DARPA最新动态：“配置安全”项目、“海上物联网”项目、 “网络通用持久”项目、“前线通信”项目……
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DARPA启动“配置安全”项目寻求网络攻击时代的可信任计算技术
近日，DARPA启动一项价值4500万美元的 “配置安全”（ConSec）项目，旨在开发能够自动分析与改进复杂系统配置的技术，以减少网络攻击的机会，同时确保可信计算性能和预期的系统行为。
项目细节
上周，DARPA发布ConSec项目的信息征询书，寻求可在军事平台上使用的系统，能够自动生成、部署、调整和执行组件和子系统配置。这些配置集应能够弥补系统漏洞，减少不必要的网络攻击路径，同时保持系统的功能和性能。该项目力求解决“通用的商用现货”（COTS）组件和子系统在军事应用中易于受到网络攻击等问题。目前，DARPA研究人员正在寻找方法，通过将每个组件的配置作为系统行为和安全性的要素，帮助防务公司开发更安全的可信计算配置。该项目的一个目标是在不使用新开发的软件或硬件的情况下，寻找提高系统安全性的方法。
ConSec项目包括三个阶段。第一阶段为期15个月，重点完成操作环境信息、配置、人员操作标准等所需工具和技术的初步开发，并模拟一个系统（如包含自动化与物联网组件的家用互联网系统、商业车辆等）的预期行为。第二阶段为期15个月，重点关注安全系统，如重型工业平台、小型工业控制和监视控制、以及数据采集系统。第三阶段的重点是增强运行实施和体系认证的安全配置。
背景
随着物联网（IoT）和网络连接系统数量的不断增多，使得部署在系统内的技术多样化。但这些相互连接的系统为网络攻击提供很多机会，从使用恶意软件感染家用物联网设备，到对互联网基础设施的大规模分布式拒绝服务（DDoS）攻击，以及对工业控制系统的远程攻击。
在军事系统中越来越多地使用COTS组件会使这种威胁日益严重，而且降低了平台的多样性，从单一用途的定制到通用和软件定义的组件这种转变中，可信计算和安全性在已成为次要关注事项。
来源：国防科技要闻（ID：CDSTIC）
原文来源：美国《军事与航空航天电子学》
编译：中国国防科技信息中心 张珂
DARPA欲研发“海上物联网”以实现广域海洋监测
2017年12月，DAPAR官员发布了“海上物联网”项目的BAA，属于多承包商参与的项目，经费3700万美元，利用大量的智能浮标（或类似于浮标的智能漂浮传感器，本文统称浮标）进行持久、广域海洋环境监测。
“海上物联网”项目需突破两点：（1）建立低成本持久海上浮标收集相关数据；（2）研究数据处理算法，将收集的数据转换成有用的信息，如舰船航迹报告。
目前的军用、民用舰船只能利用舰载传感器进行态势感知，飞机或卫星搭载的遥感传感器受限于雾、雨、云等天气。DARPA的“海上物联网”项目试图弥补这些感知方式的缺陷，并将数据提供给需要的人。
“海上物联网”项目的漂浮物将应用商业硬件自主采集数据，并以一种经济高效的方式利用大量的浮标覆盖大面积海域，突破海洋传感的空间、时间限制。每一个舰载传感器均需要研究有效的信号处理方法以克服通信带宽窄、能源有限的限制，并使用高级的信息分析技术提取有用信息。“海上物联网”中的智能浮标将使用云架构，尽可能实现可视化，并研究操作人员与浮标交互的新方法。“海上物联网”所具有的分布式态势感知能力将获取更多的环境数据，为其他海上负载和传感器等载荷提供更多的数据，改善海上系统性能。
首批承包商将设计、研发用于大面积布放的浮标，定期报告海水温度、海况、盐度等数据。这些漂浮物将数据传送至计算机云，突发通信也可通过铱星完成。每个浮标承包商将生产1500个漂浮物用于海试，每一个浮标有一套传感器，如声、磁、光电传感器，记录位置、运动、温度、风速、盐度、湿度、太阳光强度等信息。根据这些传感器收集的信息，DARPA研究人员希望能够检测、跟踪、分类水面舰艇和潜艇。每个浮标的单价不超过500美元，充分利用市场上可以买到的零部件，并且能够自毁，避免在环境敏感区域、海洋保护区、沿海区域造成影响。负责数据处理的承包商将开发云产品，分析技术以处理浮标收集的数据。承包商要具备向浮标发送指令、识别不同的目标、发现新的目标信号、数据关联等能力。“海上物联网”的第一阶段主要进行初始设计和海试以验证概念，第二阶段改进并进行海试。
