2015年DARPA網(wǎng)站最受關(guān)注十大國防科技事件回顧

據(jù)美國國防高級研究計(jì)劃局（DAPRA）網(wǎng)站2015年12月30日報(bào)道，2015年，DARPA支持了約250個變革性項(xiàng)目，這些面向未來的創(chuàng)新性技術(shù)廣受公眾關(guān)注，DARPA網(wǎng)站因此獲得了將近2000萬次的頁面訪問量。根據(jù)頁面訪問情況，DARPA公布了 2015年該網(wǎng)站最受關(guān)注的十大國防科技事件。

10.機(jī)器人通過“觀看”網(wǎng)絡(luò)視頻學(xué)習(xí)執(zhí)行任務(wù)

目前，機(jī)器人可以通過學(xué)習(xí)很好地掌握物體和模式識別能力，但要理解所獲取的視覺信息，并在此基礎(chǔ)上開展行動卻要困難得多。2015年1月29日，DARPA網(wǎng)站報(bào)道了美國馬里蘭大學(xué)的研究人員在DARPA “感知、利用與執(zhí)行中的數(shù)學(xué)應(yīng)用”（MSEE）項(xiàng)目下開發(fā)出一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)使機(jī)器人在“觀看”YouTube網(wǎng)站上的一系列烹飪教學(xué)視頻后，通過處理所獲得的視覺數(shù)據(jù)，能夠識別、抓取和操作廚房用具或物體，并在無需人工輸入或編程的情況下熟練地執(zhí)行視頻演示的任務(wù)。最初，MSEE項(xiàng)目致力于發(fā)展感知能力，包括覺察、辨識與理解。目前，該項(xiàng)目已進(jìn)入執(zhí)行能力的研發(fā)階段，即開發(fā)將獲取的視覺信息轉(zhuǎn)化為行動的能力。

MSEE項(xiàng)目取得的另一項(xiàng)重要成果是使機(jī)器人具有了信息積累和共享能力，使得機(jī)器人能夠在以往學(xué)習(xí)成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)學(xué)習(xí)。該研究將對機(jī)器人的教學(xué)和訓(xùn)練產(chǎn)生重大影響，有望加快學(xué)習(xí)速度、降低成本，甚至授權(quán)某些機(jī)器人與其他機(jī)器人共享學(xué)習(xí)成果。該研究未來或?qū)娛戮S修、后勤保障等領(lǐng)域有所裨益。

9.DARPA開始執(zhí)行“電子處方”項(xiàng)目以支持身體和精神的自我治愈

2015年10月5日，DARPA選擇了7個研究團(tuán)隊(duì)，開始執(zhí)行“電子處方”（ElectRx）項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在研發(fā)一種通過調(diào)節(jié)末梢神經(jīng)活動來治療疾病的閉環(huán)系統(tǒng)。未來，該系統(tǒng)將在臨床試驗(yàn)中進(jìn)行各種測試，為諸如慢性疼痛、炎癥性疾病、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等疾病和運(yùn)用傳統(tǒng)治療方法可能無法治愈的其他疾病提供新型的自我治愈方案。

末梢神經(jīng)系統(tǒng)是身體的信息高速公路，該技術(shù)能夠探測疾病的發(fā)作并通過刺激末梢神經(jīng)調(diào)節(jié)大腦、脊髓和內(nèi)臟器官功能，自動進(jìn)行修復(fù)。這方面，應(yīng)用最早也是最簡單的一個例子就是心臟起搏器。“電子處方”項(xiàng)目旨在將類似的研究拓展到身體的其他器官，比如，治療由于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥性疾病引起的脾臟腫大。

8.“持久近距空中支援”系統(tǒng)成功完成首次飛行試驗(yàn)

