美國ARPA-E是如何支持變革性技術(shù)發(fā)展的

樊春良 ，錢 進

（1.中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院，北京 100190；2.中國科學院大學公共政策與管理學院，北京 100049）

在當今世界面臨全球氣候變化嚴峻挑戰(zhàn)的情形下，變革性技術(shù)創(chuàng)新對于減少碳排放，發(fā)展安全、有效和經(jīng)濟的能源系統(tǒng)具有十分重要的意義。所謂變革性技術(shù)是指通過科學或技術(shù)的創(chuàng)新和突破，對傳統(tǒng)技術(shù)、工藝、產(chǎn)品進行一種另辟蹊徑的革新，產(chǎn)生重塑行業(yè)乃至全球經(jīng)濟的顛覆性進步。從世界范圍看，在國家發(fā)展的重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)變革性技術(shù)發(fā)展，是提升國家綜合國力、科技創(chuàng)新力和產(chǎn)業(yè)國際競爭力的重要途徑。中國十分重視變革性技術(shù)的發(fā)展，2017年正式啟動國家重點研發(fā)計劃“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學問題”重點專項，能源是該專項5個前沿學科交叉領(lǐng)域之一［1］。

國外先進的經(jīng)驗對于中國促進變革性技術(shù)發(fā)展有重要的借鑒意義。其中，美國能源高級研究計劃局（ARPA-E）是一個支持變革性技術(shù)發(fā)展的成功案例。ARPA-E是以美國著名的國防部高級研究計劃局（DARPA）為樣板，于2007年由《美國競爭力法案》創(chuàng)建，2009年正式啟動，面向大學、大企業(yè)和小企業(yè)、國家實驗室和非營利組織等。實施10多年來，ARPA-E在支持能源領(lǐng)域變革性技術(shù)發(fā)展方面取得了突出的成績。從2009年至今共投入26億美元，資助超過1 000個項目。其中，177個項目吸引了超過49億美元的私營部門后續(xù)資金；由ARPA-E資助的項目產(chǎn)生了88個新公司；237個項目通過與其他政府機構(gòu)合作得到進一步發(fā)展；受資助的項目產(chǎn)出了4 614篇科學論文和716項專利［2］。ARPA-E被譽為美國能源創(chuàng)新的全能催化劑［3］，總結(jié)其成功做法和經(jīng)驗具有重要的理論意義和實際價值。

國外學術(shù)界對ARPA-E的研究大多都集中于對ARPA-E管理創(chuàng)新要素的研究與分析。典型的研究如Bonvillian分析了DARPA、ARPA-E和IARPA這三個“ARPA”機構(gòu)之間的聯(lián)系，重點介紹了ARPA-E在其計劃以及項目的選擇過程、支持團隊的建立以及技術(shù)實施的流程等方面的管理特點［4］；Bonvillian和Van Atta分析了ARPAE如何采用關(guān)鍵的DARPA方法，形成了新的ARPA-E管理創(chuàng)新模型［5］。其他方面的研究有D.Hart和M.Kearney關(guān)于ARPA-E在促進美國能源創(chuàng)新方面的研究［3］，B.Haley關(guān)于ARPA-E在公共部門促進可持續(xù)轉(zhuǎn)型的作用［6］等。國內(nèi)相關(guān)研究很少，目前能檢索到的以ARPA-E為主題的文章僅有4篇［7-10］，其中，只有陳偉的論文是一篇研究論文［8］，其余三篇都是介紹性文章。陳偉的研究對ARPA-E的工作邊界定義、運營管理模式、立項實施流程、評估模式及內(nèi)外部協(xié)調(diào)機制做出了描述與闡釋，但對于ARPA-E的使命、組織特點和計劃項目的運行缺乏深入的分析。從總體上看，國內(nèi)學術(shù)界對ARPA-E的研究是不足的，需要加強相關(guān)的研究。

本文基于ARPA-E官網(wǎng)原始數(shù)據(jù)和相關(guān)文獻，從ARPA-E的使命定位出發(fā)，從組織創(chuàng)新、計劃的設(shè)置和全流程管理機制三個方面，對ARPAE是如何支持變革性技術(shù)發(fā)展這一問題做一探討，總結(jié)其成功的經(jīng)驗，提出對中國發(fā)展有借鑒意義的建議。

1 ARPA-E的使命與定位

1.1 ARPA-E設(shè)立的背景和緣由

設(shè)立ARPA-E是作為保持和提高美國競爭力的一項具體行動措施而提出的。2005年美國國家科學院的報告《站立在風暴之上》（Rising above the Gathering Storm）向國會建議成立ARPA-E：聯(lián)邦政府應(yīng)在能源部內(nèi)建立類似DARPA的組織，稱為能源高級研究計劃局（ARPA-E），該組織向負責科學的副部長報告，并負責資助特定的研究與發(fā)展計劃，以應(yīng)對美國長期的能源挑戰(zhàn)［11］。

報告建議，新機構(gòu)應(yīng)效仿DARPA模式，資助創(chuàng)造性、非常規(guī)、變革性（transformational）和通用性研究，這些研究是那些工業(yè)界自己無法或不愿意開展的研究。這樣的研究風險和潛在回報都很高，而且一旦成功可以為國家?guī)砭薮蟮睦妗蟾娼ㄗh，ARPA-E在第一年的初始資金為3億美元，在5年的時間里增加至10億美元［11］。

2007年國會《美國競爭力法案》（America COMPETES Act，以下簡稱《法案》）［12］規(guī)定設(shè)立ARPA-E，具體條文吸收了《站立在風暴之上》的一些建議。

1.2 ARPA-E的使命與目標

《法案》把ARPA-E的使命定義為克服能源技術(shù)發(fā)展中長期和高風險的技術(shù)壁壘。《法案》規(guī)定ARPA-E有兩個主要目標：第一，通過發(fā)展能源技術(shù)來加強美國的經(jīng)濟和能源安全，從而實現(xiàn)減少從國外進口能源，減少能源相關(guān)的排放，包括溫室氣體，提高所有經(jīng)濟部門的能源效率；第二，確保美國在發(fā)展和應(yīng)用部署先進能源技術(shù)方面保持技術(shù)領(lǐng)先。