本文转载自蓝海星智库（ID：SICC_LHX）
蓝海星：王晓静 朱鹏飞
DARPA启动 “网络通用持久”（Network UP）项目
通过控制信道隔离提升战场网络稳定性
美国国防高级研究计划局（DARPA）于2017年12月18日启动了一项代号为HR001118S0012的“网络通用持久”（Network UP）项目，该项目将开发并演示一种新型的无线电技术，这一技术能够在信号质量频繁下降的战场环境仍能保证网络的稳定性。
Network UP项目的核心是将独立的鲁棒无线链路中的重要控制信道信息进行隔离，这样就会形成一条受保护的控制信道，从而即便在数据信道丢失的情况下也能保持网络稳定性。Network UP项目将进行相关技术和原型系统的开发，让军事无线网络能够通过动态且不稳定的无线链路进行数据传输。该项目还将研究对不同无线链路的控制和数据面进行分离的方法，实施相应机制确保这些不同链路的同步，开发最大程度提高控制信道链路鲁棒性的技术以及进行原型无线电分系统的研发和性能评估。
DARPA首先将在2018年1月5日举办一场有关“网络通用持久”项目的“提案者日”活动，届时将向与会者提供有关该项目的详细信息。
来源：电科小氙
DARPA启动受保护前线通信（PFC）项目
提升电子战环境下小规模部队的受保护战术通信能力
DARPA近日发布了一项代号为HR001118S0009的受保护前线通信（PFC）跨部门公告（BAA），该项目将使位于前线的小规模部队能够在多种电子战（EW）环境下进行持久的战术作战行动。在该项目中，DARPA寻求开发一种能够保护局部地区、机载和回传通信对抗敌方利用和拒止行动的综合通信系统。
美军部队近年来通过采用综合组网通信，其利用精确武器实现军事目标的能力日益增强。美军通过研究分析美国在阿富汗的军事行动和当前中东地区冲突后认为，小规模部队的作战效能已经从战术单点解决方案发展成为具有战略影响力的作战部队。“联合终端攻击控制员”（JTAC）可通过精确打击实现期望的打击效果，同时也将预期之外的后果降至最低。然而前线作战部队通常在敌方部队附近作战，因此其目标瞄准信息的交换很容易受到敌方电子战的影响。
前线通信环境中的信息交换主要包括：（1）前线部队之间的局部通信；（2）观察员到武器平台的通信，通常是地对空（视距）通信；（3）观察员到后方梯队位置（如指挥部）的超视距通信。而当前美军实现这些信息交换的战术通信手段通常将美军部队置于危险的境地，当敌军拥有先进的电子战能力时，美军通信将受到干扰，并且其位置在敌军火力覆盖范围之内。
PFC项目将利用包括低利用率（LPE）、低截获率（LPI）、低探测率（LPD）以及抗干扰技术在内的先进技术能力破坏敌方通过电子战实现的杀伤链和干扰机。PFC通信系统的目标是使敌方很难对通信信号进行探测和地理定位，以此打断敌方由电子战实现的杀伤链。PFC系统还将提供干扰弹性能力。
PFC项目关注的主要技术包括：功率可管理的宽带扩频通信；利用无线电台协同实现的分布式相干传输；突发模式系统；利用多孔径空时自适应接收处理消除干扰信号；高能效物理链路技术；定向通信技术（包括毫米波技术等）；高动态范围RF前端技术和认知无线电技术；智能控制面技术；敏捷而隐蔽的波形设计；低功率ASIC设计；高效相控阵系统；各种创新的弹性超视距技术；各种混淆技术；以及机器学习技术等。
PFC项目总投资为2600万美元，项目期限为30个月。
来源：电科小氙
DARPA“根植于硬件与固件的系统安全”项目正式启动
【据军事与航天电子网报道】美国军方研究人员正在与五所大学和防务公司合作，开发内置网络安全和可信计算能力的硬件设计工具，以应对军事与商业电子系统中的软件网络漏洞。
