；在实践层面，为核战略规划、军控谈判和政策制定提供了重要参考。特别值得注意的是，研究首次系统性评估了新兴技术的双重影响，深入分析了关键技术的交互作用，为应对未来核稳定性挑战提供了新的思路。展望未来，随着技术持续发展，核稳定性将面临更多新的挑战和机遇。本研究的发现对于制定前瞻性的国际安全政策、构建新时代的战略稳定框架具有重要的指导意义。

技术与国际安全：新时代的战略思考

技术长期以来一直是塑造国际安全格局的关键因素。在核时代，技术进步尤其深刻地影响着战略稳定性。当前，随着第四次工业革命的到来，我们正经历着一场前所未有的技术变革，这些新兴技术正在从根本上改变着传统的战略平衡和威慑理论。

过去四十年间，微电子技术的发展遵循着摩尔定律持续前进。集成电路中的晶体管数量增加了数百万倍，带来了数据处理、存储和传输能力的巨大飞跃。以最新的iPhone 15为例，其计算能力已经能够媲美2001年最快的超级计算机。这款智能手机集成了1200万像素摄像头、60帧每秒的视频处理能力、多种精密传感器（包括GPS、陀螺仪和加速度计）、512GB存储空间、300万像素显示屏，以及每秒1GB的数据传输能力，所有这些功能都被装入一个仅重6盎司的设备中。软件技术的进步同样引人注目。现代操作系统的代码量已达到数千万行，计算机控制已经渗透到从简单的咖啡机到复杂的飞机等各类设备中。然而，系统的日益复杂化也带来了新的安全隐患。与此同时，得益于CPU和GPU性能的显著提升，深度学习技术取得了突破性进展，在手写识别、语音识别、图像识别、语言翻译、阅读理解、机器人技术、自动驾驶、深度伪造以及虚拟现实等领域都实现了革命性突破。在材料科学和制造技术领域，增材制造（3D打印）、纳米材料、微流体学、微反应器和光纤激光等新技术的出现，极大地提升了武器系统的性能。特别是稀土金属在极端条件下展现出的优异特性，使其在雷达系统、导弹制导、控制系统、水下探测激光和高性能发电机等现代武器系统中发挥着不可替代的作用。生物技术和神经科学领域的进步也令人瞩目，低成本基因组测序、合成生物学、基因编辑和人机界面等技术正在快速发展。随着传统计算接近摩尔定律的极限，量子技术可能带来新的突破，在量子传感、量子通信和量子计算等领域展现出巨大潜力，理论上有望实现性能的数量级提升。

这些技术进步对核威慑体系产生了深远影响。一方面，新技术可能削弱现有的威慑效果，但另一方面也能改善核力量的打击能力，提升指挥控制效能，增强防御能力。例如，低轨道卫星星座正在逐步替代传统的静地轨道卫星，这不仅增强了核指挥控制系统的韧性，也降低了系统的脆弱性。总的来说，新兴技术既可能通过提高核力量的生存能力和威慑可信度来增强战略稳定性，也可能促进各国在军控领域的合作意愿。这些技术变革正在重塑国际安全环境，需要我们以更全面和深入的视角来审视其对核威慑体系的影响，并制定相应的战略应对措施。

在众多新兴技术中，太空技术的发展可能对核稳定性产生最直接的影响。这不仅因为太空系统是核威慑体系的重要组成部分，更在于太空技术的变革正在从根本上改变战略态势。

表1：新兴技术对核稳定性影响分析（译者自制）

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太空技术的变革与影响

太空技术正在经历深刻的变革。传统上，进入太空的门槛极高，发射成本昂贵，主要由政府主导。然而，随着SpaceX等商业航天企业的创新，特别是可重复使用火箭技术的突破，太空发射成本显著降低。以SpaceX的猎鹰9号为例，其每公斤载荷的发射成本仅为2,720美元，相比传统发射方式的65,400美元大幅降低。这种成本的显著下降正在推动太空活动的商业化和普及化。

小型卫星技术的进步是另一个重要突破。得益于电子和材料技术的发展，卫星的体积和重量大幅减小，同时保持了强大的功能。这些小型卫星可以批量生产，通过单次发射部署多颗卫星，进一步降低了成本。更重要的是，这些小卫星可以组成星座系统，提供持续的全球覆盖。例如，SpaceX的星链计划就计划部署多达42,000颗卫星，以提供全球互联网服务。这些技术进步对军事和战略领域产生了深远影响。小型卫星星座可以提供近实时的地球观测能力，增强情报收集和目标识别能力。在通信方面，卫星星座可以提供更可靠的全球通信覆盖，提升指挥控制系统的效能。对核威慑而言，这些技术既带来机遇也带来挑战：一方面可以增强预警能力，提升指挥控制的可靠性；另一方面也可能增加战略资产暴露的风险，加剧对太空系统的依赖。