《法案》還規(guī)定ARPA-E應(yīng)通過以下方式實現(xiàn)規(guī)定的目標：①確定和促進基礎(chǔ)科學的革命性進展；②將科學發(fā)現(xiàn)和尖端發(fā)明轉(zhuǎn)化為技術(shù)創(chuàng)新；③在因技術(shù)和金融不確定性所導致的工業(yè)界本身不太可能承擔的領(lǐng)域，加速變革性技術(shù)進步［12］。

1.3 ARPA-E的定位：支持變革性技術(shù)的發(fā)展

按照《法案》的規(guī)定，ARPA-E支持的能源技術(shù)領(lǐng)域是工業(yè)界由于技術(shù)和資金的不確定性而不愿支持的，同時也與能源部其他部門資助的研究計劃有所區(qū)別，因此，ARPA-E定位于資助高風險和高收益的研究，支持變革性技術(shù)發(fā)展。

1.3.1 ARPA-E對變革性技術(shù)的解釋。《法案》授權(quán)ARPA-E加速變革性技術(shù)進步，但并沒有對什么是變革性技術(shù)給予解釋和指導。ARPA-E在官方文件中把支持變革性技術(shù)當作自己的使命。ARPA-E 2010財年年度報告指出：“ARPA-E投資和管理變革性能源技術(shù)的發(fā)展，只有這些技術(shù)具有從根本上改變美國能源現(xiàn)實的潛力。從定義上講，變革性技術(shù)就是那些打破現(xiàn)狀的技術(shù)。它們不尋求進化式的改進，而是推動革命性的變革。這些技術(shù)不僅超越了當前的技術(shù)，而且使那些技術(shù)過時。ARPA-E的目標是在（技術(shù)）周期的早期階段加速轉(zhuǎn)型能源技術(shù)的發(fā)展。”［13］。2014年4月28日，ARPA-E在慶祝其成立5周年的新聞稿中，將其使命描述為“通過高風險、高回報的投資來催化和加速變革性能源技術(shù)的創(chuàng)造”［14］。可見，變革性技術(shù)的概念與今天流行的“顛覆性技術(shù)”概念相似，其效果是對現(xiàn)有技術(shù)的根本性變革。

然而，變革性技術(shù)常常是事后才能辨認出來。那么，ARPA-E是如何資助變革性技術(shù)的呢？

ARPA-E對變革性技術(shù)的資助，首先體現(xiàn)在其資助的定位、范圍和資助重點方面。

1.3.2 ARPA-E資助高風險和高收益的應(yīng)用研究與發(fā)展。這是ARPA-E區(qū)別于能源部其他辦公室的所在。能源部資助的科學機構(gòu)有兩類：一是研究計劃的科學辦公室，主要資助基礎(chǔ)研究；二是應(yīng)用型計劃辦公室，包括能源效率和可再生能源辦公室（EERE）等，主要資助應(yīng)用研究和技術(shù)發(fā)展，通常是常規(guī)的低風險、改進性的技術(shù)發(fā)展。而ARPA-E主要資助“應(yīng)用研究與發(fā)展”，是基礎(chǔ)研究與技術(shù)發(fā)展之間的空白間隙（如圖1所示），是高風險研究，且不是資助增量式的改進，而是資助變革性的進展。

圖1 ARPA-E的定位及其與能源科學辦公室和應(yīng)用能源辦公室的關(guān)系［15］

ARPA-E資助項目的技術(shù)成熟度（TRL）等級主要集中在從技術(shù)概念（TRL等級2）到實驗室環(huán)境下部件或子系統(tǒng)的驗證（TRL等級4）之間，這些項目通常都橫跨基礎(chǔ)研究與技術(shù)發(fā)展中間的多個階段（如圖2）［13］。

圖2 ARPA-E資助項目的技術(shù)成熟度等級［13］

1.3.3 ARPA-E資助項目的重點。根據(jù)ARPA-E的使命，項目的選擇和資助的重點有以下幾個方面：①高影響力。ARPA-E資助的項目加強美國的經(jīng)濟和能源安全；確保美國在發(fā)展和部署先進能源技術(shù)方面的技術(shù)領(lǐng)先地位；為美國人帶來重大的經(jīng)濟影響和社會改善。②技術(shù)突破。ARPA-E確認那些可以使現(xiàn)有技術(shù)過時的顛覆性的能源技術(shù)。③附加值。ARPA-E計劃的領(lǐng)域和選定的項目促進早期變革性技術(shù)的研發(fā)，這些技術(shù)沒有被其他人所推進。④一流的團隊。ARPA-E通過將科學家和工程師組成團隊，快速推進能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，將來自不同科學、技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域那些本不可能一起工作的人才聚集在一起，從而培育項目的發(fā)展［13］。

1.3.4 ARPA-E資助變革性技術(shù)的特點。如上所述，APRA-E雖然沒有對“變革性技術(shù)”一詞給出一個具體的、可操作的定義，但給出了一些原則性說明。概括來說，ARPA-E要支持的變革性技術(shù)有如下特點：高風險和高影響的項目；現(xiàn)在還沒有實現(xiàn)的顛覆性應(yīng)用技術(shù)，但有很大的潛在應(yīng)用；突破性的科學，可以通過革命性的技術(shù)進步改變一個領(lǐng)域；需要快速和靈活的實驗或工程的項目；吸引下一代能源研究人員和企業(yè)家；將技術(shù)機會與尚未完成的使命任務(wù)差距結(jié)合起來［15］。這些思想為APRA-E資助變革性技術(shù)提供了指導和思想方案。

1.4 ARPA-E支持變革性技術(shù)發(fā)展的途徑

根據(jù)ARPA-E的使命和定位，ARPA-E主要是從三個方面通過高風險、高回報的投資，實現(xiàn)其推進變革性技術(shù)發(fā)展的目標：①組織設(shè)計和組織文化；②資助計劃總體框架設(shè)計；③建立一套獨特的計劃全過程流程。

2 ARPA-E的組織設(shè)計與組織文化

ARPA-E是以DARPA為原型的。DARPA資助具有高風險和高收益的研究，其組織具有獨特性。ARPA-E繼承了DARPA模型中許多成功要素，同時根據(jù)能源領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的資源與需求做出了一些改進，如圖3所示。

