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现实版神盾局:解密美国的科技大脑

摘要: 互联网、GPS、无人机、平板显示器、隐身飞机、脑机接口、人工智能……这些深刻影响和改变着人类世界现在和未来的科技成果,都是DARPA曾经的作品。

图片来源:视觉中国

钛媒体注:本文来源于微信公众号钛禾产业观察(ID:Taifangwu),作者:刘爱国,数据支持:钛禾产业研究院,钛媒体获授权转载。

2018年,美国当地时间11月12日,“漫威之父”斯坦·李在好莱坞一家医疗中心去世,享年95岁。这位美国漫画界泰斗级人物,生前创作了《蜘蛛侠》《钢铁侠》《绿巨人》《X战警》等经典漫画,构建起一个影响无数人、庞大恢弘的漫威宇宙。其超级英雄漫改电影在全球狂卷超200亿美元票房,成为世界上运营最成功的超级IP之一。

漫威宇宙里,有一个特殊的秘密组织“神盾局”(S.H.I.E.L.D.),作为正义世界的“科技大脑”,组建了由众多超级英雄组成的复仇者联盟。这些世界拯救者们身上,集成了地球上最先进的黑科技,他们与威胁人类的邪恶势力战斗,保卫着美国和世界的安全。

 漫威宇宙中的“复仇者联盟”

这个带有强烈美国式“英雄梦”的组织,有一个现实中的版本——DARPA(美国国防部高级研究计划局)。其承载的使命和创造的传奇,丝毫不逊色于漫画中的神盾局。 

互联网、GPS、无人机、平板显示器、隐身飞机、脑机接口、人工智能……这些深刻影响和改变着人类世界现在和未来的科技成果,都是DARPA曾经的作品。 

一份60年代的DARPA内部报告中写道:“一系列人类行为研究均与国防相关。” DARPA研究的所有目的,都是为了能让美国人赢得未来的世界军事冲突。

这个神秘的组织,与漫威世界里那个将指挥部设在“天空母舰”上的“神盾局”一样,管理着美国科技的最高机密。而连DARPA自己也没有意识到的是,这个以“感知军方未来潜在需求”为创办目的的科研机构[1],日后会成为人类科技创新最具重要的孵化器之一。

01 创建DARPA

1957年10月8日,尼尔·H·麦克尔罗伊被任命为美国第六任国防部长。这位新上任的国防部长,前一份工作是宝洁公司的总裁。

麦克尔罗伊起初并不太愿意出任这份公职,理由很现实:工资太低。在老朋友艾森豪威尔总统的盛情相邀下,麦克尔罗伊终于勉强答应接下这份差事,条件是:可以从宝洁公司请假,但是只干两年。

在宝洁的时候,麦克尔罗伊从上门推销肥皂的销售员干起,一步一步做到宝洁公司的行销经理。彼时宝洁公司生产的肥皂,正面临销售低迷的危机,麦克尔罗伊想出了一个主意——在白天的电视节目中插播肥皂广告,这个时间段会有大量的美国家庭主妇收看。投放效果出奇的好,1957年,宝洁公司肥皂年销售额已达10亿美元。[2]麦克尔罗伊,也因此成为全球广告界大名鼎鼎的“肥皂剧之父”。

除此之外,麦克尔罗伊还提出了著名的品牌经理制,他提倡的“一个人,一个品牌”制度,将公司雇员变成了全力以赴推广公司产品的经理人,这个制度使宝洁公司的产品遍布全球。这位广告界的传奇人物,骨子里也是一名执着于研发的狂人,巨额的研发投入奠定了日后宝洁产品全球扩张的基础——在他担任宝洁总裁的最后一年,整个公司有70%的利润来源于前12年投资研发的产品。

日后的事实证明,麦克尔罗伊把卖肥皂的成功经验平移到国防科技管理上,同样可以取得巨大成功。

一个跨界客串国防部长的企业家,和一位拥有二战指挥官背景的总统联手,将给日后的人类科技带来深刻的改变。而此时他们面临的第一个挑战,便是来自苏联人在太空领域的巨大威胁。

在麦克尔罗伊正式走马上任的四天前,苏联发射了世界首颗人造地球卫星“旅行者1号”,消息迅速传遍美国,让美国人陷入自珍珠港事件之后的最大恐慌。当时正值美苏核竞赛的焦灼时期,这颗由洲际弹道导弹技术送入太空的卫星,意味着苏联人很快就有能力携带核弹头,穿越半个地球打击美国境内的一切目标。

赫鲁晓夫同时施放了另一颗“卫星”,通过媒体大肆宣传“世界的力量对比已开始发生根本性的变化”。并向世界夸下海口:“苏联拥有所需的各类导弹,可以击中美国和欧洲的任一城市。制造导弹就像制造香肠一样,不断从车间里成批生产出来。” 

此时正率领中国代表团访问苏联的毛泽东主席,也不失时机的站出来调侃。他在一次会上开玩笑说:“美国人有什么了不起?苏联把人造地球卫星抛上了天,美国人哪怕抛个山药蛋上去给我看看也行啊。

