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美国国防部颠覆性技术管理探析

时间:05-17 07:14 阅读:5026次 转载来源:战略前沿技术

摘要:远望智库:与智者同行,为创新加速专家库 | 人才库 | 企业库 | 项目库 | 投资机构库 | 招商信息库本文转载自战术导弹技术(ID:zsddjs)作者 张搏张琳等摘 要:颠覆性技术已经成为国家安全和技术发展规划等工作中的重点考量因素。从技术和战争的关系出发,对颠覆性技术的概念内涵和特点进行了概括,介

远望智库:与智者同行,为创新加速

专家库 | 人才库 | 企业库 | 项目库 | 投资机构库 | 招商信息库

本文转载自战术导弹技术(ID:zsddjs)

作者 张搏 张琳 等

摘  要:颠覆性技术已经成为国家安全和技术发展规划等工作中的重点考量因素。从技术和战争的关系出发,对颠覆性技术的概念内涵和特点进行了概括,介绍了美国国防部颠覆性技术管理过程,以及其下属机构DARPA进行颠覆性技术跃迁的主要途径,梳理分析了美国国防部在颠覆性技术管理过程中发现的影响技术演变的主要因素。

关键词:颠覆性技术;技术管理;技术跃迁

2014年9月3日,美国国防部(DoD)部长查克哈格尔下令制定新的“抵消战略”,利用美国的技术优势发展新的装备和战略战术,谋求与对手新的不对称军事优势,以应对美国国防预算削减背景下潜在敌人军事能力快速发展带来的严峻挑战。在2015年4月,美国国防采办、技术和后勤副部长在DoD报告再一次强调美国的技术优势已受到持续挑战,提醒美军应重新重视其军事理念和技术先进性的保持,并不断维持其军事技术优势。由此,颠覆性技术(Disruptive Technology)概念成为增强非对称战略制衡能力中的一个研究热点问题。事实上,美军在持续推动颠覆性技术研究以及军事应用方面从来都是不遗余力,就在2016年,美军对其庞塞号两栖攻击舰上的新型激光炮进行了测试,与此同时其电磁轨道炮项目也取得了长足进展。这也将为其谋求战争优势提供坚实的技术支撑。

01

颠覆性技术分析

1.1 赛博-电磁一体化作战(CEMA)

美军上尉Gaty L Pembleton将军事革新定义为军事能力生成的一种新型方式,以增强效率或改变战场力量作用方式,以增强国家战争能力。这个概念明确了军事变革的意图是提高作战效能或效力。Gaty指出军事变革所需经历的三个阶段:概念、计划和执行。其中执行阶段则需技术、组织和条令三方面的支撑。

准确识别当前和未来不断涌现的技术发展趋势及其军事应用,对未来战争概念的形成和发展发挥着非常重要的作用,从而会对作战能力形成和军事力量结构的变革造成重大影响。

如图1所示,战争、技术概念和作战环境之间的关系是十分复杂的,在三者之间存在着连续不断地交互作用,而且它们构成要素的变化(如科学发现、技术趋势、技术概念的研发(R&D)变革等)会造成这种交互作用的不断涌现;而由于要素之间的交互(如军事经验与科学发现之间),三者之间的关系会变得更为复杂。

图1  技术、战争概念以及作战环境之间的关系

因此,颠覆性技术的一小步发展对作战环境和战争概念的影响是难以想象和衡量的,这也是不断探讨未来技术发展的可能趋势,致力于先进概念研究的出发点。

1.2 颠覆性技术变革特点

颠覆性技术最早是由美国哈佛商学院的Christensen于1997年在其畅销书《创新者的两难困境》一书中系统提出的,他认为,颠覆性技术是指这样一类技术:它们往往从低端或边缘市场切入以简单方便便宜为初始阶段特征随着性能与功能的不断改进与完善最终取代已有技术开辟出新市场形成新的价值体系。在他的研究中,分析了部分顶尖公司在面对技术上的颠覆性变化时运营出现失败或衰退情况的原因,由此引发了对颠覆性技术的广泛讨论,并为军事采办的深入研究提供了一种极具价值的视角。

