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美军战略优势的技术创新支柱——国防高级研究计划局

2015-05-22 《军事文摘》2015年6月刊 汪川访问次数:

本文大部分发表于《军事文摘》2015年6月刊,全文如下:

前言

1957年,苏联成功发射人造地球卫星, 成为首个卫星发射国,给美国制造了“技术突袭”。为了扳回落后局面,应对重大技术威胁,美国于1958年2月在国防部之下成立了国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,简称DARPA)。

DARPA创立的初衷是针对外敌对美国的“技术突袭”,以确保美国军用技术超过任何潜在对手。更为重要的是还要让敌人措手不及。DARPA因而主要着力于能够在未来获得优势的技术,时任美国国防部长的尼尔·麦克尔罗尼曾提出,DARPA应该超越当前的需求,获取那些看上去与当时各军种并无明显联系的新思想,并寻找这些新思想对于未来战场的潜在应用价值。

DARPA自成立时的定位就不是一个复杂的“军事部门”或者一个庞大的“研究单位”,至今其工作人员约240人,自身并不建设支持长期项目研发的试验设施和基础设施。DARPA通过具备多方面综合素质的项目经理,将军队需求方、承包商、合作商以及相关研究人员组织起来,将研发资金以外包的方式划拨到具有研发能力的研发中心,从而成为一个负责重大研发项目的探索和培育、招标和评估、组织和协调、概念验证与演示、采购促进的,在主管后勤与物资战略的助理国防部长领导下的科研行政管理机构。

DARPA每隔两年都会出台一个新版战略规划,涉及的军事研发领域包括技术研发、部件开发和系统集成等三大类,近些年同时着眼近期、远期的技术研发工作,但核心仍是着眼于具有战略意义、风险大回报高,各军种难以推进的远景技术。DARPA的科研工作以结果为导向,通过国防部的支持及与军种部等相关机构的合作,促进新型军事能力的采办。

50多年来,DARPA已帮助美军研发成功了大量的先进武器系统。由于DARPA的中枢作用,推动了美国国防部各机构、国会、学术界、国防工业部门、全社会等共同推进新型军事技术能力的形成,进而影响盟友和对手做出相应的技术研发响应,引领世界高技术研发的大潮。尤为值得注意的是,其在确立美军冷战后期至今军事技术优势的根本——第二个“抵消战略”中所扮演的创新支柱角色。

DARPA的历史成果与贡献

(一)从成立到越战: 1958-1975

在这一时期,DARPA推动了美国初步建立面对潜在对手的技术优势。DARPA初期的研究重点主要集中在空间技术、导弹防御以及核试验探测三个方面,其中,源于DARPA最先开发的土星5号运载火箭使得美国具备了阿波罗登月任务的基础。空间项目转入其他机构之后,DARPA开始致力于弹道导弹防御计划、核试验探测以及反叛乱研发计划,并同时着眼计算机处理、行为科学和材料科学研究。反叛乱研发计划的一些项目都遭逢失败,例如探测敌方军队的电子警戒线和使敌方植物脱水的化学方法都证明意义不大,不过当时投入研发的AR-15步枪奠定了著名的M16突击步枪的成功。此外,弹道导弹防御计划和反叛乱研发计划形成了DARPR后续的传感器、监视和定向能项目的研发基础,特别是在雷达、红外探测和X射线/伽马射线的探测研究方面。

(二)越战后至冷战末1975-1989

在这一时期,DARPA推动了美国全面建立面对潜在对手的技术优势。20世纪70年代,DARPA致力于定向能项目、信息处理和战术技术的研究。特别是其迅速地推动了整个计算机领域的研究,促成了一系列计算机基础技术的诞生,当时的计算机技术中心包括贝尔实验室、通用电气和麻省理工学院都在DARPA 的资助下开始了工作。在此期间,ARPANET(阿帕网)出现,并实现了无线传输,互联网则是直接从ARPANET 进化而来。此外,DARPA还支持了当前的智能手机和平板电脑中的声音识别、触屏演示、加速度计等核心技术;DARPA还长时间是人工智能、机器智能以及半自动系统等发展领域的领头羊,DARPA主要将其用于包括指挥控制在内的军事行动,但商业界将其扩展到生产制造、娱乐和教育方面。DARPA也是多媒体系统和虚拟现实技术的推动者。