圖3 建立在仿效DARPA基礎(chǔ)上的ARPA-E模式［16］

2.1 DARPA的組織特點

2.1.1 組織的獨立性。DARPA是美國國防部長領(lǐng)導下的一個獨立組織，與軍隊各系統(tǒng)明確分開。國防部長和國防部長辦公室很少直接干預(yù)DARPA的具體項目。

2.1.2 扁平化的結(jié)構(gòu)。DARPA是一個“小核心，大外圍”的扁平化、微型化組織，DARPA的核心是100余名的計劃主管和100余名的服務(wù)人員。整個組織的主要管理體系只有局長、辦公室主任和計劃主管三個層級。這種組織機構(gòu)設(shè)置，一方面極大地簡化了其決策和管理流程，另一方面有利于及時對資助的項目做出調(diào)整，甚至終止項目，在很大程度上提升了DARPA組織的靈活性。

2.1.3 DARPA的計劃主管制度。DARPA模式的核心是計劃主管制度，授權(quán)計劃主管負責項目的選擇、安排和促進項目的進展。計劃主管的任職資格是在軍隊、企業(yè)或?qū)W術(shù)機構(gòu)擁有5年以上的工作經(jīng)驗，對相關(guān)技術(shù)有足夠靈敏的科學嗅覺，又具備一定的研究背景和技術(shù)深度。他們還需要有豐富的管理經(jīng)驗和項目投資經(jīng)驗，能充分挖掘潛在的科研項目和優(yōu)秀的科研人才。計劃主管實行的是聘任制度，有專門的法案規(guī)定了計劃主管的人事招聘權(quán)限。通常情況下，計劃主管會與項目共進退，聘期一般為3～5年［17］。

美國卡納基梅隆大學E.R.Fuchs博士在2010年發(fā)表的關(guān)于DARPA案例研究的論文，深入揭示了計劃主管在DARPA項目運行中的核心作用：識別技術(shù)發(fā)展方向；培育共同研究主題；建立技術(shù)共同體，提高信息流動；為新技術(shù)方向體用第三方驗證。為此，計劃主管通過頭腦風暴和現(xiàn)場訪問等多種形式，與科學家、軍隊官員、產(chǎn)業(yè)界人士多方建立廣泛聯(lián)系，充當嵌入科學創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的代理人，重建了研究者之間及其與技術(shù)使用者之間的社會網(wǎng)絡(luò)［18］。

2.2 ARPA-E的組織特點

2.2.1 組織的獨立性。美國國家科學院在《站立在風暴之上》報告中建議，將ARPA-E設(shè)置在當時的DOE科學辦公室內(nèi)，但國會決定使其成為DOE內(nèi)部的自治機構(gòu)，而不是部門官僚機構(gòu)。在參議院的建議和同意下，ARPA-E主任由總統(tǒng)任命，并直接向能源部長報告。能源部內(nèi)任何其他計劃都不得向ARPA-E主任報告的規(guī)定，使得ARPA-E主任不能同時領(lǐng)導能源部內(nèi)的其他辦公室或計劃。能源部對ARPA-E的預(yù)算要求與部門預(yù)算的其余部分“分開并區(qū)別開來”，并且由ARPA-E管理的國會對能源轉(zhuǎn)型加速基金的撥款也應(yīng)與部門預(yù)算的其余部分“分開并區(qū)別開來”［16］。

2.2.2 與DARPA類似之處。①扁平化的組織。如DARPA一樣，ARPA-E也是一個“扁平化”的組織架構(gòu)，分為兩層，上層架構(gòu)中最重要的是機構(gòu)主任和副主任，下層架構(gòu)中是負責具體工作的研究團隊，包含計劃主管和研究員兩種職位。此外，ARPA-E還有支撐團隊專職負責項目研究以外的工作，包括技術(shù)的市場轉(zhuǎn)化、法律問題咨詢以及行政工作支持等。2017年，工作人員包括1位主任，2位主任顧問，3位副主任，16位計劃主管，4位研究員，15位并購、預(yù)算、外部事務(wù)和法務(wù)人員，13位T2M顧問［16］，如圖4所示。扁平的、非層級的組織架構(gòu)一方面加速了組織內(nèi)部交流，簡化了項目討論、選擇、審批等流程，另一方面提高了組織承擔風險的能力，營造了一個鼓勵冒險的組織氛圍，使得計劃主管愿意追求高風險高收益的項目。②授權(quán)計劃主管。與DARPA一樣，APPA-E是以計劃主管為核心來運行的。計劃主管的職位期限不超過三年。《法案》授予了ARPA-E極大的權(quán)力，使其有能力避開僵化的公務(wù)員招聘流程和薪資制度，迅速聘用優(yōu)秀人才為計劃主管。計劃主管職位本身也被賦予了極大的權(quán)力，每個人都有強大的權(quán)力和自由裁量權(quán)來管理相關(guān)能源領(lǐng)域內(nèi)一系列高風險和高收益的計劃。ARPA-E盡力吸引能源領(lǐng)域世界級頂尖的科學家和工程師，并要求計劃主管在將科學、技術(shù)和商業(yè)與多學科團隊聯(lián)系等方面具有豐富的經(jīng)驗，能夠有效地識別有前途的技術(shù)領(lǐng)域，并促進技術(shù)后續(xù)商業(yè)化發(fā)展。計劃主管的任命僅限于他們支持項目的持續(xù)時間。由于規(guī)劃主管只有三年的時間來交付一項技術(shù)，并對他們資助的項目產(chǎn)生影響［15］，因此，以這種方式輪換計劃項目領(lǐng)導，為項目的每一輪資助提供了新的視角和熱情，也帶來了速度和緊迫感。

圖4 ARPA-E的組織架構(gòu)［16］

2.2.3 組織的獨特性。與DARPA主要推進“無人區(qū)”的前沿技術(shù)領(lǐng)域不同，ARPA-E的領(lǐng)域是一個已建立起的傳統(tǒng)領(lǐng)域（能源），且ARPA-E每個財年的年度預(yù)算有限，大約只有DARPA的十分之一，因此，ARPA-E組織設(shè)計具有一些新的特點：①在項目成果轉(zhuǎn)化方面，由于能源領(lǐng)域不能為ARPA-E提供初始市場，因而ARPA-E組建了一個獨立的商業(yè)化團隊，專職推動ARPA-E技術(shù)的商業(yè)進展；②在人才支持方面，ARPA-E增加了一個研究員計劃，成員都是近期畢業(yè)的杰出博士，幫助計劃主管打造自己的團隊，從而增強每個團隊的能力。此外，還設(shè)立了首席科學顧問職位，為計劃和技術(shù)的發(fā)展提供戰(zhàn)略咨詢和指導。