随着太空活动的增加，太空碎片等问题也日益突出，需要加强国际合作来应对这些挑战。建立太空活动行为准则、发展危机管理机制、完善相关法律框架等工作变得越发重要。总的来说，太空技术的发展正在改变战略格局，需要通过多边合作来确保这些技术进步能够促进而不是破坏战略稳定。

除了太空领域的技术突破，高超声速武器的发展同样引起了战略界的高度关注。这种新型武器系统不仅带来了技术层面的挑战，更对现有的战略平衡提出了新的考验。

表2：太空系统的核战略功能（译者自制）

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高超声速武器

美国、俄罗斯和中国正在开发新一代高超声速武器，这类武器能够以超过音速5倍的速度在大气层内长距离飞行，包括巡航导弹和由弹道导弹发射的滑翔飞行器。其中，高超声速助推-滑翔飞行器（BGVs）由导弹发射入太空，在助推阶段结束后不久重返大气层，利用升力维持高速和高空飞行。美国主要关注常规武器的短程到中程投送，而俄罗斯和中国则在开发可携带核弹头的双用途系统，包括洲际射程的武器系统。

美方高层对高超声速武器的发展表示强烈担忧。国防情报局局长阿什利认为这将彻底改变战争形态；参谋长联席会议主席米利将军将中国的高超声速武器试验比作“斯普特尼克时刻”；副主席海顿将军则担心这类武器可能为突然核首击提供基础。这些担忧主要集中在投送速度、机动能力、探测跟踪难度和突破导弹防御能力四个方面。然而，技术分析显示这些担忧可能被夸大。在速度方面，传统的洲际弹道导弹和潜射弹道导弹可达到20马赫，在远程打击时，BGV仅比常规弹道导弹重返飞行器快3-6分钟。在机动性方面，虽然BGVs可以在大气层内改变方向，但这种能力在机动重返飞行器（MaRVs）中已经存在，且BGVs的成本更高。在探测与跟踪方面，BGVs仍可被早期预警卫星发现，其与空气摩擦产生的热量也可被空基红外传感器探测，因此不会带来突袭优势。BGVs最显著的优势在于其突防能力，这可能是俄罗斯和中国发展远程核动力BGVs的主要动机。由于BGVs的滑翔高度为40-50公里，低于美国地基中段防御和宙斯盾海基中段防御系统100公里的最低拦截高度，因此能够有效避开这些系统的拦截。

总体而言，高超声速武器的部署不会削弱核威慑或增加核使用的动机。相反，由于BGVs能够更有效地突破导弹防御系统，反而通过提供更可靠的第二次打击能力增强了威慑的可信度，有助于加强战略稳定并减少军备竞赛的压力。

在探讨完可能改变打击能力的高超声速武器后，我们需要关注另一个可能从根本上改变战略决策和指挥控制的技术领域——机器学习。这项技术虽然不直接涉及武器系统，但其对核稳定性的影响可能更加深远。

机器学习

近年来，机器学习技术，尤其是神经网络在图像识别等领域取得重大突破。神经网络虽然并非新概念，最早可追溯至1950年代，但早期计算机的能力限制了其发展。直到1990年代末，随着计算能力的提升，多层神经网络开始在手写识别等领域展现出实用价值。2016年在围棋领域战胜人类冠军成为一个重要里程碑，这一成就此前被认为还需要数十年才能实现。如今，深度神经网络（DNN）在许多基准测试中已经超越人类表现水平。

美国国防部正积极探索将机器学习应用于军事领域。2017年启动的Project Maven项目使用算法分析军事无人机图像以识别目标。NORTHCOM主导的全球信息优势实验（GIDE）正在测试AI和机器学习工具，用于识别战略预警信号。最近，美军还开始研究利用机器学习技术来预测和跟踪朝鲜等对手的导弹发射。这项研究旨在训练算法以“超越人类能力的速度和准确性”搜索卫星图像等大量数据，以发现导弹发射准备的迹象。

