DARPA与科技创新

2018年1月8日上午，我和我的"聚集诱导发光"研究团队，与获得2017年度国家科学技术最高奖、国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华人民共和国国际科学技术合作奖的代表们一起走进庄严的人民大会堂，参加全国科学技术奖励大会。当我从李克强总理手中接过嵌有金色国徽的国家自然科学一等奖证书时，心潮澎湃、百感交集。当年在贫瘠的土地上艰难地"修理地球"的时候，做梦也没想到会有今天的科研成就。回首往事，展望未来，感慨万千。我从3个方面谈谈我的获奖感受。

进入21世纪后，美国的页岩气取得突破，在全球范围内产生了巨大影响，使其成为世界最大的石油和天然气生产国。中国在"耽误10年"后急起直追，目前已经成为除北美外世界另一页岩气生产地区，但依然存在一些问题。本文指出目前中国发展页岩气存在的问题，如适用成套技术与装备体系不完善、矿业权管理与准入退出机制不规范、激励政策不全面、环境保护政策不规范等，并提出相应的建议。新时代高效推进供给侧结构性改革及能源生产与消费革命、促进绿色低碳发展、培育新的经济增长点，页岩气（油）将发挥重要作用，但需要全面的产业政策支持。

从美国国防高级研究计划局的组织管理运行机制入手，分析了其组织管理模式、投资领域选择、促进成果转化等方面的经验和做法。针对中国重大科研项目管理的实践，提出了加强政府引导、注重组织顶层设计、聘用顶尖项目管理人才、加强成果转化等建议。

美国DARPA着眼"避免外来技术突袭，谋求对敌技术突袭"，持续推动重大新兴前沿科技创新，在其国家安全体系中发挥着"科技尖兵"的特殊角色。在新一轮科技革命酝酿发展背景下，科学技术尤其是颠覆性技术发展对国家安全带来新的机遇和挑战。适应科技对国家安全作用机理的深刻变化，必须切实加强重大科技预警，主动谋划新兴科技发展，进一步完善国家安全的科技支撑体系，深入发挥科技创新对经济社会发展和国家战略安全的双重驱动作用。

探讨了美国国防高级研究计划局（DARPA）不断取得创新成就的内外部因素，对美国国防部加大创新力度的努力进行了分析。美国从完善创新体系、调整创新战略上的许多做法值得借鉴，特别是它有包容的创新文化、一以贯之的创新诉求、永不满足的创新需求等，再加上制度上的科学设计，共同奠定了美国长期保持科技优势的坚实基础。

美国国防高级研究计划局（DARPA）为保持美国领先的技术优势作出了卓越的贡献。DARPA在长期坚持创新的过程中，积累了丰富的成功经验。本文分析了DARPA技术创新的成功之道，从DARPA开展的技术创新活动探讨了颠覆性技术创新的规律。并探讨了DARPA技术创新存在的问题，指出了新形势下DARPA技术创新面临的挑战。

DARPA是全球国防科技创新的领头羊。为有效应对创新的不确定性、多样性和复杂性，DARPA的策略和做法主要是：坚守预先研究的创新定位；锚定国防科技的创新需求；组建活力四射的创新团队；鼓励百舸争流的创新竞争；基于融合集成的创新迭代。

国防高级研究计划局（DARPA）是引领美军科技创新的"技术引擎"。为总结DARPA在推动科技创新方面的成功经验，回顾了DARPA代表性挑战赛的有关情况，分析了DARPA挑战赛模式的成功经验。研究表明，DARPA挑战赛模式充分利用了美国乃至世界的技术研发力量，取得了显著成效，目前已成为DARPA推动科技创新发展的重要途径，并引起美国其他创新机构和世界各国的广泛关注与纷纷效仿。

通过对美国国防高级研究计划局（DARPA）资助项目的SCI论文产出数据进行文献计量分析，分别从年度趋势、国际合作格局、资助机构的偏好、资助人的实力及领域方向、学科领域的变化揭示DARPA科研项目投入产出的特征和一般规律。结果表明，DARPA的成功主要因为并不因政治主张而排斥与任何优秀国际机构合作的机会，DARPA通过多样化的受资助人学科背景和限定资助窗口期来避免项目受学术思维定势的影响，充分引入创新性和颠覆性的想法，进行大量的学科方向的布局，另外在选择资助机构时有一定的固定偏好。

