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DARPA概述及提交国会审议重大议题(全文)

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3月17日,美国会研究服务处(CRS)发布《国防高级研究计划局:概述及提交国会审议重大问题》报告,概述了DARPA的组织架构、运作模式、在国防部的作用和研发项目的选择、拨款与经费使用趋势、提交国会审议的潜在重大问题等基本情况。


一、报告摘要
美国国防高级研究计划局(DARPA)成立于1958年,是国防部(DOD)的一个机构,负责促进维持和提高美军能力和技术优势的技术发展。DARPA资助的研究做出了重要的科学和技术贡献,促进了军事和商业技术的发展,如精确制导导弹、隐身、互联网和个人电子产品。DARPA有一种冒险和容忍失败的文化,这使得专家、一些国会议员和其他人将DARPA视为联邦政府内外创新的典范。

DARPA:60年的挑战与突破(翻译&字幕 by 防务菌)
“DARPA模式”的特点是一个扁平的组织,该组织赋予任期有限的项目经理信任、自主权和在创新理念上承担风险的能力。国会通过授予该机构某些灵活的采办和人事招聘权限,帮助DARPA工作,这使得DARPA能够与那些原本不愿意与国防部互动或交易的人及实体接触。

随着时间的推移,DARPA的资金一直相对稳定。以2019财年不变美元计算,DARPA的资金从1996财年的34.8亿美元(以当前美元计算为22.7亿美元)减少了2.7%,至2020财年的33.9亿美元(以当前美元计算为34.6亿美元)。DARPA的几乎所有资金都属于基础研究、应用研究和先进技术开发的预算类别。这些类别下的拨款被国防部称为科学和技术(S&T)预算。国防部的科技预算经常被分析家和其他人挑选出来进行额外的审查,因为它被视为对发展未来军事系统所需的基础知识的投资。从2000财年到2020财年,DARPA在国防科技资金中的份额一直保持在相对稳定的21%到25%之间。2020财年,基础研究占DARPA资金的14%,高于1996财年的3%。1996财年至2019财年期间,国防部研究、开发、测试和评估资金在国防部的份额从1996财年的6.4%下降到2020财年的3.3%。

2020年2月发布的美国国防部2021财年预算涉及DARPA所有项目预算及进展概述,可在本公众号对话界面发送消息“DARPA”,获取该文件

一些国会议员、智囊团和其他专家对美国军方正在失去其技术优势表示担忧,并呼吁国防部加强创新,以解决美国技术主导地位明显下降的问题。在这方面,国会可以考虑几个相关的问题,包括DARPA的适当资金水平;DARPA在向军事和商业部门转化技术方面的效力;DARPA在国防部主管研究与工程的副部长为加强国防部创新所作的任何工作中所发挥的作用;DARPA将伦理、法律和社会因素纳入其研究与开发项目的机制。

二、导言
美国国防部(DOD)于1958年成立了DARPA。最初其被称为高级研究项目局(ARPA),它的建立部分是为了响应前苏联发射第一颗人造卫星,部分是为了认识到需要为需要更长时间开发的有希望的概念投入资源。1972年,该机构的名称中增加了“国防”(D)一词,以强调其“对国家安全突破性技术进行关键投资”的使命。

DARPA自1958年成立以来几易其名
美国会研究服务处(CRS)的这份报告概述了DARPA,包括该机构的组织结构、特点(即“DARPA模式”)和战略优先事项,还描述了DARPA的资金使用趋势,并讨论了国会可能考虑的一些问题,包括该机构的适当资金水平、技术转化以及在保持美军技术优势方面的潜在作用。

三、背景
根据DARPA的说法,该机构专注于研发(R&D),旨在实现变革性发展,而不是渐进式进步。“变革性”研发——一个经常与革命性或“高风险”互换使用的术语,国家科学委员会将高回报“研发”定义为“由有可能从根本上改变我们对现有重要科学或工程概念的理解或导致创建新的科学或工程范式或领域的想法驱动的研究。这种研究的另一个特点是它对当前理解的挑战,或是它通向新领域的途径。”

DARPA的传统口号:为国家安全在突破性技术上进行关键投资
自成立以来,DARPA资助的研究在计算机科学、电信和材料科学等领域做出了重要的科技贡献。具体来说,DARPA的投资在军事技术方面取得了一些重大突破,包括精确制导弹药、隐形技术、无人驾驶飞行器,以及红外夜视技术。DARPA赞助的研发也带动了著名商业产品和技术的发展,如互联网、全球定位系统(GPS)、自动语音识别和个人电子产品。