1973年,DARPA被明确限于只进行支持直接军事应用的防务研究,一些人认为这摧毁了美国科学发展的基础,因为当时DARPA是基础科学项目的主要投资方。

1976年-1981年,DARPA的主要项目都是关于陆海空和空间技术、战术装甲和反装甲技术、隐身技术、空基监视红外探测、空基导弹防御的高能激光技术、反潜战、先进巡航导弹、先进飞机、以及先进技术的国防应用。可以说,DARPA 主持研发了美国“星球大战”计划中的大部分技术项目。此外,大规模的技术项目验证演示都用到了集成电路研究,后者引发了微电子技术和电子设备的出现,并演变成超大规模集成项目以及粒子束技术。

20世纪80年代,DARPRA主要着眼信息处理和飞行器计划,包括国家航空航天器或者又称作超音速喷气机研究项目。战略计算项目让DARPRA开发出高级处理和网络技术。此外,DARPRA还开始寻求小型轻型卫星的新概念。同时,燃油替代计划也是DARPA推动开发的。

综合来看,先进雷达、数据链、光电和红外探测器技术、GPS定位仪、红外夜视技术让美军自20世纪90年代开始拥有了战略感知和战场统治能力,这些技术进展支持了美军探测、确认和跟踪陆海空各个作战域目标的能力,并且能够以前所未有的精度实施打击

(三)冷战后至今

随着冷战结束,大国关系相对稳定,DARPA开展了机器人车辆、生物战防御和计算机模拟训练技术的发展。同时,DARPA在材料科学、电子科学和系统、战术技术(海战、先进陆地系统组件)、信息处理技术、传感器技术等领域取得进一步突破。

(四)未来的发展重点

2014年DARAP发布的战略规划指出,美国国家安全挑战比以前更为复杂、动态和多样。例如,美国不再能专门依靠单个超级军事能力取得优势;其面对多样化的现实和现在敌手。同时,为超级大国垄断的高新技术开始扩散。新的严重威胁例如涉及到网络和生物技术正在快速兴起。这些趋势要求DARPA加紧履行其创造和制止战略突袭的长期任务。

DARPA未来的重点任务领域包括:为航空优势而掌控航空系统的复杂性、实现超高音速飞行、掌控电磁频谱、增强复杂网络防御、革新卫星发射和服务、探索网络最深层的资源、加快受损大脑和身体的恢复能力、寻找生物和工程的协同接口、生成快速生物威胁评估和反应、发现跟踪和追踪潜艇、提升地面机器人能力。

(五)对社会经济的贡献

半个多世纪以来,DARPA的项目让美军几乎始终保持战略上的技术优势,还促进了军事事务革命,通过信息技术将美军的作战样式提升为网络中心战。同时,DARPA开拓的新的商业、军事技术领域,刺激了国家经济的发展。人类社会所用的众多技术突破都是来自DARPA的推动,包括互联网、半导体、个人计算机操作系统UNIX、激光器、全球定位系统(GPS)、无人机、翻译器、砷化镓等等。

虽然,DARPA在20世纪70年代已经明确只参加国防领域的技术研发,但由于一些技术的普适性,可以想象DARPA在以后仍将给整个社会带来技术领域的变革。例如,DARPA参加了奥巴马2013年4月宣布实施的“大脑开创计划”(BRAIN Initiative)——通过革新的神经技术展开大脑研究。

DARPA促成第二个抵消战略的核心技术群

由于种种原因,DARPA有时候也基于已明确的短期军事需求进行技术研发,这与军种部的采办方式相近,这种保守的研发取向使得只有颠覆性少的创新要素才会推进。或者是存在非常严格限制的颠覆性能力能够得到研发,包括一是清晰、优先权高的项目;二是与现有大型平台无直接竞争的项目;三是只涉及单个军种的项目;四是作为保密项目运行的项目;五是项目发起乃至采办决策都在项目高层决策者任职期间的项目。

