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美国国防创新生态系统研究(上)

美国国防创新生态系统研究(上)

作者: 2bb59e795b6f | 来源:发表于2019-07-16 13:26 被阅读2次

    一、美国国防创新生态系统分析

        美国是国防(包括研发和创新)的主导力量,2019财年(即2018年10月开始的财年)军事预算为9000亿美元(6600亿英镑)。比世界十大国防开支国总和还要多(包括排名第七的英国)。在美国,军事预算仅次于社会保障,表明政治(和公众)支持高水平军费开支。美国在国防上的支出占GDP的3.62%:在下图中,美国被剔除了(考虑到其“气泡”规模),但它展示了美国与北约(NATO)盟国相比的努力规模(其中只有四个国家明确了自己设定的2% GDP目标支出)。

        美国国防总预算并非全部都流向国防部(DoD),因为还有其他一些人呼吁增加军事预算。在2019财年的请求中,国防部的基本预算只有6000亿美元(4400亿英镑)。然而,该规模允许国防部在研发(R&D)上投入相当大的金额(以绝对值计算),即使相对金额(例如,占GDP或人均的百分比)与其他一些国家相比并没有那么大不同。

    (图片来源Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis,如有侵权请联系删除)

         在美国全部国防预算中,美国对2019财年的研发、测试和评估(RDT&E)需求为900亿美元(660亿英镑,约为6000亿美元需求的14%)。这些支出广泛分布在特定的服务领域(例如,陆军、海军、空军等),以及特定项目,如导弹防御局、其他武器项目和国防高级研究计划局(DARPA)。更广泛的国防研发预算中,也有一小部分用于其他美国机构,包括能源部(DoE),例如更广泛的核能研发。

        在国防研发预算中,所谓的科技支出占140亿美元(100亿英镑,约占RDT&E总支出的15%)。该规模是美国正式的国防研发/科技“系统”(下图所示)使美国成为如此占主导地位的国防角色的原因之一,也是英国(以及其他盟国)如此重要的合作伙伴。下图显示了国防研究的支出水平,按国防部的组成部分进行了划分,并给出了支出的相对规模和规模。这清楚地表明,在美国分配给科技支出的140亿美元之外,还有多少。

    (图片来源Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis,如有侵权请联系删除)

    (图片来源Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis,如有侵权请联系删除)

        第二张图表展示了科技预算是如何被分解的。报告显示,在研究的基本的基础研究上(相对而言)的开支不多,其余预算大致平均地分配给应用研究和先进技术开发,后者的开支约占总预算的85%。

        国防部的研发预算通过采购、技术和后勤部分的组织“系统”来管理。预算分布在国防部的许多组织和分支机构中,所有这些机构和分支机构最终都向国防部副部长汇报。

        然而,国防部的组织“系统”没有考虑到它周围广泛的军事工业“生态系统”,甚至没有考虑到支持军方科技能力的大型国家实验室网络。美国的公共支出进一步利用了私营部门在国防研发/科技方面的支出。在国会广泛支持下,这些支出构成了一个相当大的军事工业。传统上,私人部门的国防支出主要集中在少数“主要”承包商身上,包括研发支出。随着数字“科技”企业的崛起,以及对数字解决方案的投资,传统的国防主承包商甚至不再是研发领域“前20名”投资者。下面的图表不仅显示了前20名企业的现状,还显示了它们的投资自2004年以来发生了怎样变化——尤其放大了投资转向数字技术解决方案的趋势。

    (图片来源Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis,如有侵权请联系删除)

        这意味着由于数字和软件公司的崛起,以及他们在研发支出列表的主导地位,美国国防系统必须找到方法延伸到一般国防承包商之外的企业,不仅是他们的关键新技术,还要了解他们研发活动的范围和方向,这塑造了许多国家的创新生态系统。

        在2013年至2016年担任国防部长期间,阿什·卡特(Ash Carter)面临着一项创新挑战。随着数字技术的崛起,敏捷工作实践和对手能更好地利用这些元素,他和国防部领导发现他国防创新系统缺乏的“创新”,这意味着新技术实践和敏捷实践(例如,快速收购/采购)。

        卡特部长决定建立在现有“系统”(由国防高级研究计划局以及其他研发/科技机构)上,通过授权命令(例如,特种作战司令部(SOCOM)和特种作战部队工厂(SOFWERX)),同时建立新“机构”(比如战略能力办公室(SCO)、国防创新单元-实验(DIUx)和MD5)以拓展“创新”的边界。后者的明确目的是让非传统利益相关方参与美国的各种生态系统,以实现上述类型的更大“创新”。因此,这些机构需要被理解为(嵌入到重组后的新国防部中),而不是孤立的独立机构。