DARPA采取的高风险、高回报的融资方式的性质也导致了一些失败或不太成功的项目。例如,在20世纪70年代,DARPA支持对超自然现象的研究,以及利用心灵感应和精神运动进行远程间谍活动的可能性。该机构还支持开发一种“机械大象”,用于越南丛林的运输,DARPA前局长雷克廷(Rechtin)称之为“该死的傻瓜”项目,并在该项目受到国会审查之前终止。

DARPA“完全信息感知”(TIA)项目2003年后改名为“恐怖主义信息感知”(简写还是TIA)
2003年,DARPA“完全信息感知”(TIA)项目引起了国会的注意。TIA项目旨在“彻底改变美国侦查、分类和识别外国恐怖分子并破译其计划的能力”,方法是建立一个庞大的信息数据库,利用新的工具和技术来识别可采取行动的情报。一些国会议员、美国公民自由联盟(American Civil Liberties Union)和其他人批评该项目是政府当局对权力的滥用,是对美国人隐私的侵犯。在2003财政年度拨款法案第111节中,国会限制了TIA项目资金的使用,并表示国会认为该项目“不应被用于开发技术,用于在没有适当理由的情况下对美国人进行情报活动或执法活动与国会协商或不明确遵守保护公民自由和隐私的原则。”

近年来,一些DARPA项目未能达到预期。例如,2011年,“猎鹰”号高超音速技术飞行器2未能达到预期目标,在计划进行的30分钟试飞的第9分钟爆炸,飞行器的大部分外壳脱落,该项目于2011年结束。此外,在2020年,DARPA结束了它的“发射挑战赛”,该项目没有获胜者。在获得最终项目资格的三支队伍中(维珍轨道公司、阿斯特拉公司和矢量空间公司),阿斯特拉公司是最后唯一一支参赛队伍。由于火箭的制导、导航和控制系统出现问题,阿斯特拉公司最终取消了发射。

DARPA“发射挑战赛”获得最终项目资格的三支队伍

这些不太成功的、有时是引人注目的失败,突显出DARPA愿意投资于高风险、高回报的研发。尽管遭遇了这些挫折,但DARPA经常被认为是其他机构、外部团体和国会试图在整个联邦政府内复制的创新模式。例如,国家情报局局长办公室内的情报高级研究项目活动(IARPA)和能源部内的高级研究项目局-能源(ARPA-E)均仿照DARPA,重点关注各自领域的高风险、高回报研究。

四、组织结构
DARPA是美国国防部的一个独立研发机构。在国防部的历史进程中,国防部长办公室的各个级别都有研究、工程和技术开发领导层,其中包括负责研究和工程的副国防部长助理和负责研究和工程的副国防部长。目前,DARPA局长通过主管研究和工程的副国防部长助理向主管研究和工程的副国防部长汇报工作。总的来说,DARPA在国防部的角色和地位使其能够与国防部高级官员保持密切联系,帮助国防部保持独立性,并专注于变革性研发。

2015年9月9日,以“等等,等什么”为口号的“未来技术论坛”展览上,时任DARPA副局长史蒂文·沃克(右)向时任国防部长阿什·卡特介绍DARPA各种研发成果

DARPA拥有200多名政府雇员,其中包括100名项目经理,负责监督该机构约30亿美元的年度预算。DARPA不直接进行研究或运营任何研究实验室,而是主要通过与工业、大学、非营利组织和联邦研发实验室签订合同来执行其研发计划。

DARPA是一个相对扁平的组织,由局长办公室、六个技术项目办公室、适应性能力办公室、航空航天项目办公室、战略资源办公室和任务服务办公室组成。DARPA的六个技术项目办公室是:
  • 生物技术办公室(BTO),负责开发和使用生物技术以实现技术优势,包括神经技术、人机界面、人类性能、传染病和合成生物研发项目;

  • 国防科学办公室(DSO),专注于数学与建模、物理科学、人机系统和社会系统;

  • 信息创新办公室(I2O),负责网络、分析和人机界面方面的基础和应用研究;

  • 微系统技术办公室(MTO),专注于电磁频谱、信息微系统以及微电子安全性和可靠性的研发;

  • 战略技术办公室(STO),负责开发技术,使作战成为一个网络(即同时使用多个平台、武器、传感器和系统),以提高军事效能、成本和适应性,包括作战管理、指挥控制以及电子战;

  • 战术技术办公室(TTO),重点开发和演示验证地面、海上(水面和海底)、航空和太空系统的新平台,包括先进的自主和无人平台。

DARPA的六个技术项目办公室

DARPA的其他办公室是:
  • 适应性能力办公室(ACO),负责与军事部门合作,结合新技术和新作战概念,发展联合能力和新作战概念;

  • 航空航天项目办公室(APO),2015年成立的一个特别项目办公室,专注于发展先进的飞机技术,以确保在未来的竞争环境中占据主导地位;