美国国防先期研究计划局(DARPA)2017年11月底，就“根植于硬件和固件的集成系统安全”(SSITH)项目授出五份合同。
SSITH项目的目标是确保计算机硬件中能够被网络攻击利用的漏洞更少，并防止利用硬件漏洞的软件攻击。
接受SSITH合同的研究机构，是纽约州的洛克希德·马丁公司旋转与任务系统分部；马萨诸塞州坎布里奇的德雷珀实验室；加州门洛帕克的斯坦福国际研究院；纽约州的康奈尔大学；加州大学圣迭戈分校。
其中，洛克希德·马丁公司在11月30日获得得一份价值1150万美元的合同；德雷帕实验室在11月29日获得一份潜在价值980万美元的合同；斯坦福国际研究院在11月21日获得一份价值760万美元的合同；康奈尔大学在11月27日获得一份价值290万美元的合同；加州大学圣迭戈分校在11月27日获得一份潜在价值110万美元的合同。合同金额包括基本部分和可选部分。
DARPA官员表示，电子系统的安全已经成为美国国防部的重点关注领域。目前电子安全方面的努力很大程度上依赖于软件，如果不解决底层的硬件漏洞，这是不够。
黑客可以开发利用软件访问硬件的新方法，这将导致持续不断的开发和修补循环。相反，DARPA SSITH项目专注于在微架构级别提供硬件安全。
DARPA对将能够限制计算机硬件保持在安全状态同时保持系统性能和能力的安全措施感兴趣。
SSITH项目的5家合同商将开发架构和设计工具，使系统芯片设计人员能够保护硬件免受利用所有已知7类常见硬件漏洞的软件攻击。
DARPA官员表示，SSITH项目合同商开发的架构和设计工具可以向国防和商业电子系统提供灵活解决方案。
安全措施可能包括：密码技术、元数据标签技术、形式化验证技术、验证状态匹配技术、异常状态检测技术、安全多方计算技术、半同态（semi-homomorphic）计算技术、划分安全技术等。
系统设计人员将在采用了SSITH安全架构的硬件上无需修改的运行现有应用软件；然而，为了充分利用硬件的安全特性，一些软件修改也是需要的。SSITH项目开发的架构将具备可扩展性，以使其对于从小型化超低功耗系统到大型高性能系统的架构都适用。
SSITH项目包含两个技术领域：一是可以在国防和商业系统芯片中轻易实现的可扩展、高柔性、自适应集成电路安全架构；二是评估架构的方法。
来源：国防科技信息网
作者：工业和信息化部电子一所 王巍
DARPA正在积极探索先进战略作战推演工具
据“防务系统”网站报道，DARPA正在积极探索一种先进的战略作战推演工具。该工具具备一定的精确判断能力，能够用来防止未来战争中战略性错误和当前不切合实际的装备采购计划，避免灾难性后果的发生。
作战仿真工具有不同的能力偏向，从模拟个别士兵的作战行动（交战级）到仿真整个作战部队的作战计划（战术、战役级），但是最困难的作战仿真还是战略级的仿真，这些作战仿真必须对整个国家进行建模，模拟国家内部的各种行为，包括政治、经济和社会等各类复杂因素的相互作用，这是一项具有高度挑战性的任务。
正因为如此，DARPA的战略机制设计基础部门（Foundations for Strategic Mechanism Design）试图开发一个更好的高层战略性作战仿真工具来防止敌方实施新型作战行动，或者为美军提供新型作战样式，使敌人毫无准备，难以应对。
DARPA所设想的作战推演与常规作战推演正好相反。大多数指挥所内的作战推演是针对一个特定的作战计划，模拟作战效果，并针对方案的弱点和风险项进行改进。而DARPA想要的是一个预定的作战结果，寻求达成结果的手段，这样的工作更像是开发一种基于人工智能的决策支持手段。
DARPA相关人员认为，这项工作是一种思维模式转变，从重点考虑如何进行作战仿真转变为创造新的作战规则。对于那些富有作战仿真开发经验的人来说，最困难的部分就是设计新战争的场景、作战目标和作战规则，以智能的方式进行作战决策。我们可以进行反向思考：根据所需战略结果制定一个“作战条例集”，依据这些作战条例进行决策，就可以达到活动所需的战略结果。