2014年，美国国防高级研究计划局（DARPA）宣布成立生物技术办公室（BTO），聚焦军人能力保持恢复与增强、生物系统的工程化应用、生物复杂性的规模化应用3个研究方向。在研项目由BTO成立时的23项发展到现在的31项，经费投入更为理性，研究重点更为聚焦。在文献调研基础上，利用专家咨询、综合分析、综合归纳等方法，解析了DARPA2016年以来的生物技术项目部署情况，表明其特点为：重点关注脑机接口领域，聚焦人机高效协同技术；着眼应对大规模流行性传染病暴发，重点研究快速诊断预防技术；高度关注生物安全威胁，重点研究安全防护对策；加快部署合成生物学研究，重点研究生物系统工程技术等。

分析了国防科技创新概念的内涵及国外开展国防科技协同创新的情况，探讨了中国开展国防科技创新的必要性，提出了开展国防科技创新的4种模式，即基于网络平台的跨域协同创新模式、基于强强联合的合作协同创新模式、基于整合相同相近科研机构开展一体化科研的协同创新模式、基于军民融合的协同创新模式。

美军在海上战争理论研究领域处于世界前沿。为预研海上战争的发展，充实发展中国海上战争理论，按照"分布式杀伤的理论来源与实践基础-与未来智能化海上战争的关系-是否符合海上战争的客观规律"的思路，考察了分布式杀伤在海上战争演进中的历史必然性，表明分布式杀伤是海上战争形态的发展趋势，分析了分布式杀伤对作战能力建设的要求。

回顾了2017年国际上军用无人机在新研型号、改进改型、任务系统和创新技术等领域的发展热点。分析表明，2017年无人机发展呈现多样化任务需求牵引无人机研发持续升温、多型无人系统研制与改型取得进展、先进机载系统研发为无人机提质增效、颠覆性创新技术突破为无人机应用开疆拓土等特点，随着人工智能、无人集群、高超声速等技术的进步，无人机在未来将更加融入现有装备体系，带来新的作战模式和作战理念。

CO₂捕集、利用与封存（CCUS）是减少温室气体排放、应对全球气候变化的一个重要选项。2011年9月，科技部社会发展科技司、中国21世纪议程管理中心共同发布《中国碳捕集、利用与封存（CCUS）技术发展路线图研究》，部署CCUS技术2015、2020及2030年3个节点分阶段的发展目标，以及为实现目标的基础研究、技术研究、技术示范的优先建议。当前，路线图设定的第一个时间节点（2015年）已经过去，从文献调研与专家研讨的结果分析，中国已建成多个CCUS工业试点和示范工程，优先部署行动也得到许多成果；但从整体上看，进度滞后目标约3~5年。在此背景下，要实现2020年的阶段性目标，不仅需要解决大规模示范项目的融资问题，提高CCUS项目的经济效益，还需要解决规模化的关键技术问题。为此，建议设定新一版CCUS路线图的目标时，除了考虑主流技术发展水平和新兴技术升级换代外，还应该考虑国家相关政策对项目应用的影响。

静止轨道微波大气探测是被动微波遥感领域和气象研究领域亟待解决的一个技术难题，也是国家发展的一项重大需求。基于综合孔径成像技术的中欧静止轨道毫米波大气探测仪样机的成功研制为实现这一目标扫清了技术障碍。本文介绍了静止轨道微波大气探测技术的研究背景和发展现状、中国在此领域的探索以及该样机的研制历程，阐述了该技术获得突破的重要意义，并对该技术未来在风云四号气象卫星上的应用进行了展望。

随着人工智能和机器人技术的发展，自主性日渐增强的机器已经出现在金融、军事、电力控制、交通运输等领域，并且在可展望的未来仍将飞速拓展其应用空间。如果说机器获得和人同等水平的道德后，可能出现的种种困境还只是远虑，那么如何让越来越具有自主性的机器根据符合人类道德标准的决策去行动则是近忧了。《道德机器：如何让机器人明辨是非》是美国认知科学哲学家科林·艾伦（Colin Allen）和技术伦理专家温德尔·瓦拉赫（Wendell Wallach）合著的一部机器道德领域的开创性著作，其关注点已经超出了人类如何使用计算机之类的应用伦理学问题，而跨进到该如何建构有道德的机器这一直指实质的问题。

《李政道评传》出版了，上海交通大学李政道研究所的同仁以特快邮件的方式寄予我。收到此书，感到受宠若惊——要论李政道先生（图1）一生所认识的人与直接影响过的人，我应该是最微不足道的一位。我不是他的同学，不是他的同事，不是他的学生，不是他的合作者，不是他的博士后，更不是他所主办的"中美联合培养物理类研究生计划"（CUSPEA）之一的学生。