《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》第七部分：下一个抵消战略

《芯片战争：世界最关键技术的争夺战》是美国经济史学家克里斯·米勒撰写、蔡树军翻译的科技类著作。该书以半导体产业全球分工为主线，追溯从冷战至今的芯片技术发展历程，阐释芯片在现代军事、经济和地缘政治中的战略地位。全书涵盖美国通过技术博弈确立主导地位、台湾半导体产业崛起、华为5G技术受限等案例，分析全球芯片短缺与供应链危机背后的国家竞争。书中提及美国《芯片法案》补贴政策、EUV光刻机研发困境等议题，揭示大国在人工智能与军事技术领域的核心博弈。

下一个抵消战略

从成群的无人驾驶飞机到网络空间和电磁频谱中的隐形战斗，战争的未来将由计算能力决定。美国军方不再是不受挑战的领导者。在精确导弹和全方位传感器的保障下，美国无可匹敌地进入世界海洋和领空的日子早已一去不复返了。1991年海湾战争后，震荡在世界各国国防部的冲击波，以及对萨达姆军队的外科手术式打击可能被用来对付世界上任何一支军队的恐惧，让世界各国感觉像是一场“心理核袭击”。

在那场冲突后的30年里，中国向高科技武器投入了大量资金，接受了未来战争将依赖先进传感器、通信和计算的理念。现在，中国正在开发先进作战部队所需的计算基础设施。

中国的目标不仅仅是逐个系统地与美国相匹配，而是发展能够“抵消”美国强国优势的能力，采用五角大楼20世纪70年代的构想，“以彼之道，还施彼身”。

中国军界相信，战争不仅仅是“信息化”，而且是“智能化”，意味着将人工智能应用于武器系统。当然，在过去的半个世纪里，计算能力一直是战争的核心，尽管可用于支持军事系统的1和0的数量比几十年前增加了数百万倍。如今的新情况是，美国现在有一个可信的挑战者。苏联可以在导弹数量方面与美国相匹敌，但不能一个字节、一个字节地匹敌。中国认为可以同时做到这两件事。中国半导体产业的命运不仅仅是一个商业问题，无论哪个国家能生产出更多的1和0，都将拥有巨大的军事优势。

什么因素将定义这场计算竞赛？2021年，由谷歌前首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）担任主席的一群美国科技和外交政策巨头发布了一份报告，预测“中国可能超越美国成为世界人工智能超级大国”。

军事人工智能的概念让人联想到杀手机器人的形象，但在许多领域，应用机器学习可以使军事系统变得更好。预测性维护——了解机器何时需要修理，有助于保持飞机继续飞行、船舶继续航行。人工智能潜艇声呐或卫星图像可以更准确地识别威胁，可以更快地设计新的武器系统。炸弹和导弹可以更精确地瞄准目标，尤其是针对移动目标。空中、水下和陆地上的自动飞行器已经开始学习机动、识别和摧毁敌人。并非所有这些都像“人工智能武器”这类词语所暗示的那样具有革命性。例如，几十年来，人们已经拥有了发射后不管的自导导弹。但随着武器变得更智能、更自主，武器对计算能力的需求只会增长。

中国不能保证会赢得开发和部署人工智能系统的竞赛，部分原因是这场“竞赛”不是关于单一技术的，而是关于复杂系统的。值得记住的是，冷战军备竞赛并不是第一个将卫星发射到太空的国家赢了。但中国在人工智能系统方面的能力无疑令人印象深刻。 乔治敦大学的本·布坎南（Ben Buchanan）指出，利用人工智能需要数据、算法和计算能力的“三位一体”。 除了计算能力，中国的能力可能已经与美国相当。

在访问可输入人工智能算法的数据类型方面，中国和美国都没有明显的优势。中国的支持者认为，中国的国情让其能够搜集更多的数据，尽管搜集人口数据的能力在军事领域可能没有多大帮助。然而，中国在搜集与军事系统相关的数据方面没有内在优势。

在设计聪明的算法时，我们很难说一方是否具有优势。以人工智能专家的数量来衡量，中国似乎拥有与美国相当的能力。一家专注于中国的智库麦克罗波洛（MacroPolo）的研究人员发现，在世界领先的人工智能研究人员中，有29%来自中国，而美国和欧洲的比例分别为20%和18%。但这些专家中有相当的一部分最终留在美国工作，美国雇用了59%的世界顶尖人工智能研究人员。 新的签证和旅行限制，加上中国在国内留住更多研究人员的努力，可能会抵消美国搜罗地缘政治对手最聪明头脑的历史技能。

