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閆宏 許嵩：美軍在新興技術領域推進軍民一體化的新動向

軍工資源網 2022年06月02日
美軍在新興技術領域推進軍民一體化的新動向

閆  宏，許  嵩，劉海林，王之樂 （中國船舶集團有限公司第七一四研究所）


[摘 要] 近年來，隨著全球性商業(yè)市場規(guī)模的不斷擴張，先進計算、大數據分析、人工智能等新興技術的發(fā)展模式在很大程度上已經轉變?yōu)橛缮虡I(yè)市場的需求驅動為主。在此背景下，美軍主動作出調整，通過大規(guī)模創(chuàng)新組織形式、完善配套政策、加快項目落地等途徑，重啟與商業(yè)市場強化合作的努力，依托商業(yè)創(chuàng)新資源加快發(fā)展事關未來軍事能力的新興技術，形成了冷戰(zhàn)結束30年來推進軍民一體化的第二次高潮。
[關鍵詞] 新興技術；軍民一體化；商業(yè)創(chuàng)新

直到20世紀90年代，美軍始終在技術創(chuàng)新過程中扮演著獨立資助者的角色。隨著全球性商業(yè)市場的規(guī)模不斷擴張，以及企業(yè)在技術創(chuàng)新方面的角逐日漸白熱化，當前這一局面已經發(fā)生了深刻變化。據英國《金融時報》旗下fDi情報網站的一項研究，2020年度全球范圍研發(fā)投入排名前20的企業(yè)全部集中于互聯網零售、通信設備、消費電子、軟件信息、汽車制造、制藥和半導體等商業(yè)領域，投入總額超過3000億美元，成為驅動全球新興技術創(chuàng)新的支配性力量。先進計算、大數據分析、人工智能、自主系統(tǒng)、機器人和生物技術等對于美軍形成未來軍事能力至關重要的新興技術，其發(fā)展模式在很大程度上已經轉變?yōu)橛缮虡I(yè)市場的需求驅動為主。上述深刻變化，引起了美國學術界和智庫的高度重視，他們普遍認為國防部不再能夠主導技術創(chuàng)新的全部重要趨勢，而撬動商業(yè)研發(fā)投資、加快商業(yè)新技術的軍事應用轉化，對于美軍而言從未像今天這樣迫切。在官方政策上，美國國防部在《2018國防戰(zhàn)略》中正式提出了“國家安全創(chuàng)新基礎”（National Security Innovation Base，NSIB）的概念，并指出“國防部的技術優(yōu)勢依賴于一個健康和安全的國家安全創(chuàng)新基礎，其既包括傳統(tǒng)國防伙伴也包括非傳統(tǒng)國防伙伴”。這表明美軍裝備建設的依托正由國防工業(yè)基礎向國家安全創(chuàng)新基礎這一新概念擴展，商業(yè)市場將成為軍事技術創(chuàng)新的重要源頭，軍方的角色和定位也將在更大程度上由技術創(chuàng)新的獨立資助者向利用者轉變。在此背景下，美軍于近年來重啟與商業(yè)市場強化合作的努力，掀起了冷戰(zhàn)結束30年來推進軍民一體化的第二次高潮。與20世紀90年代側重節(jié)約成本的第一次軍民一體化高潮有所不同，當前美軍是在美國重返大國戰(zhàn)略競爭、國防預算止跌后重新又不斷攀升的背景下推進軍民一體化的，其目的在于依托整個國家創(chuàng)新體系特別是商業(yè)創(chuàng)新資源，加快發(fā)展事關未來軍事能力的新興技術、繼續(xù)維持絕對領先的軍事優(yōu)勢。目前看，美軍已經取得了明顯的階段成效，值得各界密切關注、深入研判和參考借鑒。


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一、成立大量新機構吸收商業(yè)新興技術


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2015年，美國國防部成立“國防創(chuàng)新小組”（Defense Innovation Unit Experimental，DIU），并與長期服務于中央情報局的知名戰(zhàn)略風險投資機構英克特爾公司（In-Q-Tel，IQT）建立合作關系，開啟了與硅谷等商業(yè)創(chuàng)新高地強化合作、加快技術創(chuàng)新步伐的探索。隨后，美國空軍、陸軍和海軍分別于2017年、2018年和2019年，靠近商業(yè)創(chuàng)新高地建立了各具特色的新機構，廣泛開展各種創(chuàng)新嘗試。據不完全統(tǒng)計，目前美軍共有12家類似新建機構（如表1所示），反映出極大的組織靈活性，以及依靠商業(yè)領域非傳統(tǒng)合作伙伴加快推動技術創(chuàng)新的強烈意愿。以下簡要介紹有代表性的幾家機構。