2.3 ARPA-E的組織文化

所謂組織文化是指組織全體成員共同接受的價值觀念、行為準則、團隊意識、思維方式、工作作風、心理預(yù)期和團體歸屬感等群體意識的總稱。組織文化在支持技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮著特別重要的作用，因為它通過鼓勵個人和群體的行為、行動和態(tài)度的重復性，將組織中的個人目標統(tǒng)一起來，以實現(xiàn)組織目標。DARPA在長期實踐中形成了勇于創(chuàng)新和承擔風險的創(chuàng)新文化；ARPA-E通過學習DARPA的特點和自我創(chuàng)新，形成了有利于實現(xiàn)自身使命的創(chuàng)新文化。ARPA-E主任在建設(shè)和維持組織創(chuàng)新文化中具有十分重要的作用。

2.3.1 價值觀：面向未來的技術(shù)發(fā)展。ARPA-E樹立的使命目標是面向未來，實現(xiàn)能源技術(shù)領(lǐng)域的突破，而不是漸進的進步。保持面向未來的方向意味著不斷發(fā)展和調(diào)整，旨在識別潛在的突破性想法和技術(shù)流程。ARPA-E將這樣一個過程描述為對“空白區(qū)域”的搜索。ARPA-E不斷尋找“空白”，以產(chǎn)生能源技術(shù)創(chuàng)新為目標，追求兩個截然不同但相關(guān)的研究領(lǐng)域：第一個是追求真正新穎或未得到充分探索的技術(shù)想法或方法，超出了當前技術(shù)可能邊界的能力；第二個是有意填補其他研究或資助項目留下的空白［5，16］。

除了進行技術(shù)方面的探索外，面向未來還意味著要吸引一批有才華的計劃主管，這些計劃主管有權(quán)尋求空白，構(gòu)建新計劃并積極指導其項目。

2.3.2 激勵創(chuàng)新與容忍失敗。ARPA-E的法定任務(wù)就是確定和推廣具有革命性前景的想法，并支持那些企業(yè)無法單獨支持的想法。這要求以探索的方式管理ARPA-E的活動，即試圖發(fā)現(xiàn)全新的技術(shù)發(fā)展曲線，而不是像通常的開發(fā)方式那樣使用已知的研究工具和活動，這樣的探索可能導致消耗精力、效果不佳以及早期失敗的問題，因此，需要擁有長遠眼光并對失敗寬容。ARPA-E激勵創(chuàng)新和承擔風險的價值觀和文化規(guī)范表現(xiàn)在兩個方面：①鼓勵愿意承擔風險的個體人員尋找真正的新想法，并實現(xiàn)有潛力的想法；②充分的溝通，使在不能產(chǎn)生統(tǒng)一想法的情況下促進創(chuàng)新，即鼓勵對這些想法進行建設(shè)性的智力辯論。ARPA-E采用了著名的“建設(shè)性對抗”核心規(guī)范：首先，個人可以辯論想法的技術(shù)優(yōu)點，而不必擔心遭到報復，并有信心將所提出的任何批評視為建設(shè)性的，而不是作為個人攻擊；其次，計劃主管和其他工作人員之間在專業(yè)上有著融洽的關(guān)系，共同為實現(xiàn)該機構(gòu)的使命和目標而努力。強大的溝通渠道構(gòu)成了應(yīng)對研發(fā)不確定性的重要工具，其既是產(chǎn)生想法的源泉，也是解決問題的手段［16］。

2.3.3 賦權(quán)個人。人員方面，賦予個人權(quán)力可以使創(chuàng)新導向組織招募并留住頂尖人才。這種賦權(quán)是尋求新方向和促進創(chuàng)新的關(guān)鍵要素，而不是僅僅為了獲得短期商業(yè)回報而受到的激勵。

ARPA-E從來不會為計劃主管的研究計劃設(shè)置特定的方向，因此，ARPA-E的計劃主管在發(fā)展具有潛在變革性的重點技術(shù)計劃時擁有極大的自主探索權(quán)。在得到廣泛授權(quán)后，計劃主管可以面向整個能源領(lǐng)域探索新想法。

ARPA-E計劃主管的自由裁量權(quán)，體現(xiàn)在選擇資助項目方面（ARPA-E選擇資助項目的過程依賴于計劃主管的洞察力和自由裁量權(quán)，而不是嚴格遵守特定的管理程序），計劃主管有權(quán)資助那些看起來比其他項目風險更大，但被認為在成功后具有更大潛力的項目。在項目實施階段，ARPA-E計劃主管通過技術(shù)研究指導和反饋，直接與獲資助的項目團隊合作，在必要時通過更改項目技術(shù)目標、預(yù)算和時間表來積極參與正在進行的項目。

2.4 小結(jié)：組織文化撫育變革性技術(shù)發(fā)展

美國國家科學院在2017年對ARPA-E的評估報告中指出，ARPA-E的組織特征對實現(xiàn)其使命和目標的潛在貢獻巨大。“缺少這些不一定會失敗，有了這些也未必能保證必然成功。但是，這些特性對于使成功成為可能的文化非常重要。”［16］

3 ARPA-E支持變革性技術(shù)的資助計劃設(shè)置

ARPA-E的資助是圍繞促進變革性技術(shù)而建立起來的，分為計劃—項目兩個層次，如圖5所示。ARPA-E計劃分為三種類型：重點計劃、開放計劃和IDEAS（Innovative Development in Energy-Related Applied Science，與能源相關(guān)的應(yīng)用科學的創(chuàng)新發(fā)展）計劃，在這些計劃之下資助大量的項目。重點計劃是圍繞技術(shù)或技術(shù)領(lǐng)域資助具體項目；開放計劃定期地為不屬于單一技術(shù)領(lǐng)域或以解決所有能源相關(guān)技術(shù)的、更大范圍的項目提供資助；IDEAS計劃則是為早期應(yīng)用研究的快速支持提供持續(xù)的機會。這三個計劃構(gòu)成了完整的ARPA-E支持變革性技術(shù)的計劃。

