進入21世紀以來，美國、中國和俄羅斯一方面繼續在傳統的軍備競爭，如第五代戰鬥機、重型轟炸機和航空母艦。然而，第四次工業革命所創造的新一代體積更小、更智能、成本更低的武器，無疑對當今軍隊的武器系統發起了顛覆性的挑戰。這種挑戰將遍及陸地、海洋和空中等各個作戰域。本文總結並分析了未來5年（2020-2025）最直接影響軍事能力的幾個關鍵技術，及其對作戰域的影響。
這些小型、智能和廉價的武器將從根本上改變戰爭的性質，並非常有可能主導大國衝突。總之，我們正在走向一個“精確的時代”。而在如今的大國競爭時代，最關鍵問題是哪個國家能夠最迅速、最有效地適應這場顛覆性的革命。
技術融合
與以往的工業革命一樣，這次工業革命也不是僅基於單一技術的，而是建立在一系列快速成熟的技術融合之上。本文簡要分析了那些在未來5年(2020-2025年)最直接影響軍事能力的因素。
1.1 納米技術
納米技術是在納米尺度上進行的科學、工程和技術，納米尺度約為1至100納米。從這個角度來看，一張新聞紙的厚度約為100,000納米。納米技術可應用於化學、生物、物理和材料科學，以顯著提高強度、燃燒性和導電性等一系列性能。
納米技術最直接的軍事應用是納米炸藥。公開來源的報告表明，納米炸藥的爆炸力是常規炸藥的10倍。而納米研究仍在繼續，這意味着國家和非國家行為者可以獲得更大的常規爆炸力。爆炸能力的增加可以使那些新的、更小的武器具有與大型傳統武器相同的效力。
第二個領域是納米材料。碳納米管(由石墨烯製成)比鋼強400多倍，是特殊的導體。可以用來減輕許多產品的重量，如：電子產品、汽車、醫療設備等。一旦石墨烯達到大量廉價可用的階段，必將廣泛應用於日用品以及高端軍事的各個領域。此外，納米材料還極大地增加了電池的存儲容量，基於石墨烯的超級電容器將大大提高充電效率。納米材料還可以製造智能織物，這些織物會隨着背景和納米塗料的變化而變化。另外，抗輻射電路可以保護電子設備免受微波武器的影響，被認為是最有價值的納米產品是。總之，基於納米技術的材料、電路、能量存儲和炸藥的改進將使得各種武器裝備的射程、有效載荷和隱身能力的大幅提高。
1.2 無人機
1.2.1 監視/偵察無人機
商業、自主監視無人機的快速發展正在降低遠程、多光譜和雷達的運營成本。長航時(30小時以上)、軍用遙控無人駕駛飛行器，如“全球鷹”(Global Hawk)，不僅價格昂貴(1.3億美元)，並且還需要完善的配備才能支撐其發揮效力。而如今的長航時監視系統只需要幾名人員，自主垂直起降無人機DX-3可以攜帶光檢測的測距技術，任務範圍可達900英里。
1.2.2 通信中繼無人機
長續航時間或系留無人機可以提供臨時節點，以擴展現有系統的範圍，或者為持續損壞的節點提供快速替換。
1.2.3 攻擊型無人機
捕食者無人機成為近20年裡最為熱門的無人機，其高端系列售價200萬美元，也僅是F-35的1/45。而XQ-222無人機的射程為3000英里(是F-35的兩倍多)，有效載荷為600磅。其成本優勢也不容忽視：由於其垂直起飛和回收系統，XQ-222的訓練成本最低，不需要機場，不需要飛行員和維護人員的培訓，沒有飛行員獎金，沒有退休費用等等……美國空軍也正在研製並測試其專用的XQ-58A版本（遠程、高亞音速無人駕駛飛行器）。
