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,被称为推动美国国防部转型的“技术引擎”。DARPA出台的战略规划,全面揭示了DARPA近期关注的八大战略重点领域和九项核心基础技术。虽然,DARPA新版战略规期的着眼点依然是继续保持美国的军事和技术优势,但是回顾历史, 从技术层面来看,DARPA的许多研究成果已成为引领人类社会前进的共同财富,例如,今天的Internet就是由DARPA建立的Arpanet发展而来的。
    DARPA是美国国防部的核心研究与开发机构,在美国国防部的领导下管理和指导基础研究、应用研究和先期技术开发,主要关注高风险、高回报、对各军种联合作战有巨大促进作用、对推动军事发展有重大影响的技术领域。DARPA秉承“思考— 建议—讨论—决策—修改”的管理理念,其任务是为保障国家安全进行基础性创新,使美国免遭技术突袭的同时谋求对敌方的技术优势。DARPA被称为推动美国国防部转型的“技术引擎”,其研究工作实际上是在远期基本原理探索和近期军事应用之间架设桥梁,推动基础技术研究向军事应用转化,促进美国国防科学技术的发展。
    不断与美各军种、特种作战司令部开展项目合作是DARPA的一贯做法,DARPA也在协助它们解决遇到的现实作战需求问题的过程中不断发展。比如与特种作战司令部合作的无人驾驶飞行器项目;与海军陆战队合作的先进战术机动项目;与陆军合作的为“未来作战系统”研制可执行长时间监视任务的无人地面和空中平台(微型航空器)项目;与空军合作开发的对时间敏感目标实施快速精确打击的技术,以及快速进行战场损伤评估的技术;与海军合作的反潜战相关技术、分布式传感器以及功能强大的无人飞行器,水下航行器项目等等。8 o3
    DARPA的八大战略重点领域
    在新版的战略规划中,DARPA针对国家安全面临的新威胁和技术机遇在旧版报告的基础上,明确提出了八大战略重点领域。
    功能强大、安全、自成型战术网络
    美国国防部正向“网络中心战”转型,它对网络提出了新的要求:具备自我形成、自我管理,自我防卫,自我恢复的能力。战术网络必须具备灵活、适应和通用的特点。战略和战术网络必须能把全球范围的陆、海、空各种力量联接起来,以实现作战机动、战略攻击,知识获取、态势感知、资源提供和部队维持。美国国防部正在为战略和战术网络的互联架设桥梁,以实现信息和洞察力的快速、有效共享。优先发展的项目有:①“小规模部队作战态势感知系统”。这是一种自我组网、自我恢复的通信系统,供困难和复杂环境下的徒步士兵使用,允许作战人员与临近班组成员隐蔽、安全地通信,自动报告所有班组成员的位置,以便于他们对作战任务的计划,规划和对任务执行情况的监视;②“未来作战系统”通信项目(FCS-C)。这是一种具备机动和自我恢复能力的专用网络,用于地面移动车辆在情况混乱、地形空旷条件下的互联及作战;③利用FCS-C作为网关,使各种不同类型的通信无线电台实现互通,④用于城市杂波环境下的自主网络通信;⑤利用特殊设备,可10~20倍地提高通信频谱利用率的下一代(XG)通信系统计划;⑥自由空间光学卫星通信,使全球信息栅格(GIG)和通信卫星的能力更好地匹配;⑦可用于全球通信和数据交换的核心光纤网络;⑧芯片级原子钟;⑨“动态蠕虫隔离”计划;⑩防止黑客攻击的移动自组网系统(DCAMANETS)计划。
    探测,精确识别、跟踪和摧毁隐蔽的地面目标
    该领域的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实现在任何气候条件下,以最小的附带损伤和人员伤亡,快速发现和摧毁任何活动或静止的地面目标。计划分为两个阶段。第一阶段,利用各种通信链路将更多的传感器、平台和武器系统联入网络。第二阶段,计算机和指挥人员将充分利用海量可用数据,提高作战部队的速度、精度、灵活性和战斗力。优先发展的项目有:①植被穿透雷达;②可将各种战术传感器(例如动目标指示雷达、合成孔径雷达、光学传感器、视频传感器和声学传感器)获得的信息集成在一起,并能使传感器获得更多信息的软件工具。
    城区作战