  • 战略资源办公室(SRO)和任务服务办公室(MRO),负责机构支助活动,包括人力资源服务和企业及业务支助。


五、DARPA的运作模式
在讨论如何提高联邦政府通过研发投资刺激创新的能力时,国会和其他机构经常引用“DARPA模式”。DARPA官员声称,其组织结构允许该机构以国防部以及整个联邦政府特有的方式运作。具体地说,该机构相对较小的规模和扁平的结构使其具有灵活性,并允许该机构避免内部程序和规则,而这会减慢其他联邦机构的行动。此外,国防政策分析员Richard Van Atta博士在2007年提交给众议院科学技术委员会的证词中指出,“使DARPA成为一个特殊、独特的机构的一个关键因素是它有能力自我改造、适应,并避免与它试图解决的最后一个问题纠缠在一起。”

DARPA创新的文化(翻译&字幕 by 防务菌)
DARPA将其成功创新的悠久历史归因于四个因素:(1)信任和自主权;(2)有限的任期及其促进的紧迫性;(3)使命感;(4)冒险和对失败的容忍。这些因素通常通过机构对其项目经理的态度表现出来。有人断言,DARPA成功的关键“在于其项目经理”

(一)信任与自主权
向DARPA项目经理提供的信任和自主权在联邦政府中是独一无二的。DARPA希望其项目经理在每个项目的技术指导中发挥关键作用。具体来说,与联邦研发机构中的大多数项目经理不同,DARPA项目经理负责创建新的项目和计划,并迅速为创新想法提供资金。尽管DARPA项目经理可以使用同行评审来帮助他们评估研发提案的价值,但他们不需要这样做,他们实际上是负责选择和(如有必要)终止项目的。这与美国国家科学基金会(National Science Foundation)的项目经理形成对比,后者通常继承现有的项目,需要使用同行评审小组来确定提案的质量,并主要根据评审小组提供的排名来选择项目。

(二)有限任期
DARPA项目管理方法的另一个关键特点是,项目经理的任期有限,一般为三到五年。DARPA认为,新项目经理的不断涌入,为该机构注入了新的理念和人员,他们热衷于尽快将这些理念变为现实。DARPA估计,每年都会25%的项目经理离职。根据该机构的说法,“在大多数被认为是一个问题的组织中;在DARPA,这是有意的,令人振奋。短暂的任期意味着人们来到这个机构是为了完成一些事情,而不是建立一个职业生涯。”

然而,一些人认为,由于缺乏对该机构的记忆,项目经理的高离职率可能导致重复工作。也有人担心,DARPA现有或以前的项目经理所采用的招聘流程可能导致性别失衡(DARPA项目经理通常是男性)和从同一研究人员网络中挑选个人,这可能引发新想法和视角。

有限的任期和紧迫性也反映在DARPA如何为其项目提供资金。一般来说,DARPA为一个想法或项目提供资金的时间足以确定其可行性,通常为3到5年。如果项目经理认为一个新的想法不可行,项目经理可以迅速终止项目,资金可以被重新分配到一个新项目或一个更有潜力的现有项目。具体来说,DARPA项目是根据项目经理在项目开始前建立的里程碑进行评估的;这些里程碑的进展用于评估是否值得继续提供资金。

(三)使命感
DARPA声称其使命“预防和创造技术突袭”是加强和推动该机构创新文化的一个重要因素。具体地说,DARPA认为“使命的重要性和雄心有助于推动创新。人们受到鼓舞和激励,努力做一些影响到他们同胞福祉甚至生存的事情。”

(四)承担风险和承受失败的能力
DARPA处理风险的方法也不寻常,是该机构成功的一个很好的特征。DARPA声称,其项目经理经常因为项目不够雄心勃勃而拒绝项目,并将失败视为支持潜在变革性或革命性研发的成本。为了降低失败项目的成本,DARPA在有限的时间内资助项目,并愿意从表现不佳的项目中重新分配资金。DARPA的冒险文化和对失败的容忍,是一些在国会和其他支持研发的联邦机构寻求复制的最常被引用的特征之一。

(五)其他因素
一些专家指出,其他因素是DARPA模式及其成功的重要因素。这些因素包括多代技术推动力(即在一段较长的时间内支持某一特定领域的一套技术和想法);与更大的创新生态系统的联系;该机构与国防部领导层的联系;以及它作为最初市场创造者或第一采用者的作用。

