導讀：作為翼絡數字國防工作小組的主要成果，《數字孿生國防白皮書》即將釋出。針對數字孿生國防相關主題，特邀請內外部專家，撰寫系列文章，全面展現數字孿生國防相關議題。這是系列文章之三，由工業4.0研究院分析員Jessica撰寫。
作為開展顛覆性創新的典範，DARPA被越來越多的國家、政府部門和大型企業所追隨，其爭相參照DARPA模式開展顛覆性創新。然而迄今鮮有能與DARPA相匹配的成就，對於如何才能再建一個輝煌的DARPA還沒有共識。
DARPA在官方網站上表示，其使命是負責“改變遊戲規則”的高風險、高回報技術研發，“避免技術突襲並謀求對對手的技術突襲”，保持美國在最新軍事技術方面的領先地位。
工業4。0研究院是國內明確標杆DARPA的獨立研究機構，結合到相關實踐，筆者談談顛覆性創新方法，並結合到DARPA在2009年提出數字孿生體的成因，回顧過去10年的做法，並預測DARPA在未來10年將如何進一步推進數字孿生體。
一、認識顛覆性技術
從本質上來講，顛覆性技術是採用科學原理進行的創新實踐，或者由技術整合創新而產生的具有突破性的融合技術，它對相關技術具有替代性，而且具有廣泛的應用價值，並將對產業發展產生革命性影響。按照工業4。0研究院院長鬍權的看法，顛覆性技術是驅動工業革命的動力。
引發產業變革的顛覆性技術是以技術取得重大突破為基礎和前提，以該項技術為核心的產品對傳統執行模式有巨大改變，這意味著巨大的市場，這反過來對產業組織模式、生產製造模式和商業執行模式產生重大影響。
顛覆性技術被稱為“改變遊戲規則”“重塑未來格局”的革命性力量，對人類社會有廣泛且深刻的影響：推動人類文明的演進發展、影響世界強國的更替興衰、決定一個組織的生死存亡、改變人們的生產生活。
圖1 DARPA於2021年徵求顛覆性技術的通知
人們迫切希望獲得顛覆性技術，然而並無公認的方法主動發現顛覆性技術，對於DARPA的顛覆性技術方法，不少人認為這是一種“藝術”，並沒有發現顛覆性技術的制度和流程，至少在現有科層制體系下，基本上找不到孵化DARPA的可能。
中國工程院牽頭做了發現顛覆性技術的努力，並形成了《引發產業變革的顛覆性技術內涵與遴選研究》，它採用三個步驟去遴選顛覆性技術，分別為：第一，綜合國內外各類顛覆性技術研究報告與技術熱點，形成“技術選項清單” （313 項技術）；第二，依託院士智慧與專家力量， 在“技術選項清單”的基礎上，開展問卷調查；第三， 根據問卷調查的結果，進行多渠道技術補充，形成 “技術備評清單”（165 項）。
經過分析，中國工程院確定了26項引發產業變革的顛覆性技術，具體如下：
無人駛交通系統技術、新能源汽車動力技術、區塊鏈技術 / 數字貨幣、智慧計算與智慧化軟體、大資料開發與利用、人工智慧及腦認知的形式化、生物 3D 列印先進製造技術和裝置、超導材料、面向高效能 量轉化與儲存的奈米材料技術、碳奈米管及石墨烯等碳基材料製備技術、新一代核反應堆技術、能源網際網路、天然氣水合物大規模安全經濟開採關鍵技術、規模化新型電能儲存技術、井下油水分離同井注採技術、數值天氣預報、建築工程的 3D 列印（建造）技術、現代高效節水灌溉技術、超級高速鐵路、 紡織全流程智慧製造、新型農藥、農作物先進育種技術、基因編輯技術、健康醫學、生物醫藥、慢病防控工程與治療關鍵技術。
這些技術非常專業，筆者難以對此進行評價，但估計讀者也難以對它們進行判定。既然是顛覆性技術，那麼恐怕不是常人可以想到的，更不太可能是由擁有幾十年“經驗”的院士選出來的，這也是DARPA聰明之處，它的正式僱員中沒有任何院士。
二、DARPA的組織方式
跟國內研究機構動輒幾百上千的龐大組織方式不同，成立於1958年獨立於三軍的國防部機構，擁有200名僱員，它設立七個技術專案辦公室，大致有100名專案經理，每年可以獲得30億美元預算，管理200多個研究專案。
從預算經費比例來看，DARPA的投入僅佔國家研發資金不到1%，即便在國防部範圍比較，它也只佔研發、試驗及評估預算的4%。但正是這麼少的預算，它提出了全世界為之瘋狂的網際網路、GPS和數字孿生體等顛覆性技術。
