美國聯邦政府機構技術預測工具應用態勢分析

孫棕檀，李云，李浩悅，特日格樂

（中國航天系統科學與工程研究院，北京 100048）

美國聯邦政府機構技術預測工具應用態勢分析

孫棕檀，李云，李浩悅，特日格樂

（中國航天系統科學與工程研究院，北京 100048）

美國國防分析研究所發布的《美國聯邦政府技術預測工具應用現狀與潛在應用》研究報告對美國聯邦政府機構技術預測工作開展現狀進行了梳理，對聯邦政府機構期望擁有的技術預測工具能力進行了分析。本文在此基礎上，對聯邦政府機構技術預測工具的應用態勢進行了總結，為我國開發相應技術預測工具提供參考與借鑒。

美國聯邦政府機構；技術預測工具；自動化

一、前言

2016年，美國知名智庫美國國防分析研究所（IDA）發布了《美國聯邦政府技術預測工具應用現狀與潛在應用》研究報告。這份研究報告主要包含兩部分內容：一是了解在聯邦政府機構中開展的技術預測工作現狀以及技術預測在決策中的作用；二是了解聯邦政府機構對技術預測工具應具備能力的期望，包括技術預測工具的特征、方法和信息[1]。

IDA所進行的調查工作和發布的研究報告是在美國情報高級研究計劃局（IARPA）的支持下開展的。IARPA正在探索技術預測在科技決策中的當前應用與未來應用，并開發自動化技術預測工具。IDA的這份報告將幫助IARPA預測技術的未來特征或應用，改進和提升IARPA的科技分析能力；同時還將幫助IARPA認清自動化技術預測工具開發時需克服的障礙，加速技術預測工具從設計階段向業務運行階段的過渡。

二、技術預測工作開展現狀

（一）技術預測工具使用情況不理想，技術預測需求不同

《美國聯邦政府技術預測工具應用現狀與潛在應用》研究報告將技術預測定義為：在特定的時間窗口內對技術未來特征或應用的預測[2]。聯邦政府機構往往出于對特定事件或必要反應做出響應，以及對常規監測和報道的需求，而啟動技術預測工作。

技術預測的具體應用包括：收集情報、從未來技術的潛在應用中識別威脅和機遇、管理研究投資組合、了解今天的長期技術投資對未來場景的塑造或影響、了解全球商業技術或產品的演變對經濟和政策的影響。

為了了解聯邦政府機構對技術預測工具的使用情況以及利用技術預測工具開展輔助決策的情況，IDA的研究人員對涉及新興技術和技術應用領域的聯邦政府機構人員開展了一系列的訪談調查工作。目前只有兩家聯邦政府機構——中央情報局科學技術理事會（DSamp;T）與能源信息管理局（EIA）在日常工作中廣泛使用自動化工具，而這兩家聯邦政府機構中只有EIA使用自動化工具進行技術預測工作。此外，參與訪談的11家聯邦政府機構表達了對技術預測的不同需求，如表1所示。

（二）對技術預測時間跨度與自動化程度的追求存在差異

IDA研究人員根據訪談結果，將各聯邦政府機構期望開展的技術預測的時間跨度分為三類：對未來5年內技術發展進行展望的短期預測，對未來5～20年技術發展進行展望的中期預測，以及對未來20～30年技術發展進行展望的長期預測。

聯邦政府機構采用何種類型的技術預測，與預測的時間跨度相關。對未來5年內的技術或技術應用狀況感興趣的聯邦政府機構，正準備迅速對技術本身進行關注與響應；對未來5～20年的技術或技術應用感興趣的聯邦政府機構，則將重點放在長期投資上，如基礎設施投資或長期組織戰略。此外，越是期望進行長期技術預測的聯邦政府機構，越是偏好對自動化程度高的技術開展預測，如表2所示。

表1 參與訪談的聯邦政府機構與技術預測需求

（三）聯邦政府機構傾向于短期技術預測與非自動化技術預測

從表2可以看到，參與訪談的聯邦政府機構中有很多機構傾向于采用短期技術預測而做出決策，主要原因有兩點：一是聯邦政府機構的數據分析師被淹沒在海量信息中，并沒有獲取到其所需的數據；二是某些技術發展速度過快，導致數據分析師無法及時與深入地理解該技術。