表1 美軍新近成立旨在促進商業(yè)技術吸收利用的新機構一覽表

序號
隸屬部門
中文名稱
英文名稱/縮寫
主要功能
1
國防部
國防創(chuàng)新小組
DIU
合同授予
2
國家安全創(chuàng)新網絡
NSIN
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡
3
特種作戰(zhàn)司令部
特種作戰(zhàn)部隊創(chuàng)新工場
SOFWERX
孵化器、挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡
4
空軍部
空軍創(chuàng)新工場
AFWERX
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡、
合同授予
5
蒙哥馬利創(chuàng)新工場
MGMWERX
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡
6
全球打擊創(chuàng)新工場
STRIKEWERX
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡
7
杜立特研究所
DOOLITTLE- INSTITUTE
創(chuàng)新網絡
8
太空創(chuàng)新工場
SpaceWERX
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡、
合同授予
9
陸軍部
陸軍未來司令部
AFC
合同授予
10
陸軍應用實驗室
AAL
合同授予
11
工程研發(fā)中心創(chuàng)新工場
ERDCWERX
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡
12
海軍部
海軍技術橋
NavalX Tech Bridge
挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)新網絡

（一）國防部國防創(chuàng)新小組

國防創(chuàng)新小組的使命是通過增加美軍對商業(yè)技術的吸收以及培育國家安全創(chuàng)新基礎，鞏固美國國家安全，具體包括3個方面：一是加速國防部采用商業(yè)技術；二是推動軍事能力變革；三是強化國家安全創(chuàng)新基礎。實踐中，國防創(chuàng)新小組利用一種被稱為“商業(yè)解決方案海選”（Commercial Solutions Opening，CSO）的高效競爭組織方式，通過“其他交易授權”（Other Transaction Authority，OTA）快速向企業(yè)授予原型研發(fā)協(xié)議，在24個月內完成商業(yè)技術開發(fā)成果的測試、部署及推廣。國防創(chuàng)新小組總部設在硅谷，并在波士頓、奧斯汀以及五角大樓設立了分支機構。截至2020年底，國防創(chuàng)新小組聚焦人工智能、自主系統(tǒng)、網絡空間、人體系統(tǒng)、航天、先進能源與材料六大新興技術領域，面向美國28個州及6個其他國家的公司授予了208份原型開發(fā)協(xié)議，聯合美軍各部門共投資6.45億美元，同時撬動私人投資117億美元，取得了“基于人工智能的預測式軍機維護系統(tǒng)”“高可靠性小型無人機”等一批創(chuàng)新成果。

（二）空軍創(chuàng)新工場

空軍創(chuàng)新工場致力于發(fā)揮創(chuàng)新交流樞紐的作用，面向公眾、學術界、小企業(yè)及行業(yè)遠見者征集技術創(chuàng)新方案，以開放式、非傳統(tǒng)途徑聚合創(chuàng)新創(chuàng)意，加速商業(yè)技術成果向軍事能力轉化?？哲妱?chuàng)新工場共設3個創(chuàng)新中心，分別位于拉斯維加斯、奧斯汀和華盛頓特區(qū)；運行有“空軍風投”（AFVentures）、“創(chuàng)意火花”（Spark）和“加速繁榮”（Prime）3個主要項目。其中，空軍風投項目通過“開放選題”（Open Topic）機制，利用小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃和小企業(yè)技術轉移計劃（SBIR/STTR）部分預算經費，面向非傳統(tǒng)合作伙伴特別是小企業(yè)進行技術投資；創(chuàng)意火花項目為空軍內部人員的創(chuàng)新創(chuàng)意提供激勵，并創(chuàng)造機會讓他們得以與工業(yè)界、學術界和政府中的頂級專家合作解決實戰(zhàn)問題；加速繁榮項目利用空軍資金，加速將軍方感興趣的前沿技術產品推向商業(yè)市場，從而實現降低成本、加速發(fā)展的目標。目前，上述項目均已取得明顯進展。例如，空軍風投項目過去3年來累計向1433家企業(yè)授予了2299項小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃或小企業(yè)技術轉移計劃合同，金額達7.1億美元，其中超過75%的合作企業(yè)為首次獲得空軍小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃或小企業(yè)技術轉移計劃資助。截至2020年底，上述1433家企業(yè)在接受空軍風投項目資助后，又額外獲得了22.2億美元的私人部門投資和14.2億美元的政府資助。

