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为了科技创新,全世界都想复制的美国“DARPA模式”好学么?

为了科技创新,全世界都想复制的美国“DARPA模式”好学么? 智慧海洋公众交流平台
2023-03-20
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编者按:

我国科技管理体系迎来重大转变。3月10日,十四届全国人大一次会议批准国务院机构改革方案中,提到重新组建科学技术部。重组后,科学技术部不再参与具体科研项目评审和管理,主要负责指导监督科研管理专业机构的运行,加强对科研项目实施情况的督促检查和科研成果的评估问效。

这一转变,被看作是科技创新重要地位的再次强调,也引发了全国上下对于科技创新活力的探讨。美国国防高级研究计划局(简称DARPA),是负责美国重大科技攻关项目组织、协调和管理工作的机构。由于其成功孵化出互联网、GPS、机器人、人工智能等颠覆性的创新成果,世界多国希望复制“DARPA模式”以推动本国科技创新。

不久前,南山所研究团队就美国“DARPA模式”的技术创新路径、模式核心要素、应用风险等情况进行交流学习,希望能从中获得启示。

DARPA的诞生:国家安全
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当美国还沉浸在二战最大战胜国的喜悦之中时,前苏联突然发射了第一颗人造卫星斯普特尼克1号(Sputnik-1)并成功入轨。而此前美国一直认为自己在导弹和航天领域上处于领导地位,并曾尝试过两次试射人造卫星,均以失败告终。斯普特尼克1号的成功令美国如芒刺背,也被视为对自身国家安全的严重威胁,史称 “斯普特尼克危机”。
这直接促使美国在研发、教育和国家安全上进行大量政府层面的投入。1958年,美国高级研究计划局(ARPA)成立,即DARPA(U.S. Defense Advanced Research Projects Agency)的前身,负责组织、管理、协调重大科研项目和先进军事技术研究。
随着冷战的不断加剧,DARPA明确承担国防领域的前瞻性技术研发和创新,侧重于应用研究。冷战结束后,DARPA适当减少国防领域投资,改为以抢夺全球科技制高点为战略目标,重点领域逐渐转向生物技术、情报获取和计算机等领域。
1969年,DARPA第一个重大项目——ARPANET(阿帕网)成功,奠定现代互联网基础。2005年,DARPA的“猎鹰计划”支持马斯克的SpaceX公司建造了“龙”飞船和“猎鹰9”火箭,此后,从发射图像卫星到卫星互联网,SpaceX都是军方在太空领域的主要参与者。2013年,为新冠疫苗研发打下基础的mRNA疫苗项目,也是DARPA向莫德纳和辉瑞等公司提供的资助支持。除此之外,GPS导航系统、无人机、机器人、智能语音Siri、人工智能等技术都源于该机构。
DARPA之所以备受关注,不只因其主导了众多颠覆全球的高科技项目,更因其独特的创新机制和运作模式引发全球不少国家学习借鉴,纷纷创立类似机构以冀推动和促进本国科技创新。
然而,“DARPA模式”的成功包含多方面原因,要想复制也并非易事。
DARPA模式的关键:决策机制
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南山所研究认为,DARPA之所以能够主导全世界最尖端的科技创新,除多种因素作用外,关键在于其决策模式。

位于弗吉尼亚州阿灵顿的DARPA低调总部

在DARPA模式中,他们不从事具体的研究工作,只负责项目的管理和投资。涉及研发、制造、咨询等工作会承包给像斯坦福、洛克希德·马丁、兰德之类的高校和机构来完成。因此DARPA的属性是一个国家设立的风险投资机构,专门投资和管理基础科学研究。

在具体决策机制上,立项阶段主要围绕发现前沿的技术构想和优秀的项目经理;项目实施阶段主要是分阶段资助和验收,由项目经理全权负责;退出阶段则主要在研发成功项目的转化应用和失败项目的评估与退出。其中,项目经理人制度是DARPA模式得以成功的关键。

扁平化管理,提高决策效率

DARPA作为科学技术和军事力量创新的研究机构,具有小而灵活、扁平化管理、独立自由的特点。为避免制度结构出现过多层级的制度僵化和沟通冗长,其内部只有三个层级,“局长-办公室主任-项目经理”。局长直接管辖13个办公室,包括5个职能保障办公室,2个专项计划办公室(针对国防应用研究)和6个技术办公室,所有技术办公室和专项办公室之间等级平行。

DARPA组织模式(制图:南山所)

DARPA人员数量在不同历史时期有些波动,大致在100-200人左右,项目经理占半数以上,大多数由创新意识极强的优秀科学家组成,可进行跨学科和产业间交叉研究为不受联邦政府政治要求或非技术人员管理的约束,DARPA可豁免于联邦政府非军事人员管理规定,在不受到标准招聘程序限制下可直接从企业与高校网罗专业人才进入机构。

值得一提的是,DARPA实行任期制,任期3-5年,一方面是为了源源不断的引入新鲜思想和创新活力,另一方面时刻提醒项目经理必须抓紧有限的时间来完成手中的工作。

以项目经理为核心,是发展“颠覆性”技术的关键

DARPA 成功发现颠覆性技术的关键,在于其独具特色的项目经理人制度。

作为DARPA模式的核心,项目经理在每个项目体系中拥有绝对“权威”。每人每年负责1000-5000万美元不等的自主支配经费,负责围绕项目实施过程中的具体技术决策,包括技术方案确定、技术来源选择、项目执行团队选择、项目进展方向把控等。

为了保证有更多从各种渠道发现新兴技术来源的机会,DARPA项目不采用“同行评议”来规避“风险”,且不对项目预设具体成败指标。DARPA认为同行评议可能避免重大失误,却无法遴选出具有独特远见的人。

