美国国防高级研究计划局（DARPA）组织管理运行机制分析

美国国防高级研究计划局（DARPA）组织管理运行机制分析

作者：李丹丹，苏鑫鑫   来源：《飞航导弹》  已有 802人浏览 放大  缩小

　　1957年10月，苏联第一颗人造卫星升空，美国意识到其技术的发展对美国国家安全造成了威胁，在这一背景下，美国国防高级研究计划局(DARPA)于1958年应运而生，目的在于：一方面打造本国的技术领先优势，另一方面防止世界其它国家的科技创新技术优势给美国国家安全带来威胁。在五十多年的发展历程中，DARPA的成就举世瞩目，互联网、GPS、隐形战机、高超声速飞机、智能语音助手Siri等，都诞生于DARPA。DARPA卓越成就背后的组织管理运行机制值得探究。

　　1. DARPA的组织管理模式

　　DARPA通过高效的组织架构、灵活的研究团队和高度自主的授权机制充分发挥科研人才的潜力，营造开放的、利于创新的科研环境。

　　1.1高效的组织架构

　　DARPA拥有一个扁平化的高度有效的管理机构，主要由6个技术项目办公室和5个职能办公室组成，局长是最高行政首长。其组织架构见下图。

 

　　图1 DARPA组织架构图

　　其组织架构有两个特点：一是扁平化的管理模式可缩短决策流程。项目办公室彼此完全独立，享有完全的自主决策权，这有利于激发项目经理的潜能，创造良好的创新环境;二是因时因需调整机构设置，每个技术办公室的确立完全由战略规划的需求决定，随总体战略进行调整。比如：1958~1965年，其战略技术研究方向为太空技术、核试验技术和能源技术，到1976~1981年，调整为海陆空天军事技术;又如，2014年4月，为进行生物学、工程学和计算机科学的交叉研究，利用最新研究成果进一步保障国家安全，DARPA成立了生物技术办公室。

　　1.2灵活的项目团队

　　与传统项目团队相比，DARPA团队成员的灵活性更强。正是这一特征使得其能够从更广的范围以更快的速度招募到更有才干的科研人员。此外，随着技术瓶颈不断被解决和新的技术难点的出现，项目团队的组成可以随时快速调整。这种机制使DARPA能够为一个项目招募到来自五个国家30个机构(包括大学、系统集成商以及零配件供应商)的40余名世界顶级的科研人员，从而在不到六个月的时间里解决大部分的重要技术瓶颈。相对于长期雇佣来说，DARPA的灵活项目组成方式无疑更加高效。特别值得一提的是，DARPA本身没有任何实验室，鼓励团队成员在各自所属的机构工作，每年至少聚集两次来汇报并讨论项目进展情况。以MEMS项目为例，团队成员分布在多个大学、各类公司以及政府实验室等各类机构中分别开展工作。

　　临时团队并不代表没有约束。DARPA会为项目设定固定的周期(最长为五年)，从而营造“紧迫”的工作氛围，激发科研人员的热情。如果在有限的时间内项目的既定目标没有实现，就会有其他的团队和方案进入。DARPA每年有20%的资金用于新项目研发，因此没有较大进展的一些项目就会遭到淘汰，这就形成了良好的竞争机制。此外，临时团队意味着有限的任期，其带来的最大好处就是：管理人员不会花时间在机构里扶植派系势力，这是DARPA与官僚主义绝缘的一个关键。

　　1.3高度的授权机制

　　DARPA认为项目经理是保持其健壮与活力的关键因素之一。项目经理全权负责团队成员的招募、技术细节的管理，拥有做出主要决定的权利;在项目经费的使用方面，项目经理拥有高度的自主支配权，有权削减没有取得进展的团队的研究经费，并将资源重新分配给更有希望实现技术突破的团队。项目经理同时也要对自己的决策负责任，虽然可能面临较大的风险，但这是加快研发进程、避免重复研发的有效保证。而DARPA局长不干预各个项目办公室的日常工作，只负责战略性的规划与协调，保证整个机构能够按既定的规则行事。

　　赋予高技术研发团队高度的自主权对于保护创新思想、孕育创新成果非常重要。20世纪70年代，在DARPA进行隐身技术的研发期间，美国空军最初表示对该项技术没有需求并一再阻拦，如果DARPA的团队没有自主权坚持相关研究计划的话，可能至今美国都不会拥有隐身战机。

