兰德发布！中美数字基础设施竞争和2050发展预测

在此前的研究中，兰德公司的研究员已经界定了何为数字基础设施，即由硬件和软件元素组成的网络，以数字方式处理、存储和传输数据，并指出美国和中国正在对其所有权、访问权和控制权（OAC）展开竞争。“数据是21世纪的石油，是人工智能算法、经济实力和国家力量不可或缺的资源。” 该报告重点强调数字基础设施的战略重要性，一国对数字基础设施所有权、访问权和控制权的大小如何影响其国际影响力。此外，该报告还发现数字基础设施与军事优势之间存在重要联系，进一步探讨了数字基础设施如何演变，并探索未来的数字基础设施格局将对军事竞争和冲突产生何种影响。该报告分析并确定了影响数字基础设施的问题和变量，并描述了其现状和趋势，提出了2050年未来数字基础设施的发展前景。

由于传统的权力要素（军事、经济、信息、人口）越来越多地受到数字基础设施的影响，一个国家对数字基础设施及其相关数据的所有权、访问权和控制权可能会影响中美竞争。数字基础设施已发展了几十年。二战后，美国在数字基础设施的各个领域都处于领先地位，但随着时间推移，数字基础设施竞争更加激烈。今天，美国和中国仍然是数字基础设施的主要领导者，正在以符合其长期战略利益的方式来建设数字基础设施。然而，美中两国在数字基础设施方面的目标和方法各不相同。尽管数字基础设施的未来充满不确定性，但初步研究表明，它对未来战争和战略竞争至关重要。

该报告的目的是为2050年全球数字基础设施的发展和控制提出和评估一系列可信的替代方案，并评估其对中美军事竞争的潜在影响。未来替代方案旨在新颖、可信，并对假设和预测提出挑战。这些备选方案还旨在为理解和识别影响数字基础设施发展的因素提供信息。

该报告的分析方法分为以下几个步骤。首先，该报告确定了数字基础设施在政治、军事、经济、社会和信息等方面存在的问题，这些问题将对数字基础设施及其基本要素产生决定性影响；其次，在以往数字基础设施研究的基础上，该报告描述了当前数字基础设施的现状和趋势，进而预测了2050年的数字基础设施发展状况。然后，根据问题和变量之间不同的相互作用或关系，为2050年数字基础设施发展制定了各种方案。

该报告开发了一种概念方法来理解数字基础设施的竞争，有意将数字基础设施未来不同的发展方向的重点放在技术开发竞争上，这样做的目的是了解技术格局的发展轨迹，包括中美对数字基础设施的相对所有权，然后在后续章节中分析地缘政治和军事因素。以下内容将简要介绍如何将数字基础设施竞争概念化，从而为讨论的未来发展方向和影响提供参考。

竞争要素展示了数字基础设施的全球技术格局，包括技术开发、数字基础设施的国际应用和对其他行为体的直接依赖等。

技术开发是指全球创新者进行的数字基础设施研发，包括数字基础设施系统和软件设计领导者以及数字基础设施关键部件（包括微芯片）的制造领导者。对数字基础设施技术发展具有重要意义的变量有：科学、技术、工程和数学（STEM）劳动力，数字基础设施研发小组，数字基础设施标准制定组织，工业基地，政府做法，经济政策和经济表现。不同国家、公司和人口使用数字基础设施技术的方法不同，形成了数字基础设施的全球布局或足迹。这些变量为不同的数字基础设施未来发展走向提供了线索，该报告利用这些变量试图了解哪些因素可能会影响其他参与者对数字基础设施技术的看法，以及他们选择某一技术提供商的决定。数字基础设施在国际上的应用所依据的变量包括海外直接投资战略，与盟友和合作伙伴的关系。为了进一步阐明竞争可能如何演变，我们增加了一个要素，即如果中国和美国缺乏所有权、准入权和控制权（OAC），或者没有足够的国内能力自给自足地获取替代数字技术设施技术，那么它们在多大程度上可以获取该技术。我们注意到对这一要素至关重要的两个变量：数字基础设施的总体OAC和获得替代品。