来自各方面的压力,迫使不明真相的艾森豪威尔总统在他的最后任期内做出了“赶上苏联”的决定,从1958-1960短短三年间,美国的战略核武库几乎增加了两倍。直到1961年1月,新入主白宫的肯尼迪总统才发现,美国陷入了一场骗局,“导弹差距”只不过是赫鲁晓夫精心导演的“战略忽悠”。 

就在艾森豪威尔决定扩张核武库的同时,麦克罗伊尔带来的一个大胆设想。他建议在五角大楼内部设立一个新的机构,名叫高级研究计划局(Advanced Research Projects Agency,ARPA)。这个机构将负责包括太空领域在内的美国大多数军事高技术研发项目。 

艾森豪威尔这时正面临另外一个头疼的问题。刚从二战中走出来的美国,聚集了全世界最顶尖的科学家。但此时的美国军方科研机构山头林立,陆、海、空三军都想当老大,在未来武器研发中获得更多的主导权。

作为二战中欧洲盟军的最高统帅,艾森豪威尔深知各军种团结的重要性,他一直力主纠正军种之间重复上马项目造成的资源浪费。当麦克罗伊尔将这份收拢研发权力的计划摆在白宫的办公桌上时,这位总统眼前一亮:知我者老友也。 

1958年1月9日,就在美国的第一颗“山药蛋”被抛上天的22天前,艾森豪威尔通过国情咨文,正式向全国宣布这个新机构的成立。他在讲话中强调,“我今天并不打算对危险的军备竞赛作出判断,然而,有一件事是非常清楚的,不管他们(苏联)现在怎样,美国打算让他们停住。”[3]

创办初期的高级研究计划局,关注重点都与对苏联人的防御有关,主要集中在航空、弹道导弹防御和核试验探测三大领域。

1960年,高级研究计划局将民用航空项目交接给了新成立的NASA(国家航空航天局),军用航空项目交接给了各个军种。从此以后,高级研究计划局开始集中精力专注于防御者计划(弹道导弹防御)、维拉计划(核试验探测)和敏捷计划(反叛乱研究与研发)等项目,并开始致力于计算机处理、行为科学和材料科学等工作。

通用电气高管罗伊·约翰逊被任命为DARPA的第一任局长。36岁的赫伯特·约克被任命为首席科学家,这位美国最优秀的青年核物理学家,6年前就已经担任利弗莫尔实验室的首席科学家,主导了美国冷战早期一系列的氢弹试验。其麾下的主要干将,也几乎都是30岁左右的年轻人。

这支优秀企业家和年轻科学家们组成的团队,让DARPA从创建开始就远离官僚主义的缠绕,在秩序森严的国防体系内开辟了一片自由、灵活的创新“乐土”。其与生俱来的创新基因,将在日后几十年里,引领美国的军民融合,为美国的科技发展史做出卓越的贡献。

02 DARPA的运行机制 

成立后的高级研究计划局,折腾过几次改名,从1958年最初创建时的ARPA,到1972年3月改名为DARPA(DefenseAdvanced Research Projects Agency),再到1993年2月改名回ARPA,至1996年3月再次改名为DARPA。 

DARPA并不能算是一个严格意义上的科研机构,因为他并不从事与具体的研究工作。他更像是一个国家设立的风险投资机构,专门投资和管理一些“高风险、高收益、前瞻性”的基础科学研究。

在这里,创新几乎没有门槛。年轻的科学家们,可能只需要凭借和局长简短的几句交流,就能拿到数以百万甚至千万美元计的项目资助经费。而对于人才的选用,DARPA则更是不拘一格。

尼古拉斯·克里斯托菲洛斯原本是希腊的一位电梯修理工人,业余时间关注“粒子回旋加速器”一类的前沿科技。正在美国头疼如何防御苏联人导弹的时候,这位“民间科学家”提出一个惊世骇俗的方案——每年在大气层中引爆数千枚核弹,以在大气层上方造成由高能电子组成的能覆盖全美的“天穹”,可以将来袭苏联洲际弹道导弹拦截在飞行轨道上。

这个听起来像是要毁灭地球的计划,却得到了赫伯特·约克等人的大力支持。这项名为“137号工程”的实验,DARPA不仅郑重其事地给予了充足的研究经费,还组织了一批当时科学界最严肃意义上的顶级科学家和思想家,来协助克里斯托菲洛斯完成计划。他们当中,有粒子物理学家、理论物理学家、天体物理学家、化学家、数学家以及一名经济学家和一名核武器工程师。日后正是这些人提出了“6 夸克”、虫洞和量子泡沫等概念。其中两人,尤金·威格纳和瓦尔·菲奇后来还获得了诺贝尔物理学奖。

这项研究,促使了人类首次电磁脉冲炸弹的试验。2014年,由赵又廷、黄渤等人主演的《痞子英雄2:黎明升起》,那颗瞬间让全香港断电断水,陷入一片死寂的EMP炸弹,正是这项技术的科幻版本。 