　　2 DARPA的投资领域选择

　　DARPA瞄准未来需求，将应用驱动和需求牵引视作选择技术投资领域的重要标准，将高风险、高回报作为项目投资理念。

　　2.1瞄准未来需求

　　DARPA着重于投资受应用驱动、受需求牵引的科学研究领域，注重感知未来的潜在需求，其对某些新技术的研究往往比其实际应用提前数十年。DARPA在2013版战略框架文件中指出，其主要使命是为具有战略影响作用的研发项目(常伴有高风险)提供资金，通过保证美国在关键技术领域的领先优势维护国家安全利益;其四大投资主线分别为颠覆性的新系统技术，多层次多技术融合的作战概念，适应性强的系统和解决方案，打破敌我双方成本平衡的创新。

　　DARPA主要通过两种方法识别需要研究且值得研究的项目：

　　一是识别即将或已经达到转折点的技术领域，该技术通常能够通过新的方式解决重要的实际问题。以微机电系统(MEMS)为例，20世纪90年代初，传感器和传动装置的应用研究使MEMS成为新兴的前途光明的领域。美国多个大学在美国国家科学基金的资助下开展了大量相关研究。DARPA的项目团队在大学科研成果的基础上与实际军事需求相结合，将MEMS的相关研究集中在如下三个军事应用领域：惯性导航(用于制导武器及建筑物内的士兵跟踪)、光转换和显示(用于航空和地空通信系统)以及片上实验室(能够快速完成生物武器探测和残留物识别等任务)。这些研究为等离子物理学、流体动力学、材料学等多个科学领域开辟了新天地。

　　二是通过发现现有技术无法满足新的用户需求来识别应当研究的技术领域。DARPA正在进行的高超声速飞行器试验项目就是一个很好的例子。美国的国家安全目标提出了“60分钟全球到达”的军事需求，而高超声速飞行器的研制正是实现这一目标的重要途径。在高超声速飞行过程中，飞行器表面的温度甚至达到摄氏2000度左右，如此高的温度对材料的性能、组装工艺、气动控制等多个方面提出了严峻的挑战，而这些是现有技术无法实现的，也就成为了DARPA集智攻关的重点技术方向。

　　2.2追求高风险、高回报

　　高风险、高投入产出比，是DARPA的项目投资理念。为了维持这一发展目标不变，DARPA鼓励首创，同时容忍失败，形成了正视风险、管理风险、敢于承担风险的文化。正是在这一理念的指导下，DARPA在50余年的发展历程中，完成了多个高投入产出比的技术研发项目并成功应用于实践。

　　表1 DARPA多个高投入产出比的技术项目

技术领域

DARPA投资额

（百万美元）

工业产出值

（百万美元）

投入产出比

因特网

4

3500000

875000

GPS全球定位系统

6

70000

11667

Siri

5

14000

2800

　　数据来源：美国MC公司

　　众所周知，互联网诞生于DARPA的“维拉”项目。40年前，美苏的冷战对峙中，为了检测前苏联及世界其他国家的地下核爆试验，DARPA在全球设立了130多个监测中心。“维拉”项目通过一个特殊的网络协议把这些监测中心连接起来，实现数据共享和软件漫游。后来这一监测网还用于监测全球各个角落的地震情况。据美国MC公司的调研分析，互联网对全球主要十国GDP贡献总值在2010年就达到了17000亿美元，由此保守估计，对全球GDP的贡献超过35000亿美元。

　　苹果公司的Siri源于10余年前DARPA规划的一个叫做PAL(Personalized Assistant that Learns)的项目，并投资研发了CALO系统(名称来源于一个拉丁词汇，意思是“战士的仆人”)，这与DARPA的研发初衷——开发一个用于军事的可认知和学习分析的软件系统是相吻合的。如今这一研发成果被苹果公司利用以便利人们的生活。仅靠这一项技术，iPhone 4S在半年时间内就创造了超过6000万台的出货量，创造了巨大的商业价值。

 

　　3 DARPA促进成果转化的途径

　　联合多方促进产学研合作，着力构造良好的产业生态环境，是DARPA创新成果转化的重要途径。

　　在技术研发期间，DARPA经常举行技术研讨会以及各类交流演示活动，将产业链中不同环节的参与者，包括项目经理、军方官员、承包商、合作伙伴以及一些愿意为DARPA工作的研究人员聚集到一起，展示非涉密项目的最新进展。这样的做法有助于帮助研发团队把握正确的科研方向，同时为后续研发成果的产业化打基础。