（三）陸軍未來司令部

與其他軍種不同，陸軍嘗試以一種更加系統(tǒng)的方式來建立商業(yè)技術創(chuàng)新與未來軍事能力之間的聯系。2018年8月，美國陸軍未來司令部在位于奧斯汀市的德克薩斯大學校園內成立，成為美軍首個坐落在軍事基地之外的軍種司令部，這也是美國陸軍自1973年以來規(guī)模最大的一次機構改革。未來司令部下設未來與概念部、作戰(zhàn)開發(fā)部、作戰(zhàn)系統(tǒng)與解決方案部3個二級司令部。同時，設置遠程精確火力、下一代戰(zhàn)車、未來垂直起降、陸軍作戰(zhàn)網絡、防空反導、士兵殺傷力等8個跨職能團隊，重點推動陸軍現代化優(yōu)先事項的實施。美國陸軍未來司令部擔負著引領前沿技術創(chuàng)新和作戰(zhàn)方式變革的使命，因此在組建和運行過程中處處體現出開放創(chuàng)新的特征，先后成立陸軍應用實驗室、陸軍人工智能工作組、軟件工場等附屬機構，立體搭建軍地交流平臺，主動融入駐地創(chuàng)新生態(tài)，不斷強化對商業(yè)領域技術創(chuàng)新成果的吸收利用。

（四）海軍技術橋

海軍技術橋是由美國海軍部組建的地區(qū)性創(chuàng)新樞紐，通常設置在軍事單位周邊的商業(yè)社區(qū)，旨在降低初創(chuàng)企業(yè)、小企業(yè)、學術界、非營利機構、私人資本等非傳統(tǒng)合作伙伴接觸軍方的門檻，幫助海軍和海軍陸戰(zhàn)隊加速對商業(yè)領域技術創(chuàng)新成果的吸收利用。2019年9月，海軍部依托同年2月組建的海軍敏捷辦公室（NavalX）設立了首批5個技術橋。此后，海軍部又接連4次增設新的技術橋。迄今，共有15個海軍技術橋投入運行，地點覆蓋加利福尼亞、佛羅里達、羅德島、華盛頓、印第安納、南卡羅萊納、馬里蘭、弗吉尼亞、夏威夷等州和華盛頓特區(qū)，以及英國倫敦。數量眾多的技術橋構成了一張連接海軍軍事需求和各地創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的網絡，顯著放大了其促進交流與創(chuàng)新的功效。截至2020年底，海軍技術橋共有在研項目126項，項目資金合計6400萬美元，主要來源于小企業(yè)創(chuàng)新研究計劃的資助。


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二、完善配套機制拓展非傳統(tǒng)合作伙伴


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近年來，美軍在致力于大幅改革國防采辦政策、提升裝備采辦效能的同時，針對非傳統(tǒng)伙伴參與裝備建設的更多現實需求，從促進人員流動、推廣快速交易、共享測試資源等關鍵環(huán)節(jié)入手進一步完善配套機制，有力推動了商業(yè)技術向軍事應用轉化。

（一）持續(xù)促進人才開放流動

人才的開放流動，是有效消除軍地間隔閡的前提條件。美國兩黨政策中心國防人事問題工作組指出，美軍必須全面接觸整個美國社會，把國家與軍隊重新聯系起來。2015年來，美國國防部加大了相關改革力度，從3個方面推動與私營部門及學術界進行人才交流。一是創(chuàng)造靈活機制，吸引各個層次的創(chuàng)新人才加入美軍提供長期或短期服務。引進對象既包括高層次專家和企業(yè)家，也包括網絡安全等關鍵技術領域的專業(yè)人才，還包括科學、技術、工程和數學專業(yè)的名校畢業(yè)生。二是積極吸納商業(yè)科技巨頭的領導人參加國防創(chuàng)新委員會等高級別顧問、咨詢組織，為國防創(chuàng)新出謀劃策。三是大量派出軍方人員進入美國頂級科技企業(yè)和學術機構交流深造。其中，國防部派往科技企業(yè)的人員遍布亞馬遜、谷歌、英特爾、易安信、埃森哲和太空探索技術公司等，他們返回后將把全部所學在國防部付諸實踐。所有這些交流互動，均極大地激發(fā)了美軍的創(chuàng)新活力，成為各種改革嘗試的源頭。