(六)雇佣和合同灵活性
国会为DARPA提供了更多的权力,许多人认为这些权力是该机构成功创新记录的关键贡献者,也是DARPA模式的关键。其中包括在雇用人员方面的灵活性,以及它可以用来获得货物和服务以及提供财政援助的机制。例如,在回答国会需要授权DARPA维持创新文化的问题时,前DARPA局长阿尔提·普拉巴卡尔(Arati Prabhakar)博士曾经表示:“我认为军事委员会已经为我们提供了至关重要的工具,第一,吸引了来自技术社区各个方面的人员。从技术社区的各个不同部分引进人员。不仅是那些已经生活在国防部(科学和技术)世界里的人,还有那些有商业公司背景、创业或大学毕业背景的人,这些观点都是非常有帮助的。我们与那些通常不与联邦政府做生意的实体签约的能力,这是另一种方式,让我们在技术和。。。获得这些前沿技术。”

前DARPA局长阿尔提·普拉巴卡尔TED演讲:DARPA如何创造不可能(翻译&字幕 by 防务菌)
1998年,国会在DARPA设立了一个雇用科学技术人员的实验计划。具体来说,该计划授权DARPA直接从联邦政府以外的地方聘请科学和工程专家,任期有限(最长为6年)。它还豁免了该机构遵守传统的文职人员要求,从而使DARPA能够简化其招聘过程,并提高其可以为科学家和工程师提供的薪酬水平。许多国会议员认为,这种灵活的招聘方式提高了DARPA招聘和留住杰出科技专家的能力。国会通常在1998年至2015年间延长实验人员计划的期限。国会在2017财年《国防授权法》中将雇佣权永久化。2019年,国会将DARPA在授权下可以雇佣的人员数量从100人增加到140人

1989年,国会授予DARPA“其他交易(OT)权限”。OT是一种采办机制,不适合联邦政府用于采办货物或服务合同、拨款或合作协议的任何传统机制。OT不必遵守政府的采办规定。只有获得授权的机构才能从事其他交易。一般来说,设立OT授权的原因是政府需要从不愿意或无法通过政府采办条例的商业来源获得前沿研发或原型。OT授权通常被视为赋予联邦机构额外的灵活性,以便根据项目及其参与者的需要制定协议。1991年,国会将DARPA的OT授权永久化,并将其广泛扩展到国防部。1993年,国会向DARPA提供了将OT用于原型的授权;该授权随后于1996年扩展至整个国防部,并在2016财年的《国防授权法》中永久生效。

六、DARPA在国防部的作用与研发项目的选择
DARPA的研发工作一般是长期的,而且往往是在国家安全或国防需要最初不清楚的领域。因此,DARPA支持的研究一般不会立即产生切实的成果。2017年,时任DARPA代理局长的史蒂文·沃克(Steven Walker)博士在向国会发表的证词中称,国防部的作用“在很大程度上改变了进行基础研究的可能性、原则证明以及技术开发的早期阶段,这些阶段把不可能的想法带到了难以置信的地步,但令人惊讶的是。国防部的任何其他机构都没有这样的使命,即致力于有如此高的失败可能性的项目,或有如此高的可能性产生真正革命性的新能力。”

DARPA于1958年成立时,它是一个独立的研发机构,与军事部门的研发机构明确分离。这一结构使DARPA能够支持与正式军事需求或军事服务的特定角色或任务无关的研发和技术工作。相反,DARPA在国防部研发体系中的角色是跨越军种的传统管辖区,探索新的和有可能导致军事技术能力革命性进步的非传统概念,有可能改变军事部门的传统角色和任务。

总的来说,DARPA对其研发投资和项目活动采取了组合方法(即它同时应对广泛的技术机遇和国家安全挑战)。然而,DARPA项目经理在选择机构支持的研发方面发挥着重要作用。DARPA认为这种“自下而上”的方法是有效的,因为它的项目经理——大学教师、企业家和行业领袖,被视为最接近某一领域的技术挑战、潜在解决方案和机遇的个人。DARPA认为,这种与研发和创业社区的联系对于推动机构活动中的创新和风险承担至关重要。此外,DARPA经常举行会议、赞助研讨会,并支持其项目经理和领导层的外出调研,以确保该机构充分了解最新和最前沿的技术和研究。通过该机构的项目解决的想法或研发领域也来自“自上而下”,包括DARPA领导层和向该机构阐述作战人员需求和挑战的军事部门。

最终,DARPA领导层负责确定机构范围内的优先事项,并确保平衡的投资组合。

DARPA战略优先事项
2019年,DARPA发布了一份文件,概述了该机构目前的重点领域。具体而言,如DARPA所述,该机构将投资重点放在四项战略举措上:

保卫国土:保卫国土及一系列全新的能力,从自主网络安全到战略性的网络威慑,到大规模杀伤性武器的感知和防御,再到积极的生物监视和生物威胁对策。因为DARPA知道匹敌竞争对手一直在开发高超音速武器,所以近期开发针对这些武器的防御系统也至关重要。