然而，攻擊型無人機技術並不限於百萬美元的系統。自2011年以來，美國已經向阿富汗運送了超過4000架價值15000美元的彈簧刀無人機。它長2英尺，寬3英寸，只有6磅重，可以飛行約6.2英里，並為操作員提供實時視頻，操作者還可以對其發現的任何目標進行“自殺式攻擊”。伊朗在2019年9月對沙特阿拉伯阿布卡奇石油設施的襲擊就是典型案例。伊拉克在2016年10月至2017年1月期間也進行了80多次無人駕駛飛機襲擊。此外，商業公司正在測試自主垂直起降無人機，這些無人機不依賴全球定位系統，抗電子干擾能力強，射程數百英里，精度為1米，價格低廉，可以一次性使用。
1.2.4 海上無人機
商業航運業正在發展一系列無人駕駛的水面船隻，從北海渡輪到電動沿海貨船和全尺寸集裝箱船和油輪。2018年起，美國海軍就在開發水下無人機來探測和打擊敵方戰鬥人員，使用一群船隻在幾個小時內清除一個布滿地雷的海峽、跟蹤敵人的潛艇，並守衛關鍵的基礎設施。無人水下航行器可以成為潛艇部隊相對廉價的替代品或增強手段。
1.2.5 地面無人機
地面無人機已經應用與實戰。雖然目前面臨一些困難，但許多國家仍在繼續開發無人駕駛地面車輛。
簡而言之，軍用和商用無人機的使用——無論是在地面、海上還是空中——全部在呈爆炸式的增長。全球智能商用無人機市場預計到2025年將達到1790億美元。
1.2.6 反擊無人機
自2002年以來，DARPA開始贊助一年一度的黑色飛鏢實彈演習，以探索摧毀無人機的方法。促進了反無人機技術的發展，具體包括：動能殺傷、定向能(激光和電磁脈衝)、軟件攻擊以及電子和GPS干擾。激光、軟件攻擊和電磁脈衝方法似乎對蜂群有最大的潛在影響。但每種方法都有很大的局限性。在最新的方法中，DARPA正在探索使用無人機群來擊敗無人機群，並開發最有效的軟件和策略。實驗小組隨後駕駛由25架無人機組成的混合群相互攻擊，取得了顯著的成功。但這一概念還沒有在更大群體樣本上進行過測試，也沒有付諸實戰。
1.3 人工智能
人工智能是一個廣泛的動態領域。本章只討論在小型、智能和廉價武器發展中最重要的兩個人工智能領域：獨立於全球定位系統的導航和目標識別。
賓夕法尼亞大學的四軸飛行器“使用智能手機進行自主飛行，只使用機載硬件和視覺算法，就可以不依賴全球定位系統。”DARPA也正在利用地球磁場的變化開發精確導航。這兩種系統都不受全球定位系統干擾或欺騙的影響。但是雖然這些系統可以讓無人機到達目標區域，但以目前的技術還不能確保它能擊中特定的目標。此外，真正自主無人機打擊行動的第二個關鍵要素是準確的目標識別。許多研究人員正在研究利用人工智能將通過機載傳感器以提供準確的識別。2019年初的一份在線雜誌對七種可以識別和跟蹤人的商業無人機進行了評級。而美國空軍研究實驗室正在使用一種新的遙控晶片來識別雷達生成的空中圖像中的軍用和民用車輛。
1.4 無人機蜂群
2014年，弗吉尼亞大學的一個團隊在一天內打印了一架3D無人機，然後使用小電機、2節電池和一部安卓手機，生產了一架800美元的自主無人機，航程約為30英里。如今，一家擁有1000台Carbon3D打印機的工廠每天可以打印10萬架自主無人機的機身，至於成品的組裝和裝運，都可以通過機器人實現自動化。發射數千架無人機將具有挑戰性，但通過使用像多管火箭系統一樣設置的標準集裝箱，可以快速移動和使用大量無人機。無人機蜂群的數量優勢就足以對任何現有的防空系統造成巨大壓力。
1.5 小型彈頭技術