在DARPA内部,最常常听到的一个词语是“改变世界”。DARPA的主要责任,是不断发现从事“未来”研究工作的人才和新思想,并加速向“现在”转移。其工作重心,不是现有技术的逐步改进,而是技术的革命性创新。

DARPA不从事具体的研究工作,所有的具体研发都外包给斯坦福大学这样的高校,或者洛克希德·马丁这样的防务承包商来完成。DARPA的核心人才,是一支精悍的项目经理团队。这批项目经理大多数由创新意识极强的优秀科学家组成,他们作为整个项目的指挥中枢,在每个项目体系中拥有绝对权威

目前DARPA每年雇佣约120名项目经理,每人任期5年左右。实行任期制的目的,是为了源源不断的引入新鲜的思想和创新活力,杜绝机构的官僚化。这些项目经理,每年负责1000-5000万美元不等的经费,每人管理着一个或多个项目,在经费支配方面拥有非常高的自主支配权。除了统筹协调研发进度外,还负责与应用方对接,完成产品向军方的移交。

这种短期任职制度还有一个好处,可以时刻提醒项目经理,必须抓紧有限的时间来完成手中的工作。信息创新办公室项目经理迈克·沃克说:“感到时间的流失才是核心。这是人们探索未知领域的动力,促使人们提出建议,构建原型及全部。”

和所有的创新型组织一样,DARPA的组织管理极为扁平化。纵向分为局长、办公室主任和项目经理组成的三级垂直管理机构,横向分为6个技术办公室、3个专项计划及技术转移办公室,以及7个职能保障办公室。

DARPA的创意来源十分多元化,除了鼓励从科幻大片中寻找灵感外,DARPA还会以各种方式向全社会征集创意——包括面向社会举办的各类新技术大赛,以及工业日、开放日等活动。除此之外,DARPA还有一批专门合作的智库,如著名的JASON国防咨询小组[4]、兰德智库,以及各军种的科学委员会。

研发和咨询统统外包,DARPA只从事最核心的项目管理和投资工作。这种小核心、大协作的运营模式,让DARPA得以成为一个高效运作的机构。

军民融合,是DARPA的另外一大特色。DARPA认为,即便是最具有革命性和希望的新观念,只有被整个军队或全社会投入使用,才能“改变世界。”为此,DAPAR建立了基于军事需求引领的军民协同论证机制。成立了专门的办公室负责技术转移。

作为一个拥有特殊地位的准独立机构,DARPA的汇报机制也十分简单。创办之初只需要直接向美国国防部长负责,现在则是向分管研究与工程的国防部副部长报告,不受来自外部的其它任何部门或个人牵制。 

这种创新思维超前,高流动、扁平化、小机构的管理模式,也成为日后影响DARPA发展的一把双刃剑。既让DARPA得以成为最高效的前瞻科学研究机构之一,也常常因为创新理念过于超前,而导致与各军种的现实需求产生矛盾,项目受到军方的阻碍。

过于激进的技术创新、人员流动过快,也给后续的持续发展和技术融合带来困难。以至于很多技术半途而废,缺乏后续的推进,日后很难融入现实的商业应用之中。

但是我们无法否认,DARPA的模式在当时获得了空前的成功。尤其在冷战期间,成为引领美国科技创新最耀眼的一面旗帜。那些成功孵化出的作品,也一件件从军方走向民间,从美国走向世界,成为点燃全世界新一轮科技革命的催化剂。

在DARPA的工作动力里,一切都是为了能让美国“赢得战争”。从互联网到人工智能、机器人的研究,都与战争密不可分。

03 网络战争

如今我们使用的互联网,前身叫做“阿帕网”。“阿帕”,即为当时高级研究计划局的缩写ARPA。这个改变世界的发明,源于五角大楼对军事指挥的需求。

1962年的古巴导弹危机,可能是人类历史上距离全面核战争最近的一次事件。这一年,心理学家J·C·R·利克里德离开麻省理工学院,加入DARPA。DARPA聘用利克里德的初衷,是要建立一个名为“C2”的核武器指挥系统。当时的情况是,如果爆发核战争,总统只能依靠办公室的一部红色座机电话指挥反击。而如果苏联人的核导弹已经来袭,光拨号码就需要浪费掉几秒钟的时间,显然是来不及的。

跨界的科学家常常具有创造性解决问题的思维。作为一名研究“人类听觉神经系统”的心理声学家,利克里德从模拟人类大脑的运行方式中找到了答案。要让指挥命令更快速地下达,首先就必须将控制武器的计算机联网,共同组成一张“超级大脑”。

在那个计算机运算能力还不如今天一部计算器,体积却有一座房子大小的年代,这个想法无疑是破天荒的。但利克里德坚持相信,计算机终有一天会成为人类的“电子助手”,具备“回答问题、仿真建模、图标演示、举一反三”的能力。协助人类完成更多的“机械性工作”。