这几类项目颠覆性较少,风险性也较小。然而,DARPA的定位是创造技术突袭,其在军事技术方面的贡献自然必须着眼美军不同时期的战略需求,为了取得战略优势,颠覆性少的技术是难以实现的,高风险高回报是DARPA的项目标签。

尤其是20世纪70年代开始的美军第二次“抵消战略”时期,为了使美军能够以技术优势抵消华约军队的数量优势。DARPA展开了众多类别的技术研发,新兴军事技术呈现井喷状态,DARPA不仅支持这些技术的开发,而且还后续将技术转为军事能力,具体为:F-117隐形作战飞机,空军和陆军远程精确打击技术(陆军战术导弹系统和联合监视目标攻击雷达系统),海军隐身和远程精确打击能力(“海上阴影”隐身舰、武库舰、DD21朱姆沃尔特级驱逐舰),情报、侦察和监视系统(无人机和空基卫星雷达)。

第二次“抵消战略”框架内的军事技术大多以颠覆性能力的面貌出现,而事实上这是对技术突袭的一种本质性表述。构想、开发和验证颠覆性能力则成为DARPA实现技术战略的主线,并且通过以下三个方面的工作内容来支持。

(一)投资能产生根本优势的基础技术

DARPA成功的一个重要原因是坚定地、有前瞻性地对一系列基础科学技术类别的研发投资,尽管这些技术当前的军事需求并不明显。大多数这些研发工作将不会产出即刻明确的结果,对其投资近乎不可能算准经济账。但通过持续投资,基础科学能够日益转化为集成性更强的系统和革命性的能力。例如微芯片、先进计算、网络和其他信息技术工业,这些构成了与军事事务革命相关的许多军事系统能力的基础。IT技术的发展或许是DARPA冒风险投资开发一大类、跨学科技术的最佳范例。

(二)建设“改革倡议者”共同体

DARPA项目经理通常会培育出其将要探索和开发的具体概念或者技术路径,但项目经理本身几乎从不是主要的,更不是唯一的该创意的探索者。DARPA反而是推动有前瞻性的研究者和作战专家、军事工业进行合作以及竞争,促进对使用技术解决军事问题的新方式的探索,从而鼓励构思和开发颠覆性能力。一旦一个构思得到验证,军种部可能更愿意支持下一阶段的开发,还能促进对最终的生产和应用的控制。项目经理通常是中间层,来源于政府、工业界和学术界,足够有经验,也足够年轻能保持思维开放,可以在一个存在不确定性的环境工作。项目经理对未知的探索可能根本没有上级详细的指导。项目经理应该是那些渴望技术成功的人,而不是着眼职业成功的人,前者不那么害怕高风险带来的失败。反观军队用户,其是在一个需求驱动的环境中工作,通常不是具有想象力的人。在这个意义上,DARPA的成功取决于其对发展兴趣社区的领导和催化作用。

(三)研究确定战略挑战的细节以确立技术研发思路

DARPA赞助的研究确定和阐述了美国在多种潜在作战背景下的根本性、战略性的挑战。这些研究结果帮助DARPA领导层开发应对挑战的颠覆性技术概念,确立研究重点,将其传播给项目经理、项目主管,以及承包商,并且催生出大规模的重大研究工作。战略挑战的细化是技术战略确立的基础,以此才能对技术需求做出明确的应对性阐述。例如,在20世纪70年代末,华沙条约组织进攻部队的质量和数量都大为增强。在越南战争和1973年中东“犹太人的赎罪日”的战争中,苏联设计的一体化防空系统对抗美国飞机十分有效。此外,苏联的核武器具备了大致同等的攻击能力。综合看来,这些变化削弱了北约的防务计划,其取决于战区核武器以及战斗机来抵消针对华沙条约组织的地面部队的大量数量优势。

由DARPA投资的持续性概念开发研究确立了多个情景下的详细的挑战,并且构思出了另一套技术和系统对抗办法。这些研究中诞生了关键思想就是“装备在存活率高的投送系统上的精确打击武器,在不使用核武器的条件下,可以让北约反制华沙条约的地面部队”。以此,DARPA推动了以隐身技术与精确制导技术为代表的第二个“抵消战略”的核心技术群的形成。