無人機群面臨的前兩個挑戰：自主導航和目標識別技術，已經在2020年得到了顯著的發展。而最後一個挑戰——小型無人機的有效載荷限制——可以通過以下三種方法解決。第一個也是最不具技術挑戰性的方法是“攜帶引爆器”。第二種方法，使用爆炸成型彈藥( EFPs)作為彈頭，這種方法技術要求更高。第三種方法是利用蜂群，依靠幾十枚小型彈頭的累積傷害來完成任務。
“攜帶引爆器”通常適用於引爆易燃目標，如彈藥庫、停放的飛機、燃料卡車或火箭發射器。幾盎司炸藥只要投放到正確位置，就將引發二次爆炸，造成毀滅性的打擊。俄羅斯多次使用小型無人機向烏克蘭彈藥庫投擲簡易手榴彈。由此產生的二次爆炸摧毀了數十萬噸彈藥。而要穿透非爆炸目標，如補給卡車或輕型裝甲車，可以使用第二種方法：EFPs。一個合適的拇指大小的EFP只有3盎司重，可以穿透半英寸的鋼。將EFP的尺寸增加到只有幾磅，可以摧毀甚至是裝甲良好的車輛。無人機、人工智能和先進製造的結合意味着在未來的戰場上可能會有成千上萬的移動、智能、活躍的獵人。
1.6 低成本衛星
不論政府和大公司們如何挖掘其現有衛星的能力，都無法與商業衛星的低成本相比。立方星的每個模塊大小是邊長僅約為4英寸，其成本低於125,000美元，已成為空間服務新產業的關鍵。Viasat正在建立一個微小衛星網絡，使客戶能夠近乎實時地查看不斷增加的觀測衛星網絡的圖像和視頻。可見，大國已經失去了對太空使用的壟斷。“廉價空間”意味着在一個破壞性技術和大國競爭的時代，所有軍事規劃者必須假設幾乎任何敵人在移動時都能看到他們的部隊。
1.7 高超聲速武器
高超聲速武器，也稱為超高速武器，其速度是音速的5到25倍。實現高超聲速武器有三種不同的方法——助推-滑翔火箭、巡航導彈和炮彈。每種方法都在迅速成熟，並將極大地改變大國衝突的特徵。但目前預計大多數不會在未來5年內大量投入作戰。
助推-滑翔火箭系統要求彈道導彈在機動之前達到速度和高度。一旦投入使用，將提供具有毀滅性力量的機動、遠程精確打擊。大國似乎都在開發這類武器，重點是攜帶核彈頭。美國預計在2028年前擁有一個可運行的助推-滑翔系統。相比之下，高超聲速巡航導彈更為廉價，可以由各種地面、海上和空中平台發射，但體積更小，射程也有限。美國空軍正在研製AGM-183空中發射快速反應武器。美國陸軍正在開發一種遠程高超聲速武器。最後一項技術，高超聲速炮彈，更便宜，但射程更遠——目前只有大約50英里。陸軍已經設定了一個射程為1000英里的火炮目標，但是還沒有部署這種系統的預計日期。
總之，這些技術進步將在新興的大國競爭時代徹底改變戰爭的所有領域，並改變未來衝突的戰術和作戰環境。
戰術影響
以上這些小型、智能、廉價技術的崛起將對各個作戰領域——地面、海上、空中、太空、網絡和電磁——產生重大戰術影響，更重要的是對跨領域作戰產生影響。
2.1 地面作戰域
當我們將簡單的無人機、增材製造（3D打印）、自主導航和目標識別結合起來時，地面部隊可能需要處理數千甚至數萬架無人駕駛飛機。但如果將他們都打包在商業集裝箱或卡車中，並在戰場上移動，就很難被識別或搶占。如果進而將其與地雷、GRAMM(制導火箭、大炮、迫擊炮和導彈)火力和其他精確武器結合起來，那麼“無人機家族”可以創造一個作戰雙方都無法撼動的縱深地帶。目前，地面部隊正處於新技術逐漸取代舊技術的階段，未來發展空間巨大。
2.2 .海上作戰域