威慑并战胜高端对手:在欧洲(一个防区内场景)和亚洲(一个防区外场景)战胜匹敌竞争对手需要新的思维。在陆地、海洋和空中领域实现新的能力将是重要的,但太空和电磁频谱在阻止远离海岸的冲突方面将同样或更为重要。新能力的开发、部署和操作必须具有速度和适应性,以保持领先于能力日益增强的对手。

开展维稳工作:美国需要更好地迅速适应不同的环境。特别是,需要有能力处理非正式的、非常规的灰色地带冲突和城市规模的战争,以及严格和可靠的模型,以便在交战前更好地了解和预测对手的行动。

推进科学和技术的基础研究:基础研究是DARPA所有更宏伟的追求的基础,也是使前所未有的能力成为可能的基础。最终,该机构基本研发投资的目标是了解技术引领美国国防的方向,并有目的地进一步开发和应用该技术,解决美国最严峻的安全挑战。防止技术突袭的最好办法是创造技术突袭,确保美国作战人员和盟国首先获得最先进的技术和能力。DARPA近期资助的研究将探索科学和技术,为跨越多个作战领域的特定当前和未来威胁提供“跨越式”解决方案。最优先考虑的是使国家能够在确保最大威慑力的同时保持对对手的技术优势的投资。

2015年,作为《2016财政年度国防授权法》的一部分,国会废除了一项规定,要求DARPA编制并向国会提交一份两年期战略计划,描述DARPA长期战略目标;为支持这些目标而制定的研究计划;DARPA的技术转型战略;管理机构管理、组织和人员的政策;DARPA的活动和军事任务之间的联系。

七、DARPA拨款与资金使用趋势
DARPA的资金通过国防研究、开发、测试和评估(RDT&E)账户拨付,该账户通常属于年度国防拨款法案第四章。2020年国防范围的RDT&E账户包括17个其他国防部组织。账户内的项目要素为每个国防部研发组织(包括DARPA)内的特定RDT&E活动提供支持。项目要素还根据要执行的工作(如基础研究)的特点描述了国防部的研发资金。工作特性由预算活动代码和说明(见表1)组成。

表1 国防部RDT&E预算活动代码

DARPA的几乎所有资金都属于基础研究(6.1)、应用研究(6.2)和先进技术开发(6.3)的范畴。国防部将6.1至6.3项目要素的资金称为科学技术(S&T)预算。国防部的科技预算经常被分析家和其他人挑选出来进行额外的审查,因为它被视为对发展未来军事系统所需的基础知识的投资。DARPA的剩余资金属于管理支持的6.6预算活动代码,其中包括人员工资和福利以及与差旅、用品、设备和办公空间有关的费用。


如前所述,DARPA不直接进行研发,而是通过与包括大学和工业在内的各种研发执行者签订合同来支持研发。如图1所示,DARPA主要支持按行业进行的研发。具体而言,在2019财年,DARPA研发的65.5%(23亿美元)以上由工业部门完成;大学和学院研发占比17.4%(6.156亿美元);其次是校内研发人员(如联邦实验室),占9.5%(3.346亿美元);其他非营利组织(3.4%;1.218亿美元);联邦资助的研发中心(3.3%;1.152亿美元)和外国实体(1%;3470万美元)。

图1.2019财年按执行者划分的DARPA研发份额

DARPA的资金使用趋势
图2和图3分别按工作性质(即基础研究、应用研究、先进技术开发和管理支持)和2019财年不变美元(经通胀调整)显示了1996财年至2020财年DARPA的资金使用趋势。以目前的美元计算,DARPA的总资金从1996财年的22.7亿美元增加到2020财年的34.6亿美元,增长了52.4%,复合年增长率(CAGR)为1.7%(图2)。在2019财年,DARPA的资金从1996财年的34.8亿美元减少到2020财年的33.9亿美元,降幅为2.7%。从1996财年到2020财年,DARPA的资金平均为32.3亿美元,随着时间的推移而波动(图3)。具体而言,在1996财年至2000财年期间,该机构的固定美元资金减少了23%,但随后又增加了43%,达到2005财年的最高水平。自2005财年以来,DARPA的资金减少了11%(图3)。
图2.1996-2020财年按工作性质划分的DARPA资金

图3.1996-2020财年按工作性质划分的DARPA资金
随着时间的推移,DARPA资助基础研究的比例稳步上升(图4)。2020财年,基础研究占DARPA资金的14%,高于1996财年的3%。

图4.1996-2020财年按工作性质划分的DARPA资金份额
DARPA资助应用研究的比例随着时间的推移而波动,1996财年至2020财年平均为42%,2001财年高达52%,1996财年低至33%(图4)。2020财年,DARPA资助应用研究的比例为41%。DARPA资助先进技术发展的比例也随着时间的推移而波动,1996财年至2020财年平均为45%,1996财年高达60%,2001财年低至39%。2020财年,DARPA资助先进技术开发的比例为43%。DARPA用于管理支持的资金比例保持相对稳定,在2010财年达到8%的峰值。在2020财年,DARPA管理支持资金的比例为2%。