颠覆性技术能够为市场带来一种突破性的价值命题,而根据技术所带来性能改善的幅度,通常其可分为颠覆性和延续性两种类型。根据Christensen的研究,大多数新技术实际上是在已有产品基础上不断改善其性能,即为延续性技术革新。那么,颠覆性技术革新和延续性技术革新的区别见表1。

表1  颠覆性和延续性技术革新的特点

由表1可知,一般情况下,颠覆性技术在启动阶段的表现会差于成熟技术的表现。而随着时间不断推进,颠覆性技术会逐渐完成超越,并会在技术竞争中处于一种支配性地位,带来其所在军事应用领域内的竞争优势。

从应用角度看,颠覆性技术的作用主要表现在:

(1) 在每个应用领域中存在一个用户所能够承受或理解的改善率(即用户对于颠覆性技术所带来的颠覆性革新存在一个期望),可以通过军事能力评估中的能力增长程度来进行表示;

(2) 在每个应用领域中,通过引入新的或改进现有技术,能够使得作战能力发生巨大变化,即军事能力的改善曲线明显不同;

那么,综上所述,颠覆性技术具有前瞻性、革新性、时效性等特点,对于军事应用,从技术属性上讲,颠覆性技术可以是基于新概念新原理的原始创新技术,也可以是成熟技术交叉融合后的延续性技术;从潜在应用效果看,颠覆性技术或能大幅提升现有武器装备作战效能,或能催生新型武器装备形成新的作战能力甚至可以开辟一个全新军事应用领域。

02

美DoD颠覆性技术管理机构及过程

美DoD投资了约120亿美元来支持其颠覆性技术的研究团队,通过该团队来识别、追求并开发新技术来显著改善和增强其军事能力。该团队由DoD范围内的研究机构组成,包括国防高级研究计划局(DARPA)以及军种研究机构和实验室、测试设备、私有企业和院校组织等,并由负责研究和工程的助理国防部长办公室进行监管。

DARPA是美国DoD下属的一个致力于创造新的颠覆性国家安全技术的机构。它的建立始于1957年苏联第一颗轨道卫星Sputnik 1号的发射,其宗旨是避免敌方技术突袭并谋求对敌方的技术优势,通过DARPA开展的颠覆性技术相关研究,DoD能够实现维持其武器系统和武装力量优势的目的。DARPA的研究由国会拨款进行支持,仅在2015财年就下拨了超过29亿美元来支持DARPA达成任务和目标,主要包括基础和应用研究活动,以及先进技术的开发。自2010年以后,DARPA在技术上已经取得了成功,即实现了新技术由研究环境到军事用户(包括DoD采办计划和作战人员)的转变,例如无人飞行器、反导、隐身等技术的实现。

DARPA依赖于大约220名政府员工来实施建议征集、奖励等活动,其中包含100名项目经理。项目经理直接向负责把控六个技术办公室战略方向的DARPA办公室主管及其助理进行报告。这些技术人员受到安全、法律和承包问题、金融、人力资源和通信等领域内专家的技术支持。DARPA的主管和助理主管则负责新项目的批准,并对正在进行的项目进行科学技术审核,目前,DARPA正在进行的研究和开发项目共计250余项。

通过DARPA以及各军种技术管理机构积极开展和参与的各种探索性研究和开发活动,美军创造了大量DoD能够整合并在武器系统中进行转化的成熟技术。在2005年,负责先进系统和概念的国防部副部长办公室与国防采办大学联合发布的指南中将技术跃迁定义为:使用军事系统技术来创造一定数量和质量的、有效的、作战人员所需的武器和保障系统,从而以最佳的价值(作战人员度量)执行分配的任务。图2为美DoD技术管理的过程,一般来说,技术跃迁会发生在先进技术开发结束和新产品开发开始的衔接段。产品开发阶段的整合和跃迁过程,反映了DoD科学技术团队创作的突破性技术由实验室到采办的转变过程。