（二）積極開放軍方測試資源

當前美軍吸收利用商業(yè)技術創(chuàng)新的基本模式，是在廣泛搜尋或征集領先技術方案的基礎上，組織相關創(chuàng)新主體圍繞特定軍事需求開展原型研發(fā)和迭代改進，原型通過測試后，雙方簽訂生產合同將新技術推向實戰(zhàn)應用。其中，軍方組織的測試、試驗或者試用，是商業(yè)技術進入軍事應用前繞不開的關鍵環(huán)節(jié)。近年來，美軍在開放和提供包括設備設施、訓練基地、特定空域甚至是部隊人員等測試資源方面態(tài)度十分積極，相關實踐越來越普遍。以空軍創(chuàng)新工場加速繁榮項目為例，2021年7月16日，美國空軍向項目合作伙伴Kitty Hawk公司的一款垂直起降電動飛機頒發(fā)了適航批準文件，該款飛機將在空軍指定的空域開展實際飛行測試。這也是空軍在一年內為該項目的第4家合作伙伴頒發(fā)適航批準文件，大大促進了軍方對在研各機型性能和效用的探索。

（三）大力推廣快速交易機制

美軍的快速交易機制主要依靠其他交易授權協(xié)議實現，目的是幫助國防部接觸并利用來自傳統(tǒng)采辦體系之外的創(chuàng)新。相較于傳統(tǒng)合同簽訂機制，其他交易授權協(xié)議不受《聯邦采辦條例》《聯邦采辦條例國防部補充條例》以及其他法規(guī)限制，賦予了國防部更大的自主權和靈活性，通常可以在幾個月內與合作伙伴達成交易，大大加快了其對商業(yè)技術創(chuàng)新成果的吸收速度。為了進一步推廣其他交易授權協(xié)議使用，《2016財年國防授權法》正式將其他交易授權確定為永久性交易機制，并允許軍方直接與原型開發(fā)商簽訂生產階段的其他交易授權協(xié)議而不必再次組織公開競爭，顯著擴大了其他交易授權的適用范圍。此后，國防部其他交易授權協(xié)議的撥款額逐年快速增長，于2020財年突破150億美元，與2015財年相比，增幅達1579%（如圖1所示）。可以說，其他交易授權已經成為美軍深入推進軍民一體化的一項重要機制，充分體現了其根據形勢發(fā)展變化及現實需要，快速作出政策調整的響應能力。
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圖1 2015-2020財年美國國防部OTA協(xié)議撥款額變化情況（單位：億美元）


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三、加強轉化應用提升數字化軍事能力


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經過近幾年的不斷探索，目前美軍在吸收利用商業(yè)創(chuàng)新資源方面已經取得了一些進展，特別是快速將非傳統(tǒng)合作伙伴在云計算、人工智能、混合現實等數字領域的新興技術集成至裝備體系中，顯著提升了核心軍事能力。

（一）人工智能技術輔助情報分析

2017年4月，美國國防部建立“算法戰(zhàn)跨職能團隊”（the Algorithmic Warfare Cross-Functional Team，AWCFT）并啟動Maven項目。該項目是美國國防部將人工智能技術投入實戰(zhàn)的首次嘗試。此前，美軍使用無人機等監(jiān)視平臺在反恐戰(zhàn)場獲取了海量視頻數據，但由于人工分析方式效率低下，這些視頻一直難以充分發(fā)揮作用。Maven項目的目標就是利用商業(yè)領域科技企業(yè)在計算機視覺、機器學習等人工智能研究領域的最新技術成就，對戰(zhàn)場視頻進行自動化處理，識別并標記可疑目標，從而形成能夠支撐反恐作戰(zhàn)行動的高價值情報。綜合有關報道，Maven項目周期3年，獲得資助后6個月內需將原型系統(tǒng)部署至實際戰(zhàn)場環(huán)境；初期經費約為7000萬美元，2018年度經費預算達1.31億美元。Maven項目開始由谷歌公司承擔，關鍵任務如數據標記、計算基礎設施搭建、算法開發(fā)與集成、用戶反饋及調試等均按商業(yè)慣例并行迭代開展。2017年底，該項目順利完成了原型開發(fā)和實際部署，立即顯著提升了反恐作戰(zhàn)的決策效率和質量，得到軍方的充分認可和大力推廣。2018年，谷歌數千名員工聯名抗議公司參與國防部人工智能項目，公司高層被迫宣布將于2019年3月退出與國防部的合作。隨后，長期受中央情報局資助的大數據公司帕蘭提爾（Palantir）接管了該項目，其最新進展被嚴格保密。