DARPA的目标是确保美国军方是“技术突袭的始作俑者,而不是受害者”。因此,DARPA的研发投资通常被视为国防部高风险、高回报研发的替代品(即研发重点是革命性的进步,而不是渐进的进步)。图5和图6将DARPA的资金描述为国防部RDT&E资金(6.1至6.7预算活动代码)和国防科技资金(6.1至6.3)的份额。

图5.DARPA资金占国防部研究与开发资金的份额

图6.DARPA的资金占国防科技资金的比例
从1996财年到2020财年,国防部RDT&E资金中DARPA的份额从1996财年的6.4%下降到2020财年的3.3%(图5)。

在1996财年至2000财年从30.1%降至22.2%之后,DARPA的国防科技经费份额在2000财年至2017财年保持在21%至25%之间的相对稳定(图6)。2020财年,DARPA在国防科技经费中所占份额为21.6%,高于2018财年最低的20.7%。


八、提交国会审议的潜在重大问题
以下各节描述了提交国会审议的潜在重大问题,包括DARPA应获得的资金水平、国防部技术转化活动、DARPA在国防部主管研究与工程的副部长领导下能够或应该发挥的作用以及国防部保持技术优势的努力,以及DARPA如何将伦理、法律和社会因素纳入其支持的研究中。

(一)DARPA的适当资金水平是多少?
一些人认为,支持高风险、高回报的研究对维持美国的经济竞争力至关重要。在国家安全的背景下,高风险、高回报的研发可能会导致开发能够推进或保持美军技术优势的技术。在这份报告中,CRS将DARPA的资金作为国防部内部高风险、高回报、颠覆性性或革命性研发支持水平的替代品。

美国国家科学院(NAS)2007年的一份报告建议,联邦研究机构将其预算的8%用于高风险、高回报的研究,NAS称这些研究“在当今越来越厌恶风险的环境中受到影响”。如图5所示,DARPA在国防部RDT&E资金中的份额自1996财年以来一直低于7%。1996财年至2020财年,DARPA在国防部研究与开发资金中的份额平均为4.3%,2020财年为3.3%。目前尚不清楚国防部其他研究机构的研发投资在多大程度上可以被定性为高风险、高回报,从而使国防部接近国家科学院推荐的高风险、高回报研究的8%支出水平。不管怎样,自1996财年以来,DARPA在国防部研究与开发资金中的份额一直呈下降趋势。

美国政府问责局(GAO)2017年的一份研究创新型公司最佳实践的报告发现,创新型公司将其研发支出的80%左右用于旨在对其产品进行渐进式改进的研究,并将研发预算的20%用于支持颠覆性或高风险、高回报的研究。此外,GAO发现这种颠覆性的研发通常是由独立于公司业务部门的公司研究机构进行的。根据GAO的说法,DARPA类似于一个公司研究机构,因为它独立于军事部门,并支持通常与现有武器系统或特定军事部门要求无关的研究。如图6所示,DARPA在国防科技经费中所占的份额保持相对稳定,介于2000财年至2020财年分别为21%和25%,与领先创新型公司用于颠覆性项目的研发比例相当。

如上述分析所示,对“DARPA的适当资金水平是多少”这一问题的答案是什么?“取决于检查数据时使用的框架。在使用国防部RDT&E总预算中国防高级研究计划局的份额时,可以确定国防高级研究计划局的资金应该增加;但是,在使用DARPA在国防科技预算中的份额时,可以得出结论认为,当前DARPA的资金水平是足够的。此外,它还取决于国会的目标和宗旨。例如,美国国会和其他方面对美国面临失去技术优势的风险表示担忧,并呼吁国防部内部加强创新,以解决美国相对于对手的优势缩小的问题。如果国会认为DARPA应在确保技术优势方面发挥更大的作用美国军方可能会考虑增加对该机构的资助。

(二)DARPA的技术转化
通常被称为技术转化的技术从DARPA支持的研发转移到军事部门或其他最终用户的采办项目,是国会长期认可的一项挑战。例如,美国参议院军事委员会2014年的一份报告称,“委员会担心一些技术项目可能成功完成,但未能转化为有记录的采办项目或直接投入使用。这可能是由于行政、资金、文化或方案障碍,难以弥合从科学和技术方案到采办方案以及技术预期用户之间的差距。”