图2  美DoD技术管理过程

03

美DoD颠覆性技术跃迁方法与评估

3.1  美DoD颠覆性技术跃迁途径

DARPA的科学调查研究覆盖了从实验室到全尺度技术演示的全范围,包括生物学、医学、材料学、计算机科学、化学、物理学、工程、数学、社会学、神经科学等等。DARPA通过发布公告来寻求建议从而获得技术上的充分支持,非DARPA的单位则通过提交满足DARPA所声明需求的建议来积极响应。并且DARPA会从技术角度审查这些建议,符合要求的单位作为项目参与者可以获得相应的经费支持。

DARPA的技术跃迁途径聚焦于定位未来战争需求的激进革新,而不是开发能够满足当前战争需求的技术,这个思路对DARPA如何定义、追求和跟踪技术跃迁发挥了关键作用。DARPA认为其技术或项目中的部分内容能够影响并创造新知识是一次成功技术跃迁的关键。这种知识通常会在其项目执行者中间不断传播,典型的包括:商业公司/企业;其他的DoD单位,例如军种实验室和研究机构;学院组织等。进一步讲,DARPA并不关注技术开发的成熟度。相反的,DARPA则聚焦于演示验证新技术的可行性,包括技术背后隐藏概念的潜在应用价值等。表2给出了DARPA技术跃迁所能采取的途径。

表2  DARPA所采取的技术跃迁途径

3.2 美DoD颠覆性技术跃迁的评估过程

美国政府问责局(GAO)通过分析DARPA在2010财年到2014财年中150余项投资项目的技术跃迁效益,认为DARPA定义和评估跃迁收益的不一致性阻碍了颠覆性技术的跃迁过程,从而引起了人们对颠覆性技术跃迁过程影响因素的关注。美参议院113-176号报告中要求GAO重新审查DoD技术跃迁过程,应用过程以及相关结果。这份报告聚焦于DARPA,并评估:(1)其2010财年之后技术转变的效率,识别和确认对技术的成功转变具有促进作用的因素;(2)DoD相关的能够促进技术转变的政策和计划的执行情况。

图3详细描述了DARPA评估技术跃迁成果的过程。项目完成后,根据表1中所示的技术跃迁路径,DARPA官员确认并记录转化结果。然后,DARPA收集近期完成项目的信息并形成数据库文件,并利用该数据库对新的项目经理进行培训,试图去发现其他潜在的技术跃迁机会。

图3  DARPA评估技术跃迁成果的过程

DARPA追踪跃迁成果的过程并不等于在项目完成以及DARPA与项目参与者协议结束时才去捕捉。通常,在项目完成后,参与者会利用非DoD资源继续开发相关技术,而DARPA官员认为,他们的努力能够使相关技术后续转化为商业产品,包括那些随后又出售给DoD的军用产品。

根据图3所示过程,DARPA花费了大量精力去研究促进或阻碍技术成功跃迁的因素。而根据DARPA官员的说法,一项技术的成熟度,军种资金的可用性,军种需求的调整以及项目经理的转化规划无论如何都影响着DARPA开发技术的成功转化

在GAO审核的10个项目案例中,他们发现有利于技术跃迁成功的因素包括:(1)军事或商业对相关技术的需求,(2)与DARPA所关注研究领域的关联性,(3)与潜在转化伙伴的积极协作,(4)明确定义技术目标的完成。如图4所示,前两个因素由于涉及到技术的应用需求和项目投资的持续性,在项目启动阶段十分明显,是对跃迁结果最为重要的因素。剩余的两个因素的作用在项目实施阶段的作用逐渐明显。

图4  影响DARPA项目技术成功转化的因素

04

结束语

历史表明颠覆性技术创新决定了国家和行业发展先机的获取,通过分析颠覆性技术变革和延续性技术革新之间的区别与特点,有利于准确理解颠覆性技术的内涵,而美DoD对颠覆性技术的管理以及影响颠覆性技术跃迁的主要因素,对于未来军事技术和装备的发展具有十分重要的借鉴意义。

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