        在以下分析中,我们探索了美国国防系统中的六个创新机构:国防创新委员会(DIB)、国防高级研究计划局(DARPA)、战略能力办公室(SCO)、国防创新单元-实验(DIU)、国家安全创新网络(NSIN,前身为MD5)、SOFWERX、AFWERX、In-Q-Tel(IQT)。

    二、国防创新委员会(DIB)

        卡特部长最重要的举措之一,是在强大的研发“创新”基础上,建立一些推动变革和创新的集中能力。

        最公开的是他新成立的国防创新委员会(DIB),由埃里克·施密特(前谷歌/Alphabet成员,现任职麻省理工学院)担任执行主席。为了避开通常的军工企业,以及研发/科技领域的“优秀企业”,卡特有意将对新数字技术和更灵活工作实践有更好见解的新利益相关方引入国防部。

        尽管不是严格意义上的“机构”,国防创新委员会(DIB)是一个“变革代理人”,与新的正式机构密切合作,以加快国防创新。

        DIB影响力的一个标志性案例来自于对美国在卡塔尔航空运行中心(AOC)的访问。AOC负责协调空中加油机,使用白板为在中东执行空中任务的盟军飞机加油。正如随后的DIB会议记录所证实的那样,AOC工作人员正在“协调40-50辆加油机,为250-300架战斗机提供燃料”,他们使用的“规划流程包括协调Excel和白板之间的信息,每架飞机航线耗时2-4分钟。当国防创新委员会看到这一幕时,他们感到不安……”

        当看到AOC的手动白板方法时,DIB主席立即询问正在出差的DIUx负责人,他是否可以监督采购更敏捷的数字解决方案。DIUx适当地监督了由AOC挑选的六名空军军官,他们与同样规模的团队合作,这些团队来自关键实验室,DIUx雇佣了他们。“在120天内,加油机项目启动,整个项目耗资约150万美元……考虑到每架加油机的飞行成本约为20万美元,使用7天后就实现了盈亏平衡……”

        DIB故事“AOC加油机项目”正在传播,因为它展示了一个小型的敏捷团队在高级赞助商(例如DIB主席、AOC指挥官和DIUx负责人)的“空中掩护”下可以交付什么。有传言称,空军枢纽的“加油机”解决方案只用了3个月就完成了,取代了一个7年没有交付过一次的主承包商的失败解决方案(并要求延长3年,成本成倍增加)。美国空军刚刚在波士顿创建了一个70人的团队(称为“Kessel Run”),领先于当地Hanscom基地的一个300人团队,以寻找其他类似的敏捷解决方案。

        以下对美国主要国防创新机构进行分析。分析考虑了关键问题,例如,机构的重点工作、资金和治理安排、该组织如何为国防(以及任何更广泛的利益相关方)做出贡献,以及所涉及创新生命周期的哪个阶段。

    三、国防高级研究计划局(DARPA)

        DARPA是一个传奇的美国国防部内设政府机构,支持美国最大的外部研究经费预算(即用于国防部以外的研究活动经费)。传统上,它专注于非常早期的“高级”研究,但侧重于基于技术能力的长期开发,尽管“技术成熟度”较低。在一个包括学术、企业和政府合作伙伴的创新生态系统中,DARPA的首要目标——始终关注国家军事服务——是将颠覆性的概念转化为具有军事意义的实际能力。我们有必要了解这个机构是如何演变的,以及它在美国国家体系中具体做了什么。 

        DARPA成立于1958年,前身是美国先进研究计划局(ARPA),旨在回应美国对苏联领先的发射人造卫星技术的惊讶。它的使命过去是(现在也是)对国家安全的突破性技术进行关键投资。当美国政府为正在兴起的“太空竞赛”创建了NASA的前身机构时,ARPA不得不“转向”,在国家机构体系中寻找新的角色。在麻省理工学院教授JCR Licklider的领导下,ARPA将通用目的的信息技术(IT)新领域纳入其投资组合,并邀请马萨诸塞州和加利福尼亚州的大学,资助其新的“计算机科学”研究。

        由于这段历史,DARPA没有特定的技术重点。它专注于任何将使新的国防能力成为可能的技术突破,其资金用于计算机科学、电气工程和其他工程学科。最近最著名的项目包括“自动驾驶汽车”大挑战(2004年开始)、“最大灵活性和操控性”自动驾驶汽车(鼓励开发四腿机器人“猎豹”),以及“革命性的假肢”(允许瘫痪患者通过大脑植入控制假肢)。它的大部分资金都集中在建设需要核心技术突破的新能力。例如,DARPA在2017财年拨款超过3亿美元(2.2亿英镑)用于无人机、自主性和机器人研究(约占预算的10%)。

