美國防創新小組近期主要研究項目及成果應用影響

王浩璋 范炳健 王 磊

自成立以來，美國防創新小組一直致力于推動商業技術和創新人才解決國防安全面臨的問題，從建立與美國防部和商業創新組織的伙伴關系、積極爭取預算支持，到聚焦重點投資領域推動商業方案轉化和應用部署，都取得了較大的成效，也為后續發展打下了堅實基礎。

從2016年6月至2021年9月，美國防創新小組將35個項目從原型階段成功轉化至產品/服務階段，轉化率由最初的30%上升至41%。通過商業方案開放征集，向245家供應商授出279份合同。在夯實國家安全創新基礎方面，美國防創新小組也取得了顯著成效，遍布美國乃至國際的上千家創新公司提交過應征方案。與美國防創新小組簽訂合同的供應商中，86%的公司為非傳統國防供應商，33%為首次與國防部合作。目前，美國防創新小組的項目已經直接支撐了國防部多個機構，主要包括空軍航空與導彈系統中心、陸軍醫務司令部、陸軍情報和安全司令部、網絡司令部、特種作戰司令部、海軍第十艦隊等。

經費預算

自成立以來，美國防創新小組財年預算呈較快增長趨勢，2015財年175萬美元，2016財年830萬美元，2017財年2000萬美元，2018財年2360萬美元，2019財年2936萬美元，2020財年4640萬美元，2021財年6690萬美元。雖然增長速度較快，但是比較而言，預算額度在龐大的國防預算中仍然僅占據比較小的比例。

伴隨美國防創新小組正式成為國防部組織的一員，且獲得其他交易授權，以及有關項目的大力推進，未來美國防創新小組將有望獲得更大力度的經費支持。同時，值得關注的是目前受美國防創新小組管理的國家安全創新資本，在美國大國競爭的戰略大背景下，國家安全創新未來有望獲得較大支持力度，因此美國防創新小組在經費方面后續有望繼續保持良好的增長勢頭，為項目推進和實戰應用提供經費支持。

重點投資領域

美國防創新小組圍繞人工智能、自主系統、網絡、人因系統、太空和先進能源與材料6大技術領域開展工作，旨在充分利用美國企業不斷增長的研發投資和高科技初創企業風險投資資金，部分項目情況如下表所示。

人工智能領域旨在應用商業上可行的人工智能和機器學習解決方案，提高國防任務的關鍵決策速度和運作效率。重點關注機器學習預測、大數據分析、人工智能增強決策等方面，應用人工智能和機器學習加速關鍵決策。重點識別、跟蹤和審查商業界人工智能公司解決國防部面臨挑戰的能力。

該領域的成果包括將人工智能應用于改善陸軍、空軍和海軍陸戰隊的空中和地面車輛的戰備狀態，將全方位的圖像檢測和分析算法應用于國內外的野火撲救行動，并快速研發多傳感器分析技術，以提升其響應空中威脅的能力。未來的工作將圍繞機器學習預測、大數據分析、人工智能增強決策等領域開展。

無人和自主系統是國防部的兵力倍增器，美國防創新小組的自主系統領域旨在利用商業創新建立陸地、空中和海上系統原型，使國防部能夠快速部署前沿技術，從而能夠更有效地在當今使用的傳統系統無法進入的空間中運行。重點關注海上自主、無人系統、反無人系統、地面自主等方面，研發和快速部署自主系統和反自主系統，以滿足國防部用戶作戰需求。

美國防創新小組各技術領域的部分項目（截至2020年12月）

近期部署的能力包括多學科反無人機系統、用于室內飛行和戰術預警的自動四旋翼機、可遙控的水下爆炸物處理機器人以及商用無人機抗網絡脆弱性軟件等。

網絡領域項目旨在協助國防部提高網絡安全能力，保護美國軍隊和保衛國家，確保組織的作戰信息對軍人（在全球）保持開放、可獲取且安全。重點關注威脅評估、安全、防御、使能等方面，提供變革性的網絡安全和企業信息技術解決方案，幫助網絡戰人員和分析師提高國家安全所需的網絡能力。

近期的樣機項目包括用于監視、欺騙、迷惑和擾亂惡意網絡活動的欺騙網絡以及用于檢測設備威脅和體系安全補救的移動終端安全系統；已部署的項目有采購商業威脅數據，以減少在深網和暗網上搜索威脅和情報信息的工時。

人因系統領域項目旨在通過投資人類平臺，如先進的設施、創新的培訓和健康的應用方案優化人因系統及使能平臺，提升作戰人員的生存能力和任務執行力。重點關注殺傷力、生存能力、兵力部署。將尖端商業技術服務作戰人員，通過引入創新訓練、新型健康應用和增強設備，提升戰備、生存能力和殺傷力。人因系統涉及眾多工業領域和產品，從生物技術、可穿戴技術、數字健康和診斷到虛擬現實、醫療保健、通信和網絡、3D打印和輔助技術等。

