从智能空间感知到下一代爆炸物水下响应车 | 黑科技拆解-凯发游戏

图片来自illustrationbyalexcastro/theverge

撰文 | 刘少山（perceptin创始人、哈佛肯尼迪政府学院公共管理硕士）

责编 | 叶水送

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过去几十年来，美国军事技术创新主要以在美国国防部高级研究计划局（darpa）与政府实验室为主导的研发体系进行，虽然成绩斐然，然而技术转化周期过长，导致竞争对手可以在军事科技上逐渐接近美国的水平。

有鉴于此，美国国防部快速做出改革，以跟上商业更新周期的步伐，快速的把商业市场的科技导入到国防科技应用上。近几年，在商业领域上的科技创新，包括人工智能、自动化系统，甚至在太空科技等许多前沿领域都处于领先地位，它们的融合为战争的性质带来了巨大变化的前景。

如前文《》介绍，美国国防部（dod）建立了实验性国防创新部门（diux），以加快对国防科技的商业化创新，以满足当今战略和技术环境不断变化的需求。

本文我们详细介绍这个diu里面的“事”，特别是diu如何从2016年的一个实验性项目快速发展成一个成熟的国防科技创新永久性机制，以及在这几年内diu具体为美国的国防科技做出了怎样的贡献。

创新部门的任务是带领国防部突破以往的军事科技研发体系，快速导入商业化的领先科技，从而成为技术的快速孵化器与适配器。在当前全球军事竞争的环境中，美国国防部需要优先考虑交付速度、快速模块化升级、以及战场上的快速作战适应。

如上图所示，从2016年到2019年，diu总共支持了72个研发项目，33个已经完成，其中16个项目成功转化进入国防部服役。平均每个项目执行周期为362天。这些项目投入成功撬动了90亿美元的市场化资金投入。

在diu主导的新型创新模式下，国防部对外授予了166个研发合同，其中120个供应商并非传统的国防供应商，其中60个供应商为第一次取得国防部的研发合同。这个亮丽的成绩单证明了diu所提倡与主导的快速导入商业领域上的科技创新的机制已经取得了初步的成功。

2017年，diu利用来自30多个不同的国防部实体的约8,400万美元的国防部资金来启动了48个军事科技研发项目。这些项目主要聚焦与以下的方向：

1）人工智能系统：利用机器学习和相关领域的商业进步开辟了一条路径，以便于更快，更有效地分析上下文中的数据；

2）自动化系统：在过去几年，商用的无人机为美国的国防对手，特别是恐怖分子，提供了一种对美军和以及其盟友发动袭击的随时可用的手段；

3）人类系统：为了增强战场战士的战斗能力以及伤后恢复能力；

4）信息技术：diu也积极推动战场网络的现代化与安全性，使得美军具备更强的战时信息系统以及实时数据分析平台。

2017年，diu还刚起步，许多项目机制还在探索阶段。2018年diu则已经吸引了多个国防机构的资金支持，包括美国参谋长联席会议、国防指挥中心、国防部非军事部门等单位。2019年，diu发展渐趋成熟，许多项目机制还在探索阶段。如下图所示，2019年diu以4500万美元的投入撬动了国防部其它部门4.5亿美金的整体资金投入，提供了63个商业研发合同。如下介绍几个具有代表性的项目。

图3:2019年diu支持的项目收到的资金比例分配

2018年启动的“预测性维护”项目在2019年得以进一步发展。到2019年11月，项目扩展整个国防部服务部门以改进以往基于状态的维护方法。该项目的目标是通过减少计划外维护的频率和持续时间来提高飞机以及车辆的就绪性和可用性，为维护人员提供在故障发生之前了解何时更换关键组件（并确保组件可用性）的工具的方法，也将减少与维护相关的任务中止的次数。diu和美国空军为c3.ai公司提供商业合同，为超过920架飞机（包括e-3 sentry，c-5 galaxy和f-16 fighting falcon飞机）提供了基于此项目的维护支持。

该项目成功地展示了基于ai和机器学习技术以提高准备水平。具体来说，在出现故障之前，有监督的机器学习可以准确地预测各个子系统在不同时间范围内的故障概率。因此，维护技术人员能够在组件级别的故障发生之前对其进行识别，预先确定要发生故障的零件以及更换极有可能发生故障的组件。

与美国空军合作中，该项目的技术原型实施证明了将任务能力提高3-6％的能力；在等待零件的地面等待的飞机的基本次数减少多达35％；以及计划外维护事件最多减少了40％。该原型机还展示了对零部件供应链的最小影响，并确定了在1000个零件中的其中80-90个零件的更换占飞机总停机时间的90％。此外，在飞机类型，数据质量和数据源之间，采用预测性维护工具可能会带来潜在的准备就绪收益。

2020年的目标包括增加美国陆军航空兵对其uh-60 blackhawk和ah-64 apache直升机平台的使用，以及f-35联合打击战斗机联合计划办公室的采用。当在所有国防部飞机上全面实施时，预测性维护每年可为国防部节省高达50亿美元。