技术转化的障碍包括DARPA创造颠覆性或革命性技术的目标。这种技术,往往是通过设计,挑战现状,并可以满足来自军队的阻力。例如,据GAO表示,空军最初拒绝投资飞机隐形技术。军队内部的风险规避和阻力往往只有在技术充分成熟和演示验证后才能克服。然而,DARPA的资金只支持从6.1到6.3的预算活动——基础研究、应用研究和先进技术开发,而不支持6.4和6.5技术成熟度的进一步提高——先进组件开发和原型、系统开发和演示验证,这些都可以用来克服军事上的困难服务的阻力。在2017年一份将领先公司的最佳实践和科技项目管理与国防部进行比较的报告中,GAO指出,公司认识到颠覆性技术转型的困难,并通过演示验证为其颠覆性技术项目提供资金,以帮助获得客户。GAO称,从从2016财年到2018财年,国防部(包括DARPA)显著增加了其其他交易权限在原型开发方面的使用。原型开发活动的增加可能有助于克服DARPA与国防部采办项目之间在技术成熟资金方面的差距。技术转化还存在其他障碍,包括开发不明确属于特定服务任务范围的技术,以及缺乏明确的“客户”

然而,GAO和其他人的案例研究确实表明,DARPA已经成功地将一些技术转移到了军事和私营部门。据GAO所说,促成技术成功转型的四个因素是:
  • 对技术的军事或商业需求;

  • 与DARPA一直感兴趣的研究领域的联系;

  • 与潜在的过渡伙伴积极合作;

  • 实现明确界定的技术目标。


正如GAO和其他人所指出的,技术转让不是DARPA的主要重点。GAO发现,该机构在报告和收集技术转让信息方面的不一致,使得难以可靠地报告DARPA转化工作的总体成功情况。1974年,GAO首先对缺乏DARPA技术转化活动的文件表示关注。最近,GAO得出结论,DARPA领导层“放弃了评估的机会,因此可能会改进,“技术转化战略”以及技术转化责任属于GAO认为没有得到足够培训以取得成功结果的单个项目经理。国会可审查DARPA的适应性能力办公室的有效性,该办公室负责审查和实施机构的技术转化策略,包括协助个别项目经理。

(三)DARPA的角色及协助主管研究与工程的副部长
在过去的几年里,一些国会议员、智囊团和其他人对美国军方失去技术优势表示担忧,部分原因是,为了应对国防部门以外技术的扩散以及国防部无法有效地整合和利用商业创新。为了解决这一问题,国会于2016年设立了一个负责研究和工程的国防部副部长,该副部长“将承担风险,按技术范围,测试和实验,并有足够的自由去失败,视情况而定”。在描述副部长的作用时,参议院军事委员会说:“将是一支统一的力量,集中力量于国防实验室以及具有关键创新任务的机构,如DARPA、国防威胁缓解局、导弹防御局关于实现和保持美国国防技术主导地位的报告。”

DARPA将如何“集中精力”协助主管研究与工程的副部长尚不清楚,国会可能会考虑界定这一领域。在确定DARPA在国防部保持技术优势的工作中的适当作用时,研究DARPA过去发挥的一些作用可能是有用的。根据国防分析研究所(IDA)的说法,DARPA在其历史上的不同时期侧重于不同领域:
  • 侧重于国家重要的大规模技术应用领域;

  • 主要支持具有军事和商业潜力的主要基础研究领域和通用技术;

  • 开发特定的、大规模的系统概念和原型;

  • 支持武器、系统和能力的高度实验性和极为先进的概念;

  • 开发直接应用于现有军事冲突的作战系统和能力;

  • 研究资助者,以提高工业生产国防相关技术的能力;

  • 支持更好地理解与潜在防御应用相关的现象所需的基础知识。


让DARPA同时承担部分或全部这些职责,并给予不同程度的重视可能是合适的。然而,IDA曾表示,历史上,“DARPA的工作取得了最大的成功,因为该机构和国防部有明确的使命感和方向感。”2017年12月18日,特朗普政府发布了国家安全战略,其中指出,“美国将优先考虑对经济增长和安全至关重要的新兴技术,如数据科学、加密、自主技术、基因编辑、新材料、纳米技术、先进计算技术和人工智能。”

目前,还不清楚国防部将如何在包括DARPA在内的研发机构中实施这一战略构想。IDA在其1991年关于DARPA未来的报告中提出的一些问题当前仍然存在,可由主管研究与工程的副部长、DARPA和国会审议,包括:
  • DARPA的工作应重点关注哪些军事需求和威胁?

  • 哪些技术有潜力在未来产生最大的影响?

  • DARPA应如何与商业部门和民用技术互动?

  • DARPA如何确定其在某一特定领域的投资规模和范围?

  • DARPA如何恰当地平衡投资风险和追求雄心勃勃的、潜在的高回报计划?