圖5 ARPA-E的計劃項目布局

3.1 ARPA-E三類計劃的定位和特點

3.1.1 重點計劃。重點計劃是ARPA-E用來支持變革性技術(shù)最常見也是最重要的一類計劃，其資助金額的規(guī)模約占ARPA-E年度預(yù)算的三分之二，單個計劃的資助金額規(guī)模在3 000萬～5 000萬美元之間，并且由5～15個獨立的項目組成。重點計劃的生命周期在3～5年之內(nèi)，聚焦于特定的能源技術(shù)領(lǐng)域，通常都是一些跨學科的前沿研究領(lǐng)域（表1）。

表1 首批資助的重點計劃（2009年）

重點計劃的創(chuàng)建必須同時滿足“技術(shù)推動”和“市場拉動”兩個特點，如圖6所示。必須著眼于所研發(fā)項目及其技術(shù)的上下游，不僅要追求技術(shù)在能源領(lǐng)域的潛在影響，也要考慮其在能源市場上的成本和收益問題，從而確保在這些計劃的支持之下，ARPA-E能夠培育出高風險和高收益并存的變革性技術(shù)［13］。

圖6 技術(shù)推動和市場拉動［13］

3.1.2 開放計劃。開放計劃面向的范圍并不限于特定的能源技術(shù)領(lǐng)域，其目標是在能源應(yīng)用的各個領(lǐng)域支持潛在顛覆性新技術(shù)的發(fā)展。ARPA-E尋求支持能源研發(fā)所有領(lǐng)域的變革性研究，包括流動和固定的應(yīng)用。開放計劃確保ARPA-E不會錯過支持重點技術(shù)項目主題之外的創(chuàng)新能源研發(fā)的機會，或在重點計劃招標結(jié)束后發(fā)展的創(chuàng)新能源研發(fā)。ARPA-E把開放計劃視為重點計劃的完美補充，是培育最具創(chuàng)新性能源技術(shù)的一種重要手段［19］。

ARPA-E每隔3個財年都會發(fā)布一次新的開放計劃，其資助金額的規(guī)模約占ARPA-E年度預(yù)算的三分之一，每次資助40～60個項目，資助金額超過1億美元。

2009年，ARPA-E啟動了該機構(gòu)的首個計劃，公開征求最具革命性的能源技術(shù)。首批開放計劃資助了36個項目，獲得了1.76億美元的聯(lián)邦資金支持。2009年、2012年、2015年和2018年4次開放計劃資助情況如表2所示。

表2 開放計劃2009年、2012年、2015年和2018年資助概況

3.1.3 IDEAS計劃。IDEAS計劃的目的是快速支持早期階段的應(yīng)用研究，以探索對于變革性和顛覆性能源技術(shù)變革具有潛力的開創(chuàng)性新概念和想法。IDEAS的資助是靈活的，采取分析或探索性研究的形式，為ARPA-E資助重點技術(shù)項目發(fā)展提供對后續(xù)有用的信息。IDEAS資助還支持某個獨特新技術(shù)的概念驗證項目的研究，該項目可以是目前尚未得到ARPA-E支持的領(lǐng)域，也可以對正在進行的重點技術(shù)計劃有潛在的增強作用［20］。

ARPA-E于2013年9月創(chuàng)建了第一次IDEAS計劃，一開始只是將其作為一個試點計劃，在該計劃結(jié)束時并獲得成功之后，才把該計劃列為每年一度的計劃，整個計劃的資助金額約為1 000萬美元，單個項目的資助金額不超過50萬美元，但具體要視可用資金的情況而定［21］。

3.2 ARPA-E計劃的資助方式

ARPA-E通過以上三種計劃初步建立起了一個能夠支持變革性技術(shù)發(fā)展的資助框架，在該框架之下，ARPA-E針對這三種計劃推出了三種資助方法：特定計劃領(lǐng)域的資助招標、開放式資助招標和滾動公開招標。

根據(jù)ARPA-E官方網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2018財年的最后一次項目選擇，ARPA-E已經(jīng)通過這三種資助方式發(fā)布了50多個重點計劃招標和4次公開計劃招標（2009年、2012年、2015年和2018年），在860多個項目中投資超過21.5億美元；此外，從2013年9月起，ARPA-E每年都會啟動IDEAS計劃，進行滾動公開招標資助。

3.3 小結(jié)：三類計劃構(gòu)成資助變革性技術(shù)的全面格局

ARPA-E三類計劃設(shè)置形成了支持變革性技術(shù)的全面布局。重點項目以技術(shù)推力和市場拉力相結(jié)合，瞄準具有突破性潛力的技術(shù)開展攻關(guān)，但重點計劃只涵蓋了能源技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的一部分，還有更廣泛領(lǐng)域的技術(shù)機會沒有涵蓋。從創(chuàng)新活動的范圍與時間線來看，創(chuàng)新應(yīng)該是一個連續(xù)的活動，因此，在重點計劃的主題之外或在重點招標結(jié)束之后，還會有許多新的對于實現(xiàn)ARPA-E的使命來說具有重大促進意義的創(chuàng)新研發(fā)機會。ARPA-E的開放計劃支持在整個能源應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)具有潛在變革性的新技術(shù)，確保了該機構(gòu)不會錯過支持這些創(chuàng)新能源研發(fā)的機會。開放計劃拓寬了ARPA-E在整個能源應(yīng)用范圍內(nèi)支持變革性技術(shù)的能力，并使該機構(gòu)能夠更加及時地把握住能源研發(fā)界的發(fā)展動向。重點計劃和開放計劃相互補充，既保證重點突破，又力圖捕捉更多的機會。