数字基础设施包括四种类型的网络：地面网络、无线网络、海底电缆网络和卫星网络。

1.地面网络。地面网络用于连接数据中心、云计算基础设施、个人电脑、服务器以及各种消费和工业设备。地面网络还用于访问、监测和控制关键基础设施，如供水设施、石油和天然气精炼厂、发电厂和电网。现代地面网络是数字化的，它们以数字方式处理、存储和传输数据。现代地面网络基于互联网通信协议标准。现代地面网络不再使用双绞线，而是使用容量更大的同轴电缆或光纤链路。

2.无线网络。从最早的无线蜂窝网络到2022年无线通信提供商在全球推出5G蜂窝网络，无线蜂窝网络的能力有了显著提高。与以前的无线网络相比，5G 网络将以更低的延迟为更多的终端用户设备提供更大容量的链路。其主要组成部分为核心网络服务器、边缘服务器以及无线接入网(RAN)的基站和天线。与早期的蜂窝网络相比，5G 网络越来越多地采用软件定义，因此其核心功能可由基于云的基础设施提供和托管。基于软件定义云的5G核心服务器可根据用户需求条件的变化进行扩展和缩减，从而使蜂窝网络提供商节省硬件成本。5G网络将为更广泛的终端用户设备提供连接，如手机和平板电脑、物联网设备和联网自动驾驶汽车。

3.海底电缆网络。最新、最先进的海底电缆仅使用24股光纤丝，每秒就可传输数百TB的数据。太平洋海底电缆的所有权和登陆点受到美国政府的严格审查。最近，谷歌和脸书部分拥有的一条电缆的终点站在美国，另一个着陆点在菲律宾，它还将有一条延伸线在香港着陆。之前的研究发现在美国领土上登陆的海底电缆通常由谷歌或亚马逊等美国私营公司共同拥有，而由中国公司共同拥有的海底电缆大部分是中国电信。

4.卫星网络。通信卫星在全球数字基础设施中发挥着越来越重要的作用。它们为固定设施（可能远离大容量地面或无线网络）和移动平台（如飞机、船舶和地面车辆）提供通信链路。随着时间的推移，商业通信卫星的能力有了显著提高，其发展模式与数字基础设施的其他部分类似。截至2022年8月，太空中已有4800多颗卫星，随着更多公司进入市场，这一数字还将继续增加。

数字基础设施基于两个基本要素：微型芯片和技术标准。微芯片是传输、接收和存储数字信息的关键。随着每一代更先进的微芯片的发布，以及这些微芯片被集成到数字基础设施中，数字基础设施可以在更短的时间内处理更多的信息。技术标准规定了数字基础设施组件如何传输、处理和接收信息。数字基础设施技术标准被纳入微芯片和数字基础设施网络的软件架构中。数字基础设施技术标准还使不同供应商的设备具有互操作性，即它们可以正确解释从其他系统接收到的数据。数字基础设施的每个部分都使用不同的技术标准。

1.微型芯片。美国发明了微芯片，并通过推出低成本个人电脑、互联网通信以及后来无数其他生成和处理数字信息的设备，帮助美国经济实现了转型。然而，在过去的几十年里，微芯片的制造已经向海外转移。2022年，全球经济中使用的大部分微芯片由亚洲制造，只有12%仍在美国制造。2019年，92%的尖端微芯片仅由一家公司制造，即台湾的台积电，尽管美国在微芯片软件设计应用方面仍保持着市场主导地位，并在许多但并非所有类型的半导体制造设备生产方面处于领先地位。

2.技术标准。国际技术标准对通信网络至关重要，这样设计出来的系统才能相互操作。这些标准包含许多技术细节，由国际标准制定组织（SDOs）任命的专家制定。以技术为导向的SDO采用基于共识或投票的方法来确定技术标准的具体内容，在此过程中，各公司向SDO提供专有技术信息，以便纳入未来的标准。SDO采用审议过程和投票程序，在相互竞争的公司提出的不同技术方法之间做出选择。只要所有各方都本着诚意行事，并投票决定采用最佳技术方法和批准最佳技术，未来的直接投资技术标准就会带来更好、更安全的直接投资。

2050年的数字基础设施会是什么样子？在不同的未来走向中，数字基础设施的优势或劣势会是什么样子？以下内容将描述数字基础设施可能的未来走向。通过研究形成直接投资竞争的要素（技术开发、国际使用和采用、替代品的获取）以及与这些要素相关的变量之间的相互作用，该报告得出了2050年数字基础设施的未来走向，包含1个基线和3个可能走向。