俄羅斯、以色列等國家已經生產了集裝箱式巡航導彈，可以為各種平台提供反艦武器。集裝箱船可以通過增加40至50件集裝箱化武器和一個簡單的指揮和控制系統而變為軍艦，價格約為1.25億美元，只相當於一艘海軍沿海戰鬥艦(LCS)購買價格的一小部分。這是一種生存能力更強、價格更低的船隻，並且可以為艦隊增加大量導彈。
除了能力越來越強的巡航導彈之外，像XQ-58A這樣的垂直起落無人駕駛飛機意味着幾乎任何海船都可以是小型飛機。此外，許多戰艦在頂部裝有盒式發射器。這些提供了容易識別的目標點和二次爆炸的巨大潛力。水下武器對海軍構成了更大的挑戰。各種商用無人水下航行器甚至可以變身為潛艇部隊。如果發展成武器系統，商用無人駕駛飛行器可能會極大地改變海軍。 在新興的大國競爭時代，大量相對廉價的自主無人機和巡航導彈的出現將徹底改變海上戰爭。
2.3 空中作戰域
對於傳統的有人駕駛的空中力量來說，無人機和巡航導彈的結合一方面可以克服傳統空中力量的許多弱點，但另一方面也提高了一些國家反進入/區域封鎖和精確的遠程打擊能力。空中力量正面臨巨大的變化。載人飛機已經過時，成本低廉的無人機、巡航和彈道導彈、潛在的高超音速導彈才是未來。然而，美國目前沒有辦法保護空軍基地免受這種新一代武器的攻擊，航空母艦也面臨着越來越大的威脅。當前已有或設想的武器系統還無法發現並攻擊這些移動系統。而對於飛行員來說，也必將被無人機所替代。
2.4 太空作戰域
在太空領域中，微型衛星和立方星的出現，加上商業發射平台的興起，將大大增加太空攻擊的可能。2020年4月，諾斯羅普·格魯曼公司的任務擴展飛行器成功地與國際通信衛星組織901號對接，並在軌道上為其提供服務（該系統可用於衛星摧毀和修復）。太空資產是否會被用來攻擊地球上的目標仍然是一個懸而未決的問題。此外，為了在太空的戰鬥中保護重要資產，美國需要發展衛星上使用動能和軟殺傷的能力，同時修復能力也至關重要。
2.5 信息作戰域
相比之下，網絡戰是持續的、全球性的、持續的和不斷發展的。隨着第四次工業革命的繼續，網絡空間的持續衝突只會不斷加速。而所有網絡在現實世界中都有節點，如衛星下行鏈路、服務器和光纖網絡，這些節點都很脆弱。與網絡攻擊不同，對已知位置的物理攻擊會對對手的網絡造成重大且可預測的損害。而協調現實世界的攻擊也比混合網絡和現實世界的攻擊更容易操作。這是一個跨領域開發的成熟領域。
2.6 電磁作戰
電磁頻譜的使用對於在其他領域進行戰爭至關重要。如果一種力量可以主宰整個頻譜，就可以嚴重限制甚至擊敗對手在陸地、海洋、空中、太空和網絡上的所有能力。此外，網絡系統通常依賴電磁通信鏈路，這些鏈路可能會受到干擾、退化或欺騙。電子設備的小型化、計算機功率的大幅提高、電磁脈衝系統的創造以及傳感器的改進，使得電磁頻譜成為高科技競爭的一個關鍵領域，而這個領域很大程度上決定未來參與的結果。
軍事行動
未來10到20年的技術融合意味着每個國家與非國家行為者都將擁有精確打擊能力。擁有100台3D打印機的國家就可以使用成千上萬架精密無人機作為戰鬥武器。通過將這些無人機與被動傳感器配對，防禦者在選擇開火之前不必發射任何信號。因此，未來的戰爭很可能是由防禦者選擇何時發起，並且通過大規模精確打擊來完成。簡而言之，完善的防守將能夠創造戰術優勢。
因此，那些試圖登陸別國地面部隊的進攻將會面臨重大傷亡甚與不對等的經濟損失。無論是在人力還是財力方面，未來的干預成本將比現在高得多。