DARPA最近公布了一份“需求清单”（Request for Information），了解工业界和学术界是否能够提供有效的解决方案，帮助美国军方解决这一问题，创造一个有效的战略仿真推演系统。DARPA的相关人员认为，战略层面的作战仿真是以决策为中心的，严重依赖于双方操作人员的素质和设定的原始问题，难以从仿真过程中提取出具有普遍意义的应对策略。某种战略即使取得成功，也需要反复对作战场景的设定进行评估，评估作战场景的设定对作战结果的影响，推演获得的战略是否具有普遍意义。这种作战仿真中“次要因素”对推演结果的影响可以通过建模方法来补偿，如作战部队拥有的作战资源。而原则上作战推演所考虑的因素主要包含敌方判断、信息战、经济激励等相关因素的影响，毕竟一个国家的基本实力对战争结果的影响不是通过提高战略决策水平能够改变的。
DARPA设想一种仿真推演方式，鼓励参与者通过建立不同经贸关系、外交关系、军事布局、军事行动、基础设施来实现各种战略目标。然而，战略推演的一大问题是推演的参与者可能更关注推演的结果、得分的多少，而不是经贸关系、外交关系等战略决策的效果，而这些问题是DARPA最为关注的问题。
DARPA的研究人员想知道，引入人工智能和社会科学的成果能否真实地模拟出人类的一些非理性决策，正如在真实社会中人们会过度追求一件商品的低价，有意或无意地轻视商品的质量和服务。这些“人性的缺陷”在战略决策中的影响会有多大？
虽然战略级作战推演是复杂的，但是DARPA的解决方案却很简单，向全社会发布“信息需求”（RFI, Request for Information），提出针对“外交关系”的经典兵棋推演。
来源：防务快讯，作者 ：周方
DARPA研发具有传感器功能的“智慧植物”
据国防系统网站（defensesystems）2017年12月7日报道，美国国防高级研究计划局（DARPA）正开展先进植物技术（APT）研发，旨在通过基因改造设计出具有传感器功能的“智慧植物”。
DARPA希望通过APT能利用植物感应环境刺激的天然机制，并将其扩展用于检测环境中是否存在特定化学物质、病原体、辐射，甚至电磁信号。APT技术通过修改植物基因组，以便于在特定感应情况下进行编程，并在相应刺激下对触发应急反应机制，与此同时不影响植物的生长能力。这个想法并非首创。生物学家已经提议在机场种植能检测毒品和爆炸物的智能花园。还有人主张使用植物来检测空气中的污染物。但对DARPA和美国军方而言，基于植物的传感器价格便宜，通过提供所需的太阳能量便可在各种环境中生长，并且能融入环境之中而毫不突兀。再者，植物会对某些刺激作出自然反应。基因工程将允许美国军方决定哪些刺激能激发植物的反应。
DARPA表示，最初的研究将在密封的实验室和温室中进行，并且保证将会在公共机构生物安全委员会的额外监督下，遵守所有适用性联邦法规。如果初步工作取得成功，后续试验将在农业部动植物卫生检疫局的主持下进行。另一方面，DARPA指出，维护机械和电子传感器网络昂贵且复杂。对于广域分布传感器，转基因生物或转基因植物将提供更为廉价的选择方案。
来源：中科院信息科技战略情报
作者：中国科学院成都文献情报中心
编译：信息科技战略情报团队
DARPA资助研发的软体机器人“肌肉” 应用前景初显
过去十年里，软体机器人技术突飞猛进。各国研究人员均在尝试采用各种材料和设计，让原本僵硬不平整的机器人能以模仿生物体的方式弯曲和收缩，并更自然地与生物体进行互动。但软性材料通常强度或刚度性能不理想，应用受到限制；此外，软性材料的设计、制造和实现往往受到材料成本、工作原理、可扩展性和单自由度收缩驱动等因素的限制。
近日，在DARPA和美国国家科学基金会资助下，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）和哈佛大学威斯研究所（Wyss）的研究人员联合研制了一种液压驱动、折纸式机器人“肌肉”。该机器人“肌肉”是软体机器人研究领域的一项技术突破，有望为传统机器人提供一种可行、强大、安全的驱动方案。