此外，聯邦政府機構對自動化程度高的技術預測以及技術預測工具興趣不大，原因包括：現有的技術預測工具不能滿足聯邦政府機構的需求；聯邦政府機構對當前非自動化預測流程已充分適應；聯邦政府機構缺乏對使用技術預測工具相關人員的培訓時間；技術預測工具的高成本；數據分析師和決策者缺乏對自動化技術預測工具的信任。

受訪的聯邦政府機構表示，技術預測工具的輸出需要由數據分析師進一步解釋與語境化，對數據進行驗證和理解后，再傳遞給決策者。在決策過程中，任何技術預測工具都無法取代數據分析師與決策者，技術預測工具僅起到輔助的作用。

三、對技術預測工具能力的期望

受訪的聯邦政府機構希望技術預測工具可以具備一定的自動化能力，這種自動化能力可以概括為三類：預測能力、警報能力、追蹤與匯總能力，如表3所示。

具備預測能力的技術預測工具，可實現技術中期與長期預測（外推和趨勢分析工具）、技術短期預測（預測市場）[3]，甚至還可以計算并預測某項技術在軍用和民用領域應用的可能性。當指標通過預先確定的閾值時，具備警報能力的技術預測工具就通知研究人員，將調查集中在特定的問題上，幫助研究人員了解技術潛在的威脅和機會。具備追蹤與匯總能力的技術預測工具可以協助開展信息摘要和態勢感知，概括研究領域、技術或人際網絡狀態。

（一）預測能力

部分聯邦政府機構對獲取技術未來狀態的定性信息、識別當前技術趨勢感興趣，并為預測技術的未來特點和技術的未來應用提供基礎，具體包括外推和趨勢分析工具、軍民兩用技術概率計算工具、市場預測工具。

表2 聯邦政府機構對自動化技術預測工具及預測時間跨度的偏好

表3 技術預測工具應具備的自動化能力與希望擁有相應能力的政府機構

1. 外推和趨勢分析工具

外推和趨勢分析是根據過去和當前信息來預測未來的狀態，該工具適用于預測技術中長期的發展，但對未來20～30年的技術或技術應用進行預測時可能缺乏足夠的建立外推趨勢的數據。

2. 軍民兩用技術概率計算工具

軍民兩用技術概率計算是通過推斷歷史趨勢數據，預測技術的未來狀態，若給定驅動技術的不同因素，則可推測出可能的技術軌跡。該技術預測工具可預測技術在早期研發階段成為軍民兩用技術的概率。

3. 市場預測工具

市場預測是利用專家集體判斷生成對某一事件或參數的預測，預測準確度高于單個專家。市場預測工具非常適合對缺乏可追蹤指標技術進行預測，因為這些技術往往處于快速發展的時期。

（二）警報能力

受訪者表示，在技術達到預先確定的門檻時，可以開發出一種警示工具，提醒聯邦政府機構的數據分析師進行深入分析。一般來說，技術警報工具首先需輸入數據分析師關心的技術未來狀態，然后數據分析師需確定哪些指標可以指示技術的未來狀態，并設定警報響起時這些指標的閾值。

技術警報工具可調整輸入的數據和閾值的類型，從而開展一系列的分析工作。如在基礎研究應用中，在提取特定科學期刊或論文時，閾值可以是單獨的關鍵詞或作者，還可以是關鍵詞與作者同時出現；在對技術未來發展階段進行分析時，可將閾值設置為專利申請或貿易期刊中出現的關鍵詞。技術警報工具具備可定制性，因此可支持短期、中期或長期的技術預測工作。

（三）追蹤與匯總能力

具備追蹤與匯總能力的技術預測工具，適用于對特定技術預測不感興趣，但想掌握相關技術領域所有信息的聯邦政府機構。該技術預測工具可細分為技術更名跟蹤工具、研究領域關鍵人物識別與追蹤工具、組織與信息可視化工具。

1. 技術更名跟蹤工具

對技術進行長期跟蹤所面臨的挑戰之一是技術生命周期中相關名稱與術語的變化，技術報告的數據源也會發生變化，因此通過采用技術更名跟蹤工具，可以行之有效地自動跟蹤此類技術。

2. 研究領域關鍵人物識別與追蹤工具

對新興研究領域領先科學家的單人識別不僅是一種了解該領域前沿研究狀態的方法，而且還能在關鍵人物身上進行早期的技術投資。同時，對學術界與產業界關鍵人物的多人識別與追蹤，也有助于實現關鍵人物間的緊密合作，加快技術商業化的進程。