利克里德还构想了一幅“未来图书馆”的画面。“人们坐在家里的台式电脑前,就可以远程阅读图书馆里的所有书籍”。这个现在早已实现的场景,在60年代初期人们的眼中,就如同对未来世界的幻想一样,疯狂且大胆。

在利克里德抵达DARPA六个月后,写下了一份备忘录,文中提出,建立一种“星型拓扑网络”,来解决计算机之间联网的问题。它让无数台计算机连接成一个庞大的多用户系统,可以跨平台收集信息并进行整合。这份备忘录,日后被称为“数字革命的第一颗种子”

DARPA对这种革命性的思考方式极为感兴趣。在利克里德担任DARPA信息处理技术处处长期间,整个美国计算机科学领域研究的70%由DARPA赞助,结果DARPA不仅成为网络诞生地,同样也是电脑图形、平行过程、计算机模拟飞行等重要成果的诞生地。

1965年,利克里德离开了DARPA,离开之前,他说服了自己的两位继任者——年仅26岁的伊凡·苏泽兰和33岁的鲍勃·泰勒,让他们同时相信“网络”概念的重要性。泰勒就任后,找到当时DARPA的主任查尔斯·赫兹菲尔德申请启动资金,用来尝试在四台不同的大学计算机之间建立连接。赫兹菲尔德当场提出一个非常关键的问题: 

“四台计算机连接在一起,如果其中一台出问题,是否整个网络都会崩溃?”

思维敏捷的泰勒立刻回答:“应该不会,可以在这个系统中植入网络冗余的概念,如果一个节点失灵,在网络中游走的信息就会另择通道。”

这次仅20分钟的会谈,可能是互联网早期发展史上最重要的一次谈话。不止是谈妥了全球互联网技术的第一笔天使投资。更重要的是,奠定了互联网最关键的底层技术逻辑——直到今天,没有任何一个组织、政权能够完全占领或者控制互联网。

最早联网的四台计算机

1967年,在鲍勃·泰勒的力邀下,拉里·罗伯茨来到DARPA,着手筹建“分布式网络”。到1972年,阿帕网已经拥有包括五角大楼在内的24个节点。连接这些节点的主要负责人之一名叫罗伯特・卡恩。日后他与另一位DARPA的程序管理员温特·瑟夫一起,发明了可以让新加入的节点也能同样与旧节点交流的通用语言——TCP/IP协议。罗伯特・卡恩、温特·瑟夫、拉里·罗伯茨、鲍勃·泰勒这一串星光熠熠的名字,后来被世人统称为“互联网之父”。 

与互联网研究几乎同时起步的,是关于人工智能(AI)的研究。与互联网研究的初衷一样,人工智能研究课题的提出,同样是基于对不断提高计算机应用能力的突破性创新。

20世纪60年代初期,DARPA在MAC计划中尝试加入电脑分时操作技术,开启了最初的人工智能技术研究。而人工智能作为一个单独的研究项目列入DARPA预算,则是到60年代末的事。发展到20世纪70年代中期,DARPA已经成为美国人工智能研究的主要支持者,并推动了人工智能技术的实际应用,如自动语音识别和图像理解。20世纪70年代末,人工智能得到更广泛的应用,并在一些军事系统上得到应用。

DARPA选择的资助对象,主要是斯坦福和麻省理工学院两所高校。这两所美国顶尖的理工科高校,日后成为世界人工智能和机器人研究的主要发源地。DARPA不仅支持知识表达、问题解决、自然语言结构等技术的基础研究,也支持专家系统、自动编程、机器人技术和计算机视觉等方面的应用研究。[5]

由于人工智能研究涉及科目诸多,且需要大量算法的积累和硬件的突破,发展远远不如互联网迅速。人工智能的研究,在DARPA信息处理技术处的优先级排位里也并不算高,发展至今也是一路坎坷。

与DARPA人工智能的研究密不可分的,是机器人的研究。研究的目的很简单,同样是为了未来战争。日后我们常常在好莱坞科幻电影中看到人类战士穿戴的各种高科技机甲,和那些与他们并肩作战的机器人,大多都有其现实的版本。 

20世纪80年代,日本在计算机科学领域的飞速发展,让美国人感觉到了从东半球而来的威胁。1983年,DARPA成立战略计算项目(SCI),以此提高所有计算和信息处理领域的优势。人工智能成为战略计算项目的一个基本组成部分。

DARPA想建一张能在战争中自主决策的网。在DARPA的日志里,是这样描述这项计划的:

“武器速度和攻击范围的增加加快了战争的节奏,具有固定计算逻辑的计算机愈发无法适应战场决策的需要。这种情况下,领导人和决策者将被迫依赖人的判断。因此我们需要能够应对这种多变的、不可预测的战争情况的计算技术。而能够在量子水平进行计算的计算机是解决这一问题的唯一途径。”

