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美国国防高级研究计划局2021财年预算申请分析

发布时间: 2020-04-10 14:38:05   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  20202月,美国国防高级研究计划局(DARPA)公布2021财年研究、开发、试验与判定预算申请,对新财年经费支出举行了系统计划与概略说明。与上年度相比,2021财年预算总规模、项目体系安排及重点关注领域基本保持稳定,人工智能、太空技术、生物技术等前沿领域项目结构逐年优化,预算申请呈连续增长态势,体现了DARPA当前的工作重点和近期发展趋势。

  1、预算总体情况

  2021财年,DARPA预算总额为35.66亿美元,分布在基础研究、应用研究、先期技术开发和管理保障4个阶段(各阶段预算分别为5.3413.7715.680.88亿美元,占比分别为15%38.6%44%2.4%)。预算文件中共列出14个项目单元,与2020财年相同,其中,仅5个项目单元(网络中心战技术、国防研究科学、材料与生物技术、传感器技术、生物医学技术)预算较上年增长。受国防部推进全域作战概念影响,网络中心战技术项目单元增幅最大(增长1.49亿美元,增幅近30%);战术技术、太空项目和技术、先进空天系统等8个项目单元预算减少。受班组X、机动部队防护等项目结束影响,战术技术项目单元减幅最大(减少约1.05亿美元);基础作战医学项目单元与上年持平。14个项目单元涉及数学与计算科学、网络科学、电子科学等32个领域、251个项目(不含涉密项目)。

  基础研究包括国防研究科学和基础作战医学2个项目单元;应用研究包括信息与通信技术、战术技术、电子技术、材料与生物技术、生物医学技术和生物战防御6个项目单元;先期技术开发包括网络中心战技术、先进空天系统、指挥控制和通信系统、太空项目和技术、传感器技术和先进电子技术6个项目单元。

  2、基础研究阶段预算情况

  基础研究是DARPA科研创新的动力源泉。该阶段预算申请约5.34亿美元,同比增长10%,涵盖数学与计算科学、网络科学等7个领域、50个项目。预算增长较大源于新项目部署和现有项目预算增长,主要集中在人工智能、信息技术、生物技术等领域。其中,数学与计算科学领域部署20个项目,申请预算2.9亿美元,占基础研究预算的54%,主要用于研究和验证新的数学理论、算法、模型与计算机制,推动人工智能、机器学习与推理、数据科学等领域发展。

  一是热点领域新增项目。2021财年,基础研究领域新部署 “应用导向的人工智能”(2000万美元)、“可扩展的规范方法”(1000万美元)、“生理超配”(900万美元)、“大规模知识管理”(860万美元)、“超宽带隙半导体”(581万美元)5个项目。其中,“应用导向的人工智能”项目旨在开发人工智能能力概念,并根据特定国家安全领域需求推动初步概念的评估和转化,包括水下自主导航、图像分析、多模态推理等领域;“可扩展的规范方法”项目旨在创建新的数学方法、技术和工具来验证软件系统的正确性,解决因软件系统过于复杂导致现有技术无法完成建模和分析工作的问题;“生理超配”项目旨在利用生物系统,开发帮助作战人员抵抗生物病原体和化学污染、抗疲劳等的能力,进而提升单兵作战能力。

  二是重点项目增加预算大力推进。基础研究阶段13个项目增加了预算。其中,人工智能领域涉及4个,部分项目已取得显著进展。增幅较大的项目包括“人工智能基础科学”(3600万美元)、“可替代计算”(2100万美元)、“超越摩尔定律-架构与设计”(1400万美元)等。其中,“人工智能基础科学”项目增长约1900万美元,增幅最大。该项目旨在探索可以理解和量化人工智能技术性能和局限性的基础科学能力,因向其他技术领域扩展而增加预算;“可替代计算”项目旨在开发用于复杂系统建模仿真的新型计算能力,预算增加1100万美元,项目工作正由系统设计向演示验证阶段转化。

  3、应用研究阶段预算情况

  应用研究主要围绕未来概念构想开展技术攻关,该阶段预算申请13.77亿美元,较2020财年略有下降(降幅约6.3%),涵盖生物医学技术、高效率高性能响应结构等13个领域、124个项目,如表3所示。其中,网络安全、人工智能与人机共生、生物材料与设备等领域预算较多,分别占阶段预算的17%14%11%。显示DARPA较关注可保护国防部信息安全的技术开发工作,以保证信息系统在遭受攻击时仍可正常运行,并能迅速修复漏洞,同时,DARPA致力于将人工智能技术纳入决策支撑、情报分析、无人驾驶等领域,帮助提升决策效率、情报研究质量及无人驾驶系统的安全性。此外,DARPA愈加重视生物科学对国防部创新能力发展的影响,重点包括模拟生物制造能力实现新型材料的大规模生产、分析细胞和分子水平上生物变化的能力等。

  应用研究阶段新部署10个项目,分布在人工智能、生物技术等领域。人工智能领域增设“程序化语言处理(SLP)”(2000万美元)、“工程人工智能系统实施(EAISI)”(1720万美元)等项目,前者致力于开发用于特定领域的程序化语言处理技术;后者旨在开发用于支持人工智能和机器学习等系统的新型技术和工具。生物技术领域增设“基因编辑诊断与生物监测”(1355万美元)、“脊髓损伤后间隙的桥接”(1300万美元)等项目,前者旨在开发基于基因编辑、可部署且低成本的诊断能力,快速高效地检测生物威胁;后者旨在开发用于治疗和恢复脊髓损伤的新技术。值得注意的是,新启动1210万美元 “开放、可编程、安全的5GOPS-5G)”项目,旨在开发开源5G网络软件,确保移动无线硬件安全并促进系统创新;1512万美元“反高能激光器”项目,旨在研发新的传感器和检测技术,确保在敌高能激光器发射前检测并定位其信号,同时开发先进材料防护涂层,提升己方高能激光器的作战能力。

