從成群的無人機,到網路與電磁頻譜中的隱形戰,未來的戰爭將由運算力定義。美國軍方不再是所向無敵的領導者。美軍憑著精準導彈與全能感測器,長驅直入全球海域與領空的時代,早已一去不復返。據一家媒體報導,1991年波斯灣戰爭後,世界各國的國防部普遍感到震撼,也擔心消滅海珊軍隊的精準攻擊可能被用來對付世界上的任何軍隊。對中國政府來說,這種震撼與擔憂有如經歷了一場1「心理核戰」。此後的30年間,中國投入大量資金發展高科技武器,放棄了毛澤東時代發動低技術人民戰爭的教條,積極接納未來戰爭將依靠先進的感測器、通訊、運算技術的概念。如今,中國正在發展先進作戰部隊所需的運算基礎設施。
中國的目標不單只是在系統上與美國匹敵,更要發展出「抵銷」美國優勢的能力——這招是借鑒美國國防部1970年代的概念,並拿它來反制美國。中國已經部署了一系列可以系統化削弱美國優勢的武器。中國的精準反艦飛彈,使美國的水面艦艇在戰時行經台灣海峽變得極其危險,因此牽制了美國的海軍力量。中國新的防空系統,對美國在戰爭中控制領空的能力也構成了挑戰。中國的遠距攻陸飛彈,威脅著從日本到關島的美軍基地網絡。中國的反衛星武器,可能癱瘓通訊與GPS網路。中國的網路戰爭能力還沒經歷過戰爭的考驗,但中國會想辦法摧毀美國整個軍事系統。與此同時,在電磁頻譜上,中國可能會干擾美國的通訊及蒙蔽美國的監視系統,使美軍無法看到敵人,或無法與盟友通訊。
支持這一切能力的是中國軍方的一個信念:戰爭不僅變得「資訊化」,也變得「智慧化」(這個軍事術語不太貼切,它的意思是把AI應用在武器系統上)。當然,過去半個世紀以來,運算力一直是戰爭的核心,儘管可用來支持軍事系統的1與0數量已是幾十年前的數百萬倍。如今面對的新情況是,美國現在面臨一個實力堅強的挑戰者。蘇聯在飛彈數量方面可與美國匹敵,但在位元組方面比不上美國。中國則認為自己在這兩方面都可以與美國較勁。中國半導體業的命運,不單只是商業問題而已。哪個國家能產出更多的1與0,就擁有更大的軍事優勢。
哪些因素將決定這場運算競賽呢?2021年,以Google前執行長艾力克.施密特(Eric Schmidt)為首的一群美國科技與外交政策大老發布了一份報告,預測「中國可能超越美國,2成為全球AI超級大國」。中國領導人似乎也認同這個看法。誠如中國軍事專家卡尼亞所言,解放軍談論「AI武器」3已經至少10年了,這是指使用「AI來自動追蹤、辨識、摧毀敵方目標」的系統。習近平也曾敦促中國人民解放軍,「加快軍事智慧化的發展」,作為國防優先要務。
軍事AI的概念,容易讓人聯想到殺手機器人的形象。然而在許多領域裡,應用機器學習可以讓軍事系統變得更好。例如,預測性維護(瞭解機器何時需要維修)已經在幫助飛機持續在空中飛行,船艦繼續在海上航行。AI啟動的潛艇聲納或衛星圖像,可以更精確地辨識威脅。新的武器系統可以更快被設計出來。炸彈與飛彈可以更準確地瞄準目標,尤其是移動的目標。空中、水中、陸面的自動運載工具,已經在學習如何操縱、辨識對手並加以摧毀。上述一切不全然像「AI武器」這個詞所暗示的那麼有革命性。例如,幾十年前美國就已經有自主導引飛彈了。但隨著武器變得更有智慧、更自主,它們對運算力的需求只會增加。
在開發及部署AI系統的競賽中,中國不見得一定會贏,部分原因在於這場競賽不是只靠單一技術,而是攸關複雜系統。值得記住的是,冷戰時期的軍備競賽並不是由第一個把衛星發射到太空的國家獲勝的。然而,中國的AI實力無疑令人刮目相看。喬治城大學的班.布坎南(Ben Buchanan)指出,駕馭AI需要資料、演算法、運算力等4三大要件。運算力除外,中國的能力可能已經與美國相當。