一年之后,施瓦辛格主演的《终结者》在好莱坞上映,全世界的观众都从电影院里看到了那张差点毁灭地球的“天网”。

1984年全球上映的《终结者》

这张现实版本的“天网”并没有建成,1993年,这项耗资10亿美元的计划最终停止。DARPA的结论是:我们还远远没达到SCI计划的技术水平。

不管电影是否放大了人类对计算机的恐慌,将人工智能和机器人用于未来战争,都是DARPA从来没有停止的探索。或许是《终结者》给DARPA研究人员带来了更多的灵感。电影上映一年后,DARPA人工智能的研究(包括杀手机器人)成为战术技术办公室(TTO)聪明武器项目(SWP)的一部分。

1999年,DARPA在计算机和通信项目下,设置了智能系统和软件技术的研究科目,目的是为了研制一种能够主动、自主为战士提供各类辅助信息的人工智能系统。

进入21世纪后,DARPA开始大力资助机器学习的项目。希望让机器不仅仅能简单模仿人的行为,还能够像人一样自主学习。

2000年之后,DARPA开始研制通过对话进行人机交互(HCI)的系统,该系统能从与不同人的对话中学习经验,提供个性化的服务。现在天天陪伴我们生活的苹果Siri、微软小娜,还有国内的天猫精灵、百度小度们,都是这项技术的徒子徒孙。

2010年,DARPA在人工神经网络研究的基础上,开始资助深度学习项目(DL),目标是构建一个通用的机器学习引擎。神经网络与传统计算机不同,传统计算机是使用预编程指令处理特定但范围有限的可预知事件,而神经网络的目的是,先从以前经历的例子中学习经验教训,然后再调整适应以前可能没有遇到过的情况。 

通俗地说,这是目前最接近人脑的智能学习方法。深度学习可以完成高度抽象的任务,如语音识别、图像识别和检索、自然语言理解等。深度学习技术的诞生,将人工智能带上了一条新的快车道。而这项技术的日益精进,也再一次给人们带来无限的忧虑。

“机器是否真的有一天会统治人类?”这个喋喋不休的问题,正式从科幻小说走入现实科学家会议的讨论之中。人们开始追问科学家:“我们是否真的已经打开了毁灭世界的潘多拉魔盒?”

但是DARPA并没有丝毫停步不前的意思。2018年9月8日,DARPA宣布,计划投入20亿美元开发新的AI技术,这是 “AI Next(下一代人工智能)”计划的一部分。DARPA在一份声明中称,将致力于打造具有常识、能感知语境和更高能源效率的系统。

可以预见的是,这项技术将再一次深刻影响我们生活的世界。

而对于更远的未来,我们都身处未知之中。唯一确定的是,科技在向前发展,任何人也无法阻挡。正如《黑客帝国》中那句经典的台词:

“任何事情都始于当初的选择。”

04 那些未实现的“黑科技”

和所有的风险投资机构一样,DARPA的项目并不是每个都能取得巨大成功。DARPA收到的所有项目计划书中,有的确实是才华卓越的创新突破,也有相当多盲目自大、不切实际的想法。与其说DARPA历史上的成功项目多得可怕,不如说DARPA对项目失败的承受度高得惊人

虽然鼓励冒险、鼓励新想法和容忍失败,但并不意味着任何天马行空的想法都能拿到DARPA的资助。DARPA在项目资助资金的审核上,有着非常严格的审批流程。其战术技术办公室副主任帕梅拉·梅尔罗伊认为,“在特别危险的项目里需要考虑投资规模,思考‘疯狂线’究竟画在哪里”。

虽然审查严格,但没有任何提案因为想法过于大胆而被忽略。如今再来看DARPA的一些疯狂想法,脑洞之大丝毫不亚于好莱坞的科幻导演。甚至很多漫威和好莱坞科幻电影里的黑科技,都能与那个时代的现实研究对应得上。现在已经很难说得清楚,到底是斯坦·李们给了DARPA研究的灵感,还是DARPA给了斯坦·李们创作的灵感。

在20世纪80年代,中国掀起一场“人体特异功能和超自然现象”的研究热潮。钱学森等人为首的顶尖科学家热衷于此,以解放军507研究所为主,专门成立了一个“中国人体科学研究会”,从全国各地收拢了一班号称有“特异功能”的人进行研究,期望能从这些奇人身上,找到能“用意念控制卫星”、甚至隔着大洋对敌方进行“致命攻击”的绝招。

这场现在看起来颇显荒诞的“超能力”研究,并不是中国人的原创。美国和苏联人从更早时候就开始了这项研究。作为冷战时期两个超级大国之间一场不为人知的秘密竞赛,一度受到国家最高层的密切关注。

这项秘密研究的始作俑者是苏联人。二十世纪60年代,在莫斯科工学博物馆聚集了一批具有“超能力”的“特异功能者”。[6]其中一位叫沃尔夫·梅兴的“特异人”最有名,梅兴最如日中天的时候,不仅是宣传海报贴满全国的“网红”,还是斯大林的座上宾。