IDEAS專注能源各領(lǐng)域的早期應(yīng)用研究，并連續(xù)滾動地支持，確保該類計劃支持的技術(shù)始終處于最前沿，為重點計劃的設(shè)立提供了新的源泉。ARPA-E使命的核心是能夠迅速采取行動，并為最尖端的想法提供資金，而IDEAS計劃是ARPA-E調(diào)整其模式以利用新的科學發(fā)現(xiàn)和市場發(fā)展的另一個重要資助工具。ARPA-E把IDEAS計劃看作能源技術(shù)的一個新范式的方向，資助的項目只有一個創(chuàng)新的概念是不夠的，還必須代表能源技術(shù)方面根本的新范式，有可能對ARPA-E的使命領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，并逐步取代當前的已有技術(shù)。

進一步地結(jié)合多源流分析框架梳理媒體影響計劃生育政策變遷的邏輯機制，可以歸結(jié)出媒介融合背景下媒體影響政策變遷的基本邏輯：一是在問題流中，通過構(gòu)建明晰指標、推動焦點事件、持續(xù)問題反饋提升觸發(fā)機制效果；二是在政策流中，通過呈現(xiàn)民間話語、強化專家聲音、構(gòu)建良性對話推動政策共同體之間的虛擬接觸博弈；三是在政治流中，通過匯聚網(wǎng)絡(luò)民意、打造意見領(lǐng)袖激活國民輿論熱情。同時，傳統(tǒng)媒體與新媒體在影響路徑上有所差異(見圖8)。

4 ARPA-E的計劃過程模式

根據(jù)其項目的選擇和資助重點，ARPA-E從一開始就建立了一個從計劃概念到實施的完整模式，包括設(shè)想-參與-評估-設(shè)立4個主要階段，如圖7所示，這個過程通常要6～8個月。

圖7 ARPA-E計劃從創(chuàng)建到實施過程階段圖［15］

這一流程的前兩個階段旨在將一個好想法發(fā)展成為一個計劃的實際《項目資助指南》（Funding Opportunity Announcement，F(xiàn)OA）；第3階段利用一個新的同行評議過程來選擇最有可能產(chǎn)生變革和顛覆性技術(shù)的項目；第4階段的特點是合同的商議與談判以及撥款，這一階段只需要2～3個月。

4.1 第1階段：從愿景到確立計劃的主題

計劃的創(chuàng)建過程起源于研究愿景（research visioning），即關(guān)于未來技術(shù)的設(shè)想［5］。這從一名潛在的計劃主管在其職位面試中提出的想法就開始了。一旦某個想法及其提出者被接受，ARPA-E就開始深入發(fā)掘能源有關(guān)的主題進行全面探索，旨在確定可以形成技術(shù)發(fā)展項目的具體題目。

這種探索的目標是指向私有部門或其他聯(lián)邦研究計劃不太可能解決的技術(shù)“空白區(qū)域”或技術(shù)機會，正如本文前面所指出，主要有兩種：一種是完全新穎或者尚處于初步探索階段的技術(shù)方法，另一種是其他研究或資助項目中留下的空白。兩者都面臨著資金投入短缺的制約，前者主要是大多聚焦在創(chuàng)新的“死亡之谷”階段，該階段需要投入大量的資金，單憑某個部門或機構(gòu)無法承擔如此巨大的研發(fā)成本；后者大多偏離目前的主流研究方向，無法吸引到足夠的政府和私人R＆D投入。而且，這些“空白區(qū)域”所培育的技術(shù)在大多數(shù)情況下都超出了當前技術(shù)的可能邊界，其他機構(gòu)沒有能力或者不愿從事這些領(lǐng)域的研發(fā)活動。相較之下，ARPA-E卻將這些“空白區(qū)域”視為戰(zhàn)略需求，可以介入進來解決這個領(lǐng)域的研發(fā)缺口，通過為前沿項目提供定向資金來嘗試推動這一前沿的開拓［16］。

在探索新計劃的戰(zhàn)略主題概念和項目的空白方向方面，ARPA-E利用一種結(jié)合“技術(shù)推力”和“市場拉力”的“矩陣式結(jié)構(gòu)”來進行探索。這一矩陣式結(jié)構(gòu)的橫軸是應(yīng)用科學與技術(shù)，代表著可以集成各種能源系統(tǒng)中的前端平臺技術(shù)；縱軸是綜合能源系統(tǒng)，代表著智能、節(jié)能和經(jīng)濟的各種終端應(yīng)用能源系統(tǒng)，這些能源系統(tǒng)往往能夠?qū)δ茉词袌霎a(chǎn)生直接影響。該矩陣結(jié)構(gòu)將各個計劃主管按照其能源技術(shù)背景分為兩組，分別從應(yīng)用科學與技術(shù)、綜合能源系統(tǒng)兩個方面對新計劃進行深度挖掘，并最終在兩者之間可能出現(xiàn)的交叉處構(gòu)建新計劃的主題概念［15］。2012年財年矩陣組織如表3所示。

表3 ARPA-E的矩陣組織結(jié)構(gòu)［15］

與傳統(tǒng)聯(lián)邦研究計劃中的線性探索結(jié)構(gòu)不同，ARPA-E設(shè)計的這種矩陣結(jié)構(gòu)可以促進內(nèi)部辯論、建設(shè)性對抗和合作，通過綜合各方的意見來促進研究計劃主題的形成［22］。

4.2 第2階段：計劃確立階段

在確定計劃研發(fā)的潛在主題之后，ARPA-E的計劃主管會舉辦一個為期1～2天的開放式技術(shù)研討會，會議將邀請40～60名來自相關(guān)科學、技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)域的專家，收集他們關(guān)于當前最先進的技術(shù)和即將出現(xiàn)的新技術(shù)機會的意見，討論確定的關(guān)鍵挑戰(zhàn)的解決方案。這種跨學科的討論，對于彌合基礎(chǔ)研發(fā)與應(yīng)用研發(fā)之間的差距、確定將科學與技術(shù)和市場聯(lián)系起來的技術(shù)挑戰(zhàn)和機遇是十分重要的［13］。

在每次研討會之后，計劃主管都會提出一個新的計劃，并針對一系列能夠證明該計劃創(chuàng)建合理性的標準對該計劃進行建設(shè)性辯論（見表4）。

表4 ARPA-E計劃創(chuàng)建標準［13］

經(jīng)過激烈的“建設(shè)性的對抗”以及和所有ARPA-E計劃主管的辯論，計劃主管將逐漸完善其計劃。在結(jié)合了內(nèi)部和外部的反饋之后，尋求主管的批準，如果成功，一個新的ARPA-E計劃將被創(chuàng)建，進而發(fā)布申請指南，征集申請書。

