作為開(kāi)展顛覆性創(chuàng)新的典范，DARPA被越來(lái)越多的國(guó)家、政府部門和大型企業(yè)所追隨，其爭(zhēng)相參照DARPA模式開(kāi)展顛覆性創(chuàng)新。然而迄今鮮有能與DARPA相匹配的成就，對(duì)于如何才能再建一個(gè)輝煌的DARPA還沒(méi)有共識(shí)。
DARPA在官方網(wǎng)站上表示，其使命是負(fù)責(zé)“改變游戲規(guī)則”的高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)技術(shù)研發(fā)，“避免技術(shù)突襲并謀求對(duì)對(duì)手的技術(shù)突襲”，保持美國(guó)在最新軍事技術(shù)方面的領(lǐng)先地位。
工業(yè)4.0研究院是國(guó)內(nèi)明確標(biāo)桿DARPA的獨(dú)立研究機(jī)構(gòu)，結(jié)合到相關(guān)實(shí)踐，筆者談?wù)勵(lì)嵏残詣?chuàng)新方法，并結(jié)合到DARPA在2009年提出數(shù)字孿生體的成因，回顧過(guò)去10年的做法，并預(yù)測(cè)DARPA在未來(lái)10年將如何進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字孿生體。
一、認(rèn)識(shí)顛覆性技術(shù)
從本質(zhì)上來(lái)講，顛覆性技術(shù)是采用科學(xué)原理進(jìn)行的創(chuàng)新實(shí)踐，或者由技術(shù)集成創(chuàng)新而產(chǎn)生的具有突破性的融合技術(shù)，它對(duì)相關(guān)技術(shù)具有替代性，而且具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，并將對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生革命性影響。按照工業(yè)4.0研究院院長(zhǎng)胡權(quán)的看法，顛覆性技術(shù)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)革命的動(dòng)力。
引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)是以技術(shù)取得重大突破為基礎(chǔ)和前提，以該項(xiàng)技術(shù)為核心的產(chǎn)品對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)行模式有巨大改變，這意味著巨大的市場(chǎng)，這反過(guò)來(lái)對(duì)產(chǎn)業(yè)組織模式、生產(chǎn)制造模式和商業(yè)運(yùn)行模式產(chǎn)生重大影響。
顛覆性技術(shù)被稱為“改變游戲規(guī)則”“重塑未來(lái)格局”的革命性力量，對(duì)人類社會(huì)有廣泛且深刻的影響：推動(dòng)人類文明的演進(jìn)發(fā)展、影響世界強(qiáng)國(guó)的更替興衰、決定一個(gè)組織的生死存亡、改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活。
圖1 DARPA于2021年征求顛覆性技術(shù)的通知
人們迫切希望獲得顛覆性技術(shù)，然而并無(wú)公認(rèn)的方法主動(dòng)發(fā)現(xiàn)顛覆性技術(shù)，對(duì)于DARPA的顛覆性技術(shù)方法，不少人認(rèn)為這是一種“藝術(shù)”，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顛覆性技術(shù)的制度和流程，至少在現(xiàn)有科層制體系下，基本上找不到孵化DARPA的可能。
中國(guó)工程院牽頭做了發(fā)現(xiàn)顛覆性技術(shù)的努力，并形成了《引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)內(nèi)涵與遴選研究》，它采用三個(gè)步驟去遴選顛覆性技術(shù)，分別為：第一，綜合國(guó)內(nèi)外各類顛覆性技術(shù)研究報(bào)告與技術(shù)熱點(diǎn)，形成“技術(shù)選項(xiàng)清單”（313項(xiàng)技術(shù)）；第二，依托院士智慧與專家力量，在“技術(shù)選項(xiàng)清單”的基礎(chǔ)上，開(kāi)展問(wèn)卷調(diào)查；第三，根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果，進(jìn)行多渠道技術(shù)補(bǔ)充，形成“技術(shù)備評(píng)清單”（165項(xiàng)）。
經(jīng)過(guò)分析，中國(guó)工程院確定了26項(xiàng)引發(fā)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)，具體如下：