这些“特异功能者”经常被克格勃请去“执行任务”。比如,从电视画面中“判读”美国总统和其他要人的健康;以旅游者身份潜入美国,通过“超能力”和自己远在国内的“同事”联络,把搞到的情报发出去;克格勃还曾经试图让“特异功能者”“看”水下的美国潜艇,以及发现燃料加注基地等。 

EA公司于2001年发行的《红色警戒2:尤里的复仇》,以苏联的“特异功能者”作为故事蓝本

20世纪70年代,DARPA委托兰德公司评估“美国与苏联在超自然现象方面科学与技术研究活动的实质性差异”。换句话说,DARPA开始插手“精神力研究”。[7]为此,DARPA煞有其事的花费了数百万美金,试图招募一批具备心灵感应能力的人来进行远程间谍活动。甚至秘密筹建一所类似《X战警》中的泽维尔天才学校。DARPA期望,这批特异功能者可以通过折弯汤勺,来折磨克里姆林宫里的苏联领导人。

DARPA还曾经在上世纪60年代研究过一种“机械战象”,不知道研究者是否受到中国《三国演义》中“木牛流马”的启发。这种为了帮助越战中的美军穿越热带丛林,运输战争物资的机器人,可以穿越山区、沼泽、小溪甚至河流,沿着狭窄蜿蜒的丛林小径以及陡峭的山坡运送人员货物。

后来这项发明被时任DARPA主任的埃贝哈特·莱克廷叫停,理由是“脑洞过大,会严重影响DARPA在国会的信誉”。1980年上映的《星球大战5:帝国反击战》中,有一款可以运输40名冲锋队员的AT-AT全地形装甲步行机,正是这款“机械战象”的科幻版本。

星球大战中的AT-AT步行机

这款全地形步行机器人,涉及到极为复杂的机械设计和控制技术。在当时的技术条件下,几乎是不可能完成的任务。然而DAPAR并没有停止在这个方向上的探索。1992年,马克·莱伯特在麻省理工学院的Leg Lab实验室里创办了波士顿动力公司。这家致力于仿生机器人研究的科技公司,日后将在世界机器人科学史上写下浓墨重彩的一笔。其中著名的项目“猎豹机器人”,正是在DARPA的资助下得以开展。

DARPA资助的猎豹机器人项目

《钢铁侠》电影中,托尼·斯塔克在自己的胸前安装了一个“方舟反应堆”,这是一个迷你可控的核聚变反应堆,可以为自己的钢铁盔甲提供源源不断的充沛动力。而这个小到可以拿在手上的小型核聚变反应堆,也曾经在2009年,正式进入DARPA的研究目录,并获得300万美元的研究预算。 

钢铁侠的“小型核聚变反应堆”

以上仅仅是DARPA各种惊世骇俗研究中的冰山一角。据非官方统计,DAPAR成立六十年的历程中,失败的项目占比高达98%。虽然很多项目因为现实条件不具备而胎死腹中,但是DARPA对美国科学进步的最大贡献在于——即使这些项目暂时失败,所积累的经验和沉淀的有价值的技术,也成为一笔不可多得的财富。

DARPA国防科学办公室现任主任斯蒂芬妮•汤普金斯曾说:“如果失败是因为你愚笨懒惰,那不可原谅,好在这种情况在这里不太常发生”。DARPA鼓励“正确的失败”,并尽可能总结出失败的原因和经验。

愿望总是美好的,但实际上,DARPA自己并没有做好这项工作。由于项目经理流动太快,很多项目都来不及写出详细的总结报告。这也成为近年来美国国会和军方对DARPA模式提出质疑的一大原因。

但这些精英项目经理,即使离开DARPA,也能成为新的领域不可多得的人才。DARPA的研究从来不立足于眼前,而是着眼于未来。与其说DARPA在资助天才的科学家们进行一项项疯狂的研究,不如说支持着他们探索未知的世界。这些向未来世界的探索,会将我们带向更加自由,还是更加禁锢?我们犹未可知。

《变形金刚》电影里,擎天柱曾经说:

他们是原始的种族...难道我们不是吗?

他们还年轻,需要不断学习!

但是他们有优秀的品质,

自由是所有生命体拥有的权利。

……

05 中国的“DARPA”

中国类似DARPA职能的机构,有人认为是国防科工局,也有人认为是中央军委新成立的科技委。 

现在的国防科工局,组建于2008年3月。前身是1998年成立的新中华人民共和国国防科学技术工业委员会。这个“新国防科工委”,属于政府序列。

而另外一个常常容易被大家混淆的“国防科工委”,则原属军队序列,受国务院和中央军委的双重领导。1982年由军队序列的国防科委、政府序列的国防工办和军委科装委合并而成。在1998年3月机构改革时,一部分职能划归军方,改组为解放军总装备部。另一部分职能则并入新组建的“国防科工委”。