    DARPA正在城区作战领域寻求新的作战方案和技术,旨在使美军能像在开阔地和半隐蔽区域实施精确打击作战一样, 部队更精干,作战效能更高,人员伤亡更少附带损伤更小。该局正在研究的最具前景的领域包括:①改进城区的情报、监视和侦察能力;②标记、跟踪和定位技术;③超精准、视距外城区作战武器;④对抗不对称攻击的技术;⑤建立敌对攻击和冲突发生之前的社会指数模型,以及开发制定战略的工具,以维持城区稳定和支持美国民事部队;⑥发展专门适用于城区作战的多层次通信和控制系统、新的情报分析工具,使作战人员实时观察并了解整个城区战场正在发生的情况;⑦能透过混凝土,发现建筑物内或墙壁后面躲藏人员的雷达;⑧先进的士兵传感器信息系统和技术(ASSIST),增强地面部队情报收集能力;⑨可作为连或连以下部队侦察平台的“黄蜂”(WASP)微型无人机;⑩“回飞镖”狙击手探测和定位系统。此外,还包括对付简易爆炸装置的轻型合成装甲,未来指挥所系统,利用游戏软件和作战培训中心的反馈信息,模拟战区环境向士兵传授城区作战技能等新领域。
    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。DARPA在此方面的努力集中在两个领域:使单独平台具备新的能力或能力有所提升;扩展自动化系统的自主程度和耐用性能。优先发展的项目包括:①A160无人驾驶直升机计划;②斜置机翼飞行计划(OFW),对一种新型高效超声速飞机的转型设计概念进行验证;③微型无人机(MAV)的先期概念技术演示(ACTD),一种可肩背、全自动,垂直起降的涵道风扇无人机,具备悬停一凝视能力,可为步兵提供光电或红外传感器支持,④类直升飞机 (Heliplane)计划,研制一种能像直升机一样垂直起飞,降落和悬停,又有固定翼飞机一样的巡航速度和效能的飞机;⑤ 无人驾驶地面战车,感知或集成(UPI)计划,不断增强无人驾驶车辆在跨国环境下执行作战任务的导航能力。
    地下设施探测、表征和评估
    DARPA的重点仍是反地下设施计划,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,用于对地下设施的探测、表征和毁伤评估。正在研究的项目包括: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。 
    确保利用空间
    DARPA的空间战略重点分为5部分: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。优先发展的项目有:①“猎鹰” (FALCON)计划,包括研制新型低成本小型系列运载火箭,用于发射高超声速实验飞行器和卫星,大幅提升美国快速到达空间轨道的能力;②“轨道快车”计划,演示验证利用自主飞行器进行空间操作的可行性,如燃料补给、设备更新、延长在轨飞行器的寿命;③F6(Future Fast,Flexible,Fractionated,Formation-Flying)计划,旨在研制具备快速、灵活、可分开和编队飞行能力的未来航天器。该计划采用大胆的技术方案,把单独发射的航天器载荷和航天器子系统结合在一起,使卫星载荷和子系统在紧密的编队中运行,编队接点之间有不同的任务要求。通过在编队中更换新的、无线连接的部件,就可以对卫星系统进行维修或升级;④天基监视望远镜计划;⑤大幅提高通信卫星抗干扰能力的新型通信卫星计划;⑥“探测器与结构一体化”(ISIS)计划,它是美国目前构想的最强大的移动目标指示雷达把在同温层部署的飞艇的表面作为传感器大型平台。
    提高“牙齿与尾巴之比值”
    这是07新版战略规划新确定的战略重点领域。所谓“尾巴”,是指战时提供后勤支持的非战斗部队,“牙齿”则是指一线作战部队。当前美军的结构正在发生转型,要求作战部队具备快速部署的能力,能灵活、有效地完成多种任务。凭现有能力,部署部队时需要强大而广泛的后勤基础设施,而这些日显臃肿的非战斗部队 (“尾巴”)正成为牵制作战部队(“牙齿”)有效行动的后腿,使部队难以进行全面而快速地部署。信息技术的发展为提高部队“牙齿与尾巴”的比值提供了良机,具体方法是减少作战支持人员的数量,使他们能承担作战司令官交付的其他职责。为此应关注的重点有3个方面:
    首先是认知计算。 DARPA的重点是建造新一代计算系统——认知计算机,以大量减少军事人员,增强指挥官和作战人员的能力。认知计算研究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,未知的情况作出明智的反应。正在开展的项目是“学习型个人助理”(PAL) 计划,它将为指挥官和作战人员带来革命性的技术,能使指挥官在短时间内掌握当前所有军事态势,极大地减少指挥岗位和战场人员的数量对现在指挥所里大量的管理和分析任务进行自动化操作。“学习型个人助理”还特别强调“融汇贯通”,强调从特定的情况中学习知识,重复使用知识和将知识用于新环境。)