IDA2003年的一份报告指出,“DARPA的成功不仅取决于国防部长办公室的大力支持,还取决于它对战略需求的明确指导。”

(四)整合伦理、社会和法律因素
研发和技术的发展会引起伦理、法律和社会(ELS)的关注。例如,一些团体对人工智能和神经技术可能对隐私、同意、个人身份和机构(即一个人的身体和精神的完整性以及他们选择自己行动的能力)。这些技术在军事环境中的应用有可能进一步提高ELS的关注。例如,增强士兵感知、耐力或灵巧性的神经技术如何影响个人在服役结束后融入平民生活的能力?

DARPA开展的植入式脑-机接口研发

2013年,DARPA启动了一系列神经技术项目,作为奥巴马政府通过推进创新神经技术(Brain)计划进行的大脑研究的一部分,包括对植入式脑-机接口的研发,这些接口可以恢复神经和行为功能,或改善训练和表现。总统生物伦理问题研究委员会建议支持神经科学研究的机构在研究早期和整个研究过程中明确整合伦理考虑工作。DARPA通过要求神经科学研究项目经理在研发项目开始时聘请一个独立的伦理、法律和社会影响小组来解决将伦理考虑纳入其工作的问题。DARPA还计划主办一个全国伦理研讨会。然而,一些批评者断言,DARPA没有充分审查它所支持的研究的道德和伦理含义。这一点可从“DARPA的昆虫同盟项目:一些科学家和律师表示担忧”,作为一个说明性的例子。

DARPA的“昆虫同盟”项目

2018年10月5日,一群科学家和律师在《科学》杂志上发表了一篇评论,对DARPA资助的一个名为“昆虫同盟”的项目表示关注。“昆虫同盟”项目支持开发一个系统,该系统将通过使用昆虫和植物病毒作为保护手段,迅速改变植物的特性避免美国的农作物供应受到自然和工程的威胁。专家组在评论中指出:“就DARPA计划的既定目标而言,我们认为,从该项目中获得的知识在增强美国农业或应对国家紧急情况(短期或长期)的能力方面似乎非常有限。此外,对于实现预期农业效益的主要实际和监管障碍,还没有进行充分的讨论。因此,该方案可能被广泛认为是为敌对目的开发生物制剂及其运载工具的工作,如果属实,将构成对《生物武器公约》的违反。”


作者进一步指出:“我们的论点并不是说“昆虫同盟”项目仅仅是因为它是一个军事资助的项目,所以构思不当。我们也不会接受这样一种说法,即该项目的问题较小,因为它是与学术界有点透明的发起。我们认为,该项目主要是一个坏主意,因为用现有技术对工作计划进行明显的简化,可以产生可预测的、快速反应的武器及其运载工具,几乎可以威胁到任何作物品种。”

据DARPA称,“DARPA创建了‘昆虫同盟’,以提供保护美国的新能力,特别是快速应对粮食供应威胁的能力。一系列广泛的威胁可能危及粮食安全,包括对手、自然病原体和害虫的蓄意攻击,以及干旱和洪水等环境现象。‘昆虫同盟’旨在开发可扩展、易于部署和通用的对策,以应对对成熟作物的潜在自然和工程威胁。该项目正在设计技术,在相关的时间尺度上,即在一个生长季节内,设计并提供这些有针对性的治疗…。对于‘昆虫同盟’,我们安排了一个为期四年的研究项目,最后在大型生物治疗温室内进行演示验证。在这个项目中,国DARPA从来没有资助‘昆虫同盟’系统的开放发布。监管部门的批准自项目启动以来就一直是项目的一部分,因为这对最终实现该技术是必要的。”

根据美国国家科学院(NAS)2014年的一份报告,与军事技术研发相关的伦理、法律和社会问题的知识,远不如民用领域的科学(尤其是生命科学)发展得更好。

在2014年的报告中,NAS建议开发和部署五个特定流程,以确保在DARPA的研发组合中考虑ELS问题。其中包括:
  •  初步筛选拟议的研发项目;

  • 审查引起ELS关注的提案;

  •  监测研发项目中出现的ELS问题,并在必要时进行中期纠正;

  • 根据需要与各部门联系;

  • 定期审查机构中的ELS相关流程。


据DARPA官员称,该机构已经实施了2014年NAS报告中所述的战略,以便在项目早期(在项目制定阶段)和整个项目生命周期内解决ELS问题。此外,据DARPA称,2017年夏季,生物技术办公室主任和三名外部ELS专家合作,对该机构的ELS战略及其实施情况进行了审查。DARPA称,该战略的实施是有效的,部分是基于该机构从ELS社区收到的“积极反馈”。国会可以考虑对DARPA用于将伦理、法律和社会考虑纳入其研发组合的过程和机制进行监督。


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