無(wú)人駛交通系統(tǒng)技術(shù)、新能源汽車動(dòng)力技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)/數(shù)字貨幣、智能計(jì)算與智能化軟件、大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)與利用、人工智能及腦認(rèn)知的形式化、生物3D打印先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備、超導(dǎo)材料、面向高效能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)的納米材料技術(shù)、碳納米管及石墨烯等碳基材料制備技術(shù)、新一代核反應(yīng)堆技術(shù)、能源互聯(lián)網(wǎng)、天然氣水合物大規(guī)模安全經(jīng)濟(jì)開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)、規(guī)模化新型電能存儲(chǔ)技術(shù)、井下油水分離同井注采技術(shù)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、建筑工程的3D打?。ńㄔ欤┘夹g(shù)、現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉技術(shù)、超級(jí)高速鐵路、紡織全流程智能制造、新型農(nóng)藥、農(nóng)作物先進(jìn)育種技術(shù)、基因編輯技術(shù)、健康醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)藥、慢病防控工程與治療關(guān)鍵技術(shù)。
這些技術(shù)非常專業(yè)，筆者難以對(duì)此進(jìn)行評(píng)價(jià)，但估計(jì)讀者也難以對(duì)它們進(jìn)行判定。既然是顛覆性技術(shù)，那么恐怕不是常人可以想到的，更不太可能是由擁有幾十年“經(jīng)驗(yàn)”的院士選出來(lái)的，這也是DARPA聰明之處，它的正式雇員中沒(méi)有任何院士。
二、DARPA的組織方式
跟國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)動(dòng)輒幾百上千的龐大組織方式不同，成立于1958年獨(dú)立于三軍的國(guó)防部機(jī)構(gòu)，擁有200名雇員，它設(shè)立七個(gè)技術(shù)項(xiàng)目辦公室，大致有100名項(xiàng)目經(jīng)理，每年可以獲得30億美元預(yù)算，管理200多個(gè)研究項(xiàng)目。
從預(yù)算經(jīng)費(fèi)比例來(lái)看，DARPA的投入僅占國(guó)家研發(fā)資金不到1%，即便在國(guó)防部范圍比較，它也只占研發(fā)、試驗(yàn)及評(píng)估預(yù)算的4%。但正是這么少的預(yù)算，它提出了全世界為之瘋狂的互聯(lián)網(wǎng)、GPS和數(shù)字孿生體等顛覆性技術(shù)。
為了避免傳統(tǒng)官僚體系的影響，DARPA采用了“專業(yè)領(lǐng)域部門–技術(shù)項(xiàng)目經(jīng)理人”的兩級(jí)決策為核心的組織結(jié)構(gòu)，有常任專職、常任兼職、聘任專職和聘任兼職等4種方式，要求項(xiàng)目經(jīng)理跟項(xiàng)目捆綁，一旦項(xiàng)目經(jīng)理離開(kāi)，項(xiàng)目也就終止了。
圖2 DARPA組織架構(gòu)圖（轉(zhuǎn)自中國(guó)工程科學(xué)）
不管外部環(huán)境如何變化，DARPA一直堅(jiān)持“開(kāi)發(fā)未來(lái)武器系統(tǒng)”“保持美國(guó)的技術(shù)領(lǐng)先地位，防止?jié)撛趯?duì)手意想不到的超越”的使命定位，對(duì)于任何異想天開(kāi)的技術(shù)概念，DARPA也會(huì)耐心的聽(tīng)取，如果覺(jué)得有必要，就會(huì)投入資金進(jìn)行驗(yàn)證和工程實(shí)踐。
值得注意的是，DARPA非常強(qiáng)調(diào)自己的顛覆性創(chuàng)新定位，避免自己成為另一個(gè)NSF或者AFRL。
在20世紀(jì)60-70年代初期，不時(shí)有專家建議集中管理國(guó)防部基礎(chǔ)研究，劃歸DARPA統(tǒng)一管理，但DARPA明確拒絕了這一提高“管轄范圍”的建議，因?yàn)榘炎约鹤兂蓢?guó)防部的NSF，顯然不是DARPA的定位和價(jià)值。