在取得可輸入AI演算法的資料類型方面,中國與美國都沒有明顯的優勢。中國的支持者認為,中國的監視體制及龐大的人口,使其可以收集更多的資料,雖然收集中國民眾資料的能力可能在軍事領域沒有多大的幫助。例如,中國即使擁有再多上網購物習慣或中國13億公民臉部結構的資料,也無法訓練電腦辨識潛伏在台灣海峽的潛艇聲音。中國在收集有關軍事系統的資料方面,並5沒有任何的先天優勢。
在設計聰明的演算法方面,很難說中美哪一方有優勢。以AI專家的數量來看,中國的能力似乎與美國相當。馬可波羅(MacroPolo)是一個專門關注中國的智庫,其研究人員發現,全球頂尖的AI研究人員中,有29%來自中國,20%來自美國,18%來自歐洲。然而,這些專家中有驚人的比例最終留在美國工作,美國雇用了全球59%的6頂尖AI研究人員。新的簽證與旅行限制,再加上中國努力留住更多的研究人員,可能會抵銷美國從地緣政治對手奪走最聰明人才的技能。
至於布坎南所謂「三大要件」的第三部分:運算力,美國仍遙遙領先,雖然近年來這方面的優勢已明顯削弱。中國仍非常依賴外國的半導體技術(尤其是美國設計、台灣製造的處理器)來做複雜的運算。不止中國的智慧型手機與個人電腦依賴外國的晶片而已,中國大多數的資料中心也是如此,這也解釋了為什麼中國那麼努力地從IBM、AMD等公司取得技術。例如,一項中國的研究估計,在中國執行AI任務的伺服器上,有高達95%的GPU是7由輝達設計。英特爾、賽靈思、AMD和其他公司的晶片,在中國的資料中心裡也非常重要。即使採用最樂觀的預測,中國也需要5年的時間,才能設計出有競爭力的晶片及其周邊的軟體生態系統;至於在國內生產這些晶片,那又需要更長的時間了。
然而,對許多的中國軍事系統來說,取得美國設計、台灣製造的晶片並不難。喬治城大學的研究人員最近檢閱了343份可公開取得的AI相關人民解放軍採購合約,發現其中僅不到20%的合約涉及8遭美國出口管制的公司。換句話說,中國軍方想購買先進的美國現成晶片,並把那些晶片嵌入軍事系統,並不是很難。喬治城大學的研究人員也發現,中國的軍備供應商甚至在他們的網站上宣傳自己使用美國的晶片。中國政府備受爭議的「軍民融合戰略」看來正在發揮效果(該戰略是把先進的民用技術應用在軍事系統上)。如果美國的出口限制沒有重大的改變,中國人民解放軍只要從矽谷採購,就能獲得需要的大部分運算力。
當然,中國的人民解放軍不是唯一試圖把先進運算力應用到武器系統的軍隊。隨著中國軍方的戰鬥力提升,美國的國防部意識到它需要新的戰略。2010年代中期,美國國防部長查克.海格(Chuck Hagel)等官員開始談到需要一種新的「抵銷」策略(這讓人想起裴瑞、布朗、馬歇爾在1970年代為了克服蘇聯的數量優勢所做的努力)。如今美國面臨著同樣的基本困境:中國可部署的艦艇與戰機比美國多,尤其是像台灣海峽這樣重要的戰區。「我們永遠不會在坦克、飛機、人馬的數量上,與對手或競爭者較量。」前國防部的副部長鮑勃.沃克(Bob Work)如此宣稱,他是這項新抵銷戰略的發起者,很顯然呼應了1970年代末期的思維。換句話說,美軍只有在擁有決定性的技術優勢時9才會勝出。