（二）機器學習算法優(yōu)化軍機維護

2017年7月，國防創(chuàng)新小組聯合空軍啟動“預測式維護”方案征集，尋求基于機器學習算法的軍用飛機維護方案優(yōu)化軟件，并要求參與競爭的公司應于此前曾向商業(yè)用戶提供過類似平臺。2019年11月，C3.ai公司勝出并獲得了金額達9500萬美元的生產階段協(xié)議，負責向空軍920架飛機推廣預測式維護解決方案，覆蓋E-3、C-5和F-16等多個機型。利用機器學習算法，該方案能夠根據飛機部件的運行情況和維護記錄，提前預測系統(tǒng)失效并實現庫存管理自動化，有效降低了計劃外維護的頻率和持續(xù)時間，提高了飛機的出勤率。經過驗證，預測式維護可望將美國空軍軍用飛機的任務能力提升3-6%，同時減少40%意外發(fā)生的維護事件。目前，國防創(chuàng)新小組正在向其他軍種推廣該解決方案。據預測，如果國防部全部軍用飛機均采用預測式維護方案，每年的經費節(jié)約額將有望超過50億美元。

（三）商業(yè)云服務驅動數字化戰(zhàn)爭

2017年9月，美國國防部常務副部長簽署備忘錄，要求在全國防部范圍加速采用云計算服務。2018年7月，國防部正式推出“聯合企業(yè)國防基礎設施”（Joint Enterprise Defense Infrastructure，JEDI）采辦項目。JEDI旨在構建橫跨國防部和各軍種、覆蓋多個涉密等級任務信息、支持國防部大部分系統(tǒng)和應用的單一“通用云”平臺，是對國防部信息技術基礎設施一次較為徹底的現代化改造嘗試。JEDI云的設計方案具有跨域數據共享、先進數據分析和高度網絡安全等特征，計劃將國防部大約80%的數據遷移上云，并為美軍在全球范圍的各級作戰(zhàn)人員提供實時數據共享和決策支持服務。根據國防部云戰(zhàn)略，相關探索最終將幫助美軍搭建云生態(tài)，打通數據和計算資源，充分利用機器學習與人工智能實現新的戰(zhàn)場行動優(yōu)勢。JEDI采辦項目合同額最高可望達到100億美元，一經發(fā)布立刻引起亞馬遜、微軟、甲骨文和IBM等公司的激烈競爭。2019年10月，國防部宣布微軟勝出，但隨后亞馬遜向聯邦法院提起上訴，認為國防部的選擇受到了政治干預，導致該項目被中止長達20個月。2021年7月，國防部宣布取消JEDI項目，同時推出了架構更為先進的多云方案“聯合作戰(zhàn)人員云能力”（Joint Warfighter Cloud Capability，JWCC）采辦項目，并于當年底重新向亞馬遜、微軟、谷歌和甲骨文公司發(fā)出了招標書。雖然美國國防部采購商業(yè)云服務的進程頗為曲折，但從中不難看出其依靠商業(yè)科技巨頭加速向數字化戰(zhàn)爭邁進的決心。

（四）混合現實技術升級單兵裝備

微軟第三任首席執(zhí)行官薩提亞?納德拉2014年2月上任后，積極推動公司通過布局人工智能、混合現實和量子計算三大顛覆性技術實現業(yè)務轉型。2016年，微軟發(fā)布小型頭戴式電腦HoloLens，該設備能夠融合現實世界和虛擬世界、構建沉浸式工作/游戲環(huán)境，很快在商業(yè)上取得了成功。2018年11月，陸軍未來司令部通過其他交易授權協(xié)議向微軟投資4.8億美元，用于在HoloLens基礎上研發(fā)單兵頭盔顯示器“綜合視覺增強系統(tǒng)”（Integrated Visual Augmentation System，IVAS）的原型。雙方通過建立一體化研發(fā)團隊開展緊密合作，微軟工程師多次受邀前往位于北卡羅來納州的軍事基地，體驗目標定位、暗夜機動、戰(zhàn)地通信等戰(zhàn)術行動所面臨的嚴峻挑戰(zhàn)；陸軍士兵則來到微軟總部園區(qū)內的工業(yè)設計和軟件實驗室，參與各種版本的原型測試并提供反饋。在微軟和陸軍的共同努力下，IVAS原型研發(fā)如期實現了預定目標。2021年3月底，陸軍宣布向微軟批量采購IVAS單兵裝備，合同額最高可達218.8億美元。IVAS由微軟Azure云服務提供支持，既可利用虛擬現實技術顯示戰(zhàn)場環(huán)境的全息圖像和三維地形圖，也可利用增強現實技術透視煙霧障礙、顯示夜視圖像和戰(zhàn)場態(tài)勢數據，或與武器瞄準具等裝備連接并配合使用。未來，士兵還將能夠切換至指揮員視野，輕松掌握戰(zhàn)場全局。陸軍領導稱，IVAS將從根本上改變陸軍的作戰(zhàn)和訓練方式。此次陸軍與微軟之間的合作，其速度之快、規(guī)模之大，堪稱美軍吸收利用商業(yè)科技巨頭技術能力的典范。

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