美中日歐在定位、AI、量子科技的攻防

最近幾年，科技強國在尖端技術上競爭相當激烈，取得成績最突出的首推中國，尤其在幾個特定領域，已趕上過去的傳統強國，跟美國的差距也大幅縮小。本文就從衛星定位、人工智慧（AI）和量子科技三方面來看。

當今全球定位系統有美國GPS、中國北斗、俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、歐盟伽利略及日本準天頂衛星五個系統。其中GPS最具影響力，不過，北斗潛力雄厚，後勁十足。

中國預定今年6月前完成北斗全球定位系統，提供高精度位置資訊。為建構北斗，中國共發射53枚衛星，高於美國GPS的35枚，北斗會與下一代「5G」通訊融合。中國申請與定位有關的專利多達七萬件，居世界第一。

北斗目前的定位誤差在五公尺內，大陸及周邊地區會提升到誤差用公分計算，精確度很快會趕上先進國家。中國從2000年開始發射衛星，2011年起為民間企業提供位置資訊服務，2012年向亞洲、太平洋等海外90個國家、地區提供服務。中國本身已有70%以上的智慧型手機採用北斗位置資訊服務。

去年，結合北斗和5G，武漢就有了用自動運轉技術驅動巴士的計畫。其實，物流管理也會用到北斗。據估計，今年跟北斗服務及相關產品的生產，就有4,000億元人民幣。

全球使用北斗的範圍也在擴大。以「一帶一路」沿線國家為主，和北斗有關的產品出口地區，2018年底為90多個國家、地區，2019年激增到120個國家、地區。由於衛星數量最多，聯合國195個加盟國中，每天可觀測到130個國家首都的次數也最多，超過GPS。「一帶一路」有137個參加國，大陸也敦促這些國家參與北斗系統，它在亞洲、非洲等100個國家，每天觀測次數最多。

巴基斯坦將北斗引入軍事系統。包括中東，現在有30個國家實際上使用北斗。北斗觀測紐約、倫敦的次數跟GPS、伽利略在伯仲間；東京上空也有20枚北斗衛星通過。觀測數越多越易於提高精度；北斗對商業也有波及效果，美國、瑞士都有半導體廠商與之搭配。

衛星定位，最初是為導引飛彈、掌握軍隊位置。有了自己的衛星技術後，中國既不再仰賴GPS，又可提高本身軍力。如採用北斗的國家增加，美國的軍事優勢也會動搖。因之北斗崛起，加深了美國在國防安全上的戒心。

接下來的AI與量子技術並列為締造新創科技的兩個最大支柱。

據調查，目前全球研究、開發AI的頂級人才僅約22,400人，美國10,295人，約占半數；其次中國2,525人，約占一成；英國1,475人，德國935人，加拿大815人。日本805人，排名第6。而且人才的素質、多樣化也很重要，日本就自認為人才缺乏多樣性。AI最尖端的研究，講究提升數據分析效率、分析不偏頗的技術、容易判斷和向外部展示的手法等。當前很多是企業與大學共同研究，因此也連結到各國企業提高競爭力。

AI人才較多的美歐都用國家政策培養科學技術領域的人才。美國10多年前就在提振理科教育，大幅增加科學技術方面的教員。中國2017年訂出下一代AI發展計畫，增設AI學院。現今大陸的新創公司都較易集資，AI公司（自動運轉）如阿里巴巴和騰訊資金更是充裕。日本也正在教育上重整旗鼓，2019年6月擬出培育AI人才戰略，預定2025年時，一學年中，約50萬所有的大學生、專科生皆能學到初級的AI，學到生活、交易可使用AI、數據的素養；其中的25萬人都能在自己的專業課題上，如物流、金融、醫療等用AI處理。現在當務之急是先孕育AI教師。

2018年中國申請含有AI的國際專利數53,345件，居世界第二位，跟第一位的美國差約3,000件。大陸是政府與國有企業一體進行開發，趕上美國僅是時間早晚問題。

值得注意的是，近幾年AI的活用也從產業向防衛（國防）領域擴展，現在運用AI的無人防衛技術快速普及。如能運用深層學習，那麼人要花數年才能學到的技術，機械裝置短時間就能辦到。中國、俄羅斯近年迅猛吸收或自行開發AI技術並運用於軍事上，大陸動作更快。