    3.1、该机构如何为国防做贡献

        DARPA的方法是与政府内外的创新者合作,为外部研究人员创造新战略机遇。这些研究人员通过与国防部的合作,努力实现转型变革,而不是渐进式的进步。

        与内部研究(例如通过国防实验室)或外部研究(通过特定服务)不同,DARPA强调跨学科、跨军事需求的高风险、高回报项目。这些成果不仅包括精确武器和隐形技术等新军事能力,还包括现代社会的标志,例如,互联网前身“阿帕网”(ARPAnet)、自动语音识别/语言翻译,以及小到可以嵌入消费设备的全球定位系统(GPS)接收机。

    3.2、该机构的运作模式、治理结构和资金

        DARPA总部设有6个技术办公室,约有220名政府雇员,其中包括近100名项目经理(其中大多数拥有高级技术学位),他们共同负责约250个研发项目。

        与大多数外部资助机构不同,DARPA的项目经理(PMs)明确而严密地定义了他们自己的项目。与美国国家科学基金会(NSF)等民用机构形成了鲜明对比,这些机构主要由(在广泛授权范围内)研究人员提出建议。为了建立这种方案,经前管理人员与广泛军事领导人的密切合作,并使研究界参与非正式讨论和更正式的探索性讲习班。然后,拟议的项目被提交给DARPA高级主管,由他们为该项目分配资金。

        一旦获得批准,项目经理就会向研究界发出正式通知。为了收集最佳的提案,项目经理通常会召集“提案日”研讨会,并使用一个团队机会网站来形成新合作关系。与传统资助方式不同,选拔是由项目经理挑选的军事研究科学家组成的小组进行的(而不是通过同行评审)。然后,项目经理通过资助一部分提案来制定项目战略。资金结构是合同(而不是赠款),有工作说明、明确的里程碑和定期方案审查。项目评审允许(在一个程序中)对多个单独项目一起进行评审,从而实现进一步的协作和交互。

        项目经理向DARPA办公室主任及其副手汇报,他们负责绘制办公室的技术方向图,招聘项目经理并监督项目执行。技术人员还得到安全、法律和合同问题、财政、人力资源和通信方面专家的支持。在机构一级,DARPA主任和副主任批准每一个新项目并审查正在进行的项目,同时确定整个机构的优先事项,并确保平衡的投资组合。

        DARPA是由国防部预算资助。DARPA的国会授权来自参议院和众议院军事委员会(新威胁和能力小组委员会)和拨款委员会(国防小组委员会)。

        DARPA被认为是国防科技支出的一部分,约占国防部140亿美元(100亿英镑)科学技术预算的25%,每年超过34亿美元(25亿英镑)。它与直接用于陆军、海军、空军等各种服务的科学技术拨款一起提供资金。虽然美国陆军(23亿美元/ 17亿英镑)、海军(22亿美元/ 16亿英镑)和空军(28亿美元/ 20亿英镑)的开支被分配给内部实验室,并通过三个外部资助机构,但DARPA全都是面向外部的。在DARPA的预算范围内,技术优先级根据关键需求而变化。DARPA 2019年预算要求包括2.567亿美元(1.88亿英镑)用于高超音速导弹研发。

    3.3、该机构为谁工作(例如国防或更广泛的安全团体)

        DARPA隶属于国防部,拥有自己的领导团队,隶属于新成立的国防部副部长(研究与工程)办公室和助理部长(研究与技术)办公室。

    3.4、参与创新生命周期的哪个阶段

        尽管DARPA的项目结构各不相同,从通过公开招标(其传统角色)提供的协作研发资金,到通过奖金竞赛、黑客马拉松等方式提供资金。在所有情况下,资金都集中在创新生命周期的早期阶段,即技术成熟度1-3。DARPA的大部分资金(70%)流向了工业领域,尽管有很大一部分资金分配给了大学——通常是以联合项目和项目管理的形式。

    (图片来源Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis,如有侵权请联系删除)

    3.5、该机构位于何处以支持创新和合作

        DARPA位于弗吉尼亚州的阿灵顿(就在华盛顿特区外)。

    作者:Phil Budden, Fiona Murray

    译者:马肯翻(kendall_research@163.com)

    原标题:Defense Innovation Report: Applying MIT’s Innovation Ecosystem & Stakeholder Approach to Innovation in Defense on a Country-by-Country Basis, May, 2019. 

    https://innovation.mit.edu/assets/Defense-Innovation-Report.pdf.

    (首发于肯德尔研究公众号:Kendall_Research,欢迎关注微信公众号!)

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