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闫宏许嵩：美军在新兴技术领域推进军民一体化的新动向

军工资源网 2022年06月02日

美军在新兴技术领域推进军民一体化的新动向

闫宏，许嵩，刘海林，王之乐（中国船舶集团有限公司第七一四研究所）

[摘要] 近年来，随着全球性商业市场规模的不断扩张，先进计算、大数据分析、人工智能等新兴技术的发展模式在很大程度上已经转变为由商业市场的需求驱动为主。在此背景下，美军主动作出调整，通过大规模创新组织形式、完善配套政策、加快项目落地等途径，重启与商业市场强化合作的努力，依托商业创新资源加快发展事关未来军事能力的新兴技术，形成了冷战结束30年来推进军民一体化的第二次高潮。

[关键词] 新兴技术；军民一体化；商业创新

直到20世纪90年代，美军始终在技术创新过程中扮演着独立资助者的角色。随着全球性商业市场的规模不断扩张，以及企业在技术创新方面的角逐日渐白热化，当前这一局面已经发生了深刻变化。据英国《金融时报》旗下fDi情报网站的一项研究，2020年度全球范围研发投入排名前20的企业全部集中于互联网零售、通信设备、消费电子、软件信息、汽车制造、制药和半导体等商业领域，投入总额超过3000亿美元，成为驱动全球新兴技术创新的支配性力量。先进计算、大数据分析、人工智能、自主系统、机器人和生物技术等对于美军形成未来军事能力至关重要的新兴技术，其发展模式在很大程度上已经转变为由商业市场的需求驱动为主。上述深刻变化，引起了美国学术界和智库的高度重视，他们普遍认为国防部不再能够主导技术创新的全部重要趋势，而撬动商业研发投资、加快商业新技术的军事应用转化，对于美军而言从未像今天这样迫切。在官方政策上，美国国防部在《2018国防战略》中正式提出了“国家安全创新基础”（National Security Innovation Base，NSIB）的概念，并指出“国防部的技术优势依赖于一个健康和安全的国家安全创新基础，其既包括传统国防伙伴也包括非传统国防伙伴”。这表明美军装备建设的依托正由国防工业基础向国家安全创新基础这一新概念扩展，商业市场将成为军事技术创新的重要源头，军方的角色和定位也将在更大程度上由技术创新的独立资助者向利用者转变。在此背景下，美军于近年来重启与商业市场强化合作的努力，掀起了冷战结束30年来推进军民一体化的第二次高潮。与20世纪90年代侧重节约成本的第一次军民一体化高潮有所不同，当前美军是在美国重返大国战略竞争、国防预算止跌后重新又不断攀升的背景下推进军民一体化的，其目的在于依托整个国家创新体系特别是商业创新资源，加快发展事关未来军事能力的新兴技术、继续维持绝对领先的军事优势。目前看，美军已经取得了明显的阶段成效，值得各界密切关注、深入研判和参考借鉴。

一、成立大量新机构吸收商业新兴技术

2015年，美国国防部成立“国防创新小组”（Defense Innovation Unit Experimental，DIU），并与长期服务于中央情报局的知名战略风险投资机构英克特尔公司（In-Q-Tel，IQT）建立合作关系，开启了与硅谷等商业创新高地强化合作、加快技术创新步伐的探索。随后，美国空军、陆军和海军分别于2017年、2018年和2019年，靠近商业创新高地建立了各具特色的新机构，广泛开展各种创新尝试。据不完全统计，目前美军共有12家类似新建机构（如表1所示），反映出极大的组织灵活性，以及依靠商业领域非传统合作伙伴加快推动技术创新的强烈意愿。以下简要介绍有代表性的几家机构。

表1 美军新近成立旨在促进商业技术吸收利用的新机构一览表

序号	隶属部门	中文名称	英文名称/缩写	主要功能
1	国防部	国防创新小组	DIU	合同授予
2	国防部	国家安全创新网络	NSIN	挑战赛、创新网络
3	特种作战司令部	特种作战部队创新工场	SOFWERX	孵化器、挑战赛、创新网络
4	空军部	空军创新工场	AFWERX	挑战赛、创新网络、合同授予
5		蒙哥马利创新工场	MGMWERX	挑战赛、创新网络
6		全球打击创新工场	STRIKEWERX	挑战赛、创新网络
7		杜立特研究所	DOOLITTLE- INSTITUTE	创新网络
8		太空创新工场	SpaceWERX	挑战赛、创新网络、合同授予
9	陆军部	陆军未来司令部	AFC	合同授予
10		陆军应用实验室	AAL	合同授予
11		工程研发中心创新工场	ERDCWERX	挑战赛、创新网络
12	海军部	海军技术桥	NavalX Tech Bridge	挑战赛、创新网络