這種技術優勢是什麼呢?沃克認為,1970年代的抵銷策略是由「數位微處理器、資訊科技、新型感測器、匿蹤技術」所推動,這次將由「先進的AI與自主性」推動。美軍已經部署了第一代的新型自駕器,例如海上無人機(Saildrone)。這是一種無人船,可在海上漫遊數月,同時追蹤潛艇或攔截對手的通訊。這些設備的成本只有一艘普通海軍艦艇的一小部分,所以軍方可以部署許多這樣的設備,並在世界各地的海洋上為感測器與通訊提供平台。自主水面艦艇、飛機、潛艇也正在研發與部署中。這些自主平台將需要AI來指引它們及做決策,它們內建的運算力愈強,做出的決定就愈聰明。
國防先進研究專案局(DARPA)所開發的技術,使1970年代的抵銷策略得以實現。如今DARPA正在將運算力運用在設計戰爭中使用的新系統。DARPA的領導者想像「分布在整個戰場空間的電腦(大至海軍艦艇,小至無人機),10能夠相互溝通及協調」。挑戰不在於只把運算力嵌入個別裝置中(如一枚導彈),而是把戰場上的數千個裝置都連接起來,讓它們共用資料,讓機器做更多的決策。例如,DARPA資助了11「人機協作」的研究專案,想像一架有人駕駛的戰鬥機與幾架自動駕駛的無人機一起飛行,這些無人機都為人類飛行員增添了另一組眼睛與耳朵。
就像那些在美國導彈的導引電腦中穿梭的電子決定了冷戰的勝敗一樣,未來的戰爭可能是由電磁頻譜決定的。世界各國的軍隊對電子感測器與通訊的依賴程度愈高,他們就愈需要爭奪發送訊息或偵查及追蹤對手所需的頻譜空間。目前我們對戰時電磁頻譜的運作,只有初步的瞭解。例如,俄羅斯在對烏克蘭的戰爭中,使用了多種雷達與訊號干擾器。據報導,俄羅斯政府也在普丁總統公務出差期間阻擋GPS訊號,那可能是12出於安全考量。DARPA正在研究不依賴GPS訊號或衛星的13替代導航系統,使美國飛彈在GPS系統癱瘓下依然能夠擊中目標。
爭奪電磁頻譜的競爭,將會是一場以半導體進行的無形戰。雷達、干擾、通訊都是由複雜的無線射頻晶片及數位類比轉換器(digital-analog converter)管理的,它們靠著調節訊號來善用開放的頻譜空間,向特定的方向發送訊號,並試圖混淆對手的感測器。與此同時,強大的數位晶片將在雷達或干擾器內執行複雜的演算法,評估收到的訊號,並在幾毫秒內決定發出哪些訊號。這都會影響軍隊的14偵查與通訊能力。如果自主無人機無法判斷它們在哪裡或正朝著哪個方向運行,它們就沒有多大的價值。
未來的戰爭將比以往更依賴晶片——執行AI演算法的強大處理器,處理資料的大型記憶體晶片,以及偵查與產生無線電波的完美調諧類比晶片。2017年,DARPA啟動一項名為「電子復興計畫」(Electronics Resurgence Initiative)的15新專案,要打造下一波與軍事有關的晶片技術。就某些方面來說,DARPA對晶片重新燃起的熱情,很自然地源於它的歷史。它曾經資助加州理工學院的米德等開創性的學者,也協助推動了晶片設計軟體、新微影成像技術、16電晶體結構的研究。
然而,DARPA與美國政府發現,要塑造晶片業的未來比以往更加困難。DARPA的預算是每年數十億美元,比晶片業多數大公司的研發預算還少。當然,DARPA在一些更新穎前衛的研究概念上花了更多錢,而英特爾、高通等公司則是把大部分的錢花在未來兩三年就能看到成果的專案上。不過,整體而言,美國政府購買的晶片占全球晶片的比例比以往小。1960年代初期快捷與德儀生產的積體電路,幾乎都是由美國政府購買。到了1970年代,美國政府購買的晶片比例已17降至10%到15%,如今更是只占美國晶片市場的2%。蘋果的執行長庫克身為晶片買家,他對晶片業的影響力比當今美國國防部的任何官員還大。