  4、先期技术开发阶段预算情况

  先期技术开发是衔接待验证的先进技术和军事应用间的重要桥梁,该阶段预算申请15.68亿美元,较2020财年增幅约3%,涵盖先进空天系统、太空项目和技术、混合技术集成等12个领域、77个项目,如表4所示。其中,网络中心战技术、先进空天系统、太空项目和技术、联合作战系统、海上系统等领域预算较多,分别占阶段总预算的23.3%14.7%10.1%9.4%9.4%。显示该阶段重视网络中心战概念涉及技术和系统的快速开发和验证,并致力于利用太空、网络、机器人和信息技术推动美军联合作战能力、杀伤力和快速反应能力的提升,最终实现各作战单元之间无缝链接。此外,该阶段机密项目分布在指挥控制和通信系统、网络中心战技术和传感器技术3个项目领域,预算合计5.79亿美元,约占先期技术开发阶段预算的37%,较上年(28.5%)增长明显。

  新财年预算超过4000万美元的项目均处于先期技术开发阶段,主要分布在太空技术、海上系统、网络技术等领域,并持续向深空、深海、深网拓展,以夺取远边疆、深边疆和新边疆技术发展先机、铸造未来全球作战能力优势,典型项目包括“战术助推滑翔”项目(1.17亿美元)、“全球监视与通信”项目(7571万美元)、“突击破坏者Ⅱ”项目(7135万美元)、“地球同步轨道卫星机器人服务”项目(4633万美元)、“作战火力”(4000万美元)等。其中,投入最多的“战术助推滑翔”项目预算达1.17亿美元,旨在开发和演示验证空射战术距离射程的高超声速助推滑翔系统;“全球监视与通信”(黑杰克)项目近年预算持续增长,2021财年预算达7571万美元,较上年增加2571万美元,成为仅次于“战术助推滑翔”项目的第二大项目,其目标是在低轨道构建星座以提供全球宽带互联网服务,新增预算将采购导弹追踪有效载荷传感器以及卫星组装、集成和试验等工作;“突击破坏者Ⅱ”项目旨在开发先进建模、仿真和实验环境,构建跨域(海底到太空)、跨军种的新型作战结构,预算为7135万美元,较上年增长4335万美元,增长部分主要用于演示验证DevOps环境以及所需软件和模块。

  5、趋势分析

  DARPA预算编制采用树型数据方式,纵向分“项目单元—领域—项目”3个层级,横向分布在基础研究、应用研究、先期技术开发以及管理保障4个阶段,结构稳定、层次分明,便于依据战略需求和技术演进趋势,不断调整优化体系布局,敏捷反映最新的形势变化。

  一是瞄准前沿技术优化布局,加快新兴领域发展2021财年,DARPA新增项目31个,预算约3.46亿美元,总预算占比10%,规模比上年(新增28个项目,投入资金3.52亿美元,占比约为10%)略减。与上年类似,新增项目仍分布在人工智能、生物技术以及指挥控制和通信等领域,体系布局持续优化,在巩固现有能力基础上拓展新兴能力,加快重点项目研发进度,典型项目包括“定制人工智能应用”“程序化语言处理”“基因编辑诊断与生物监测”“脊髓损伤后间隙的桥接”“动态空域控制”等。值得注意的是,DARPA在太空技术领域新增项目规模较以往增长明显,如2200万美元、投资最多的“远射”项目,旨在开发验证多模推进武器系统,为多模态、多杀伤系统探索新的作战概念;1327万美元“枪手”项目将开发和演示验证使用空射战术导弹系统遂行多任务的技术。

  二是按进度推进研发,持续加强已完成项目的试验和部署。DARPA新财年列出67个待完成项目,约占全部项目数量的27%,其中31个项目计划于2020财年完成,与2019财年(计划完成32个项目)相比,数量基本持平。2021财年将完成的典型项目有“DARPA发射挑战赛”“班组X”“小精灵”等。其中,“DARPA发射挑战赛”项目2018年启动,旨在寻求能够实现快速发射小型卫星的商业公司,吸引其与国防部合作,降低国防部太空发射成本同时提升发射效率,按计划今年3月进行发射试验。“班组X”项目是DARPA用于实现增强全球态势稳定目标的重点项目之一,旨在扩展并增强小型步兵作战单元的态势感知能力、分布式协同传感系统能力等,最终将建立一支配备传感器、武器和保障技术的独立步兵部队。

  三是持续向海陆空网等领域拓展,助力美军“全域作战”。“全域作战”是“多域作战”概念的升级,旨在通过计算机协调,实现跨海、陆、空、太空以及网络空间战斗的联合作战想定。2021财年有多个项目支撑“全域作战”,现有项目也加大了投资力度,以保障后续研发进度。如太空领域,部署“战术助推滑翔”“全球监视与通信”“远射”“枪手”等项目;海洋领域,部署“海上运输队”“垂钓者”“无人驾驶船舶”“分类打击组-蝠鲼”“即时海上交战信息”等项目;网络空间领域,部署“开的、可编程、安全的5G”“弹性网络分布式多收发器通信”“多域分析”“可信网络”等项目。其中,多数项目分布在先期技术开发阶段,显示DARPA加紧推进这些领域的演示验证和应用转化。

  

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