《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》第七部分：下一個抵消戰略

《芯片戰爭：世界最關鍵技術的爭奪戰》是美國經濟史學家克里斯·米勒撰寫、蔡樹軍翻譯的科技類著作。該書以半導體產業全球分工為主線，追溯從冷戰至今的芯片技術發展歷程，闡釋芯片在現代軍事、經濟和地緣政治中的戰略地位。全書涵蓋美國通過技術博弈確立主導地位、臺灣半導體產業崛起、華為5G技術受限等案例，分析全球芯片短缺與供應鏈危機背后的國家競爭。書中提及美國《芯片法案》補貼政策、EUV光刻機研發困境等議題，揭示大國在人工智能與軍事技術領域的核心博弈。

下一個抵消戰略

從成群的無人駕駛飛機到網絡空間和電磁頻譜中的隱形戰斗，戰爭的未來將由計算能力決定。美國軍方不再是不受挑戰的領導者。在精確導彈和全方位傳感器的保障下，美國無可匹敵地進入世界海洋和領空的日子早已一去不復返了。1991年海灣戰爭后，震蕩在世界各國國防部的沖擊波，以及對薩達姆軍隊的外科手術式打擊可能被用來對付世界上任何一支軍隊的恐懼，讓世界各國感覺像是一場“心理核襲擊”。

在那場沖突后的30年里，中國向高科技武器投入了大量資金，接受了未來戰爭將依賴先進傳感器、通信和計算的理念。現在，中國正在開發先進作戰部隊所需的計算基礎設施。

中國的目標不僅僅是逐個系統地與美國相匹配，而是發展能夠“抵消”美國強國優勢的能力，采用五角大樓20世紀70年代的構想，“以彼之道，還施彼身”。

中國軍界相信，戰爭不僅僅是“信息化”，而且是“智能化”，意味著將人工智能應用于武器系統。當然，在過去的半個世紀里，計算能力一直是戰爭的核心，盡管可用于支持軍事系統的1和0的數量比幾十年前增加了數百萬倍。如今的新情況是，美國現在有一個可信的挑戰者。蘇聯可以在導彈數量方面與美國相匹敵，但不能一個字節、一個字節地匹敵。中國認為可以同時做到這兩件事。中國半導體產業的命運不僅僅是一個商業問題，無論哪個國家能生產出更多的1和0，都將擁有巨大的軍事優勢。

什么因素將定義這場計算競賽？2021年，由谷歌前首席執行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）擔任主席的一群美國科技和外交政策巨頭發布了一份報告，預測“中國可能超越美國成為世界人工智能超級大國”。

軍事人工智能的概念讓人聯想到殺手機器人的形象，但在許多領域，應用機器學習可以使軍事系統變得更好。預測性維護——了解機器何時需要修理，有助于保持飛機繼續飛行、船舶繼續航行。人工智能潛艇聲吶或衛星圖像可以更準確地識別威脅，可以更快地設計新的武器系統。炸彈和導彈可以更精確地瞄準目標，尤其是針對移動目標。空中、水下和陸地上的自動飛行器已經開始學習機動、識別和摧毀敵人。并非所有這些都像“人工智能武器”這類詞語所暗示的那樣具有革命性。例如，幾十年來，人們已經擁有了發射后不管的自導導彈。但隨著武器變得更智能、更自主，武器對計算能力的需求只會增長。

中國不能保證會贏得開發和部署人工智能系統的競賽，部分原因是這場“競賽”不是關于單一技術的，而是關于復雜系統的。值得記住的是，冷戰軍備競賽并不是第一個將衛星發射到太空的國家贏了。但中國在人工智能系統方面的能力無疑令人印象深刻。 喬治敦大學的本·布坎南（Ben Buchanan）指出，利用人工智能需要數據、算法和計算能力的“三位一體”。 除了計算能力，中國的能力可能已經與美國相當。

在訪問可輸入人工智能算法的數據類型方面，中國和美國都沒有明顯的優勢。中國的支持者認為，中國的國情讓其能夠搜集更多的數據，盡管搜集人口數據的能力在軍事領域可能沒有多大幫助。然而，中國在搜集與軍事系統相關的數據方面沒有內在優勢。

在設計聰明的算法時，我們很難說一方是否具有優勢。以人工智能專家的數量來衡量，中國似乎擁有與美國相當的能力。一家專注于中國的智庫麥克羅波洛（MacroPolo）的研究人員發現，在世界領先的人工智能研究人員中，有29%來自中國，而美國和歐洲的比例分別為20%和18%。但這些專家中有相當的一部分最終留在美國工作，美國雇用了59%的世界頂尖人工智能研究人員。 新的簽證和旅行限制，加上中國在國內留住更多研究人員的努力，可能會抵消美國搜羅地緣政治對手最聰明頭腦的歷史技能。