2017年，diu开始与美国网络司令部合作寻找商业技术凯发游戏的解决方案，该凯发游戏的解决方案将使政府能够分析有关网络安全威胁和恶意活动的商业和开源数据。2019年9月，在diu的导入下，美国网络司令部向recorded future公司授予了商业合同，以提供实时的商业威胁报告，并支持该部门特定的网络威胁分析。项目的目标是提高国防部对与网络入侵相关的大量公共、私人和开源数据的可见性。

recorded future提供了一种凯发游戏的解决方案，通过结合商业和政府数据进行实时分析和决策，使美国网络司令部能够了解恶意网络活动和行为者的特征。这项工作减少了以前在深层网络中搜索威胁情报所花费的工时，使运营商可以专注于政府职能或机密信息。

recorded future威胁情报平台的成功过渡使国防部网络运营商和威胁分析师能够利用实时威胁情报数据和精选报告。除了提高数据积累和分析的速度外，该凯发游戏的解决方案还展示了一个成功的模型，可以安全地共享情报。

2019年7月，美国海军爆炸物处置计划办公室授予了两个商业合同——一个授予video ray llc，另一个授予strategic robotic systems的下一代水下eod响应战略机器人系统。diu于2018年1月代表海军开启了eod水下响应车辆招标工作，如今，作为diu原型一部分的三个战略机器人系统中的两个已被舰队使用，从而改善了对策并降低了eod面临的风险服务成员。

海上地雷、炸药和其他危害可能会破坏海军投射力量和维持开放海域通信线路的能力，从而威胁到美国国家安全、美国的盟友、全球商业的行动自由。美国海军eod技术人员社区的任务是确保所有类型的爆炸威胁（包括水下地雷和简易爆炸装置）的安全。在某些情况下，需要eod潜水员以物理方式接近水中未识别的设备。

diu项目的目标是为海军提供一种现代化的战略机器人系统，它对技术人员而言更安全、更便携、模块化并且与用于eod任务的其他技术和平台兼容。经过测试的战略机器人系统具有更高的自主性，可提供站位保持，航路点规划和导航以及其他功能，这使得战略机器人系统可以在远距离操作，而不是在动态水况下进行主动控制。直观的易用性大大减少了对操作员的培训时间，降低了事故发生率，并改善了任务功能。战略机器人系统的尺寸，重量和便携性也使它们可以由一两个人运输和部署，而原有系统太大而无法容纳eod技术人员使用的小船。由于体积小巧，战略机器人系统利用了最先进的声纳和操纵器系统，从而改善了海军的对策工具包。今天，美国海军正在部署video ray和strategic robotic systems的海上eod机器人。这些战略机器人系统使eod技术人员能够安全，立即地调查水中未识别的设备，而先前的操作程序要求潜水员在24小时的等待时间后接近设备。

图4:strategicroboticsystems的下一代爆炸物处置水下响应车

每小时以超过22,000英里的速度移动的空间碎片有可能损害美国军事卫星、航天器、和宇航员。diu的这个项目利用机器学习来观察和预测围绕地球轨道飞行的自然和人造物体的物理位置。

在exoanalytic solutions公司通过diu原型成功展示了这些功能之后，2019年7月，太空与导弹司令部与exoanalytic solutions签订了商业合同。exoanalytic的产品原型提供了8000万个观测值和100,000个轨道，观测数据量大约是现有美国空军光电传感器提供的数据量的三倍，每次相关观测的成本为0.04美元。最后，通过利用统一数据库启用的大量数据使用者验证了2018年6月的总统指令《空间政策指令3：国家空间交通管理政策》所描述的“开放式体系结构数据存储库'”的实用性。

此项目证明了商业提供的数据服务检测和跟踪基于空间的常驻空间对象的能力在规模和能力上正在增长。此项目为美国国防部提供了从飞行安全保障以及国家太空防御能力保障。

图5:空间态势感知技术

最近，华为创始人任正非有一个演讲，标题为《向上捅破天，向下扎到根》，在这个演讲中提到“我国的经济总量这么大，这么大的一棵树，根不强是不行的，不扎到根，树是不稳的，万一刮台风呢？我们拧开水龙头就出水的短、平、快的经济发展模式是不可持续的。我国的基础工业还是不强的，小小一滴胶，就制约一个国家的故事，我们已经看到了，这是分子工程，是高科技中的高科技。而这几千种胶、研磨剂、特种气体……，都是高科技中的高科技，我国现在还基本达不到，很多种技术一年的需求量只有几千万美元、几百万美元甚至更少，试看泡沫经济下有几个公司肯干这种事。缺一种就会卡了一个国家的脖子。”

diu的机制不仅为美国引入最先进的国防科技，并且为许多像c3.ai、recorded future、video ray llc、strategic robotic systems、exoanalytic solutions这样的高科技初创公司提供血源，让这些公司可以专注于研发细分方向的核心高科技

为了扶持核心高科技高科技的初创公司，可能也需要我们在国家层面有diu一样的组织。根据国家的国防需要，提供资金去支持一些专注于某个技术点，但是在短期内很难规模化、商业化的高科技初创公司。

作者简介

刘少山，perceptin创始人，加州大学欧文分校计算机博士，哈佛大学肯尼迪政府学院公共管理硕士。刘少山在哈佛大学肯尼迪学院的研究方向为中美科技政策对比以及科技对宏观经济的影响。