到2050年，美国在数字基础设施方面的优势或将在一定程度上让位于中国。美国在巩固关键数字基础设施技术的国内生产方面一直面临挑战，在发展和维持一支强大的STEM劳动力队伍方面也存在问题。尽管如此，美国公司仍然在关键的数字基础设施供应链中保持着主导地位，部分原因是美国限制向中国转让先进的数字基础设施相关技术的政策，以及加强了与商业部门和美国盟友及合作伙伴的关系。数字基础设施的OAC仍然是分散和竞争性的。中国或将在先进微芯片领域取得重大进展，与西方大致持平。

到2050年，美国和中国仍然是全球经济和技术的领导者，但它们在数字基础设施领域的领导地位有所不同。美国政府为加强国内芯片制造能力而采取的关键举措，如2022年《芯片和科学法案》，最终未能在随后的几十年中获得足够的支持。未来，美国对中国硬件元件的依赖或将与日俱增。不过，美国仍能保持对数字基础设施核心操作软件系统的控制，美国有效地建立了一个网络堡垒。

美国和中国几十年来在数字基础设施方面的竞争，以及政府为促进数字基础设施开放式交流所做的持续努力和投资，导致到2050年信息和数字基础设施技术脱钩。出现了两个独立的数字基础设施集团：由美国及其盟国和合作伙伴领导的数字基础设施集团，由中国领导的数字基础设施集团。国际技术性标准制定组织分裂成两个独立的组织，但国际电联除外，它在几乎所有领域的标准制定职责都被削减。

政府改革和监管工作的失败、政治停滞和国内动荡造成公众对美国政府监管经济活动和治理能力的信任下降。与此同时，美国科技巨头已成为大规模行使权力和影响力的主要重心，它们推动了经济增长，并在国防部门以及国防网络上传输、存储和生成数据中扮演越来越重要的角色。科技巨头对数字基础设施和相关信息基础设施拥有独特的所有权和控制权，是唯一能够提供民众所需的基本通信功能的组织，而这些功能曾经是由政府和政府监管的实体（如传统电信公司）提供的。反过来，美国政府也更加依赖科技巨头，以发挥其有限的控制力和影响力。

全球数字基础设施足迹可能会影响部队的行动方式、行动地点和行动时间。首先，未来数字基础设施的格局和任务类型会影响未来部队的行动方式。其次，数字基础设施的足迹似乎对军事态势有重大影响。未来数字基础设施还可能产生对新任务集、新能力的需求，或许还可能产生对新部队组织的需求。此外，情报和网络活动可能会受到挑战，这取决于中美数字基础设施相互依存的程度。在互联的数字世界中，由于缺乏传统的网络接入和情报行动，其他任务集或能力也可能出现。

数字基础设施作为一种推进手段和一种能力，对未来的军事行动和长期战略竞争都具有重要意义。全球数字基础设施的布局及其演变方式可能会影响部队的行动方式、行动地点和行动时间。这样一来，数字基础设施就能为不同行为体带来关键的军事优势或劣势，并影响竞争和冲突的结果。将数字基础设施的所有权、准入权和控制权拱手让给对手可能会提供一种不对称手段，长期削弱美国的军事优势。此外，数字基础设施的所有权、准入权和控制权提供了进入系统和网络的能力，在冲突环境中可被用于破坏性目的。结构性因素将决定数字基础设施如何发展，并最终决定数字基础设施的足迹。STEM劳动力（更广泛地说，是人力资本）、经济表现和政策、工业能力、政府对数字基础设施的态度以及与盟国和伙伴的关系都是数字基础设施未来发展格局的基础。因此，在考虑如何以有利于美国的方式塑造未来的数字基础设施时，这些因素提供了重要的关注领域。

该报告表明了数字基础设施与军事行动之间的联系，并强调了在分析长期军事竞争时考虑数字基础设施的日益重要性。在军事竞争和冲突中，行为体的直接参与行动能力或获取替代品的能力既能创造优势，也能带来弱点。因此，在评估长期军事竞争时美国国防部应考虑以下因素：