在布坎南的“三位一體”的第三部分計算能力中，美國仍然占據著相當大的領先優勢，盡管近年來美國的計算能力明顯下降。中國仍然嚴重地依賴境外的半導體技術進行復雜的計算。依賴進口芯片的不僅僅是中國智能手機和個人電腦，大多數中國數據中心也是如此，這解釋了為什么中國如此努力地從IBM和AMD等公司獲得技術。例如，一項中國研究估計，在運行人工智能的中國服務器中，多達95%的GPU是由英偉達設計的。 英特爾、賽靈思、AMD和其他公司的芯片在中國數據中心至關重要。即使在最樂觀的預測下，中國還需要五年時間才能設計出具有競爭力的芯片及其周圍的軟件生態系統，而要在境內大批量制造這些芯片的時間還要長得多。

但對于許多中國軍事系統來說，獲得美國設計、中國臺灣制造的芯片并不困難。喬治敦大學的研究人員最近對343份公開的與人工智能相關的中國軍方采購合同進行了研究，發現不到20%的合同涉及受美國出口管制的公司。 他們認為，中國軍方可以從貨架上購買美國最先進的芯片并將其用于軍事系統。喬治敦大學的研究人員發現，中國軍方供應商甚至在網站上宣傳其使用美國芯片。如果美國出口限制沒有重大改變，中國軍方只需從硅谷購買芯片就能形成所需的大部分計算能力。

當然，中國軍隊并不是唯一一支試圖將先進計算應用于武器系統的軍隊。隨著中國軍隊戰斗力的增長，五角大樓意識到自己需要一個新的戰略。2015年左右，美國國防部部長查克·哈格爾（ChuckHagel）等官員開始談論需要一種新的抵消戰略，這讓人想起了20世紀70年代威廉·佩里、哈羅德·布朗和安德魯·馬歇爾為應對蘇聯數量優勢所做出的努力。如今，美國面臨著同樣的困境：中國可以部署比美國更多的船只和飛機，尤其在重要的地域，比如中國的臺灣海峽。美國國防部前副部長鮑勃·沃克（Bob Work）宣稱：“我們永遠不會試圖與我們的對手或競爭者進行坦克對坦克、飛機對飛機、人對人的較量。”他是這一新抵消戰略的知識教父，這與20世紀70年代末的邏輯有明顯的呼應。換句話說，美國軍方只有在擁有決定性的技術優勢的情況下才能取得成功。

這種技術優勢會是什么樣子的呢？沃克認為，20世紀70年代的抵消是由“數字微處理器、信息技術、新傳感器、隱身”驅動的。這一次，它將是“人工智能和自主性的進步”。美國軍方已經部署了第一代新型自主運載工具，比如無人船（Saildrone）。這是一種可以在海上漫游數月，同時跟蹤潛艇或攔截對手通信的無人帆板。這些裝備的成本只相當于一艘典型海軍艦艇的一小部分，可以讓軍方搭載許多裝備，并為全球海洋的傳感器和通信提供平臺。自主水面艦艇、飛機和潛艇也正在開發和部署。這些自主平臺將需要人工智能來指導并做出決策。可以使用的計算能力越多，這些平臺就越會做出明智的決定。

DARPA開發的技術使20世紀70年代的抵消成為可能，現在它正在構想新的戰場計算使能轉型系統（computing-enabled transformations in warfare）。DARPA的負責人設想，“從最大的軍艦到最小的無人機，分布在整個作戰空間的計算機都可以相互通信和協調”。 挑戰不僅僅是將計算能力嵌入單個設備（比如導彈）中，而是將戰場上成千上萬的設備聯網，讓它們共享數據，使機器做出更多決策。DARPA資助了關于“人機合作”的研究項目。 例如，一架有人駕駛的戰斗機與幾架無人駕駛飛機并排飛行，這些無人駕駛飛機就是飛行員的另一組眼睛和耳朵。

正如冷戰是由美國導彈制導計算機中的電子決定的一樣，未來的戰斗可能由電磁頻譜決定。世界上的軍隊越是依賴電子傳感器和通信，就越需要為獲取發送信息或檢測和跟蹤敵人所需的頻譜空間而戰斗。我們已看到戰時操控電磁頻譜的例子。例如，在俄烏沖突中，俄羅斯使用了各種雷達和信號干擾器。據報道，俄羅斯政府還屏蔽了普京總統公務旅行周圍的GPS信號，這可能是一項安全措施。 并非巧合的是，DARPA正在研究不依賴GPS信號或衛星的替代導航系統，以使美國導彈即使在GPS系統失靈時也能擊中目標。

對電磁頻譜的爭奪將是一場由半導體進行的無形的戰爭。雷達、干擾和通信都由復雜的射頻芯片和數模轉換器來管理，這些轉換器可以調制信號，利用開放頻譜空間向特定方向發送信號，從而試圖干擾對手的傳感器。同時，強大的數字芯片將在雷達或干擾機中運行復雜的算法，解析接收到的大量信號，并在幾毫秒內決定發送什么信號。其中的關鍵在于，軍隊的視覺和溝通能力。 如果無人機無法確定在哪里或要去哪里，它們就沒什么價值。