一旦AI武器投入戰場，因可避免人員損失，或會較易引起戰爭。其開發成本也比核武、飛彈低，恐怕會掀起新的武器競賽，於是應用AI的無人武器被視為「第二種核武」。

各國軍事上開發、運用AI技術的計畫大致如下。

美國：國防部2018年6月新成立「聯合人工智慧中心」（JAIC），2019年2月首次公布《人工智慧戰略》，加緊將AI活用在軍事上；2020年度JAIC的預算比前一年增加約三倍，達到26,800萬美元，該中心主任、空軍中將夏納漢（Jack Shanahan）說：「2020年是國防部配備AI能力飛躍的一年」。

全球首先將AI用在軍事上的是美國。之前，AI多用在預測武器劣化，防止故障的維修管理，依據數據分析做人道支援，災害救助，以及網路防禦等。如今則要直接活用在戰鬥力上，即時分析由陸海空、太空、網路蒐集數據，以作為指揮調度的研判。當前的主要項目有AI獨自判斷是否發動攻擊的最新武器「自律型無人機」（或稱自主無人機），現今的無人機主流是由人員在遠端遙控，「自律型無人機」則無人操作，由AI自行判斷是否向目標發動攻擊，這種新武器可說就是一種殺人機器。陸軍宣布要開發採用AI的自動戰車，可自行尋找、追蹤目標，然後進入戰鬥狀態。海軍則要研發追蹤潛艦的無人船艦。

2020年度國防部在尖端技術上的預算要求為自律型武器37億美元、AI92,700萬美元、高超音速武器26億美元、定向能源武器23,500萬美元。同時，強化與產業界、學界合作的管道。

中國：攻擊用小型無人機及具匿蹤性能的無人攻擊機，也有「自律型無人機」。香港《南華早報》透露，中國科學院正在開發大型AI無人潛艦，可用來部署水雷、撞擊敵艦。另外，中國還使用AI，蘊蓄大規模網攻美軍中樞神經──衛星，以麻痺艦隊、部隊的能力。

俄羅斯：構想開發能自行操作手槍朝目標射擊的機器人；接近艦艇會爆炸的機雷；也有「自律型無人機」項目。

日本：自衛隊人手嚴重不足，因此防衛技術也開始要採用AI。在2020年的預算編列了艦艇使用的AI、分析網路攻擊的AI研究費；還有讓無人機失去作用之技術的研究經費。儘管日本屢次對AI運用在軍事上表示憂慮，但它從不缺席，也不斷強化防衛體制，但應對最新武器還是有點遲緩。

2017年6月，大陸電子科技集團公司成功用AI同時操控119架無人機，打破五個月前由美軍所締造的103架最佳紀錄。大陸在AI方面的實力已讓美國坐立難安。美國有11個航母戰鬥群，然而，如果大陸一次來個數百架無人機做自殺式攻擊，則航母戰鬥群也很難防守。再者，無人機的成本遠比航母低，利於大量生產。

目前，美國AI武器在數量上仍保有優勢，美軍現可部署逾7,000架無人機，中國則是1,000多架。不過，美國仍不放心，布魯金斯研究所2019年2月報導，中國為了到2030年能成為AI頂尖強國，打算投資1,500億美元，相對的，美國每年的預算不過是11億美元。

量子電腦實用化，日追趕中美

2019年10月美國Google公司在英國著名科學期刊《自然》（Nature）發表論文，證明量子電腦的性能比目前最尖端的超級電腦好很多、快很多，再度掀起人們對量子電腦的憧憬與期待，有少數幾家企業已在為商業化做準備。

開發量子技術，日本本來在基礎研究是跑在前面的，但在實用化、商業化上卻相對落後，現在日本也要參戰了。

去年11月，日本電信電話公司（NTT）宣布跟美國太空總署（NASA）、史丹佛大學共同應用光通信技術，開發量子電腦，該研究還有光雷射技術頂尖的加州理工學院等美國、澳大利亞六所大學，另有加拿大量子電腦軟體企業1QbBit參與。現正在整頓全球性的開發體制，追趕美國Google、IBM以及中國的團隊。另外，美國傳統電腦（軟體）電腦公司英代爾、微軟也都在研發量子電腦。