然而，实际应用中暴露出严重的可靠性问题。美国空军的目标识别实验显示，即使在理想条件下表现良好的系统，微小的条件变化也会导致性能显著下降。更令人担忧的是，系统声称有90%的成功率，实际却只有25%。这种虚假自信在核危机中将带来严重风险。研究还发现DNN算法存在内在盲点，特别是对小的“对抗性”输入扰动极为敏感。这些对抗性示例具有惊人的稳健性，可以跨不同神经网络转移，即使在黑盒环境下也可以生成有效的对抗性输入。虽然提出了多种防御策略，但这些策略很快就被适应性对抗攻击击破。对抗训练可以防御直接攻击，但无法应对多阶段攻击。研究表明既不存在通用的防御，也不存在全面的攻击策略。此外，机器学习技术的持续发展需要极高的计算资源，在经济和技术上面临可持续性挑战。即使在没有人为干扰的情况下，算法也需要极高的准确性才能有效区分目标。对于技术成熟的对手，他们完全有能力采取措施抵消其核力量面临的漏洞。

总的来说，尽管机器学习技术在核安全领域展现出应用潜力，但目前面临的技术挑战、可靠性问题和对手的应对能力，使其难以在近期对核威慑产生决定性影响。这些技术需要更多研究和验证才能理解它们在核损害限制方面的实际效果。

网络攻击

网络攻击已经成为现代核指挥控制系统面临的重大挑战。随着核指挥控制通信（NC3）系统日益依赖数字技术，其面临的网络安全威胁也随之增加。这些威胁的特殊性在于：网络攻击具有低成本、高收益的特点，攻击来源难以准确追踪和归因，而且攻击手段多样且不断演进。更具挑战性的是，这类攻击可能在不被发现的情况下长期存在，给防御带来了巨大困难。

在具体影响方面，网络攻击可能导致指挥控制系统暂时失效，影响决策者对局势的准确判断，从而降低核威慑的可信度。特别是在危机时期，网络攻击可能增加误判和升级风险，甚至可能引发不必要的军事反应。这种威胁与传统核威慑之间的关系极其复杂，因为网络攻击的来源和意图往往难以确定，影响程度也难以准确评估。

为应对这些挑战，需要采取全面的防护措施。首要任务是加强NC3系统的网络安全防护，建立多重备份和应急机制。同时，还需要持续发展网络防御和监测能力，制定完善的网络攻击应对预案。在更广泛的层面上，加强国际合作与规范建设也是必要的。

这些网络安全挑战正在深刻改变传统核威慑理论，增加了战略层面的不确定性。它要求各方重新评估现有的安全战略，推动防御体系的现代化建设。在数字时代，核指挥控制系统的安全性需要更全面的防护策略，不仅要考虑传统的物理安全，还要特别重视网络空间的威胁。这种综合性的挑战要求决策者在制定政策时必须同时考虑网络和核两个维度的安全问题。

量子技术

量子技术在核安全领域的应用主要体现在三个关键方向：量子计算、量子通信和量子传感。量子计算的发展对现有的核指挥控制系统构成了潜在威胁，因为它可能破解当前广泛使用的加密系统。这种威胁促使各国加快发展抗量子计算的加密技术，以确保核指挥控制通信的安全性。同时，量子计算也为核武器的设计和模拟带来新的可能性。量子通信，特别是量子密钥分发（QKD）技术，为核指挥控制提供了一个全新的安全通信方案。这种通信方式基于量子力学原理，理论上具有不可窃听的特性，可以显著提升核指挥控制系统的通信安全性。然而，量子通信目前仍面临着距离限制、成本高昂等技术局限，其实际应用还需要进一步的技术突破。量子传感技术的发展可能对核威慑的战略平衡产生重要影响。这项技术可能提升核潜艇的探测能力，改进反隐身技术，并为精确导航提供新的解决方案。这些进展可能削弱现有的核威慑体系中的“第二打击能力”，从而影响战略稳定性。从战略层面看，量子技术的发展正在加剧大国间的技术竞争。各国都在积极投入资源发展量子技术，这不仅关系到核安全，还涉及更广泛的国家安全利益。然而，量子技术的发展仍面临着诸多挑战，包括技术成熟度、基础设施需求、成本效益等问题。这些发展表明，量子技术正在成为影响核安全的关键因素。它不仅改变了传统的核威慑理论，还要求决策者重新思考核安全战略。各国需要在发展量子技术的同时，建立相应的风险评估和管控机制，以维护战略稳定。这种技术革新也凸显了国际合作在应对共同安全挑战中的重要性。

