DARPA 引领国防科技创新之道

2018 年 5 月 16 日 科技导报 易比一，黄世亮等

DARPA（Defense Advanced Research Projects Agency）隶属于美国国防部，通常被译为“国防高级研究计划局”。这一译名的出处是原国防科工委情报所，已长期使用、约定俗成。之所以将本义为“预先”或“先期”或“先进”的“advanced”译为“高级”，可能是要突出DARPA研究工作的超前性与颠覆性。近年来，比较常见的用法是直接使用英文缩写形式DARPA，或将缩写音译为“达帕”，还有学者将之译为“国防预先研究项目署”。

DARPA是全球公认的国防科技创新领头羊，其卓越成就引发了世界瞩目和竞相模仿。然而，形似者多、神似者少，能够成功复制DARPA模式并引领创新者寥寥无几。DARPA正在做什么固然值得关注和追踪，然而更值得探究和学习的是DARPA如何有效应对创新的不确定性、多样性和复杂性，即DARPA引领国防科技创新之道。

以DARPA为主题的专著、论文和研究报告相当丰富，在网站上DARPA也对其历史、现状和未来进行了较为全面的阐述。在这些公开资料的基础上，笔者将DARPA创新之道归纳提炼为以下5条。

坚守预先研究的创新定位

DARPA的主要业务是开展基础性、先导性、颠覆性国防科研项目的管理，其项目类别分为基础研究、预先研究和应用研究，预先研究项目是主体。DARPA名称里的“Advanced Research Projects”指的就是预先研究项目。

预先研究项目的成熟度不高、风险大、利润低，是企业等技术创新主体不愿冒险投入的领域。技术成熟度（technology readiness level，简称TRL）是国防科技创新领域经典的技术研发管理与评价工具。TRL将从基础发现、技术研发、样机试制到军事应用的国防科技创新全过程划分为9个技术成熟度等级。以TRL为标尺，DARPA的研究项目集中在TRL的2~7级之间，正是预先研究项目所处的成熟度范围。若把整条国防科技创新链喻为4×100 m接力，预先研究项目就是最难跑的“第2棒”。

DARPA的创新定位就是永跑“第2棒”。“Bridging the Gap”被DARPA铭刻在其成立50周年纪念徽章上，所要表达的就是DARPA对自身创新定位的坚守。自1958年成立至今，DARPA始终致力于跨越基础研究与实际应用之间的鸿沟，努力提升国防技术的成熟度，使接跑“第3棒”的企业对技术应用前景充满信心，能够主动进行生产、使用、推广，顺利将技术转化为战斗力和生产力。

在其60年的发展历程中，DARPA在跨越基础研究与实际应用之间的鸿沟之后，有时并不急于将第2棒交出去，而是将其储备起来。主要理由有3点：一是军方尚无将该项技术武器化的现实需求；二是相关配套条件还不具备；三是完成第2棒本身已经对敌方或竞争对手构成了强大的技术威慑。

锚定国防科技的创新需求

DARPA的需求来源纷繁复杂，总体上可分为国会指定、联邦计划、国防部要求、DARPA自主提出和DARPA公开征集5类。其中，前3项所占比重并不大，通常是与国防科技创新紧密相关的指令性研究任务。

自主提出与公开征集是DARPA获取研究项目需求的最主要方式。一方面，DARPA借助其专业支撑科学研究理事会汇集需求；另一方面，DARPA借助广泛的调研和交流获取需求。在此过程中，DARPA与军方、情报部门、国会和私有工业部门保持密切联系，尤其关注军方未来潜在需求，通过加速能力生成，确保美军始终掌握先进技术优势。

同时，公开征集倡议是DARPA获取需求的重要补充手段，主要采取举办工业日、开放日活动或发布综合性布局通告（BAA）两种形式，这也是DARPA与工业界保持密切联系的主要手段。启动于2013年9月的“试验型空间飞机”（XS-1）项目在当年11月就开始公开向工业界征集项目制定和实施的技术方案。经过多轮竞争和筛选，DARPA于2014年6月正式向美国波音公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和麦士登空间系统公司发出合同授予通知，开始执行“试验型空间飞机”项目。

DARPA在形成项目需求时，紧紧围绕国防与军事的需要，始终关注美军未来军事能力发展目标。坚持需求导向与目标牵引，使DARPA一直能够把握国防科技创新的正确方向，能够科学合理地规划创新路径，从而能够有效应对创新的不确定性、复杂性与多样性。

技术办公室是DARPA项目管理架构的核心，目前主要设置了国防科学办公室（DSO）、战略技术办公室（STO）、战术技术办公室（TTO）、微系统技术办公室（MTO）、信息创新办公室（I2O）和生物技术办公室（BTO）。DARPA技术办公室的设置会随着战略前沿的演进而调整。2014年4月，DARPA预见到生物技术将成为未来国防科技发展的重点领域之一，有望催生革命性新能力，更好地保障国家安全，故而成立了生物技术办公室。DARPA始终能够洞见战略科技最前沿，聚焦主题设置相应技术办公室，牢牢把握国防科技创新主动权。

组建活力四射的创新团队

DARPA的项目团队主要分为管理团队和研发团队2类，而后者往往是DARPA项目取得成功的关键。组建研发团队前，DARPA 常采用“终局”（end-game approach）的方法，从未来最终产品向当前研发逆向分解研究路径，明确所需人员能力需求及协作方式，以此为遴选科研人员的标准。

