【科技资讯】DARPA的未来重点领域
美国国防高级研究计划局（DARPA）是美国国防部直属的17个业务局之一，是美国颠覆性技术开发机构的代名词，也是美国国防技术优势的发源地。
目前，该机构的年度经费约为29亿美元，有政府雇员219名，其中包括项目经理94名；下设6个技术办公室，共管理250个项目，涉及各类科研合同/协议约2000份。
2015年3月26日，美国国防先期研究计划局（DARPA）发布了两年一次的战略指南文件——《保障国家安全的突破性技术》（以下简称“战略”）。在该文件中，对DARPA的未来重点领域作出了明确阐述。具体体现在以下四个方面：
一、对复杂军事系统的再思考
武器装备的复杂性随着现代化的推进与日俱增。但越来越多的事实证明，这些复杂系统存在的固有缺陷已经严重弱化了其带来的效能增益。目前我们处理该问题的方法守旧，且效果甚微；但我们的对手正以更灵活的方式在利用最新技术，这使得我们在对手面前更脆弱。要改变这一局面，DARPA将从以下几方面开展工作：
1、确保制电磁权
美国正逐步丧失其保持了十几年的制电磁权。为了重获该领域的绝对优势，DARPA正探索先进的算法，以实时识别并对抗敌方雷达；开发可配置的射频系统，使通信、雷达和电子战能共享宝贵的频谱资源；研制国防用的感知及影像电子平台。
2、增强不依赖GPS的定位、导航和授时
目前，精确的定位、导航和授时（PNT）系统在战场随处可见，已成为必需品。这也使得PNT所依赖的复杂卫星信号成为潜在攻击对象。为解决该问题，DARPA正在开发GPS受限环境下的高精度导航及授时技术，同时也能使分布式系统拥有更好的同步性，以全新的协作模式工作。
3、竞争环境下保持空中优势
美国部队的全球抵达很大程度上得益于国家强悍的空中力量，但各种新技术的诞生和应用正威胁到美国的这一地位。未来，美国需要利用集成系统提供的各种能力，包括监视侦查、武器、通信、电子战、赛博等等；而飞机作为这些任务系统的远距离搭载平台，需要有更远的航程、更强的生命力和更高的有效负载。DARPA正谋划开发X-Plane原型样机，研究所有可用于航空新平台上的技术。该计划将与空军和海军紧密合作，为未来飞机采购提供关键演示验证。同时，DARPA也在开发新的系统架构和试验工具，以研制具有良好一致性的模块化分布式任务系统。
4、获得高超音速领域的全球领导地位
高超音速精确打击弹药将会改变战场态势。DARPA正在研究前所未有的高超音速能力，为美国的快速响应提供新的能力选项，同时也阻止对对手的技术战略突袭。
5、主张稳健的太空能力
美国所有关键的安全问题都有赖于太空，但美国的太空能力并不适应全球快速变幻的节奏。DARPA正研究如何在更短的时间内，以更低的成本将卫星送入轨道，包括各种可重复利用的第一阶段系统和太空飞机，这些方法可在24小时用比目前小得多的成本发射卫星，没有地点限制。DARPA还在开展可提升制太空感知能力有关的技术演示验证。
6、增强海上灵活性
DARPA正在开发无人水面艇，用于持续且公开的追踪战区潜艇；开发小规模交战用无人潜航器；开发可从小型水面舰艇上布放和回收的长航时无人机。
The Upward Falling Payloads (UFP) program centers on developing deployable, unmanned, distributed systems that could lie on the deep-ocean floor for years at a time. These deep-sea nodes could then be recalled remotely when needed and “fall upward” to the surface. The goal is to sup port the U.S. Navy with distributed technologies anywhere over large maritime areas.
7、发挥地面控制力
随着恐怖分子和叛乱分子获取的先进技术越来越多，对于美国地面部队，非常有必要增强其装甲性能和活力。DARPA正研究颠覆性的先进地面车辆用于部队支援，包括在机动性和生命力方面有显著提升的下一代战车；同时也在开发一系列具有压倒性优势的能力，帮助地面部队扩展交战范围，增强态势感知能力并提高可操作性。
8、增强反恐防御
小规模恐怖行动也可造成巨大影响。因此，需要开发相应技术，探测预谋袭击的早期证据。为了应对这一挑战，DARPA正围绕放射性、赛博和生命科学范畴的大规模恐怖主义威胁寻求新的能力；研发并测试针对核武器和放射性武器的探测，具有较高效费比，且可方便地部署的可移动联网探测器，能对城市大小的区域提供实时监控。
二、主宰信息爆炸
截止到2014年，数据总量大约是5*1021；这其中有约90%的数据室在过去两年产生的，到2020年，数据总量将是目前的10倍，达到5*1022字节。这仅仅是公开的信息，还有大量军方和情报感知的数据没有计算在内。
加速增长的信息量使得机遇与挑战并存。海量的信息隐藏着各种关联和因果关系，一旦厘清，就能透过现象看本质，预测下一波流感爆发的时间，推断在预谋的恐怖袭击，等等，这些都是机遇。而这也恰好是存在巨大挑战的地方，即如何将预示本质的有用信息挑选出来，如何知晓是否该相信掌握的信息。
Computer security experts from academia, industry and the larger security community have organized themselves into more than 30 teams to compete in DARPA’s Cyber Grand Challenge—a first-of-its-kind tournament designed to speed the development of automated security systems able to defend against cyberattacks as fast as they are launched. DARPA’s Cyber Grand Challenge final competition will be held in 2016 in conjunction with DEF CON, one of the largest computer security conferences in the world.
