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2015-07-08 战略前沿技术

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近期,美国国防高级研究计划局(DARPA)发布了一份题为《服务于国家安全的突破性技术》的报告(请点击查阅【科技资讯】DARPA发布新版《服务于国家安全的突破性技术》报告)。长期以来,国防预研一直是美军确保其军事优势的重要根基,亦是其防止潜在敌人技术突袭的重要前提,而DARPA在其中发挥了重要作用。

美国国防高级研究计划局(DARPA)成立于上世纪50年代,是美国国防部直属的17个业务局之一。DARPA是美国国防重大科技攻关项目的组织、协调、管理机构,主要负责那些高风险、高回报的基础性与应用性研发项目,其使命是使美军长期保持其他国家望尘莫及的技术优势。DARPA的研究模式为“研发一种潜在突破性的技术能力,然后依靠市场的力量使这种创新最终反馈到军事上”。尽管如此,DARPA并不着眼于近期项目上与其他军种科研单位争长短,而是致力于为美国国防部增强未来军事能力“提供技术解决方案”与充当“技术引擎”。因此,有人称DARPA为未来战争的“预言家”。

美国国防预研的领头羊


DARPA此次公布的这份《服务于国家安全的突破性技术》报告认为,美国当前仍具有牢固的战略优势,这在很大程度上得益于其长期以来的技术优势。目前,美国的国防预研主要有三类:一是国防研究与工程署(DDR&E)安排和直接负责的科研项目;二是国防部批准的新型武器装备采办项目;三是国家为实现某种国防能力,协调各部门共同参与的、需要应用大量高新技术的科研或防务计划。其中,最具有代表性的国防高技术项目研发机构则是隶属于国防研究与工程署的DARPA。


该报告每两年发布一次,总结DARPA的历史使命、当前已经和正要开展的重点研究领域及近年来将DARPA所发展的技术向美军各军种兵和其他部门转移的情况。在这份报告中,DARPA主任普拉巴卡尔和副主任史蒂文·沃克认为,美国当前仍具有牢固的战略地位,这在很大程度上得益于美国长期以来的技术优势。但美国的地位面临着许多挑战,包括更强大和更低成本的技术在全球扩散、破坏性的非国家行为体出现、同等对手们持续带来的威胁等。这种由潜在威胁和空前机遇所组成的矛盾统一趋势,深刻影响了DARPA有关未来数年中战略优先事项的判定。


这份报告共41页,从内容上看,该报告系统总结了DARPA过去所执行的任务、当前研究的重要领域及所研发的技术在各军种的转移情况;从形式上,该报告主要由两部分组成:第一部分是当前技术向各军种转移的情况;第二部分则是将DARPA在数十年里研制的部分项目以“成功案例”的方式总结了出来。此外,报告还强调“应构建全美各研究机构的专业协作机制,鼓励针对不同学科的边缘或学科交叉领域的研究”。


该报告指出,DARPA将继续推动有关战略措施,其途径之一是继续充当大胆、敢于冒险的高技术投资者,以确保美国能够首先发展和采用各种新颖能力。

发现潜在的军事需求


如何最快发现那些潜在的军事需求,这对于DARPA来说是最富挑战性的一项工作。


DARPA所从事的国防预研项目在给美国带来军事上的绝对优势之余,也必然是一项高风险的投资。一方面,它可能因为技术突破而制造出为世人瞩目、令敌手震惊的创新产品,并获得项目成功带来的丰厚报酬。从1969年开始研究的ARPAnet,逐渐发展为现在的互联网;从1974年开始提出隐身技术构想,其研究成果用于1982年服役的F-117隐身战斗机,并开创隐身战机的新时代等;另一方面,它也可能因为技术失败而造成计划下马、资金损失,并还要承担决策失误带来的不良后果。如上世纪70年代的“通灵者”即是一个很好的说明,当时,DARPA为了研究心灵感应等特异功能用于间谍领域的可能性,不惜一切精力与财力,结果却以失败告终。


尽管如此,DARPA事后仍宣称:“如果十个项目中有一个取得成功,那也是值得的。”