研究人员研制的机器人“肌肉”由三部分组成：可压缩骨骼、流体介质与柔性皮肤。可压缩骨骼是内部骨架，由各种材料制成，如金属线圈、金属弹簧、泡沫塑料、折叠成特定图案的塑料片等；流体介质为空气、水或流体，随可压缩骨骼一起，并密封在塑料或纺织袋内；这些真空袋称为柔性皮肤。
在密封袋内注入或者释放空气、水等流体介质时，压力的改变会导致骨骼和皮肤的伸展或折叠，从而产生抓、推等动作。机器人“肌肉”的运动无需其他电源或人力输入，完全取决于骨架的形状和组成，只需对骨骼折叠方式进行设计，即可决定整个“肌肉”结构的动作。“肌肉”可通过程控完成多轴向的动作，包括收缩、弯曲和扭转。这些动作可以整合至具有多自由度的系统中，以完成不同快慢速度的、可控制的各种动作。
这种使用液压而非电动系统的驱动方式优势明显。骨骼折叠方式的引入将简化相关算法，减少机器人完成预期任务所需的计算机处理量，从设计上有助于机器人执行更多动作。
该“肌肉”具有以下突出特点：
一是力量大、功耗小。实验表明，这些“肌肉”可在原始尺寸基础上缩小90％以上，并能产生约600千帕的应力，最高功率密度超过2千瓦/千克，指标都等同于甚至超过天然肌肉。2.6克的 “肌肉”即可抓起3千克的物体，相当于“一只野鸭带走一辆轿车”；所需功耗也远远小于由金属和电路组成的传统机器人。
二是安全性高、贴合性好。这些“肌肉”可以通过真空供电，“肌肉”破裂、失败和损伤的风险较低，安全性高于目前很多正在测试的其他人造肌肉；而且在操作时不会膨胀，可像人类皮肤一样贴合在机器人表面。
三是可缩放、应用广。试验表明，几毫米到一米不等“肌肉”，各项指标与性能一致；研究人员甚至还可以用水溶性聚合物聚乙烯醇（PVA）制造“肌肉”，完成任务后“肌肉”会在人体内溶解。因其缩放性、轻量化、高功率特点，该“肌肉” 应用范围极广，可用于制造可穿戴长距离重型负载外骨骼、微型人体植入或摄入式手术机器人、其他可变形结构、研究试验型深海操控器、空间大型可展开结构等。
四是低成本、快速制备。该“肌肉”成本低廉，所需材料价格低于1美元；还可快速生产，10分钟即可在实验室中制备单个“肌肉”结构；并且易于反复迭代测试。
本文转自：电科防务研究（ID：CETC-ETDR）
来源：国防科技信息网
感谢编译/述评：中国航天系统科学与工程研究院 孙棕檀
美国密歇根大学将为DARPA提供“魔方思维”安全芯片解决方案，保护军用计算机“不被攻击”
美国密歇根大学将研发新型安全芯片，该芯片可通过随机移动数据而像魔方一样运行，有助于防止大量的零日漏洞等攻击，可快速帮助美国国防先期研究计划局（DARPA）实现五年内消除最常见软件漏洞的目标。
研究背景
长期以来，网络安全专家一直认为，使计算机“不被攻击”（unhackable）的唯一方法是使用片上硬件，但目前还没有人做到这一点。
DARPA微系统技术办公室（MTO）的项目经理Linton Salmon表示，与通常的“补丁和祈祷”软件堵塞安全漏洞的方法不同，DARPA希望利用新技术来开发本质上不受软件“迂回进攻”（end runs）影响的集成电路。
美国英特尔公司多年来一直在其Xeon微处理器系列中提供片上V-Pro安全硬件，但DARPA正在寻求更高程度的保护，特别是军用计算机，因为战场上的硬件安全漏洞可能会使士兵的生命处于危险之中。
授予新合同
DARPA正在努力追求计算机“不被攻击”的目标。最近，在其“通过硬件和固件实现系统安全集成”（SSITH）项目下，DARPA授予密歇根大学360万美元，用于继续开发“不被攻击”的微体系架构，项目称之为Morpheus，这是DARPA在SSITH项目下资助的9个项目之一。
核心技术
DARPA所宣称的“防黑客”目标似乎取决于是否真正可以实现不被攻击的硬件。密歇根大学电气工程与计算机科学（EECS）教授Todd Austin作为项目的领导人表示，他的团队研究的方法叫做Morpheus，通过每秒更换一次内部代码来实现防黑客硬件。Austin把Morpheus的防御比拟成要求一个潜在的攻击者每秒钟解答一个新的魔方以破解芯片的安全。通过这种方式，新型的芯片体系架构可以最大限度地提供防御入侵的保护，包括利用“零日漏洞”的黑客攻击或网络安全专家尚未发现的攻击。信息可以快速和随意地移动和销毁，可以避免攻击者从他们需要的关键信息中构建成功的攻击，同时保护硬件和软件。因此，Morpheus提供了一种永不过时的解决方案。