DARPA的“持久近距空中支援”（PCAS）項(xiàng)目致力于研發(fā)幾乎可適用于任何飛機(jī)的、能夠在機(jī)載部隊(duì)與地面部隊(duì)間實(shí)現(xiàn)態(tài)勢感知和武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時共享的技術(shù)。PCAS系統(tǒng)包括空中和地面兩大組成部分，空中部分（PCAS-Air）包括武器系統(tǒng)管理，情報(bào)、監(jiān)視與偵察（ISR）以及集成在一個模塊化的智能發(fā)射器中的通信系統(tǒng)。PCAS系統(tǒng)的地面部分（PCASGround）是一套基于商業(yè)安卓平板電腦開發(fā)的態(tài)勢感知與繪圖軟件，PCAS-Air通過PCAS-Ground與地面部隊(duì)進(jìn)行通信。

2015年3月27日，DARPA在海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的TALON REACH步兵/航空兵演習(xí)中首次對整個PCAS原型系統(tǒng)進(jìn)行了測試。這次試驗(yàn)標(biāo)志著通過包括支援地面部隊(duì)的導(dǎo)軌發(fā)射彈藥系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路和先進(jìn)軟件等工具，自動的數(shù)字化實(shí)時協(xié)調(diào)能力首次成功集成到軍用飛機(jī)系統(tǒng)。此次全系統(tǒng)的飛行試驗(yàn)從最初計(jì)劃到試驗(yàn)完成用時不到120天。PCAS項(xiàng)目在隨后的幾個月又成功完成了進(jìn)一步的試驗(yàn)。

未來，該項(xiàng)目計(jì)劃在對抗激烈的作戰(zhàn)環(huán)境下，在PCAS和其他任務(wù)中實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、迅速、更輕松地空地協(xié)同作戰(zhàn)，并尋求通過使用更小型的彈藥打擊更小、更多種類的目標(biāo)或移動的目標(biāo)，降低來自友軍的炮火誤射和附帶損傷風(fēng)險(xiǎn)。

7.ALASA項(xiàng)目繼續(xù)推進(jìn)

為滿足日益增長的小衛(wèi)星發(fā)射需求，NASA的“空中發(fā)射輔助太空進(jìn)入計(jì)劃”（ALASA）項(xiàng)目旨在實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)飛機(jī)（如F-15戰(zhàn)斗機(jī)）上發(fā)射低成本一次性運(yùn)載火箭。比如，在一天時間內(nèi)將重約45千克的衛(wèi)星送至低地球軌道，且單次發(fā)射成本控制在100萬美元以內(nèi)。2014年初，該項(xiàng)目完成第一階段的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，并選擇了波音公司作為第二階段的主承包商，研制原型系統(tǒng)并執(zhí)行12次軌道試射。據(jù)2015年2月DARPA網(wǎng)站報(bào)道，DARPA計(jì)劃在2015年底進(jìn)行飛行驗(yàn)證試驗(yàn)，在2016年上半年進(jìn)行首次軌道發(fā)射試驗(yàn)。但是由于在2015年4月和8月進(jìn)行的兩次地面試驗(yàn)均以爆炸告終，DARPA在2015年11月宣布取消從改進(jìn)型F-15戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射小衛(wèi)星的計(jì)劃，終止了ALASA項(xiàng)目。據(jù)報(bào)道，該推進(jìn)劑的研發(fā)工作仍將繼續(xù)，將ALASA項(xiàng)目研發(fā)的技術(shù)投入實(shí)際應(yīng)用的工作也會繼續(xù)進(jìn)行。

6.DARPA投入350萬美元資助機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

2011年發(fā)生的日本福島核電站事故凸顯出危險(xiǎn)環(huán)境下使用機(jī)器人處理自然或人為災(zāi)害的需求。為響應(yīng)日益增強(qiáng)的機(jī)器人應(yīng)用需要，DARPA發(fā)起機(jī)器人挑戰(zhàn)賽（DRC），要求機(jī)器人能夠完成諸如獨(dú)自驅(qū)動、穿過廢墟、爬樓梯、轉(zhuǎn)動閥門等一系列高難度任務(wù)。2013年，DARPA進(jìn)行了DRC選拔賽。2014年6月，DARPA在原決賽要求的基礎(chǔ)上又追加了一系列要求，包括參賽機(jī)器人應(yīng)全部實(shí)現(xiàn)無線操作，比賽過程中禁止任何人為的物理干預(yù)，比賽過程中會設(shè)置通信降級區(qū)段以模擬災(zāi)害地區(qū)的通信環(huán)境等要求。