DARPA项目遴选模式(制图:南山所)

不过,DARPA将容错纠错理念贯穿于项目管理的全过程。一方面,以“敢于冒险,允许失败”为重要准则,遴选项目和奖励相关人员。另一方面,建立项目分阶段投入、方案动态调整和及时中止等机制,分类投资与分散投资相结合,实现了容错和及时纠错,全面降低研发风险。


DARPA项目执行模式(制图:南山所)

尤其要指出的是,DARPA很少支持单项技术,而总是尽量支持有助于实现其目标的技术群。例如,对于计算技术而言,DARPA支持的领域涉及材料、处理工具、芯片设计、软件、系统架构等。

师DARPA,道阻且长
03

DARPA的成功吸引了众多追随者,中外学术界、产业界甚至DARPA自身,都在探索其创新源泉、项目管理、组织模式及转化机制等,求证复制“DARPA模式”的可行性,但并非那么容易。

难点一:如何对待投入庞大、失败率高的科技项目?
2018到2023的5年间,DARPA国防科研经费预算从31.7亿美元增加到41.19亿美元。其中,2018财年执行经费为31.7亿美元,2019财年执行经费为34.26亿美元,2020财年执行经费为35.71亿美元,2021财年执行经费为35.04亿美元,2022财年批准经费为38.68亿美元,2023财年申请经费为41.19亿美元。如此规模的经费投入,往往是其他机构无法获得的。

近年DARPA经费预算(来源:公开数据;制图:南山所)

DARPA支持“高风险、高回报”的基础研究,通过大量“下注“来实现少数的成功,因此,资金越少就意味着”赌注“越小,那成功的机会也就越低,获得持续经费支持的概率也就越小。

值得关注的是,在这类探索中“失败”不可避免。在这方面,DARPA给予较高的容错空间,验收时并不要求100%达到项目指标。前局长托尼·特瑟曾表示,DARPA超过85%的项目都没有达到预定目标。

不过,宣告失败的项目并非完全被放弃,当项目重新具备再开发的条件和价值时,DARPA会重启项目。DARPA认为,失败并不意味着整个项目都不行,找到失败的原因也十分重要,在这过程中获得的技术知识,对未来的相关项目也可能有很大价值。

不可否认,蕴含重大突破性的创新项目在成果进展方面存在着诸多困难,很多前瞻性的创新成果都很难在短期现实中落地。DARPA当初开展半导体芯片研究项目时,一开始也很难说服军方,许多突破性成果都先落入到民间机构手中。

难点二:如何为类DARPA机构提供所需的自由空间?

DARPA模式运行的关键,是项目经理能自由组建研究团队,敢于探究那些传统工业研究和发展项目通常忽视的领域,通常审批过后便不会受到过多干预。

然而,其他机构在“DARPA化“的过程中受干预的情况时常发生。以德国SPRIN-D为例,作为促进创新主要责任主体之一,SPRIN-D是德国于2019年专门为颠覆性创新技术提供支持设立的机构。在其运行过程中,SPRIN-D经常失去对标准公共部门采购规则与薪资等级的豁免权,进而限制了其在人员雇佣、风险承担方面的选择。SPRIN-D首席合伙人芭芭拉 ·迪尔(Barbara Diehl)表示,德国政府内阁批准了某个概念后,联邦审计院便会随之出现。现有的政府部门还会通过机构的董事会施加压力,防止出现激进主义。

因此,业内人士认为,复制“DARPA模式”的难度极大,即使是DARPA自身也经历过多次失败。若总是受到政治、军事、经济等干预,那么从事前沿的研究人员便无法充分发挥其冒险本能,也就很难持续创造出“颠覆性”的创新成果。

总体来讲,社会各界对于再建一个成功的DARPA还没有共识和借鉴案例,但我们通过对DARPA模式的研究,观察那些天马行空、影响深远的科技项目是如何在各种偶然与必然交错中被推动,从而最终成为现实的历史轨迹,或许就可以得到我们想要知道的答案。

南山所认为,保持科技领先,需要考虑多种因素。既要有优秀的带头人引领发展,又要培养众多的中层工程师队伍落地实现,还要储备多元的研发团队做不定向延展,以及质量过硬的技工队伍实现产品和技术转化。另外,还需关注支撑技术研发背后的一整套产学研及生态体系建设,这些也都离不开资金的保证。

至少DARPA告诉了我们,困难并不是退缩的理由,而是创新的契机。


——拓展阅读——

进入21世纪以来,世界等国家陆续设立新的科研部门,以期掌握美国国防部高级研究计划局(DARPA)的成功密钥。

1958年:美国成立了现在DARPA的雏形ARPA。成立之初,DARPA专注于航天科技、导弹防御以及核武器侦测。

2002年:美国国会成立首个DARPA克隆部门——国土安全高级研究计划局(Homeland Security ARPA)。

2018年:日本启动Moonshot项目,这是日本模仿DARPA的一次最大规模尝试,最初五年的预算为1000亿日元(合9.11亿美元)。

2019年:德国成立联邦颠覆性创新局(SPRIN-D),10年预算约为10亿欧元(合12亿美元)。

2020年:英国宣布成立高级研究和发明局(ARIA)的计划,最初几年的投入约为8亿英镑(合11亿美元)。


  - end -  

文章来源:南山科技事务公众号
作      者:壹研南觐
文章贡献:杨备、李云凤、王梓旭
总      编:维维
主      编:于  丹
校      审:何冰梅
责任编辑:范冬阳


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