製造半導體的成本很高,所以連美國國防部也負擔不起內部製造的費用。美國國家安全局(National Security Agency)曾在其馬里蘭州米德堡(Fort Meade)的總部設有晶片製造廠。然而,2000年代,美國政府認為,按照摩爾定律持續升級的成本太高了。如今,連設計先進的晶片18(可能耗資數億美元),對多數的專案來說也太昂貴了(最重要的專案除外)。
美國軍方與政府的情報機構,都把晶片的生產外包給「信賴的代工廠」。這種做法對多種類比或無線射頻晶片來說比較簡單,因為美國在這些晶片方面擁有世界級的能力。然而,在邏輯晶片方面,這就會出現一種兩難的局面。雖然英特爾主要是為自己的個人電腦與伺服器事業生產晶片,但該公司的生產力目前是落後領先水準。與此同時,台積電與三星把最先進的製造力留在台灣與南韓。而且,晶片組裝與封裝的很大一部分也是在亞洲進行。隨著美國國防部試圖使用更多現成的元件來降低成本,它將從國外購買更多的設備。
軍方擔心,國外製造或組裝的晶片比較容易遭到篡改,可能被添加後門或寫入錯誤。然而,即使是國內設計及生產的晶片,也可能出現意想不到的漏洞。2018年,研究人員發現,英特爾廣泛使用的微處理器架構中,有兩個根本的錯誤,19分別稱為Spectre和Meltdown。這兩個漏洞可讓人複製密碼之類的資料,這是很重大的安全漏洞。據《華爾街日報》報導,英特爾在通知美國政府以前,先向客戶(包括中國的科技公司)20披露了那些漏洞,這項舉動又導致國防部的官員更加擔心他們對晶片業的影響力愈來愈小。
DARPA正在投資一項技術,希望確保晶片不會遭到篡改,或驗證晶片完全按計畫製造。以前軍方可以依靠德儀等公司在國內設計、製造、組裝先進的類比與數位電子產品,但那樣的日子早已不復存在。如今根本無法避免從國外採購,而且很多東西是從台灣購買的。因此,DARPA只好押注在技術上,才能做到對微電子21採取「零信任」:也就是說,什麼都不信任,直接以技術來檢驗一切,例如在晶片上植入微小感測器,偵測晶片是否遭到修改。
然而,這些利用微電子技術來激發新的「抵銷」策略,以及重建美國對中國與俄羅斯的明確軍事優勢等做法,都是假設美國將維持它在晶片領域的領先地位。但現在看來,這是一個有風險的賭注。在實行「跑得更快」策略的時代,美國在晶片製程的某些環節已經落後,最明顯的是在製造先進邏輯晶片方面日益依賴台灣。30年來,英特爾一直是美國晶片業的龍頭,但現在顯然已經大不如前。許多業界人士認為,英特爾已經明顯落後了。與此同時,中國正向晶片業投入數十億美元,同時逼外國公司交出敏感技術。對每家大型晶片公司來說,中國的消費市場是遠比美國政府還要重要的客戶。
中國為了取得先進技術所投注的心血、中美電子業之間的緊密關連、以及中美兩國對台灣製造的共同依賴,都令人擔憂。美國的發展已經變慢了,而且它現在把軍力的未來押注在一項其主導地位22正逐漸下滑的技術上。美國國防部負責這個議題的官員麥特.特賓(Matt Turpin)認為:「如果中國與我們坐在同一輛車上,想用抵銷策略來領先中國23是幾乎不可能的。」
習近平公開呼籲「把衝鋒號吹起來」。中國領導人已經把中國對外國晶片製造商的依賴,視為一個關鍵弱點。他們制定了計畫,藉由收購外國的晶片製造商、竊取他們的技術,以及向中國的晶片公司提供數十億美元的補助,來重塑全球的晶片業。中國人民解放軍現在指望這些努力可以幫他們規避美國的限制,儘管它在追求「軍事智慧化」的過程中仍可以合法買到許多美國晶片。在承認中國的軍事現代化縮小了中美的軍力差距後,美國的國防部推出新的抵銷行動,尤其是在中國沿海有爭議的海域上。台灣不單只是生產中美兩國軍方都押注的先進晶片,也是最有可能成為未來戰場的地方。