简单地说,1998年机构改革时,中央将原来各军工总公司承担的政府职能剥离,连同原国防科工委管理国防工业的职能、国家计委国防司的职能一起打包合并,成立了新的国防科工委。2008年又在此基础上,改组成立为副部级的国防科工局。 

原来的五大军工总公司,1999年改组成为十大军工集团,自此轻装上阵,离全面市场化又更进一步。而新成立的国防科工委以及日后的国防科工局,则承担着管理、协调、统筹十大军工集团的责任。

在“中华人民共和国国家国防科技工业局”的百科词条上写道:

“国防科技工业作为国家战略性高技术产业,涵盖核、航天、航空、兵器、船舶、电子六大行业,肩负着强军和富国的双重使命。国防科工局具体负责组织管理国防科技工业计划、政策、标准及法规的制定与执行情况监督。”

从国防科工局的对外文件中可以看出,该局同时专注于先进工业技术的研究和国防基础研究的计划管理工作,并承担着推动军民融合的重大职责。目前国防科工局的科研支持专项计划中,包含基础科研、技术基础、配套科研、民用航天等若干专项。 

国防科工局基础科研专项“十三五”主要计划范围

将国防科工局视作中国的DARPA,显然是低估了国防科工局的职权功能。与DARPA更多专注于未来前瞻性科技的孵化不同,中国国防科工局更专注现有工业技术基础能力和国防科研总体能力的提升。

目前国防科工局共设有17个司、局,以及12个局属单位(中心),并在各省市设有地方工办,这是一个庞大的机构设置。与DARPA定位轻、快,鼓励冒险、追求创新的扁平化运营模式不同,国防科工局的任务,是需要扎扎实实地提升中国的基础科研能力。 

这也直接反映出中美现阶段科研风格的巨大差异。DARPA作为一个完全独立的机构,集中投资和孵化着最具前瞻性的科技,探索着世界科技创新的未知领域。而中国科研仍以补课为主。跟随研发的同时,补齐中国工业存在的短板。突破性的创新尝试,则暂时分散在各大院所和高校内部。

相比国防科工局的重任在肩,另一种声音则认为,2016年,新一轮军改中成立的军委科技委,看起来似乎更有“中国DARPA”的气质。 

国防科工局和军委科技委,一个代表乙方,一个代表甲方。所处立场不同,工作方式自然也有差异。 

2018年,军委科技委成立一支快速响应小组。根据国家军民融合公共服务平台发布的公告显示,快响小组成员共6名,平均年龄36岁,最年轻的仅为29岁,全部为博士学位,分别拥有空间机器人、先进制造、智能控制、项目管理等各学科领域的专业背景。而公告中对快响小组的工作方式描述为:

“快响小组每月组织一次为期5个工作日,针对1-2个商业技术领域的实地调研,主动发现或积极受理具有现在军事应用价值的先进技术,并视情邀请军兵种相关人员开展应用策划和需求对接。对合适项目,由组长和专家组形成现场评估意见,与有关单位草签合同,返京后签订正式合同。项目周期通常不超过12个月。” 

根据“快响小组”发布的首批7项需求来看,主要集中在配件、耗材和软件方面,大多是与现有武器装备配套直接相关的零部件。与DARPA充满科幻感的研究计划相比,“快响小组”发布的技术需求显然要接地气许多。

但是凡事总有开头,能够跨越重重繁复的审批流程,搭建起“军品民采”的直通车,已经在推动军民融合的道路上做了一次突破性的尝试。在快响小组首批需求发布的三个月内,得到了热烈的响应,仅仅100天后,就在深圳与14家单位签订了首批项目合同,总金额达到1156万元。

没有管理创新,就没有技术和产品的创新。从历史进程中寻觅踪迹,军工历来是集中体现人类管理智慧的领域,是一个集合了军事、政治、经济、文化、科技、工程等多学科知识的载体。现代项目管理起源于国防领域,经过几十年发展嬗变,又以全新面貌服务于国防。

新中国的国防科研体系从创办初期,同时带有美苏模式的双重印记。一方面承袭了苏联的部分管理方式,另一方面,以钱学森为首的一批留美科学家归国,为新中国科研体系的创建打下了第一根桩。

1956年10月8日,由钱学森挂帅的我国第一个导弹研究机构----国防部第五研究院成立。这个比DARPA还早两年成立的国防科研机构,日后开枝散叶,成为中国“两弹一星”和航空航天事业的最早发源地。目前中国的国防科研管理体系,正是以钱学森系统工程理论为基础,在现实需求的推动下,不断创新求变。 

历史经验显示,若没有一个完整的工业体系作后盾,科技创新则无从谈起。正如领导人在十二届全国人大五次会议解放军代表团全体会议上所说:

“国防科技工业作为国家战略性产业,是国家安全和国防建设的脊梁,是国家科技创新体系的中坚,是国防科技创新体系的主体。”

如今,中国的国防科技科研管理体系,正在历经新一轮的组织改革。中国国防科技工业体系历经70年的卧薪尝胆,到了破茧成蝶,创新之花不断绽放的时候。中国是否需要一个像DARPA一样的组织来集中孵化创新,这只是一个形式上可以探讨的问题。而更深刻的思考在于:什么样的组织方式,能最大程度地提升国家科技创新的整体效率?

