En sammansatt egenskap -- viktad summa av logaritmer av militära systems massa, fart, effektivt avstånd, besättning, eldhastighet och projektilens kinetiska energi -- faller ungefär på samma kurva för ett brett spektrum av systemtyper. Detta sker trots stora skillnader i systemens fysiska skala och underliggande teknologier, i över sju århundraden. Kredit:US Army grafik
Att förutse vår framtida armés teknik och vapensystem kanske inte är helt skrämmande, nya arméforskning finner.
Trender i utvecklingen av vapensystem från den tidiga armborstskytten till en musköt till en militär stridsvagn kan hjälpa till att förutsäga våra framtida system, enligt en ny studie som ska publiceras i Journal of Defense Modeling and Simulation , "Mot universella lagar för teknisk utveckling:modellering av flera århundradens framsteg i mobila direktbrandsystem."
"Ett antal lagliknande regelbundenheter är kända för att gälla både tekniska och naturligt framväxande komplexa system, " sa Dr Alexander Kott, författare till artikeln och en forskare vid U.S. Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory. "Att identifiera dessa regelbundenheter kan hjälpa till att prognostisera teknologi på lång räckvidd, vilket detta dokument illustrerar genom att utforska två system som kan dyka upp 30 år i framtiden."
Vissa prestandamått för tekniska system uppvisar ofta exponentiellt – och ibland superexponentiellt – tillväxtmönster över tid, sa Kott. Ett särskilt välkänt exempel på en sådan regelbundenhet är Moores lag, som säger att ett prestandamått på ett datorchip fördubblas ungefär vartannat år. Många andra teknologier följer en liknande lag för exponentiell tillväxt.
Så kallade allometriska relationer är en annan klass av lagliknande regelbundenheter. Ofta, ett universellt förhållande existerar mellan organismens skala och dess olika attribut, tillämpas på flera organismer av vitt skilda skalor, sa Kott. Till exempel, Kleibers lag säger att för de allra flesta djur – från liten mus till stor elefant – skalar organismens ämnesomsättning ungefär till 3/4 av organismens massa, och data för alla sådana organismer faller på samma kurva.
Den här forskningen undersöker om en enda regelbundenhet av teknisk tillväxt kan tillämpas på teknologier av vitt skilda skalor, under en period av flera århundraden. Kott undersökte en samling olika vapensystem som han beskriver som de mobila direktavfyrningssystemen. Dessa inkluderar vitt skilda familjer av teknologier som sträcker sig över perioden 1300-2015 CE:Soldater beväpnade med vapen allt från pilbågar till automatgevär; fotartilleri och hästartilleri; bogserade pansarvärnskanoner; självgående pansarvärns- och attackgevär; och tankar.
I sista hand, denna forskning finner att, verkligen, en enda, okomplicerad regelbundenhet beskriver den historiska tillväxten av denna extremt breda samling av system. Flera olika, vitt skilda familjer av vapensystem – från en bågskytt till en stridsvagn – faller ungefär på samma kurva, en enkel funktion av tiden. Till skillnad från en konventionell kurva för exponentiell tillväxt med tiden, denna regelbundenhet beror också på den fysiska skalan (speciellt, massa) av de tekniska artefakterna. Detta antyder en generell modell som förenar allometriska relationer (som Kleibers lag) och exponentiella tillväxtrelationer (som Moores lag).
"Såvitt jag vet, ingen tidigare forskning beskriver en regelbundenhet i den tidsmässiga tillväxten av teknologi som täcker så vitt skilda teknologier, av vitt skilda fysiska skalor, och under en så lång period av historia, " sade Kott. "Men, en sådan regelbundenhet bör tas med viss försiktighet. Du kan inte använda den som en designguide. Det finns mycket mer i ett bra system än en mycket sparsam siffra för prestanda vi använder i vår modell. Tolkning av modellen kräver försiktighet."
En sammansatt egenskap hos vitt skilda militära system, från en medeltida bågskytt till en modern stridsvagn, faller ungefär på en rak linje över ett brett spektrum av fysiska skalor och historiska perioder (1300-2015 CE). Ordinatan är en viktad summa av logaritmer av ett militärsystems eldhastighet, projektilens kinetiska energi, fart, effektivt avstånd, och besättningens storlek. Abskissan kombinerar logaritmen för ett systems massa och en bitvis linjär funktion av tiden då systemet uppträdde. Kredit:US Army grafik
Denna forskning antyder en möjlighet att även bredare samlingar av teknologifamiljer kan utvecklas historiskt i enlighet med vad som kan kallas universella lagar för teknisk evolution, och tillhandahåller relaterade forskningsfrågor för vidare undersökning.
"Vad jag tycker är intressant med resultaten av denna artikel, " sa Dr Bruce West, den amerikanska arméns chefsmatematiker, "är det från det evolutionära allometriska perspektivet, detta är den första uppsättningen empiriska data som visar att det finns en starkt tidsberoende allometrisk koefficient. Jag förutsåg ett sådant tidsberoende i mina tidigare papper, och här finns en tydlig empirisk bekräftelse."
Kott funderar över denna lagliknande men tidigare okända trend.
"I efterhand, " han sa, "det här månghundratalet, flerskalig regelbundenhet kanske inte är så överraskande, men på något sätt har ingen märkt detta tidigare. Kanske, framtiden är inte ett tyst mysterium. Den talar till oss från det förflutna, mjukt."