    其次是高性能计算系统。旨在研究、发展和验证成本较低、适用于国家安全和工业用户的高能力超级计算机系统,主要目标是: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。这些新系统将重点解决编程能力,可移植、可升级和耐用性问题,达到每秒几千万亿次浮点运算速度的目标。高能力计算系统将有助于设计和研发先进飞行器和武器、拟制和执行军事作战计划、分析密码、处理图像、维护核武库,它将是安全领域研究工作重要的助推器。
    最后是语言翻译。计算机在外语方面的近实时翻译能力的提高,能给予作战人员重要帮助。语言实时翻译有助于美军了解对手及其整体社会和政治气候。在战略层面,实施了全球自动语言开发(GALE)项目,其目的是对外语材料(如电视报道、报纸)进行实时翻译和处理、发现重要信息、将处理结果存储在可以检索的数据库中,计划于2010年完成。在战术层面,实施了口语交流和翻译系统(TRANSTAC)项目,它能进行阿拉伯语和英语的互译,能处理一些基本问题,如可以回答有关医疗、民事和部队保护的问题。 
    生物革命
    在生物革命领域,DARPA旨在综合利用现代生物技术的发展成果,使美军士兵及其装备更安全、更强大、更有效。生物革命有4个要素:保护人类资产,利用生物学提高系统性能;保持人员的作战能力,重伤人员战斗力的恢复。研究的内容包括:①研制大脑可以控制和感知的如同人的肢体一样的假肢;②加速研制和生产疫苗和其他医疗方法的技术,用于生物战防御;③“失血生存”计划,延长大量失血士兵的生存时间;④生物机器人——“负重骡子”,解决士兵辎重携带问题。
    DARPA的九大核心技术基础
    DARPA十分关注核心技术基础的发展,新版战略规划把核心技术基础从2005年的3个领域(材料、微系统、信息技术)一举扩大到9个。
    量子科技　利用量子信息科学引领新技术的研究,最终目标是验证量子机械效应在通信和计算领域巨大的潜在优势。
    生物—信息—微电子　旨在研究开展生物研究的新基础,把更多的数学规则应用于生物学,包括创建一些揭示意外特征和关系的数学。目的在于发现可以应用于整个生物界,可以进行预测的生物学基本定律。
    材料　DARPA制定了健全且与时俱进的计划,目前在材料方面的研究工作包括:结构材料和组件、功能材料、智能材料和结构、钛材料。
    电力和能源　要扩大部队的作战半径,减少后勤负担,提高部队的整体作战效能,特别是对于分布式网络中心战来说,发展携带方便、效能较高、结构简单的电源非常重要。目前关注的项目有:利用军用废物提供能量的军用发动机技术、机动式一体化低成本能量恢复(MISER)项目、超高效太阳能电池项目、生物燃料项目。
    微系统　DARPA正在把越来越复杂系统缩小到芯片级,并在芯片级组件中加入新能力,将微电子系统、光电子系统和微机电系统集成为“芯片级系统”。关注的项目有集成的导航级微陀螺仪、“光域网数据”(DOD- N,Date in the Opitcal Domain Network)计划,微量化学和生物传感器、微波传感器、三维电路计划。
    信息技术　以传统和革命性的计算环境为基础,为未来“网络中心战”提供安全,高效、功能强大和通用的计算基础,建立全新的、能使指挥官和作战人员进行更有效作战的计算能力。嵌入式系统是信息技术的一个关键,DARPA正在研究相关技术,如:嵌入式系统的高效设计技术;性能高、灵活性强的嵌入式加工技术, 软件恢复和投资维持技术。多形态计算结构(PCA)项目研究的是能根据任务需要进行动态配置的灵活型处理器。
    数学　基本原则是:让数学家和项目专家组成综合团队,让最具创新思想的数学家与不同领域(如物理、生物、材料科学、工程)的精英加强思想交流与碰撞。这种方法能够快速利用新的数学技巧创造新技术,以及把技术需求转换成数学界的研究课题。现在开展的应用数学和计算研究项目可以帮助美国占据前沿技术的制高点,而基础数学研究项目正是维持先进科学和技术项目的基石。
    加工科学和技术　美国国防部对重要国防类材料和系统的需求源源不断,要确保可靠和经济地获取这些材料和系统,必须储备能满足国防部需求的加工技术。关注的项目有无模板直写式纳米平版印刷术。
    激光　激光一直是美国国防部的重点核心技术之一。DARPA现在的工作是为各种平台研制激光武器。关注的项目有高能液体激光区域防御系统(HELLADS),如果项目成功,HELLADS将真正实现战术激光武器的实用化、小型化和轻便化。