06 未来

在2014年的一次新闻发布会上,DARPA局长阿拉蒂·普拉巴卡尔讲到:“我们仍然面临着空前机遇,那就是以特定的方式推动技术进步,为国家提供强大的创新能力。”

我们研读2018年DARPA的研究计划。从227个在研项目中[8],我们大致可以看到一个关于未来世界的轮廓。 

DARPA生物技术办公室(BTO)的工作重点,是利用工程和信息科学的进步,来推动生物技术的重塑。其研究项目中,不乏神经技术、兼具预防和治疗的自动诊断技术、生物控制、人机接口、人因绩效、生物工程材料、疾病预测、安全基因、传染病及合成生物学这一类革命性技术。

国防科学办公室(DSO)则负责将科学和工程领域的一系列高新技术,转化为保护美国国家安全的颠覆性技术。其中包括:高效科学仿真加速计算、原子级技术、化学武器的分解与销毁、机器深度学习、极端光学和成像、飞行机器人、光子探测、太赫兹、量子技术、Z战士、超级材料合成等等。

信息创新办公室(I2O)开发改变游戏规则的信息科学和技术,以确保美国及其盟国的信息优势。其在研项目包括:主动网络防御、多尺度异常检测、大数据搜集和分析、自适应软件系统、计算机仿真在线社交行为、人机交流技术、安全软件、透明计算、高可靠度语言自动转录、利用智能手机对作战人员进行健康分析等等。 

微系统技术办公室(MTO)通过在微处理器、MEMS系统和光学器件领域的投资,为美军的战略突袭创造机会。近年来,这个办公室一直推动者半导体材料、高性能集成电路、相控阵雷达、高能激光器、红外成像等领域的创新,帮助美国建立和保持巨大的技术优势。

战略技术办公室(STO)则致力于开发作为网络支撑作战的技术,以提高军事效能和适应性,并降低作战成本。其重点领域包括:作战管理、指挥与控制系统,通信和网络,情报、监视与侦察,电子战,定位、导航与授时,基本战略技术和系统。

战术技术办公室(TTO)将负责陆、海、空、天领域的全新革命性作战平台,即战术武器装备。目前在研的项目包括:座舱内机组人员工作自动化系统、反潜战持续跟踪无人艇、无人潜航器、空天飞机、小精灵无人机、地面X战车、无人机航母、高超声速武器、磁流体动力爆炸弹药、地球同步轨道卫星机器人、太空监视望远镜、垂直起降飞机、进攻性蜂群战术等。

目前,美国的技术创新出现了“以军带民”到“以民带军”的新趋势。不仅有以硅谷为代表的技术创新中心,很多新思想、新概念、新创意大量来自中小企业,甚至个人。特朗普上台之后,更加重视以硅谷为代表的技术创新能力,并成立了以他女婿库什纳为首的白宫创新办公室,推动美国新一轮的创新机制改革。

新时代提出新要求,DARPA“自上而下”的创新模式必须和“自下而上”的创新模式联动起来。2017年,美国五角大楼向国会提交了名为《重组国防部采办、技术与后勤组织和首席管理官组织》的改革计划,包括DARPA在内的国防部内三个准独立机构将被降格,划归分管科研和工程项目的国防部副部长领导。

冷战时代的阴云已经散去,科技研究不再充满血腥味道。那些超级大国争霸留下来的科技财产,已沉淀成为当今世界的第一生产力。在信息越来越透明的当下,DARPA和他的同僚们,已不再如往昔那样的神秘莫测。他们所探索的前沿科技,不再只是存在于好莱坞科幻大片里,而是一个又一个地走入我们的现实生活当中。

或许终有一天,DARPA会结束他的历史使命,他所创造的那些经典科技作品,将和好莱坞的传奇电影一样,成为人们茶余饭后的话题谈资。但是科学家的故事永远不会结束,只要人类还存在,创新就没有终点,科技就没有结局。

参考文献:

[1] 安妮·雅各布森著,李文婕\郭颖译《五角大楼之脑:美国国防部高级研究计划局不为人知的历史》,2017

[2] 于川信\刘志伟《军民融合:DARPA创新之路》,2018

[3] 刘作奎《冷战缔造互联网》,2002

[4] 蔡文君《美国国防科技决策背后的神秘力量——JASON国防咨询小组情况分析》,2017

[5] 朱鹏飞《DARPA人工智能技术研究的四个阶段和五大领域》,2017

[6] 卢清龙《解密前苏联的“特异功能”研究》,2013

[7] Mark Strauss著,Jerrusalem译《DARPA:真实版神盾局的10个疯狂科学计划》,2014

[8] 张修社主编《2018年DARPA研究计划聚焦》,2018

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