（一）国防部国防创新小组

国防创新小组的使命是通过增加美军对商业技术的吸收以及培育国家安全创新基础，巩固美国国家安全，具体包括3个方面：一是加速国防部采用商业技术；二是推动军事能力变革；三是强化国家安全创新基础。实践中，国防创新小组利用一种被称为“商业解决方案海选”（Commercial Solutions Opening，CSO）的高效竞争组织方式，通过“其他交易授权”（Other Transaction Authority，OTA）快速向企业授予原型研发协议，在24个月内完成商业技术开发成果的测试、部署及推广。国防创新小组总部设在硅谷，并在波士顿、奥斯汀以及五角大楼设立了分支机构。截至2020年底，国防创新小组聚焦人工智能、自主系统、网络空间、人体系统、航天、先进能源与材料六大新兴技术领域，面向美国28个州及6个其他国家的公司授予了208份原型开发协议，联合美军各部门共投资6.45亿美元，同时撬动私人投资117亿美元，取得了“基于人工智能的预测式军机维护系统”“高可靠性小型无人机”等一批创新成果。

（二）空军创新工场

空军创新工场致力于发挥创新交流枢纽的作用，面向公众、学术界、小企业及行业远见者征集技术创新方案，以开放式、非传统途径聚合创新创意，加速商业技术成果向军事能力转化。空军创新工场共设3个创新中心，分别位于拉斯维加斯、奥斯汀和华盛顿特区；运行有“空军风投”（AFVentures）、“创意火花”（Spark）和“加速繁荣”（Prime）3个主要项目。其中，空军风投项目通过“开放选题”（Open Topic）机制，利用小企业创新研究计划和小企业技术转移计划（SBIR/STTR）部分预算经费，面向非传统合作伙伴特别是小企业进行技术投资；创意火花项目为空军内部人员的创新创意提供激励，并创造机会让他们得以与工业界、学术界和政府中的顶级专家合作解决实战问题；加速繁荣项目利用空军资金，加速将军方感兴趣的前沿技术产品推向商业市场，从而实现降低成本、加速发展的目标。目前，上述项目均已取得明显进展。例如，空军风投项目过去3年来累计向1433家企业授予了2299项小企业创新研究计划或小企业技术转移计划合同，金额达7.1亿美元，其中超过75%的合作企业为首次获得空军小企业创新研究计划或小企业技术转移计划资助。截至2020年底，上述1433家企业在接受空军风投项目资助后，又额外获得了22.2亿美元的私人部门投资和14.2亿美元的政府资助。

（三）陆军未来司令部

与其他军种不同，陆军尝试以一种更加系统的方式来建立商业技术创新与未来军事能力之间的联系。2018年8月，美国陆军未来司令部在位于奥斯汀市的德克萨斯大学校园内成立，成为美军首个坐落在军事基地之外的军种司令部，这也是美国陆军自1973年以来规模最大的一次机构改革。未来司令部下设未来与概念部、作战开发部、作战系统与解决方案部3个二级司令部。同时，设置远程精确火力、下一代战车、未来垂直起降、陆军作战网络、防空反导、士兵杀伤力等8个跨职能团队，重点推动陆军现代化优先事项的实施。美国陆军未来司令部担负着引领前沿技术创新和作战方式变革的使命，因此在组建和运行过程中处处体现出开放创新的特征，先后成立陆军应用实验室、陆军人工智能工作组、软件工场等附属机构，立体搭建军地交流平台，主动融入驻地创新生态，不断强化对商业领域技术创新成果的吸收利用。

（四）海军技术桥

海军技术桥是由美国海军部组建的地区性创新枢纽，通常设置在军事单位周边的商业社区，旨在降低初创企业、小企业、学术界、非营利机构、私人资本等非传统合作伙伴接触军方的门槛，帮助海军和海军陆战队加速对商业领域技术创新成果的吸收利用。2019年9月，海军部依托同年2月组建的海军敏捷办公室（NavalX）设立了首批5个技术桥。此后，海军部又接连4次增设新的技术桥。迄今，共有15个海军技术桥投入运行，地点覆盖加利福尼亚、佛罗里达、罗德岛、华盛顿、印第安纳、南卡罗莱纳、马里兰、弗吉尼亚、夏威夷等州和华盛顿特区，以及英国伦敦。数量众多的技术桥构成了一张连接海军军事需求和各地创新生态系统的网络，显著放大了其促进交流与创新的功效。截至2020年底，海军技术桥共有在研项目126项，项目资金合计6400万美元，主要来源于小企业创新研究计划的资助。