除了开发这些颠覆性技术概念之外,DARPA还需要经过进一步研发投资,对大规模、高风险、集成性的颠覆性概念的验证和演示才足以说服国防部领导层、国会和军种部关于新手段的潜在价值,从而获得上述相关部门的支持,具备转入军种采办和列装的基础。

DARPA与第三个“抵消战略”

DARPA在成立时着眼克服注重短期研究和增量性技术开发的传统,在50多年的时间刻意保持“颠覆性”和“转型性”。DARPA在维持这种特性的过程中受到过很多影响,例如:使其研究变得更为兼容,并将其整合入国防部其他研发组织;使其像一般性研发组织更为注重短期研究和增量性的技术应用;还有一些压力曾推动其研究流程超出概念验证和演示的范围,扩展到系统原型建造。然而,凭借国防部最高层的支持和DARPA强大的内部领导力,DARPA能够一直发挥独一无二的作用——其一直是并继续是国防部的首席创新机构,对美军的战略需求变化保持快速响应。在美国推行以技术优势为标签的第三个抵消战略之际,DARPA能否为美军创造新一波的战略优势值得关注。

近年,美国防务研究界普遍认为,随着中俄等国“反介入/区域拒止”等“颠覆性技术”的成熟和扩散,美国传统优势受到削弱,导致未来作战行动面临严峻挑战。2014年8月,美国国防部常务副部长罗伯特·沃克公开提出了第三个“抵消战略”,得到时任国防部长哈格尔全面肯定,相关智库纷纷启动关于第三个“抵消战略”的研究报告,以罗伯特·沃克为领军人物的第三个“抵消战略”团队开始全面推动这一战略,谋求继续保持美国的技术主导地位。这将给DARPA的研发工作带来严峻的挑战。

不过,从技术采办方面来看,第三个“抵消战略”与取得成功的第二个“抵消战略”类似的是,两者都由国防部最高层技术采办专家推动。第二个“抵消战略”主要推动人物之一就是历任过负责研究与工程的国防部副部长、国防部常务副部长、国防部长的军工技术专家威廉·佩里;第三个“抵消战略”的主要推动者则包括负责采办、技术和后勤的国防部副部长肯德尔,以及曾任同一职位的准新任国防部长阿什顿·卡特。

2014年12月3日,美国国防部对外发布《长期研究与发展计划信息征询书》(RFI),并制作了专门的网页(https://lrrdp.dodrif.com),以公开的方式从私营部门、学术机构等寻求建议。《信息征询书》侧重于发展成熟以及能够在未来5-10年内正式进入开发阶段的技术支持能力,以便有机会在2025年至2030年之间为美军及其合作伙伴、盟友提供显著的军事优势。《信息征询书》着重考虑的,一是能够以创新或独特的方式应用于实地部署的不同类型系统的相对成熟的技术;二是能够快速地成熟以提供新的军事能力的新兴技术;三是正在开发或者正在申请的能够重新利用提供新的军事能力的非国防应用技术。公开征询计划于2015年2月13日截止。

事实上,DARPA的思维已超越美国国防部“长期研究与发展计划”本身,从某种意义上来说,这可能是美国国防部制定全新战略解决方案的一个机会,以便应对来自其他国家商业创新成果和军事技术应用能力不断增长的诸多挑战,从而获得一种更加现实和可持续发展的战略竞争手段,以保持美国长久的技术优势。

结语

综上所述,DARPA之所以取得技术研发的伟大成就,一是取决于独特的研发战略,二是取决于国防部高层领导的支持。沃克在《迈向新抵消战略》报告中也指出,从第二个“抵消战略”总结出的一条经验是,战略连续性和机构支持的重要性。第三个“抵消战略”同样被设计为延续数界政府的战略,抵消战略核心团队,同时作为国防部最高层又精通采办,因此延续性和机构支持这两个特性再次出现在第三个“抵消战略”时期。可以想象,美国国防部高层将不遗余力地维持DARPA在采办中的独特性质,充分发挥其创造颠覆性能力的优势,再次作为第三次“抵消战略”的技术创新支柱。

[责任编辑:蒋佩华]

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