3. 組織與信息可視化工具

該工具具有可視化功能，能以結構化形式直觀顯示信息，可允許用戶選擇特定數據來源，同時不斷地從這些數據源接收信息更新，并對用戶選擇的數據源進行額外補充。組織與信息可視化工具具有不同的分析功能，如可通過主題建模或單詞云生成對數據源的信息進行總結，可查看特定術語隨時間或主題的變化，可高亮顯示新術語或主題，可檢查數據的協同變化等。

四、結語

《美國聯邦政府技術預測工具應用現狀與潛在應用》研究報告對聯邦政府機構技術預測工作開展現狀進行了梳理，對聯邦政府機構期望擁有的技術預測工具能力進行了分析。筆者對聯邦政府機構技術預測工具的應用態勢進行總結，并提出幾點認識。

（1）現有的技術預測工具因缺乏普適性暫不能滿足聯邦政府機構的需求。技術預測工具雖然可以幫助聯邦政府機構的數據分析師集成、總結和突出關鍵信息，不斷進行技術地平線掃描，并幫助數據分析人員跟上最新技術的進展，但當前的技術預測工具并未對客戶的需求進行定制，此外，現有的技術預測工具功能的單一性也不能滿足聯邦政府機構的需求。開發滿足所有聯邦政府機構需求的技術預測工具是不現實的，有些機構對廣泛的技術地平線掃描活動感興趣，有些機構則遵照其機構使命只對特定的技術進行關注。

（2）具備可視化能力的技術預測工具將深得聯邦政府機構的青睞。將信息以結構化形式直觀顯示的技術預測工具可以幫助數據分析師更好地開展數據分析與決策工作。具備可視化能力的技術預測工具即使缺少技術預測模塊，也能為開展技術追蹤與匯總、技術外推和趨勢分析提供幫助。

（3）聯邦政府機構對自動化技術預測工具的信賴度不高。一方面，受訪人員擔憂自動預測可能會取代人類自身的判斷，數據分析師或研究人員通常是通過收集信息并利用專家判斷來確定信息的內涵和價值，如果技術預測能自動判斷出技術發展的未來影響，必將削弱人類在分析和決策過程中的核心作用；另一方面，受訪人員擔憂自動化技術預測工具即使具備強大的預測能力，但工具本身的不透明性會降低聯邦政府機構對自動化工具的接受程度。

（4）我國在開發技術預測工具時，可充分借鑒美國聯邦政府機構技術預測工具的使用經驗：一是充分調研各方需求，注重技術預測工具的可定制性與靈活性；二是平衡技術預測工具的復雜度、透明度與功能性；三是不能過度依賴技術預測工具，人類應在技術決策的整個過程中發揮作用；四是須將可視化能力作為技術預測工具的重要設計指標。

[1] Sylak-Glassman E J, Williams S R, Gupta N. Current and potential use of technology forecasting tools in the U.S. Federal Government [R]. Virginia: Institute for Defense Analyses, 2016.

[2] National Research Council (NRC), Committee on Forecasting Future Disruptive Technologies. Persistent forecasting of disruptive technologies [R]. Washington DC: National Academies Press, 2010.

[3] Wolfers J, Zitzewitz E. Prediction markets [J]. Journal of Economic Perspectives, 2004, 18(2): 107–126.

Analysis on Current and Potential Use of Technology Forecasting Tools in the U.S.Federal Government Agencies

Sun Zongtan, Li Yun, Li Haoyue, Tergul
(China Aerospace Academy of Systems Science and Engineering, Beijing 100048, China)

The report entitled Current and Potential Use of Technology Forecasting Tools in the U.S. Federal Government released by the Institute for Defense Analyses summed up the current state and capabilities of technology forecasting tools desired by the U.S.federal government agencies. On the basis of this report, this paper summarizes the application of the technology forecasting tools of the U.S. federal government agencies, and provides reference for the development of corresponding technical forecasting tools in China.

U.S. federal government agencies; technology forecasting tools; automation

G353

A

2017-08-16；

2017-09-20

孫棕檀，中國航天系統科學與工程研究院，工程師，主要研究方向為前沿技術與顛覆性技術的分析、識別與研究；E-mail: sunzongtan@spacechina.com

中國工程院咨詢項目“引發產業變革的重大顛覆性技術預測研究”(2016-ZD-12)

本刊網址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.05.016