　　项目进展顺利进入技术培育阶段后，项目经理会寻找具备一定技术基础的高技术公司进行技术培育。由于技术培育存在风险，DARPA会资助不同的高技术公司分别进行尝试，从而降低“把鸡蛋全部放进一个篮子里”的风险。

　　技术培育成熟后，DARPA将成熟的技术转移给相关军种，由军方与成熟企业通过招标方式签订合同，进行原型机改进设计、试制生产，然后提供给军方使用，最终也可能转为民用。相关军种在产品应用过程中不断改进高成本、高风险的“技术原型机”，推出各种“低风险原型机”。一旦大企业或者新兴公司认为新技术产品风险已降低并可带来利润时就会投标，进入后续程序，使之成为“成功商品”，走上盈利的道路。

　　可以看出，DARPA卓越成就的背后，有科学的、适宜其快速发展的组织运行机制作支撑。扁平灵活的组织架构与高度授权相结合的组织管理方式是其保护创新思想、提高决策效率的组织基础;瞄准未来需求、追求高风险与高回报的投资理念是其获得高投入产出比的重要保证;联合多方促进产学研合作，着力构造良好的产业生态环境是其加快科技成果转化的有效途径。DARPA的组织运行机制值得学习与借鉴。

　　美国国防高级研究计划局(DARPA)是美国国防部的核心研究与开发机构,成立50余年来,DARPA通过自主创新的基础研究、应用研究和先期技术开发保持了美军的技术优势,被称为美国国防部转型的“技术引擎”。2009年5月,DARPA出台了两年一度的新版战略规划,全面介绍了DARPA的任务,管理机制、组织机构、技术转化策略、与各军兵种的合作、关注的战略重点领域和核心基础技术。新版战略规划确定了8项战略重点领域和9项核心基础技术,并重点推出了一批具有军事应用潜力的新项目。
　　
　　八项战略重点领域
　　
　　从2005年以来,DARPA发布的3份战略规划都明确提出了相同的8项战略重点领域:
　　功能强大、安全的自组战术网络
　　“网络中心战”对网络提出了新要求:具备自我形成、自我管理、自我防卫、自我恢复的能力。DARPA正在研究无线战术网络中心战技术,以建设可靠、机动、安全、自组织的专用网络,使各种层级的部队能更有效地使用频谱。重点项目包括①国家网络靶场。这是该项目首次出现在DARPA战略规划中。该靶场可提供真实环境以对网络研究和开发技术进行定性和定量评估,可对大型军事和政府网络进行真实和有选择的模拟,可提高军事网络的安全性和可靠性;②以网络为中心的无线电台系统。供机动部队使用的双速率移动专用网络,可将地面、机载和卫星等战术通信平台及终端连接在一起;③蓝色激光器。以特殊的滤光器作为潜艇通信系统的核心,信噪比较其它的激光系统高出上万倍,将极大地改变潜艇的通信和运行模式,有望在近期实现深海潜艇的快速通信;④“可信集成电路”项目。通过某种检测方法,确保国防部关键系统的集成电路在设计和加工过程中不会被植入恶意电路或程序,这是DARPA首次综合研究该问题。
　　
　　精确探测、识别、跟踪和摧毁隐蔽的地面目标
　　
　　研究重点是将传感器、软件工具和作战管理系统集成在一起,快速发现、跟踪和摧毁活动在复杂地形中的非正规部队。优先发展的项目有:①植被穿透雷达,可探测以茂密树林为掩护的车辆和步兵;②网络追踪项目,利用机载雷达收集移动车辆的信息,并将信息通过网络进行传递,以在一段较长时间内保持跟踪信息;③海上部署活动预测性分析(PANDA)项目,探测海上威胁和海上船只活动情况。
　　
　　城区作战
　　DARPA正在努力寻求城区作战的新方案和新技术,以使美军能像在开阔地和半隐蔽区域的精确打击作战一样,部队更精干,作战效能更高,人员伤亡更少,附带损伤更小。新增项目包括:局域网机器人。这是一种可单兵携带的小型移动式网络节点,布撒在城区后,可行成稳健的、可自动恢复的通信网络。随着作战人员的移动,这些节点机器人可自动追随,保持通信结构。
　　
　　先进的有人和无人系统
　　DARPA正与陆军,海军、空军、海军陆战队,特种作战司令部一起,构想一个战略及战术作战空间,在此空间里,布满了可组网的,有人和无人的陆、海、空系统。重点是提升无人系统在复杂环境中处理复杂任务的能力。新增的项目包括:①“秃鹰”超长航时无人机(不加油、不维修情况下续航5年),一架该型无人机即可完成对一国的情报、监视和侦察等任务,并能以极低的成本实现同步卫星通信;②“快眼”项目,提供在1到2小时内向全球任何地点投送可长时间进行情报收集、敌情侦察的资产的能力;③旨在减小潜艇体积和成本的技术验证项目。
　　
　　地下设施的探测、表征和评估
　　
　　重点仍是针对对手利用地下设施开展隐蔽活动,逃避打击带来的挑战,研究各种探测(如地震、声学、电磁、光学及化学探测)技术和系统。正在研制的项目包括:;①探测性能提高两个数量级的地面和机载探测系统;②复杂环境中消除杂波的先进信号处理技术。
　　
　　空间
　　
　　持续发展支持美军全球军事行动的先进空间能力,维持美国在空间的军事战略防御优势。DARPA的空间战略包括:进入空间以及相关基础设施,空间态势感知,空间防护,空间拒止,天基交战。重点项目仍以07版确定的项目为主,如费尔康(FALCON)计划、“轨道快车”计划、F6计划、天基监视望远镜计划、“探测器与结构一体化(ISIS)”计划。
　　
　　提高“牙齿与尾巴之比值”
　　
　　指的是通过利用新的信息技术,减少战时提供后勤支持的非战斗部队(“尾巴”),充实一线作战部队(“牙齿”)。关注的重点为:①认知计算。该计划旨在研究一些新技术,使计算机系统具备学习、推理和应用经验知识的能力,并能根据新的、未知的情况做出正确反应,如“学习型个人助理”(PAL)计划;②高性能计算系统。旨在通过更全面、更快速的设计和测试,加快新型武器系统的研制和部署,计划在2010年左右生产出性能非常高,编程简单,专家和普通人都能使用的计算机系统,③语言翻译,通过超级机器的语言翻译,消除语言和文化障碍,使美军更好地完成全球任务。  