在布坎南的“三位一体”的第三部分计算能力中，美国仍然占据着相当大的领先优势，尽管近年来美国的计算能力明显下降。中国仍然严重地依赖境外的半导体技术进行复杂的计算。依赖进口芯片的不仅仅是中国智能手机和个人电脑，大多数中国数据中心也是如此，这解释了为什么中国如此努力地从IBM和AMD等公司获得技术。例如，一项中国研究估计，在运行人工智能的中国服务器中，多达95%的GPU是由英伟达设计的。 英特尔、赛灵思、AMD和其他公司的芯片在中国数据中心至关重要。即使在最乐观的预测下，中国还需要五年时间才能设计出具有竞争力的芯片及其周围的软件生态系统，而要在境内大批量制造这些芯片的时间还要长得多。

但对于许多中国军事系统来说，获得美国设计、中国台湾制造的芯片并不困难。乔治敦大学的研究人员最近对343份公开的与人工智能相关的中国军方采购合同进行了研究，发现不到20%的合同涉及受美国出口管制的公司。 他们认为，中国军方可以从货架上购买美国最先进的芯片并将其用于军事系统。乔治敦大学的研究人员发现，中国军方供应商甚至在网站上宣传其使用美国芯片。如果美国出口限制没有重大改变，中国军方只需从硅谷购买芯片就能形成所需的大部分计算能力。

当然，中国军队并不是唯一一支试图将先进计算应用于武器系统的军队。随着中国军队战斗力的增长，五角大楼意识到自己需要一个新的战略。2015年左右，美国国防部部长查克·哈格尔（ChuckHagel）等官员开始谈论需要一种新的抵消战略，这让人想起了20世纪70年代威廉·佩里、哈罗德·布朗和安德鲁·马歇尔为应对苏联数量优势所做出的努力。如今，美国面临着同样的困境：中国可以部署比美国更多的船只和飞机，尤其在重要的地域，比如中国的台湾海峡。美国国防部前副部长鲍勃·沃克（Bob Work）宣称：“我们永远不会试图与我们的对手或竞争者进行坦克对坦克、飞机对飞机、人对人的较量。”他是这一新抵消战略的知识教父，这与20世纪70年代末的逻辑有明显的呼应。换句话说，美国军方只有在拥有决定性的技术优势的情况下才能取得成功。

这种技术优势会是什么样子的呢？沃克认为，20世纪70年代的抵消是由“数字微处理器、信息技术、新传感器、隐身”驱动的。这一次，它将是“人工智能和自主性的进步”。美国军方已经部署了第一代新型自主运载工具，比如无人船（Saildrone）。这是一种可以在海上漫游数月，同时跟踪潜艇或拦截对手通信的无人帆板。这些装备的成本只相当于一艘典型海军舰艇的一小部分，可以让军方搭载许多装备，并为全球海洋的传感器和通信提供平台。自主水面舰艇、飞机和潜艇也正在开发和部署。这些自主平台将需要人工智能来指导并做出决策。可以使用的计算能力越多，这些平台就越会做出明智的决定。

DARPA开发的技术使20世纪70年代的抵消成为可能，现在它正在构想新的战场计算使能转型系统（computing-enabled transformations in warfare）。DARPA的负责人设想，“从最大的军舰到最小的无人机，分布在整个作战空间的计算机都可以相互通信和协调”。 挑战不仅仅是将计算能力嵌入单个设备（比如导弹）中，而是将战场上成千上万的设备联网，让它们共享数据，使机器做出更多决策。DARPA资助了关于“人机合作”的研究项目。 例如，一架有人驾驶的战斗机与几架无人驾驶飞机并排飞行，这些无人驾驶飞机就是飞行员的另一组眼睛和耳朵。

正如冷战是由美国导弹制导计算机中的电子决定的一样，未来的战斗可能由电磁频谱决定。世界上的军队越是依赖电子传感器和通信，就越需要为获取发送信息或检测和跟踪敌人所需的频谱空间而战斗。我们已看到战时操控电磁频谱的例子。例如，在俄乌冲突中，俄罗斯使用了各种雷达和信号干扰器。据报道，俄罗斯政府还屏蔽了普京总统公务旅行周围的GPS信号，这可能是一项安全措施。 并非巧合的是，DARPA正在研究不依赖GPS信号或卫星的替代导航系统，以使美国导弹即使在GPS系统失灵时也能击中目标。

对电磁频谱的争夺将是一场由半导体进行的无形的战争。雷达、干扰和通信都由复杂的射频芯片和数模转换器来管理，这些转换器可以调制信号，利用开放频谱空间向特定方向发送信号，从而试图干扰对手的传感器。同时，强大的数字芯片将在雷达或干扰机中运行复杂的算法，解析接收到的大量信号，并在几毫秒内决定发送什么信号。其中的关键在于，军队的视觉和沟通能力。 如果无人机无法确定在哪里或要去哪里，它们就没什么价值。