通过对上述关键技术领域的分析，我们可以看到新兴技术对核稳定性的影响是多层次和复杂的。这些影响既包含潜在威胁，也带来新的机遇。

新兴技术的战略影响

新兴技术对核安全领域的战略影响是多方位和深远的。首先，在战略稳定性方面，人工智能、量子计算等技术正在挑战传统的威慑理论，不仅降低了核威慑的可信度，也增加了危机升级的风险，同时对核指挥控制系统的安全构成威胁。其次，在决策环境方面，新技术显著压缩了决策时间，增加了决策的复杂性和不确定性，使得误判风险大幅提升。第三，在军事能力层面，新技术推动了精确打击能力的提升、探测能力的增强，促进了防御系统的现代化，并催生了新型作战方式。第四，在治理体系方面，技术扩散加快导致管控难度增加，多领域军备竞赛同时展开，而国际规范和监管体系却难以跟上技术发展的步伐。面对这些挑战，需要加强国际合作，优化能力建设，创新治理机制，完善对话机制。从长远来看，这些变化要求我们重新思考威慑理论，调整战略文化，改革现有制度，重构核力量体系。

表3：新兴技术的战略影响（译者自制）

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译者评述

本文通过独特的分析框架，探讨了新兴技术对核稳定性的深远影响。文章最显著的特点在于将技术影响分解为“能力”与“认知”两个维度，这一框架不仅突破了传统安全研究过分关注物理能力的局限，更揭示了技术发展如何从根本上重塑决策者对核威慑的理解。特别是在探讨机器学习等新技术时，文章敏锐地指出这些技术不仅改变作战方式，更可能从本质上影响战略决策的过程和质量。

在分析深度方面，文章在不同技术领域的论述呈现出明显的差异性。太空技术部分的分析最为深入和系统，清晰展现了技术变革与战略影响的因果链，并提供了具体的案例支撑。高超声速武器的讨论主要聚焦于其对预警时间的压缩效应，但对其他潜在影响（如常规与核武器的模糊性）的探讨相对有限。机器学习部分虽然创新性地提出了认知维度的影响，但在具体机制分析上略显不足，且缺乏实际应用案例的讨论。从理论贡献来看，本文扩展了传统核威慑理论的分析框架，引入了技术-认知互动的新视角，并建立了评估新技术影响的系统方法。然而，文章也存在一定局限性：对某些技术的长期演进趋势预测不足，缺乏对技术之间相互作用的深入分析，对地缘政治因素的考虑相对有限。在政策建议方面，文章提出的观点具有一定前瞻性，但实操性有待加强。在军备控制方面，文章提出了将新技术纳入军控框架的必要性，但未充分考虑技术验证的可行性问题。关于危机管理，虽然强调了提升决策时间的重要性，但对如何在技术发展趋势下实现这一目标论述不足。在战略稳定维护方面，虽然提出了多层次的稳定维护机制，但对各国利益诉求的协调措施略显笼统。

本文为后续研究开启了几个重要方向。首先是技术融合研究，需要深入探讨多种技术叠加效应，关注技术协同如何影响战略稳定。其次是认知影响机制研究，需要深化对决策者认知变化的研究，探索技术发展与战略文化的互动。此外，区域维度分析也值得关注，包括拓展对不同地区技术发展特点的研究，考察区域性技术竞争对全球核稳定的影响。这篇研究工作为我们理解技术变革时代的核稳定性提供了有价值的分析框架。尽管在某些方面存在不足，但其创新性的视角和系统性的分析方法，无疑为相关领域的研究开辟了新的路径。未来的研究工作，应在此基础上进一步深化对技术与战略互动的理解，为维护全球战略稳定提供更有力的理论支撑。通过本文的分析，我们可以更清晰地认识到，在技术快速发展的时代，维护核稳定性需要更全面、更深入的思考。这不仅需要关注技术本身的发展，更要理解技术对战略认知和决策过程的深远影响。只有在这样的认识基础上，我们才能更好地应对技术变革带来的战略挑战，维护全球的和平与安全。

词汇积累

damage limitation

损害限制

second-strike capability

第二次打击能力

preemptive strike

预防性打击

strategic warning

战略预警

boost-glide vehicles

助推-滑翔飞行器

deep neural networks

深度神经网络

quantum sensing

 量子传感

graphical processing units

图形处理器

additive manufacture

 增材制造

synthetic biology

合成生物学

hyperspectral capabilities

高光谱能力

autonomous systems

 自主系统

mobile missile launchers 

 移动导弹发射车

nuclear delivery platforms

核武器运载平台

early-warning satellites

预警卫星

missile guidance systems

导弹制导系统

surveillance systems

监视系统

strategic communication satellites

战略通信卫星

low-earth orbit

 低地球轨道

geosynchronous orbit

 地球同步轨道

operational patterns

作战模式

adversarial samples

 对抗性样本

译者：丁伟航 ，国政学人编译员，上海理工大学讲师。

校对 | 丁伟航

审核 | 丁伟航

排版 | 范世一

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