未來的戰爭將比以往任何時候都更加依賴芯片，比如運行人工智能算法的強大處理器，處理數據的大存儲芯片，以及感知和產生無線電波的完美調諧模擬芯片。2017年，DARPA啟動了一個名為“電子復興計劃”的新項目，以幫助構建下一代與軍事相關的芯片技術。 在某些方面，DARPA重新對芯片感興趣源于其歷史。DARPA資助過加州理工學院的卡弗·米德等先驅學者，并推動了芯片設計軟件、新光刻技術和晶體管結構的研究。

但DARPA和美國政府發現，要塑造芯片行業的未來比以往任何時候都困難。DARPA的預算為每年數十億美元，低于大多數行業最大公司的研發預算。當然，DARPA在遙遠的研究理念上花費了更多的資金，像英特爾和高通這樣的公司則將大部分資金花在了距離成果只有幾年的項目上。但總的來說，美國政府購買的芯片在全球的份額比以往任何時候都要小。美國政府購買了仙童和TI在20世紀60年代早期生產的所有集成電路。到20世紀70年代，這一數字已降至10%—15%。 現在，這一份額約占美國芯片市場的2%。如今，作為芯片的買家，蘋果首席執行官蒂姆·庫克（Tim Cook）對該行業的影響比任何五角大樓官員都大。

制造半導體是如此昂貴，以致五角大樓都無法在內部完成。美國國家安全局（National Security Agency）過去在馬里蘭州米德堡的總部有一家芯片廠，但在21世紀初，美國政府認為按照摩爾定律規定的節奏進行升級太昂貴了。如今，即使是設計一款需要耗資數億美元的尖端芯片，對于除了最重要的項目之外的其他所有項目來說，也太昂貴了。

美國軍方和政府的情報機構都將芯片的生產外包給“值得信賴的芯片制造廠”。這對于許多類型的模擬或射頻芯片來說相對簡單，因為美國擁有世界級的能力。但是，當涉及邏輯芯片時，這就形成了一個兩難的局面。英特爾的生產能力已經不是最領先的了，盡管該公司主要為自己的個人電腦和服務器業務生產芯片。與此同時，臺積電和三星保持著最尖端的制造能力。芯片組裝和封裝的工作很大一部分發生在亞洲。隨著美國國防部試圖使用更多現成組件來降低成本，它需從國外購買更多芯片。

美國軍方擔心，在國外制造或組裝的芯片更容易被篡改，容易增加“后門”或寫入錯誤，但即使是在國內設計和生產的芯片也可能存在意外的漏洞。2018年，研究人員在英特爾廣泛使用的微處理器架構中發現了兩個缺陷：“幽靈”（Spectre）和“熔毀”（Meltdown）。這使得密碼等數據的復制成為可能，這是一個巨大的安全漏洞。 據《華爾街日報》報道，英特爾在通知美國政府之前，先向包括中國科技公司在內的客戶披露了該漏洞，這一事實加劇了五角大樓官員對他們在芯片行業影響力下降的擔憂。

DARPA正在投資開發新技術，以保證芯片不受篡改，或驗證芯片的制造是否完全符合預期。美國軍方依靠TI等公司設計、制造和組裝尖端模擬和數字電子產品的日子早已一去不復返。如今，美國軍方根本沒有辦法避免從國外購買一些東西。因此，DARPA將賭注押在技術上，以實現微電子的“零信任”：不信任任何東西，并通過植入芯片上的微型傳感器等技術來驗證一切，這些傳感器可以檢測到對其進行的篡改。

但所有這些利用微電子技術刺激新的“抵消”，并重建對中國和俄羅斯的決定性軍事優勢的努力，都建立在美國將保持其在芯片領域的領先地位的假設上。這看起來像是一個冒險的賭注。“跑得更快”戰略的時代見證了美國在芯片制造過程中的某些部分是落后的，最顯著的是對中國臺灣制造先進邏輯芯片的日益依賴。30年來，一直是美國芯片冠軍的英特爾，現在明顯地陷入了困境，業內許多人認為英特爾已經明顯落后了。與此同時，中國正在向其芯片產業投入巨額資金。對于任何一家大型芯片公司來說，中國消費市場都是遠比美國政府重要的客戶。

中國努力獲取先進技術，以及美國和中國電子產業之間的深度互聯在美國看來都是問題。美國已經慢了下來，現在將其軍隊的未來押在某項主導地位正在下滑的技術上。五角大樓負責這一問題的官員馬特·特平（Matt Turpin）辯稱：“如果中國人和我們在同一條船上，那么這種用抵消戰略來贏得領先的觀念，幾乎是不可能成功的。”

中國已將對外國芯片制造商的依賴視為一個關鍵弱點。中國制訂了一項計劃，通過收購外國芯片制造商來獲取技術，并向中國芯片公司提供補貼，以重塑世界芯片產業。就美國而言，五角大樓在承認中國的軍事現代化已經縮小了這兩個超級大國軍隊的差距后，推出了自己的抵消戰略。