  

生物革命 
　　 
　　旨在综合利用现代生物技术,提高军事系统的性能,保持人员的作战能力,恢复重伤员的战斗力。重点是:①利用从神经科学获取的灵感,从杂乱信息中获得感兴趣的图像,改进个人培训,确认脑外伤的病源;②研制大脑可以控制和感知的假肢;③快速研制和生产廉价疫苗的技术。 
　　 
　　9项核心技术基础 
　　 
　　DARPA十分关注核心技术基础的发展。07年的战略规划把核心技术基础从3个领域(材料、微系统、信息技术)扩大到9个,这9个领域在新版战略规划得以保留,同时也新增了一些探索性研究项目。
　　量子科技:旨在利用量子科技在计算、加密术和通信等方面开辟新的研究领域。 
　　生物-信息-微电子:旨在将3个领域的科学和技术结合在一起,开拓新的思路,创造新的能力。 
　　材料:涉及的领域包括结构材料和部件,功能材料,智能材料和结构。其正在开展的“预测”项目,可以使涡扇发动机的维修技术发生革命性变化,取代传统硅片的非硅电子材料,如,碳化硅、氮化镓技术。 
　　电力和能源,旨在发展携带方便、效能较高、结构简单的电源,降低对石油的依赖。 
　　微系统:包括微电子、光子、微机电系统、系统级芯片。 
　　信息技术:包括超级计算系统的研制,选择一批在计算机方面极具天赋的青年才俊,为他们提供多达50万美元的经费,支持其将自己的创新设想与国防部的要求相结合。 
　　数学:重点关注拓扑法、几何法、反演法、多解分析、表示法和计算,鼓励数学家与其他领域的专家加强交流。 
　　加工科学和技术破坏性创新加工技术(DMT)项目,旨在研制大幅和普遍降低多种平台或系统的成本,缩短部件生产周期的技术和程序。并在微波电子、适应性软件开发,先进材料领域得到应用。 
　　激光:DARPA一直非常重视研制激光器和激光技术,开展的项目包括高能液体激光区域防御系统(HELLADS);超高性能二极管光源(SHEDA)项目。