美國弗吉尼亞州沃洛普斯島第二發射場

太空領域重點關注平時指示與預警能力、快速進入預定任務軌道的能力、降低通信延遲和在拒止環境中對GPS的依賴、利用軟件定義系統等先進技術和手段實現硬件的現代化升級、多任務軌道運行和后勤保障能力，從而實現按需快速進入空間、衛星系統的持續穩定運行和空間寬帶數據傳輸。有助于國防部獲得先進和新興的商業空間技術，以解決能力差距，增強態勢感知以改進決策能力，強化美國航天工業基礎，改善與合作伙伴和盟國的互操作性，并有助于保持美國在空間領域的主導地位。

2019年啟動的項目包括軌道前哨站，尋求為實驗和作戰概念開發提供在軌自主平臺及服務。其他成就包括：與美國火箭實驗室合作將3顆空軍實驗衛星發射到近地軌道；在弗吉尼亞州沃洛普斯島建立第二發射場；通過空間和導彈系統中心向美國太空部隊提供商業空間態勢感知服務。

成果轉化應用與實際影響

2016年6月至2020年12月，共啟動95個原型項目來解決國防部面臨的挑戰，向商業公司授出208項原型類其他交易合同，36個項目已完成，原型項目的平均執行時間為13個月。43%的原型項目實現了至少完成一個商業方案的成功轉移，共推動26個商業解決方案向國防部合作伙伴轉移，2020年原型項目轉移成功的比例同比增長22%；撬動私人投資達117億美元；2016年6月至2020年12月，共授出原型合同額為6.445億美元。從不同機構原型合同額的構成來看，國防部合作伙伴（國防部機構、作戰司令部、軍種）占比遙遙領先，國防部相關業務局緊隨其后，美國防創新小組占比也有一定提升。在夯實國家安全創新基礎方面，也取得顯著成效，遍布美國乃至國際的上千家創新公司提交過應征方案。美國防創新小組快速推動項目轉化，其機構影響力已初步顯現。

，美國防創新小組與美空軍合作于2017年7月啟動預測性維護項目招標，目標是在故障發生前了解并更換損壞的部件，提高飛機的戰備能力和可用性。2019年11月，C3.ai公司完成樣機協議后獲得了后續生產交易協議。當前，美國防創新小組和USAF已將預測性維護軟件應用于920多架飛機，包括E-3哨兵、C-5銀河和F-16戰鷹飛機等。結果表明，這使得飛機的任務能力提高了3%～6%，等待維修的事件減少約35%，計劃外維修事件減少約40%。目前，美國防創新小組贊助了高達9500萬美元的生產交易協議，允許各軍種及其他聯邦機構采購該軟件，2020年的目標是實現軟件在UH-60黑鷹、AH-64阿帕奇直升機平臺以及F-35閃電-2聯合攻擊戰斗機等的部署和應用。若該軟件得以在國防部全面推廣，預計每年將為其節省約50億美元的維護費用。

，2017年，美國防創新小組與美國網絡司令部合作啟動網絡威脅情報項目，旨在將商業網絡威脅數據納入情報分析、生產、訓練和作戰，并于2019年9月授出記錄未來平臺的后續生產交易協議。該平臺使得國防部網絡作戰人員和威脅分析師能夠利用實時威脅情報數據和報告，不僅提升了數據收集和分析的速度，并可安全共享機密情報。

2018年1月，美國防創新小組和美海軍合作啟動爆炸物處理（E OD）水下反應器項目，并于2019年7月授出兩份EOD水下反應遙控器的后續生產交易協議，并已成功將兩臺儀器部署到艦隊，明顯降低了EOD服務人員面臨的風險。水下反應遙控器允許EOD技術人員立即調查水中的不明設備，而之前的程序需等待24小時后才可操作。目前，美海軍正在推動EOD水下反應遙控器的全面部署。

F-16戰鷹飛機

太空碎片運行速度極快，會對軍用衛星、航天器和人員造成損壞。國防創新小組的樣機項目通過增強空軍的空間感知體系結構，利用機器學習觀察、表征和預測圍繞地球軌道運行物體的位置變化。2019年7月，空間與導彈司令部向ExoAnalytic Solutions公司授出基于聯邦采辦條例的生產合同。

未來，美國防創新小組將優先考慮可提供新的、顛覆性能力的項目，包括響應空中威脅、小型反無人機團隊、安裝反無人機、快速補丁、安全云管理、預測健康、多軌道物流等。其中，響應空中威脅項目旨在應用機器學習技術提升決策能力和速度；快速補丁旨在解決國防部用戶終端關鍵漏洞問題；多軌道后勤旨在為國防部提供低成本、快速進入地球同步軌道的能力。可見，這些項目緊密圍繞6大技術重點領域，并基于特定目標推動新質作戰能力成形。隨著業務的不斷增多，美國防創新小組的未來能力將得到不斷深化，其在推動美國防科技創新中的作用也會更加突出。