图为Todd Austin教授
Morpheus通过不断改变保护固件的位置，以及硬件也不断改变存储密码的位置来发挥其魔力。由于密码是加密的，黑客需要时间进行破译，即使是速度最快的黑客也无法在解密后第二次找到该漏洞。
Morpheus使用的技术现在已经用到了军用计算机软件中。Austin认为，通过硬件上的关键操作，可以消除所有已知的漏洞：许可和特权、缓冲器错误、资源管理、信息泄露、数字错误、密码错误、代码注入。DAPRA的目标是五年内消除这些攻击，Austin表示如果Morpheus开发出来，现在就可以做到消除这些攻击。
在软件中的实施成本太高，Austin和他的团队将使用DARPA的资金来设计经济可行的硬件版本的Morpheus保护算法，以便降低“不被攻击微处理器”的成本影响。虽然该项目所需的复杂性听起来很昂贵，但Austin表示相信他的团队能低成本实现项目目标。
合作团队
与Austin合作开展项目的还包括密歇根大学电气工程与计算机科学教授Valeria Bertacco;德克萨斯大学电子与计算机工程系助理教授Mohit Tiwari;普林斯顿大学电子工程教授兼电子工程部门领导Sharad Malik。
来源：大国重器（ID：ElectronicComponent）
作者：兵锋
首架自主飞行的军用无人机即将升空
著名军用直升机“黑鹰”的制造商洛克希德·马丁正在研发一种由现有直升机改造而来、能投入战斗并运送大载重物资的军用无人机。这个名为Matrix的项目关键目标是打造一个自主飞行器，如果一切顺利，首架能够完全实现自主飞行的军用无人直升机将在明年升空。
未来城市的天空可能属于无人机，人们已经期待自我导航的无人机能提供从外卖披萨到运送乘客的各种门到门运输服务。不过在无人飞行的另一个领域——军用无人机，研发目的不尽相同。要能够往返战场运输物资尤其是运送人员，飞机必须加固以经受敌方攻击，还要有运送大载重物资的能力。著名军用直升机“黑鹰”的制造商洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）正在研发一种由黑鹰直升机改造而来、能满足以上要求的无人机。
将现有直升机改造成无人机并非新鲜创意。不过，目前所有这些飞行器都由地面的飞行员控制。洛克希德的目标是打造一个自主飞行器，可在无人协助的情况下感知并躲避障碍物，并确定安全着陆点。这个项目名为Matrix，由美国主要军事研究机构美国国防高级研究计划局（DARPA）资助。到目前为止，Matrix技术只用于辅助驾驶。不过如果一切顺利，首架理论上能够自主飞行的直升机将在明年初升空。最终的目标是完全由Matrix技术控制飞机。Matrix技术包括几类传感器，还具有可以解读传感器输入的数据并据此做出决策的“超级计算机”设备，以及操作飞行控制的伺服控制装置。
人类飞行员大约需要两秒钟评估和应对意外危险，而传感器的反应速度则是以毫秒计，所以无人机系统应该比人类飞行员更安全。要达到这个水平还需要时间，项目的计划是让系统从辅助功能逐步推进到自主飞行。Matrix需要攻克的技术难点不少，但最大的挑战或许还是建立信任。在完全实现自主飞行之前，除了乘客，飞行员和监管机构也需要对Matrix的安全性有信心。
来源：经济学人（ID：TheEconomistGroup）
DARPA频谱协作挑战赛初赛圆满结束
[据DARPA官网2017年12月21日报道] 本月，来自世界各地的竞争者聚集在约翰·霍普金斯应用物理实验室举办的DARPA频谱协作挑战赛初赛。这是为期三年的比赛的第一项活动，旨在产生新的无线范式和接入策略，其中利用人工智能（AI）增强的射频网络将自主协作并推理如何共享日益拥挤的电磁（EM）频谱。经过几个月的开发和几百个小时的奋战，每个团队都从12月13日的活动中拿走了750000美元的奖金。获胜的团队演示了软件定义射频（SDR）设计，这些设计可最有效地与竞争射频设计协作，共同优化频谱使用。