二、完善配套机制拓展非传统合作伙伴

近年来，美军在致力于大幅改革国防采办政策、提升装备采办效能的同时，针对非传统伙伴参与装备建设的更多现实需求，从促进人员流动、推广快速交易、共享测试资源等关键环节入手进一步完善配套机制，有力推动了商业技术向军事应用转化。

（一）持续促进人才开放流动

人才的开放流动，是有效消除军地间隔阂的前提条件。美国两党政策中心国防人事问题工作组指出，美军必须全面接触整个美国社会，把国家与军队重新联系起来。2015年来，美国国防部加大了相关改革力度，从3个方面推动与私营部门及学术界进行人才交流。一是创造灵活机制，吸引各个层次的创新人才加入美军提供长期或短期服务。引进对象既包括高层次专家和企业家，也包括网络安全等关键技术领域的专业人才，还包括科学、技术、工程和数学专业的名校毕业生。二是积极吸纳商业科技巨头的领导人参加国防创新委员会等高级别顾问、咨询组织，为国防创新出谋划策。三是大量派出军方人员进入美国顶级科技企业和学术机构交流深造。其中，国防部派往科技企业的人员遍布亚马逊、谷歌、英特尔、易安信、埃森哲和太空探索技术公司等，他们返回后将把全部所学在国防部付诸实践。所有这些交流互动，均极大地激发了美军的创新活力，成为各种改革尝试的源头。

（二）积极开放军方测试资源

当前美军吸收利用商业技术创新的基本模式，是在广泛搜寻或征集领先技术方案的基础上，组织相关创新主体围绕特定军事需求开展原型研发和迭代改进，原型通过测试后，双方签订生产合同将新技术推向实战应用。其中，军方组织的测试、试验或者试用，是商业技术进入军事应用前绕不开的关键环节。近年来，美军在开放和提供包括设备设施、训练基地、特定空域甚至是部队人员等测试资源方面态度十分积极，相关实践越来越普遍。以空军创新工场加速繁荣项目为例，2021年7月16日，美国空军向项目合作伙伴Kitty Hawk公司的一款垂直起降电动飞机颁发了适航批准文件，该款飞机将在空军指定的空域开展实际飞行测试。这也是空军在一年内为该项目的第4家合作伙伴颁发适航批准文件，大大促进了军方对在研各机型性能和效用的探索。

（三）大力推广快速交易机制

美军的快速交易机制主要依靠其他交易授权协议实现，目的是帮助国防部接触并利用来自传统采办体系之外的创新。相较于传统合同签订机制，其他交易授权协议不受《联邦采办条例》《联邦采办条例国防部补充条例》以及其他法规限制，赋予了国防部更大的自主权和灵活性，通常可以在几个月内与合作伙伴达成交易，大大加快了其对商业技术创新成果的吸收速度。为了进一步推广其他交易授权协议使用，《2016财年国防授权法》正式将其他交易授权确定为永久性交易机制，并允许军方直接与原型开发商签订生产阶段的其他交易授权协议而不必再次组织公开竞争，显著扩大了其他交易授权的适用范围。此后，国防部其他交易授权协议的拨款额逐年快速增长，于2020财年突破150亿美元，与2015财年相比，增幅达1579%（如图1所示）。可以说，其他交易授权已经成为美军深入推进军民一体化的一项重要机制，充分体现了其根据形势发展变化及现实需要，快速作出政策调整的响应能力。

图1 2015-2020财年美国国防部OTA协议拨款额变化情况（单位：亿美元）

三、加强转化应用提升数字化军事能力

经过近几年的不断探索，目前美军在吸收利用商业创新资源方面已经取得了一些进展，特别是快速将非传统合作伙伴在云计算、人工智能、混合现实等数字领域的新兴技术集成至装备体系中，显著提升了核心军事能力。

（一）人工智能技术辅助情报分析

2017年4月，美国国防部建立“算法战跨职能团队”（the Algorithmic Warfare Cross-Functional Team，AWCFT）并启动Maven项目。该项目是美国国防部将人工智能技术投入实战的首次尝试。此前，美军使用无人机等监视平台在反恐战场获取了海量视频数据，但由于人工分析方式效率低下，这些视频一直难以充分发挥作用。Maven项目的目标就是利用商业领域科技企业在计算机视觉、机器学习等人工智能研究领域的最新技术成就，对战场视频进行自动化处理，识别并标记可疑目标，从而形成能够支撑反恐作战行动的高价值情报。综合有关报道，Maven项目周期3年，获得资助后6个月内需将原型系统部署至实际战场环境；初期经费约为7000万美元，2018年度经费预算达1.31亿美元。Maven项目开始由谷歌公司承担，关键任务如数据标记、计算基础设施搭建、算法开发与集成、用户反馈及调试等均按商业惯例并行迭代开展。2017年底，该项目顺利完成了原型开发和实际部署，立即显著提升了反恐作战的决策效率和质量，得到军方的充分认可和大力推广。2018年，谷歌数千名员工联名抗议公司参与国防部人工智能项目，公司高层被迫宣布将于2019年3月退出与国防部的合作。随后，长期受中央情报局资助的大数据公司帕兰提尔（Palantir）接管了该项目，其最新进展被严格保密。