4.3 第3階段：項目評議階段

第3個階段是ARPA-E的項目評議階段，即同行評議過程，是計劃成功的關(guān)鍵組成部分。項目申請先提交簡短的概念文件，作為項目申請人要提交一份5～7頁的概念文件作為其項目申請書的摘要，如果通過，可以提交完整的項目申請書，申請書內(nèi)容提供有關(guān)先前、當前和未決的資金來源（私人和公共渠道）信息，并解釋為什么其他資金來源不支持該項目。完整的項目申請書將由ARPA-E計劃主管和評審專家進行評議。

評審專家被要求根據(jù)以下列出的四組標準對這些項目申請書進行評估并打分：①擬議技術(shù)相對于當前技術(shù)水平的影響（30%）——要求申請人申請書的主要思想圍繞該技術(shù)多大程度上具有變革性和破壞性，并能夠提出一種創(chuàng)新的方法來對其進行重大改進；對競爭性商業(yè)和新興技術(shù)的認識以及該想法將如何對這些技術(shù)產(chǎn)生重大改進；申請人是否有將新技術(shù)從實驗室過渡到商業(yè)應(yīng)用的“合理有效的策略”；②總體科學技術(shù)水平（30%）——申請人必須展示這個想法在多大程度上是“獨特和創(chuàng)新”的以及可靠的技術(shù)方法，包括適當明確的技術(shù)任務(wù)、明確的項目最終結(jié)果和可以交付的成果等；③資格、經(jīng)驗和能力（30%）；管理計劃（10%）［16］。

ARPA-E邀請世界級的科學家和工程師擔任項目評議專家，讓他們在幾周內(nèi)審查概念文件和完整的申請書，然后將它們匯集到價值審查委員會審查其評估結(jié)果，生成“討論”清單。最后，由ARPA-E的機構(gòu)主任決定哪些申請書得到批準。

ARPA-E項目評議過程有一個顯著的特點是，在項目評審環(huán)節(jié)加入申請人申辯流程。通過聆聽評審專家的意見以及申請人對他們的項目申請評審做出的申辯，可以使計劃主管更客觀、全面地了解該項目申請，從而選擇他認為有前景的項目來進行資助。這一做法在業(yè)內(nèi)得到了極大的好評［15-16］。

4.4 第4個階段：項目實現(xiàn)階段

在項目實現(xiàn)階段，ARPA-E的計劃主管會全程跟蹤項目的實施以及項目的商業(yè)化轉(zhuǎn)化，并對這兩個環(huán)節(jié)做出相應(yīng)的管理與指導。

4.4.1 項目實施環(huán)節(jié)的管理。ARPA-E的計劃主管主要根據(jù)項目實施過程中的技術(shù)研究指導和反饋，來定期和頻繁地評估項目達成既定技術(shù)時間表的進度；與此同時，計劃主管也會根據(jù)最新的科學發(fā)現(xiàn)和研究發(fā)現(xiàn)對項目的階段時間表進行修改，從而積極管理項目實施，在必要情況下甚至做出盡早終止該項目資助的決定。

4.4.2 項目商業(yè)化的指導。每個ARPA-E項目都分配了一個團隊，其中包括一個技術(shù)到市場（T2M）顧問，負責為項目實施人員提供非技術(shù)方面的商業(yè)化援助，以幫助他們?yōu)樽罱K技術(shù)從實驗室走向市場的過渡做準備。

此外，ARPA-E每年還會舉辦一次ARPA-E能源創(chuàng)新峰會，致力于幫助其項目獲選者和非獲選者與風險投資公司、大公司和小公司建立關(guān)系，從而吸引他們?yōu)轫椖康暮罄m(xù)成果轉(zhuǎn)化投資。

4.5 小結(jié)

ARPA-E圍繞推進變革性技術(shù)，設(shè)計一個從計劃主題確立到實施的全過程程序。從一開始通過技術(shù)推進與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合的“矩陣型結(jié)構(gòu)”把握具體突破性潛力的技術(shù)主題。在計劃項目評審階段，通過嚴格的標準和程序，對申請的項目進行評議和選擇；在項目的實施階段，計劃主管深度參與項目實施管理，確定項目階段的實施進程。并且，ARPA-E還通過設(shè)立項目顧問，對項目的商業(yè)化提供指導。這樣，ARPA-E通過一套嚴格的管理機制，從計劃的設(shè)立到項目的實施，努力推進具有潛力的變革性技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展。

5 結(jié)論與借鑒

5.1 結(jié)論

美國科學院2017年對ARPA-E的評估結(jié)論肯定了ARPA-E在資助高風險和具有潛在變革性技術(shù)方面取得的成功，具體表現(xiàn)在：ARPA-E資助了當時沒有被其他資助者支持的研究，其中一些項目的結(jié)果已經(jīng)促使為各種技術(shù)提供后續(xù)資金，這些技術(shù)現(xiàn)已開始進入商業(yè)市場。ARPA-E資助的項目支持其法定使命和目標，雖然6年的時間還不夠長，無法提供可見的證據(jù)來證明那些受資助技術(shù)已經(jīng)得到廣泛使用，但是有明顯跡象表明，ARPA-E正在朝向其法定使命和目標邁進［16］。同年，著名的智庫——信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會（ITIF）的報告《ARPA-E：美國能源創(chuàng)新的全能催化劑》在國家科學院評估報告的基礎(chǔ)上，利用新的證據(jù)進一步得出結(jié)論：ARPA-E比其在聯(lián)邦研發(fā)機構(gòu)中的“老大哥們”更有效地產(chǎn)生對能源創(chuàng)新者有用的新想法，并且它以其他機構(gòu)無法做到的方式彌合了研究和使用之間的差距。報告駁斥了特朗普政府認為私營企業(yè)可以代替ARPA-E的說法，指出政府的資助并不是取代私營部門的投資，而是對它的補充；而能源部門的公司傾向于保守，甚至抵制創(chuàng)新，不能指望企業(yè)開展變革性技術(shù)研究。報告特別指出，由ARPAE資助的公司比其他清潔能源初創(chuàng)公司籌集到更多的私人資本，而且在籌資分配中排名前10%的概率特別高［3］。ARPA-E的成功實施證明政府在促進變革性技術(shù)發(fā)展中具有不可替代的重要作用。