DRC總決賽于2015年6月5—6日在加利福尼亞州的波莫那展覽中心舉行，DARPA將三甲獎金從原定的200萬美元提高到350萬美元，前三名分別授予200萬美元、100萬美元和50萬美元。共有23個團(tuán)隊(duì)入圍決賽，進(jìn)入決賽的機(jī)器人已經(jīng)升級為無線操作機(jī)器人，比賽演示驗(yàn)證了為應(yīng)對災(zāi)害而研發(fā)的人工監(jiān)控的自主性機(jī)器人技術(shù)。最終，由韓國科學(xué)技術(shù)院KAIST團(tuán)隊(duì)研制的DRC-Hubo機(jī)器人贏得大獎。

5.DARPA尋求研發(fā)可應(yīng)用百年的軟件系統(tǒng)隨著軟件系統(tǒng)復(fù)雜度和功能的持續(xù)增強(qiáng)，為保障軟件系統(tǒng)的良好運(yùn)行，需要周期性地進(jìn)行更新和升級。由于軍事系統(tǒng)已經(jīng)采用了眾多功能強(qiáng)大、運(yùn)行優(yōu)良的軟件并且處理內(nèi)容多為涉及國家安全的重要信息，所以，軍用軟件的更新升級比民用軟件更為復(fù)雜，并且需要花費(fèi)大量時間和成本。為此，2015年4月，DARPA宣布將啟動一項(xiàng)為期4年的研究項(xiàng)目—“資源自適應(yīng)軟件系統(tǒng)構(gòu)建”（BRASS）項(xiàng)目，為開發(fā)使用壽命長（計(jì)劃可穩(wěn)定運(yùn)行超過100年）、性能穩(wěn)定（可根據(jù)資源及運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行動態(tài)調(diào)整）、拓展性強(qiáng)的自適應(yīng)軟件研究所需的基礎(chǔ)性計(jì)算技術(shù)和算法。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將大幅改進(jìn)軟件的恢復(fù)力、可靠性和可維護(hù)性。

4.DARPA發(fā)布未來構(gòu)想

2015年3月26日，DARPA發(fā)布題為《服務(wù)于國家安全的突破性技術(shù)》的報(bào)告，該報(bào)告每兩年發(fā)布一次。報(bào)告概述了DARPA面對當(dāng)前飛速發(fā)展的世界環(huán)境所承擔(dān)的歷史使命、當(dāng)前進(jìn)行的和即將開展的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，以及DARPA開發(fā)的技術(shù)轉(zhuǎn)化的最新情況。在該報(bào)告發(fā)布的同時，DARPA局長阿爾提·普拉巴卡爾還在眾議院軍事委員會新興威脅與能力小組委員會舉辦的主題為“國防部2016財(cái)年科學(xué)與技術(shù)項(xiàng)目：奠定基礎(chǔ)以維持技術(shù)優(yōu)勢”的聽證會上發(fā)表了證詞。

目前，DARPA的戰(zhàn)略投資主要專注于以下4個領(lǐng)域：

（1）復(fù)雜軍事系統(tǒng)的再思考。為快速發(fā)展突破性軍事能力并實(shí)現(xiàn)迅速集成，DARPA正致力于開發(fā)模塊化的、更易于升級和改進(jìn)的武器系統(tǒng)，確保美軍的空中、水下、地面、空間與網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的優(yōu)勢地位，改進(jìn)不依賴GPS的定位、導(dǎo)航與授時技術(shù)，增強(qiáng)抵御恐怖主義的防御能力。

（2）掌握信息爆炸時代的主動權(quán)。DARPA正在運(yùn)用大數(shù)據(jù)工具發(fā)展海量數(shù)據(jù)信息挖掘與分析的新方法，以及從根本上保障系統(tǒng)安全的自動網(wǎng)絡(luò)防御能力和技術(shù)。