（二）机器学习算法优化军机维护

2017年7月，国防创新小组联合空军启动“预测式维护”方案征集，寻求基于机器学习算法的军用飞机维护方案优化软件，并要求参与竞争的公司应于此前曾向商业用户提供过类似平台。2019年11月，C3.ai公司胜出并获得了金额达9500万美元的生产阶段协议，负责向空军920架飞机推广预测式维护解决方案，覆盖E-3、C-5和F-16等多个机型。利用机器学习算法，该方案能够根据飞机部件的运行情况和维护记录，提前预测系统失效并实现库存管理自动化，有效降低了计划外维护的频率和持续时间，提高了飞机的出勤率。经过验证，预测式维护可望将美国空军军用飞机的任务能力提升3-6%，同时减少40%意外发生的维护事件。目前，国防创新小组正在向其他军种推广该解决方案。据预测，如果国防部全部军用飞机均采用预测式维护方案，每年的经费节约额将有望超过50亿美元。

（三）商业云服务驱动数字化战争

2017年9月，美国国防部常务副部长签署备忘录，要求在全国防部范围加速采用云计算服务。2018年7月，国防部正式推出“联合企业国防基础设施”（Joint Enterprise Defense Infrastructure，JEDI）采办项目。JEDI旨在构建横跨国防部和各军种、覆盖多个涉密等级任务信息、支持国防部大部分系统和应用的单一“通用云”平台，是对国防部信息技术基础设施一次较为彻底的现代化改造尝试。JEDI云的设计方案具有跨域数据共享、先进数据分析和高度网络安全等特征，计划将国防部大约80%的数据迁移上云，并为美军在全球范围的各级作战人员提供实时数据共享和决策支持服务。根据国防部云战略，相关探索最终将帮助美军搭建云生态，打通数据和计算资源，充分利用机器学习与人工智能实现新的战场行动优势。JEDI采办项目合同额最高可望达到100亿美元，一经发布立刻引起亚马逊、微软、甲骨文和IBM等公司的激烈竞争。2019年10月，国防部宣布微软胜出，但随后亚马逊向联邦法院提起上诉，认为国防部的选择受到了政治干预，导致该项目被中止长达20个月。2021年7月，国防部宣布取消JEDI项目，同时推出了架构更为先进的多云方案“联合作战人员云能力”（Joint Warfighter Cloud Capability，JWCC）采办项目，并于当年底重新向亚马逊、微软、谷歌和甲骨文公司发出了招标书。虽然美国国防部采购商业云服务的进程颇为曲折，但从中不难看出其依靠商业科技巨头加速向数字化战争迈进的决心。

（四）混合现实技术升级单兵装备

微软第三任首席执行官萨提亚•纳德拉2014年2月上任后，积极推动公司通过布局人工智能、混合现实和量子计算三大颠覆性技术实现业务转型。2016年，微软发布小型头戴式电脑HoloLens，该设备能够融合现实世界和虚拟世界、构建沉浸式工作/游戏环境，很快在商业上取得了成功。2018年11月，陆军未来司令部通过其他交易授权协议向微软投资4.8亿美元，用于在HoloLens基础上研发单兵头盔显示器“综合视觉增强系统”（Integrated Visual Augmentation System，IVAS）的原型。双方通过建立一体化研发团队开展紧密合作，微软工程师多次受邀前往位于北卡罗来纳州的军事基地，体验目标定位、暗夜机动、战地通信等战术行动所面临的严峻挑战；陆军士兵则来到微软总部园区内的工业设计和软件实验室，参与各种版本的原型测试并提供反馈。在微软和陆军的共同努力下，IVAS原型研发如期实现了预定目标。2021年3月底，陆军宣布向微软批量采购IVAS单兵装备，合同额最高可达218.8亿美元。IVAS由微软Azure云服务提供支持，既可利用虚拟现实技术显示战场环境的全息图像和三维地形图，也可利用增强现实技术透视烟雾障碍、显示夜视图像和战场态势数据，或与武器瞄准具等装备连接并配合使用。未来，士兵还将能够切换至指挥员视野，轻松掌握战场全局。陆军领导称，IVAS将从根本上改变陆军的作战和训练方式。此次陆军与微软之间的合作，其速度之快、规模之大，堪称美军吸收利用商业科技巨头技术能力的典范。

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