各國量子技術研發的動態如下。

美國：2018年制定《量子情報科學國家戰略概要》，2019年12月通過《國家量子倡議法案》，5年內投資12億美元，以能源部（DOE）、國家科學基金會（NSF）、國家標準局（NIST）為主，成立數個量子資訊科學研究中心，推動研發量子運算；國防部、中情局（CIA）也要支援量子訊號的研究開發；其民間則是Google與IBM激烈爭鋒。

中國：將量子通訊、量子電腦列為重大計畫，最顯著的是，2016年8月發射墨子號量子衛星，星陸量子訊號傳送實驗成功；在北京與上海間鋪設了一條2,000公里的地面光纖量子網絡；斥資四億美元，2020年在安徽建成國家級實驗設施，爭取量子電腦、量子訊號方面的發展優勢；阿里巴巴集團等大力參與量子科技的研發。

日本：將2020年視為「量子技術元年」；制定「量子技術新創戰略」，將量子技術與AI、生物科技並列為戰略技術，產官學一體著手研發。量子科學技術研究開發機構、理化學研究所等單位為要角。

歐盟：從2018年斥資10億歐元，啟動10年歐洲量子科技旗艦計畫，支持量子通訊、模擬、計算、傳感等項目的研究。德國、英國、荷蘭等各國還有各自的大規模投資，構建研發據點、培養人才。

未來能儘早掌握到比現今超級電腦運算速度更快的「量子電腦」、可在極端環境檢測到變化的超高感度「量子感知器」、可防止機密情報洩漏的「量子通訊」這些技術的國家，都可能會取得產業競爭力、國家安全的優勢。因此，科技大國紛紛以國家的力量來做，且與企業結合，為未來的產業布局。

日本為了瞭解自身在未來高科技競爭上的位置，一家經營智慧財產數據的顧問公司曾調查10大項目：AI、量子電腦、再生醫療、自動運轉、區塊鏈、網路安全、虛擬實境、無人機、導電高分子、鋰離子電池，80多個國家、地區在2000-2019年間34萬件的專利申請數量，結果中國除量子電腦次於美國居第二外，其他全是第一；2005年時美國五項第一、日本四項第一；可見中國已後來居上，在高科技產業的投資僅略遜美國，是日本的三倍，其產業界領軍的是百度、阿里巴巴、騰訊、華為。

不過，專利中突顯影響力、未來性的「品質」，則依舊是「美國隊」較強，如將各項前10的企業、研究機構排列一下，100大中，美國就占了64家、日本18、中國只有1家。大陸為彌補「品質」的劣勢，2019年在最高法院設立了專門處理智慧財產的法庭，以強化智慧財產戰略。日本到2005年，曾經超過30年是專利申請的世界第一，但在實用化、規格競爭方面稍慢，便逐漸失去產業競爭力。日後要是中國善用所擁有的專利，先行商用化、開發服務仍大有可為。

而美國為了維持科技霸權，不管是民用或軍用，基於防範定位技術、AI、量子、生物等14項新興科技或基礎技術洩漏給中國，2018年通過《出口管理改革法》（ECRA），雖沒點名中國，但明眼人皆知，該法案就是衝著中國而來，嚴格限制含美國原所擁有特定技術的出口，預定今年內公布細則並施行，但這也會影響到日本及其他國家的企業。如日本企業用到的美國原有特定技術，如果由日企「再輸出」中國，也就會在管制之內。這也可看出，在這科技高度競爭的時代，是美國在設壁壘、切割市場，反而是中國在「一帶一路」的理念下與各國分享科技成果。

此外，需要關注的是，在「中國製造2025」中，湖北省是半導體、自動運轉、開發太空的據點，現在新型冠狀病毒肺炎肆虐的武漢亦是大陸AI重要的開發重鎮之一，疫情會不會造成影響，科研界都在看。◆