随着频谱接入的商业需求和军事需求继续呈指数级增长，依靠手动分配频谱的传统方法管理电磁频谱的做法正变得越来越紧张。为了更好地管理有限的频谱资源从而满足增长需求，DARPA频谱协作挑战赛（SC2）旨在通过应用自主频谱管理开发更加灵活高效的方法。
动态频谱接入并不是新概念，但是此前的努力都仅聚焦在隔离环境。通过频谱协作挑战赛，DARPA正试图实现规模自主的频谱管理。DARPA认为这样做的关键在于让网络彼此协作或合作，并使用自主性来确定一个系统的频谱最佳使用情况，同时也是所有系统的最佳使用情况。我们的目标是最大限度地提高跨不同网络和波长的频谱的整体效用。
对于初赛，在频谱协作挑战赛自定义测试台环境中，19个团队进行了475场完全自主比赛。第一次活动的最后一场比赛是在六个不同的通信场景中进行的，这些场景旨在反映真实世界拥挤的电磁环境，但比现有商业射频装备更复杂。竞争团队面临波动的带宽和其他竞争对手的干扰，并且DARPA设计的机器人会测试和挑战他们的射频设计。每个小组的设计的射频性能都基于其协作频谱共享能力进行评分。
在比赛结束时，得分最高的10支球队是：
•来自范德堡大学的MarmotE
•BAE系统公司和Eigen LLC的“分享PIE”
•来自马里兰州创业公司的Zylinium
•由三位独立工程师和软件开发人员组成的Erebus
•来自根特大学、安特卫普大学和罗格斯大学的imec IDLab组成的SCATTER
•佛罗里达大学的GatorWings
•东北大学的Sprite
•诺斯罗普•格鲁曼公司的草莓干草机
•由两名独立激光雷达工程师组成“光谱”
•普渡大学和德州农工大学组成的无线网络BAM！
资格赛小组恰恰展示了我们希望频谱协作挑战赛创造的无线技术的横截面——将频谱按照频率划分的无线设备到能够适应带宽、执行跳频、空间波束形成和重新确定无线拥堵的优先级。一些新兴的人工智能功能也出现在竞争对手领域。所有这些设计都创造了一个代表无线领域日益多样化的缩影。
19个竞争团队中的每一个都通过演示他们的射频网络可以在无干扰的环境中成功传输无线数据以获得竞赛资格，类似于今天规划的频谱使用范例。
竞赛表明，当两个射频网络要求共享频谱时，得分最高的团队成功调整频谱使用，以使两个网络在最低干扰的情况下成功传输数据。然而，三个无线技术同时完全自主分享频谱仍存在困难和挑战。“当三种不同的技术尝试同时共存时，有一套较小的重叠策略可以满足每个射频网络的需求。这会引起冲突并要求更高的敏捷性和推理能力，这需要在下一阶段进行。
下一步，将进一步在干扰环境中挑战竞争对手，超过现有商业和军用射频技术可以处理的——将同时无线网络类型从3个增加到5个，并将射频总数从15个增加到50个。
得分最高的团队是MarmotE，他是建立在2013-2014年DARPA首届举办的频谱挑战赛的经验基础上。这种类型的挑战实际上促使我们，也促使具有深厚理论背景的研究团队，把想法付诸于实践。10个得奖的团队分别获得750000美元奖金，以为2018年12月举办的第二阶段竞赛做准备。在接下来的12个月，研究团队将继续测试他们的设计，并参与对其他竞争对手的竞争。虽然只有10个研究团队获得了奖金，但是所有的19个参赛队伍均将获得第二阶段的参赛资格，距离2019年的终赛更近一步。
DARPA希望找到可以与几乎任何电台合作和共享频谱的射频设计。DARPA需要确保在比赛中保留大量有趣的射频设计，所以除了第一次比赛中的19支团队之外，我们目前正在为下一阶段的比赛寻找新的提案。第二阶段比赛的第一名、第二名和第三名将分别获得200万美元、100万美元和75万美元。有意参加频谱挑战赛下一阶段排位赛的团队要到2018年4月才能完成资格赛障碍。
来源：国防科技信息网
作者：工业和信息化部电子第一研究所 许文琪
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