各位讀者從數(shù)字孿生體概念的發(fā)展可以看到，DARPA提出數(shù)字孿生體概念之后，通過(guò)兩三年的驗(yàn)證之后，就移交給AFRL去進(jìn)一步研發(fā)和最終使用了。這種成熟一個(gè)項(xiàng)目放手一個(gè)的工作模式，避免了DARPA做自己不擅長(zhǎng)的工作，繼續(xù)保持顛覆性創(chuàng)新的活力。
更重要的是，通過(guò)自己穩(wěn)定的定位，堅(jiān)守組織的獨(dú)特定位，不唯利是圖，盲目擴(kuò)張，有助于DARPA獲得兄弟單位的支持和合作。
三、下一個(gè)10年的數(shù)字孿生體
工業(yè)4.0研究員副院長(zhǎng)王明芬寫(xiě)了《DARPA提出數(shù)字孿生體并隱身其后之根源》一文，很好分析了DARPA在2009年提出數(shù)字孿生體概念之后，就退居二線，思考美國(guó)軍事革命應(yīng)該解決的根本問(wèn)題。經(jīng)過(guò)10年時(shí)間的思考，DARPA似乎找到了下一個(gè)問(wèn)題。
數(shù)字孿生體作為物理世界和數(shù)字空間交互的技術(shù)體系，能夠發(fā)揮顛覆性技術(shù)的潛力和價(jià)值。
DARPA對(duì)此顯然有深刻理解，但它在提出數(shù)字孿生體概念之后，對(duì)于這個(gè)概念替代系統(tǒng)工程的價(jià)值，似乎有點(diǎn)缺乏自信，因此甘愿作為輔助力量，幫助AFRL、DASD（SE）和NASA等部門探索數(shù)字孿生體在國(guó)防應(yīng)用中的價(jià)值。
圖3 DARPA馬賽克作戰(zhàn)中的無(wú)人設(shè)備構(gòu)想
至2018年美國(guó)國(guó)防部宣布《數(shù)字工程戰(zhàn)略》，確定了數(shù)字孿生體在數(shù)字工程體系中的地位，DARPA開(kāi)始思考下一個(gè)10年的數(shù)字孿生體議題了。
第一，數(shù)字孿生體對(duì)于DARPA提出的馬賽克作戰(zhàn)有價(jià)值。
分布式作戰(zhàn)模式太需要直觀好用的決策工具，如果可以把各種裝備數(shù)字孿生化，那么軍事參謀人員就可以快速獲得各種信息，相關(guān)指令還可以及時(shí)更新到各種裝備系統(tǒng)中去。
根據(jù)翼絡(luò)數(shù)字國(guó)防工作小組的研究，利用數(shù)據(jù)鏈Link16，目前美國(guó)軍方已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)指控?cái)?shù)據(jù)的分布式處置，如果輔以無(wú)人系統(tǒng)（例如無(wú)人機(jī)、無(wú)人船等），那么在敵方截?cái)嗔丝仗焱ㄐ诺那闆r下，可以迅速建立區(qū)域或某個(gè)特定范圍的戰(zhàn)時(shí)通信，利用相關(guān)中繼方式，能夠繼續(xù)指揮作戰(zhàn)。
這在DARPA委托給蘭德的研究報(bào)告中，已經(jīng)做了說(shuō)明和驗(yàn)證。
圖4學(xué)習(xí)內(nèi)省控制項(xiàng)目的展示圖
第二，為了解決大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，針對(duì)海洋作戰(zhàn)需要，啟動(dòng)了多個(gè)數(shù)字孿生裝備項(xiàng)目，包括水下無(wú)人裝備（DELTA，Defining and Leveraging digital Twins in Autonomous undersea operations）和學(xué)習(xí)內(nèi)省控制（LINC，Learning Introspective Control）。
國(guó)內(nèi)對(duì)水下無(wú)人裝備的分析已經(jīng)較為充分，對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)省控制項(xiàng)目，了解的并不多，這實(shí)際上是DARPA把數(shù)字孿生體引入到機(jī)械系統(tǒng)中去了。它要求完成兩項(xiàng)任務(wù)：任務(wù)一是使用板上傳感器和促動(dòng)器實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)型控制；任務(wù)二是實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知（Situational Awareness）和指引。
DARPA看起來(lái)對(duì)于數(shù)字孿生體工程已經(jīng)有心得，在下一個(gè)10年，它如何推進(jìn)數(shù)字孿生體的顛覆性創(chuàng)新，是一個(gè)更值得學(xué)者專家探討的實(shí)際案例。
總而言之，從DARPA過(guò)去以及現(xiàn)在的顛覆性創(chuàng)新方法來(lái)看，本質(zhì)上沒(méi)有特別難以理解的地方，如果非要說(shuō)有什么難以理解和接受，那就是模仿它的機(jī)構(gòu)難以接受不確定性，這才是迄今未出現(xiàn)第二個(gè)DARPA的原因。