（3）充分利用生物技術(shù)。2014年，DARPA創(chuàng)建了生物技術(shù)辦公室，以期充分利用神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域取得的突破性成果。

（4）不斷拓展技術(shù)前沿。DARPA的核心工作始終圍繞著解決那些看上去無法解決的物理和工程困難，為保持這種研發(fā)勁頭，DARPA正致力于運(yùn)用更深層次的數(shù)學(xué)獲得新的研發(fā)能力，創(chuàng)造新材料和新工藝，致力于充分利用量子物理學(xué)。

3. “小精靈”項(xiàng)目有望實(shí)現(xiàn)低成本的高效分布式空中作戰(zhàn)能力

2015年8月，DARPA啟動“小精靈”項(xiàng)目，尋求研發(fā)可機(jī)載大量發(fā)射的、小型可重復(fù)使用無人空中系統(tǒng)的能力，為美軍提供協(xié)調(diào)的分布式空中作戰(zhàn)能力。比起當(dāng)前昂貴的一體化作戰(zhàn)平臺，這類小型無人機(jī)成本低且可以重復(fù)使用，能夠遠(yuǎn)距離投放并實(shí)現(xiàn)空中回收和再利用，具有很強(qiáng)的作戰(zhàn)靈活性。

“小精靈”項(xiàng)目的另一個研發(fā)目標(biāo)是驗(yàn)證這類小型無人系統(tǒng)的成本優(yōu)勢，驗(yàn)證這類至少機(jī)身可重復(fù)使用的無人機(jī)相比一次性使用的系統(tǒng)具有明顯成本優(yōu)勢。該項(xiàng)目將進(jìn)行一次概念驗(yàn)證性飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)能夠穩(wěn)健地、經(jīng)濟(jì)可承受地使用情報(bào)、監(jiān)視與偵察模塊和其他模塊，或是搭載其他非動能載荷。

2.EXACTO制導(dǎo)子彈驗(yàn)證針對移動目標(biāo)的重定向性能

DARPA“超精準(zhǔn)任務(wù)彈藥”（EXACTO）項(xiàng)目旨在研發(fā)可自行調(diào)整方向進(jìn)行瞄準(zhǔn)的子彈，以提升高難度、遠(yuǎn)距離射擊的命中率。2015年2月，該項(xiàng)目完成了迄今為止最成功的一輪實(shí)彈測試，測試中，使用EXACTO項(xiàng)目研制的彈藥結(jié)合實(shí)時光學(xué)制導(dǎo)系統(tǒng)能夠補(bǔ)償天氣、風(fēng)力、目標(biāo)移動及其他影響因素的干擾，跟蹤并命中目標(biāo)。一名經(jīng)驗(yàn)豐富的射手使用EXACTO子彈多次命中移動和閃避的目標(biāo)，甚至一名首次使用該制導(dǎo)子彈系統(tǒng)的新手也命中了一個高難度的移動目標(biāo)。EXACTO項(xiàng)目開發(fā)出新的射擊方法，增加了射程，提升了命中率和狙擊手的效率，縮短了作戰(zhàn)時間。

1.DARPA啟動新項(xiàng)目以提高大腦的學(xué)習(xí)記憶能力

DARPA啟動為期24個月的“記憶回放激活”（RAM Replay）項(xiàng)目，研究大腦神經(jīng)中樞在記憶形成和回放方面的作用，目標(biāo)是幫助個體更好地記憶特定情景的事件和所學(xué)技能。該基礎(chǔ)研究項(xiàng)目旨在研發(fā)一種新穎而嚴(yán)密的計(jì)算方法，幫助研究人員確定大腦中哪些部分與記憶形成和回憶有關(guān)，以及這些部分發(fā)揮了多大作用。該項(xiàng)目的研究成果將通過現(xiàn)實(shí)的國防部相關(guān)任務(wù)進(jìn)行評估，而非傳統(tǒng)的在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的基于計(jì)算機(jī)行為模式的仿真評估。研究取得的關(guān)于記憶評估以及記憶機(jī)制的新知識和新范式都將有助于加快腦損傷士兵的康復(fù)或幫助其改善記憶障礙。