在寻求创新灵感上,DARPA的项目管理人员会从多种途径获得新思想。例如,DARPA的技术机构,来自美国国防部咨询机构的建议,来自DARPA资助的技术团体的建议,来自工业和学术界的建议,对国际技术的调研,DARPA研究计划或其他计划取得的技术突破,应用新思想的小型研究计划等。通常而言,DARPA采用由上至下的过程定义问题,采用由下至上的方法发现新思想。具体来说,由国防部长、负责采办、技术和后勤的国防部副部长和国防研究工程局的局长专门分配任务;由各军种的部长、参谋长联席会议主席和联合作战司令提出要求;征求高层军事领导的意见,了解他们最关心且难以解决的问题;研究最近的军事行动,找出限制美国部队能力的情况;与国家空间情报局、国防威胁预防局、国防信息系统局和国防后勤局等机构进行讨论;与情报机构进行讨论,诸如中央情报局、国家安全局;与其他政府机构或非政府机构进行讨论,诸如国家科学基金会和国家科学院等;参观军种举行的演习和试验等。



美军未来的四大战略投资领域


当前,“科学—技术—市场”的演进周期愈发缩短,各研发阶段边界日趋模糊,身处其中,任何先进的技术都极难在转化成实际产品及推广应用时还保持决定性的领先地位。如何适应科学技术与社会发展的需求,应对新技术革命与产业变革的挑战,成为世界各国对其科研体制进行改革的重点。


《经济学人》杂志曾发布过一项调查报告显示:商业模式创新对成功的贡献度要比产品或者服务的创新对于成功的贡献度要更重要。在预算相对减少的情况下,DARPA那种以市场为推手的传统技术应用模式很容易出现问题,比如有时候一些技术的推广需要花费很长的时间,或以一种不可预知的方式进行演变。因此,DARPA也计划内部新增设一个隶属于国防部的办公机构,该机构的主要职能是对相关的项目进行预算评估并颁布许可,其目标主要集中于为快速创新而进行的新技术研究以及当前的采购系统而进行的转型。


从《服务于国家安全的突破性技术》报告中所列出的技术领域,可以大致了解美军目前对哪些军事技术表示特别的关切,显然,这是很重要的战略性信息。根据其中的信息,美军可以确定其潜在对手中,有哪些正在发展的技术可能对美国重要军事能力构成威胁,以及用某些线索或迹象表明对手可能采用或开发了这些技术。之后,美军将对这些技术的可实现度、成熟度,以及可能对美国军事能力造成的影响进行评估,并根据评估结果对相关技术进行优先排序,从而有针对性地开展情报研究,为保持美国军事优势向决策层提供详细建议。


在DARPA发布的报告中,未来的战略投资将集中在以下4个领域:


第一,复杂军用系统构建。研究重点为促进提高武器系统模块化程度,使其更易升级和改进;确保空中、海上、地面、太空和网络空间的优势;在不依赖基于卫星的全球定位系统的情况下,改善定位、导航和授时性能;增强防恐能力。


第二,信息爆炸局势应对。研究重点为利用大数据工具从海量数据中提取有效信息;开发新技术,确保做出关键决策所使用的数据和系统值得信赖;通过恰当地访问网络数据,在确保国家安全利益不受损失的前提下满足不同层级的隐私性要求。


第三,生物技术利用。研究重点为加快合成生物学进展;控制传染性疾病扩散速度;掌握最新的神经技术。


第四,技术前沿探索。研究重点为通过应用复杂数学算法;发明新的化学过程、工艺和材料;利用量子物理等方法获取新能力。

高风险带来高回报


在很多科幻电影中,激光武器都出现在战斗机或航天器上。现在,这种技术越来越接近于现实。近期,DARPA就宣布,他们刚刚成功完成一种科幻武器的首次测试,这种激光武器被称之为高能液体激光区域防御系统,它最终可被应用到无人机或战斗机上。另外,在今年的“短距宽视场极高灵敏度电控光发射器”项目上,DARPA则是通过非机械方法在芯片上成功实现了突破性的非机械光扫描技术,从而为新型军用和商用微型化、低成本的稳健激光扫描技术开辟了新的发展途径。


可以看出,国防高技术的运用可能对传统战争带来“颠覆性”的效果。


从美军目前关注的国防预研项目,可以看出其对于基础研究的重视。国防预研项目的特点可以概括为:前瞻性、高风险性和创新性。一方面,美军国防高技术项目,尤其是其中的基础研究活动,通常直接关系到武器装备建设的长远发展,体现出很强的前瞻性与创新性;另一方面,由于高技术的研发活动很多是前所未有的研发行为,在其实现过程中还存在很多不确定因素,因此它也兼具很大的技术风险。


从某种意义上来说,国防预研必然会有很多不确定因素,然而正是这些所谓的“高风险”,才更能给未来带来“颠覆性”的改变!


(来源:科技日报,作者:贾珍珍 石海明 杨晓琳,作者单位:国防科技大学国际问题研究中心)



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