为了应对这一挑战，DARPA从以下几个方面开展研究：
1、探寻大数据的内在价值
决策的瓶颈已经逐渐从数据的缺乏转换为重要数据的甄别。DARPA的工作包括：开发算法，快速识别某一想定下，系统、个人和组织相关的异常行为；研究相关技术，全面感知并了解赛博战；形成自主化的计算能力，探寻隐藏的异常联系；发展搜索技术，用于发现＼组织并展示某一特定领域的内容；探测、分类、测算并跟踪大众传媒中出现的观点和理念；研究可对图片和音频文件自动分析的方法。DARPA的目标是赋予信息使用人员强大的大数据工具。
2、在信息系统中建立信任
信息对战士至关重要。DARPA正在开发一些技术，确保关键决策所依赖的数据是可信的。这些技术包括：更高效的用户友好型识别鉴定技术；应用常规方法和相关数学验证技术开发已用设备的操作系统，使之不受特定安全性能的限制；对赛博攻击自动响应的赛博防御能力；采用新方法，从目前不可信的全球供应链中构建可信系统。
三、生物技术控制的可控利用
近期成熟的基因技术和生物信息学，以及最近取得突破的神经科学、免疫学和相关生物医学领域，正逐步将生命科学、工程学和计算机科学连成一体。这将促进一个新的交叉学科的产生，并带来诸如精神健康和材料科学等领域的突破。
意识到这一未开发的空间存在巨大机遇，已经显现出颠覆性的特质，DARPA在2014年成立了生物技术办公室。
为了更快推进这项领域的发现，DAPRA正从以下方面着手展开工作：
1、加速推进合成生物学研究
生物系统已经进化形成了一些复杂且高效的方法来开展化合物合成，有些方法甚至可以用来解决目前制药和材料科学面临的挑战。DARPA正在开发科有效控制生物合成和功能性的技术，旨在构建革命性的生物基制造平台，实现新的生产模式并生产拥有更良好性能的材料。
2、消灭传染性疾病
2014年埃博拉大爆发表明，新兴的传染性疾病不仅是健康的重大威胁，同样也危及国家的稳定。尽管新兴的传染病种类在不断增加，对美国的海内外利益形成威胁，但抗菌制剂的研发速度却在下降。为此，DARPA正开发一种非传统的生物学方法，以降低传染性疾病形成的威胁。DARPA的目标包括：用于人体诊断的可植入神经接口，可在受伤大脑内搭建信息“桥梁”，应对记忆力衰退，并为患有神经系统疾病和神经医学疾病的患者提供精准的治疗性刺激；可建立义肢传感器与神经系统之间信息回路的植入式系统，提高义肢的灵活性，甚至能使截肢者获得接触感知。
四、扩展技术前沿
早期，DARPA的核心工作似乎是在攻克一些看起来不可思议的自然科学和工程学难题；一旦这些棘手的问题解决，立刻将这些突破形成新的能力并应用到国家安全领域。这一传统传承至今。
为了保持机构上述核心构成的动力，DARPA正从以下几个方面着手构建新能力：
1、数学的深度应用
从赛博防御到大数据分析，乃至复杂现象的预测模型，许多现实的技术挑战都因相关数学科学的不完善而缺少解决方案。与其他众多致力于解决这种“不完善”的思路不同，DARPA正在构建并应用新的数学方法进行复杂系统的展示、设计和测试。同时，DARPA还针对巨复杂系统在开发新的数学工具，力求在不降低网格粗细度的情况下快速建模。
2、投资新的化学、工艺和材料
材料对军事系统的限制是根本性的。尽管如此，还是只有很少的一部分新材料从实验室转化到了作战系统中。为了更方便地开展新材料的评估并促进应用，DARPA正开发新的模型和策略工具，用于功能方面可靠性的评估和预测，并开发低成本的制造方法来满足定制和小批量生产需求。DARPA还在开发直接从原子级原材料构建集成系统的技术。
3、掌握并利用量子物理学
DARPA正在快速推进量子技术，包括纳米/量子的光-电-机械结构工程，通过光冷技术实现对冷原子的精确控制，等等。这些技术为导航/授时、生化探测、通信和信息处理、计量、电磁频谱的深度控制，电子战等带来了新生力量。
（来源：蓝海星智库）
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