概括總結(jié)，ARPA-E成功的要素有以下幾個方面。

①明確組織的使命和定位是ARPA-E成功的前提。

ARPA-E明確定位于支持其他政府部門和工業(yè)界沒有支持或不愿支持的高風險和高收益研究，并以此把尋求“空白”作為支持突破性技術(shù)的戰(zhàn)略方向，由此為計劃方向和主題的確立提供了有力的指導，為之后的成功奠定了基礎(chǔ)。

②組織的自主性是ARPA-E成功的組織保障。

《法案》規(guī)定，ARPA-E主任由總統(tǒng)任命，并直接向能源部長報告，同時有單獨的預(yù)算請求以及聘用人員的自主性和靈活性，這為ARPA-E的成功提供了組織保證。之前，能源部有設(shè)立過類似ARPA-E使命的機構(gòu)，但由于在組織上和預(yù)算上都沒有獨立性，實際上并沒有取得成功［16］。

③以計劃主管為核心的組織文化有利于推進高風險和高收益的變革性研究。

ARPA-E是一種明確的組織設(shè)計，它成功地學到了DARPA的基礎(chǔ)要素［5，23］，又增加了自己的創(chuàng)新，其組織結(jié)構(gòu)和組織文化有利于推進高風險和高收益的變革性技術(shù)研究。在組織結(jié)構(gòu)方面，扁平化的組織以及對機構(gòu)主任、計劃主管等職位職責的要求和授權(quán)，使每個崗位各司其職且相互協(xié)調(diào)，為機構(gòu)的順利運轉(zhuǎn)提供了強有力的保證。在組織文化方面，ARPA-E面向未來技術(shù)發(fā)展的價值觀、激勵創(chuàng)新與容忍失敗、賦權(quán)個人等對于推進高風險和高收益的變革性技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。特別是，ARPA-E的計劃主管有權(quán)力、責任和能力來對計劃的創(chuàng)立以及相關(guān)項目做出決策，是ARPA-E從DAPRA學到的精髓，并將其發(fā)揚光大。

④ARPA-E三種類型計劃的設(shè)置構(gòu)成了支持變革性技術(shù)發(fā)展的系統(tǒng)資助布局。

重點項目以“技術(shù)推力”和“市場拉力”相結(jié)合，瞄準具有突破性潛力的技術(shù)攻關(guān)；開放計劃則支持在整個能源應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)具有潛在破壞性的新技術(shù)，以不會錯過這些支持創(chuàng)新能源研發(fā)的機會。重點計劃和開放計劃相互補充，既保證重點突破，又力圖捕捉更多的機會。而IDEAS專注能源各領(lǐng)域的早期應(yīng)用研究，并連續(xù)滾動地支持，確保該類計劃支持的技術(shù)始終處于最前沿，為重點計劃的設(shè)立提供了新的源泉。

⑤ARPA-E建立了一種從愿景開始的計劃實施的新模式。

ARPA-E計劃的設(shè)立起源于對未來技術(shù)發(fā)展的愿景，創(chuàng)建了“設(shè)想-參與-評估-建立-實施”的計劃發(fā)展模式。這一模式有諸多創(chuàng)新之處：一是計劃主管從計劃創(chuàng)立、項目選擇到實施一直起中心作用，主動地參與管理。二是計劃主管自由裁量權(quán)與同行評議的平衡。傳統(tǒng)的同行評議有保守的傾向，不利于選擇具有變革性技術(shù)潛力的項目。ARPA-E項目選擇中，計劃主管對項目的自由裁量權(quán)起著重要的作用，超越傳統(tǒng)的同行評議主導地位。有研究表明，只有50%的ARPA-E項目是基于傳統(tǒng)的同行評議過程［24］。三是參與程度高。整個過程，科學家、工程師以及相關(guān)人士廣泛參與，提供豐富的新思想和新思路。四是促進研究與應(yīng)用的有機結(jié)合。從計劃建立開始，到技術(shù)實施過程與應(yīng)用方和商業(yè)人士的廣泛接觸，通過“技術(shù)推力”與“市場拉力”相結(jié)合的矩陣方法，促進技術(shù)研究與發(fā)展迅速與市場相結(jié)合。

5.2 借鑒

當前，中國在能源等領(lǐng)域推進變革性技術(shù)或顛覆性技術(shù)的發(fā)展需求迫切；同時，在發(fā)展和完善科技計劃方面，《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》提出“在事關(guān)國家安全和發(fā)展全局的基礎(chǔ)核心領(lǐng)域，制定實施戰(zhàn)略性科學計劃……”［25］，對于科學研究計劃提出了更高的要求。ARPA-E對中國推進能源等重要領(lǐng)域的變革性技術(shù)發(fā)展和在基礎(chǔ)核心領(lǐng)域?qū)嵤?zhàn)略性科學計劃有許多借鑒之處，在此提出以下幾方面建議。

①注重以技術(shù)愿景引導對未來技術(shù)機會的探索和重大研究計劃的確立，建立適當?shù)某绦蚝蜋C制，使更多的科學家和相關(guān)利益者參與其中，促進重大研究計劃沿著富有生命力的方向?qū)嵤?/p>

②資助變革性技術(shù)的計劃定位和目標要明確，與其他類型的計劃明確區(qū)分開來。計劃項目的確定要有明確推進變革性技術(shù)發(fā)展的指向，類似ARPA-E計劃，設(shè)立面向技術(shù)空白區(qū)域，而不是現(xiàn)有技術(shù)的改進。

③建設(shè)激勵創(chuàng)新和容忍失敗的創(chuàng)新文化，并具體落實在計劃項目的選擇和實施中。

④探索超越傳統(tǒng)同行評議的重大計劃項目立項機制，引入更多的相關(guān)利益者參與；探索ARPA-E計劃主管制度在中國的可行性，并在一些領(lǐng)域試點實施。

⑤在一個重要領(lǐng)域推進變革性技術(shù)，把重點計劃和面上自由探索計劃有機結(jié)合起來，使重點突破與創(chuàng)造廣闊的技術(shù)機會相結(jié)合。