未来的战争将比以往任何时候都更加依赖芯片，比如运行人工智能算法的强大处理器，处理数据的大存储芯片，以及感知和产生无线电波的完美调谐模拟芯片。2017年，DARPA启动了一个名为“电子复兴计划”的新项目，以帮助构建下一代与军事相关的芯片技术。 在某些方面，DARPA重新对芯片感兴趣源于其历史。DARPA资助过加州理工学院的卡弗·米德等先驱学者，并推动了芯片设计软件、新光刻技术和晶体管结构的研究。

但DARPA和美国政府发现，要塑造芯片行业的未来比以往任何时候都困难。DARPA的预算为每年数十亿美元，低于大多数行业最大公司的研发预算。当然，DARPA在遥远的研究理念上花费了更多的资金，像英特尔和高通这样的公司则将大部分资金花在了距离成果只有几年的项目上。但总的来说，美国政府购买的芯片在全球的份额比以往任何时候都要小。美国政府购买了仙童和TI在20世纪60年代早期生产的所有集成电路。到20世纪70年代，这一数字已降至10%—15%。 现在，这一份额约占美国芯片市场的2%。如今，作为芯片的买家，苹果首席执行官蒂姆·库克（Tim Cook）对该行业的影响比任何五角大楼官员都大。

制造半导体是如此昂贵，以致五角大楼都无法在内部完成。美国国家安全局（National Security Agency）过去在马里兰州米德堡的总部有一家芯片厂，但在21世纪初，美国政府认为按照摩尔定律规定的节奏进行升级太昂贵了。如今，即使是设计一款需要耗资数亿美元的尖端芯片，对于除了最重要的项目之外的其他所有项目来说，也太昂贵了。

美国军方和政府的情报机构都将芯片的生产外包给“值得信赖的芯片制造厂”。这对于许多类型的模拟或射频芯片来说相对简单，因为美国拥有世界级的能力。但是，当涉及逻辑芯片时，这就形成了一个两难的局面。英特尔的生产能力已经不是最领先的了，尽管该公司主要为自己的个人电脑和服务器业务生产芯片。与此同时，台积电和三星保持着最尖端的制造能力。芯片组装和封装的工作很大一部分发生在亚洲。随着美国国防部试图使用更多现成组件来降低成本，它需从国外购买更多芯片。

美国军方担心，在国外制造或组装的芯片更容易被篡改，容易增加“后门”或写入错误，但即使是在国内设计和生产的芯片也可能存在意外的漏洞。2018年，研究人员在英特尔广泛使用的微处理器架构中发现了两个缺陷：“幽灵”（Spectre）和“熔毁”（Meltdown）。这使得密码等数据的复制成为可能，这是一个巨大的安全漏洞。 据《华尔街日报》报道，英特尔在通知美国政府之前，先向包括中国科技公司在内的客户披露了该漏洞，这一事实加剧了五角大楼官员对他们在芯片行业影响力下降的担忧。

DARPA正在投资开发新技术，以保证芯片不受篡改，或验证芯片的制造是否完全符合预期。美国军方依靠TI等公司设计、制造和组装尖端模拟和数字电子产品的日子早已一去不复返。如今，美国军方根本没有办法避免从国外购买一些东西。因此，DARPA将赌注押在技术上，以实现微电子的“零信任”：不信任任何东西，并通过植入芯片上的微型传感器等技术来验证一切，这些传感器可以检测到对其进行的篡改。

但所有这些利用微电子技术刺激新的“抵消”，并重建对中国和俄罗斯的决定性军事优势的努力，都建立在美国将保持其在芯片领域的领先地位的假设上。这看起来像是一个冒险的赌注。“跑得更快”战略的时代见证了美国在芯片制造过程中的某些部分是落后的，最显著的是对中国台湾制造先进逻辑芯片的日益依赖。30年来，一直是美国芯片冠军的英特尔，现在明显地陷入了困境，业内许多人认为英特尔已经明显落后了。与此同时，中国正在向其芯片产业投入巨额资金。对于任何一家大型芯片公司来说，中国消费市场都是远比美国政府重要的客户。

中国努力获取先进技术，以及美国和中国电子产业之间的深度互联在美国看来都是问题。美国已经慢了下来，现在将其军队的未来押在某项主导地位正在下滑的技术上。五角大楼负责这一问题的官员马特·特平（Matt Turpin）辩称：“如果中国人和我们在同一条船上，那么这种用抵消战略来赢得领先的观念，几乎是不可能成功的。”

中国已将对外国芯片制造商的依赖视为一个关键弱点。中国制订了一项计划，通过收购外国芯片制造商来获取技术，并向中国芯片公司提供补贴，以重塑世界芯片产业。就美国而言，五角大楼在承认中国的军事现代化已经缩小了这两个超级大国军队的差距后，推出了自己的抵消战略。