DARPA 的项目经理全权负责组建和管理研发团队，通常由5~10个合同商和多所大学构成。项目经理有权进行项目间的组织协调、联系协作，把握项目进度，管理经费等。DARPA要求项目经理既要有突出的想象力和灵敏的科学嗅觉，又要具备一定的研究背景和技术深度，更要成为出色的组织者。DARPA不仅采用多种方式寻找合适的项目经理，而且会定期更换。项目经理组建研发团队的方式为：一是通过技术办公室发布公告；二是项目经理从自身掌握的人力资源中遴选；三是依托DARPA 利用科学计量方法识别和遴选。

DARPA依托项目经理所组建的项目研发团队往往结构合理、精明能干、活力四射。同时，DARPA研发项目团队的人员轮换很快，一般不会超过6年。利用精干且充满活力的研发团队资源，DARPA将不确定的技术路径逐步明确，将复杂的影响因素考虑周全，有效保证了项目的成功实施。

鼓励百舸争流的创新竞争

DARPA无与伦比的创新能力与其不拘一格的运作方式是分不开的。大奖赛是DARPA促进科技发展的重要形式，DARPA根据自身需求确定大奖赛的主题，成功调动全社会开展技术创新的积极和热情。

以“盛大挑战赛”（grand challenge）为例，出于对无人驾驶车辆的关注，DARPA在2004年举办第1届“盛大挑战赛”，2005年举办第2届比赛，使无人车性能得到大幅改进。2007年，DARPA又发起“城市挑战赛”（urban challenge），解决了无人驾驶车辆在城市中行驶的问题。从此，挑战赛机制得到政府的关注与认可。在此赛制基础上，其余3项挑战赛应运而生，即“频谱挑战赛”（spectrum challenge）、“ctr 机器人挑战赛”（DARPA robotics challenge）和“赛博盛大挑战赛”（cyber grand challenge）。

同时，DARPA还勇于尝试其他激发竞争性创新的方式。“众包”模式是产品设计的一次深刻变革，DARPA是较早应用“众包”模式推动产品设计的军事科研机构，将“众包”作为重要方法之一加以系统运用并取得了显著成效。此外，DARPA还探索“创新会馆”这一新方式，将创意不同的团队聚集在一起，同吃同住协同工作，在短期内互相比拼，激发灵感，竞争提出更符合国防部需求的创新技术方案。DARPA这些推动创新的尝试正在被全世界争相模仿。

在DARPA百舸争流式的创新竞争背后，是其如何有效应对创新不确定性和多样性的深刻认知。通过这种方式，DARPA为其创新研究增加更多备选答案，以求从“多路径”开展探索，增大实现预期目标的机率，满足国防科技创新需求。同时，组织创新大奖赛的做法还能帮助DARPA树立良好的社会形象，减少来自军方和纳税人的压力，营造了良好的创新生态环境。

基于融合集成的创新迭代

DARPA的项目体系结构呈金字塔形，自上而下分为3 级，分别是项目单元（program element）、项目群（projects）和项目（program）。第1级的项目单元代表大的技术领域，多保持相对稳定。根据分形原理，项目单元的新增、合并或裁撤一般与DARPA技术办公室的变动有关。第2级的项目群代表技术领域内具体的技术发展方向，是DARPA开展工作的核心。项目群的调整最能反映DARPA研究方向的变化。第3级的项目处于DARPA项目体系的最底层，是DARPA开展研究工作的抓手，往往具有明确的需求、成本、时间节点等。与前两者相比，项目的周期较短，项目数量和资助金额每年都会发生变化，总体而言更加灵活多变。

DARPA基于融合集成的迭代创新模式，正是在这样的项目体系中推进的。项目体系金字塔中最底层的项目（program），经过一段时间发展后，可能会更改名称，继续开展研究，也可能几个项目合并成新项目开展深化研究。采用这种做法，DARPA的某一具体技术发展方向，即技术群（projects）的研究可持续达10年以上，从而实现迭代创新。以DARPA的“神剑”（高能激光技术）为例，“先进战术技术”（TT-06）项目群中，初期的“高平均功率固体激光器”项目经历更名、新增、合并，在2012年成为“神剑”。在“混合技术集成”（MT-15）项目中，早期的“光学相控阵”演示验证项目，更名为“自适应锁相光学元件”后持续研究，进入第2阶段后也更名为“神剑”。2014年，“持久力”项目被列入TT-06项目群，作为“神剑”的后续项目。至2015年，“神剑”逐渐被取消，“持久力”作为后续持续至今。

在面对创新不确定性、复杂性和多样性的长期实践中，DARPA逐渐形成其独特的项目体系结构及管理方式。为遵循技术创新的规律，有效应对技术创新不确定性，DARPA在独特的项目体系下，选择围绕一个特定的技术主题，在相关项目跑完小颗粒度技术创新的“第2棒”后，将多项小颗粒度技术汇聚融合，形成更大的项目，继续跑大颗粒度技术创新的“第2棒”。采取迭代创新方式，使该技术主题相关研发能够持续推进、深化拓展“滚雪球”，最终获取领先世界的技术优势，实现既避免被竞争对手技术突袭、又对其构成技术威慑的双重目标。

结论

DARPA通过上述策略和做法，有效地引领了国防科技创新。多年来美国政府通过建立一系列衍生机构，将DARPA的成功经验推向更多领域，设立了BARDA（Biomedical Advanced Research and Development Authority）、IARPA（Intelligence Advanced Research Projects Activity）等类似机构。俄罗斯在2012年成立“先期研究基金会”，日本也于2014年在内阁府科学技术政策顾问委员会下筹建类DARPA机构，均期望加快颠覆性创新技术的发展。

DARPA在中国军队的受关注程度也很高，其研发项目也时常被模仿。基于项目层面的追随策略，不可能赶上并超越DARPA。因此，我们必须尊重国防科技创新的特点和规律，创造性地应对创新的不确定性、复杂性和多样性，才能领跑国防科技创新，在新时代更好地履行科技兴军使命。

参考文献（略）