為了避免傳統官僚體系的影響，DARPA採用了“專業領域部門 –技術專案經理人”的兩級決策為核心的組織結構，有常任專職、常任兼職、聘任專職和聘任兼職等 4 種方式，要求專案經理跟專案捆綁，一旦專案經理離開，專案也就終止了。
圖2 DARPA組織架構圖（轉自中國工程科學）
不管外部環境如何變化，DARPA一直堅持“開發未來武器系統”“保持美國的技術領先地位，防止潛在對手意想不到的超越”的使命定位，對於任何異想天開的技術概念，DARPA也會耐心的聽取，如果覺得有必要，就會投入資金進行驗證和工程實踐。
值得注意的是，DARPA非常強調自己的顛覆性創新定位，避免自己成為另一個NSF或者AFRL。
在 20 世紀 60-70 年代初期，不時有專家建議集中管理國防部基礎研究，劃歸DARPA統一管理，但DARPA明確拒絕了這一提高“管轄範圍”的建議，因為把自己變成國防部的NSF，顯然不是DARPA的定位和價值。
各位讀者從數字孿生體概念的發展可以看到，DARPA提出數字孿生體概念之後，透過兩三年的驗證之後，就移交給AFRL去進一步研發和最終使用了。這種成熟一個專案放手一個的工作模式，避免了DARPA做自己不擅長的工作，繼續保持顛覆性創新的活力。
更重要的是，透過自己穩定的定位，堅守組織的獨特定位，不唯利是圖，盲目擴張，有助於DARPA獲得兄弟單位的支援和合作。
三、下一個10年的數字孿生體
工業4。0研究員副院長王明芬寫了《DARPA提出數字孿生體並隱身其後之根源》一文，很好分析了DARPA在2009年提出數字孿生體概念之後，就退居二線，思考美國軍事革命應該解決的根本問題。經過10年時間的思考，DARPA似乎找到了下一個問題。
數字孿生體作為物理世界和數字空間互動的技術體系，能夠發揮顛覆性技術的潛力和價值。
DARPA對此顯然有深刻理解，但它在提出數字孿生體概念之後，對於這個概念替代系統工程的價值，似乎有點缺乏自信，因此甘願作為輔助力量，幫助AFRL、DASD（SE）和NASA等部門探索數字孿生體在國防應用中的價值。
圖3 DARPA馬賽克作戰中的無人裝置構想
至2018年美國國防部宣佈《數字工程戰略》，確定了數字孿生體在數字工程體系中的地位，DARPA開始思考下一個10年的數字孿生體議題了。
第一，數字孿生體對於DARPA提出的馬賽克作戰有價值。
分散式作戰模式太需要直觀好用的決策工具，如果可以把各種裝備數字孿生化，那麼軍事參謀人員就可以快速獲得各種資訊，相關指令還可以及時更新到各種裝備系統中去。
根據翼絡數字國防工作小組的研究，利用資料鏈Link16，目前美國軍方已經可以實現指控資料的分散式處置，如果輔以無人系統（例如無人機、無人船等），那麼在敵方截斷了空天通訊的情況下，可以迅速建立區域或某個特定範圍的戰時通訊，利用相關中繼方式，能夠繼續指揮作戰。
這在DARPA委託給蘭德的研究報告中，已經做了說明和驗證。
圖4 學習內省控制專案的展示圖
第二，為了解決大國競爭的挑戰，針對海洋作戰需要，啟動了多個數字孿生裝備專案，包括水下無人裝備（DELTA，Defining and Leveraging digital Twins in Autonomous undersea operations）和學習內省控制（LINC，Learning Introspective Control）。
國內對水下無人裝備的分析已經較為充分，對於學習內省控制專案，瞭解的並不多，這實際上是DARPA把數字孿生體引入到機械系統中去了。它要求完成兩項任務：任務一是使用板上感測器和促動器實現學習型控制；任務二是實現環境感知（Situational Awareness）和指引。
DARPA看起來對於數字孿生體工程已經有心得，在下一個10年，它如何推進數字孿生體的顛覆性創新，是一個更值得學者專家探討的實際案例。
總而言之，從DARPA過去以及現在的顛覆性創新方法來看，本質上沒有特別難以理解的地方，如果非要說有什麼難以理解和接受，那就是模仿它的機構難以接受不確定性，這才是迄今未出現第二個DARPA的原因。
附：數字孿生國防白皮書：
http：//www。innovation4。cn/library/r54964
全文將於10月底公開。
作者：Jessica，工業4。0研究院分析員
