美國信息技術領域分布與技術潛能研究以美國國防高級研究計劃局DARPA為例

賈珍珍

[摘 要] 以美國國防高級研究計劃局（DARPA）為例，從DARPA對信息技術的領域分布、技術潛能與影響方面，對美國信息技術的發展情況進行探討，并在最后提出信息技術對于我國軍事技術發展的有關思考。

[關鍵詞] 信息技術；國家安全；國防高級研究計劃局

[中圖分類號] B26 [文獻標識碼] A [文章編號] 1008—1763（2016）06—0118—04

Abstract：The US Defense Advanced Research Projects Agency （DARPA） was used as an example. from the fields of information technology distribution， potential technology in DARPA， the development of the US information technology was discussed， and the final related thinking about information technology for the development of China's military technology was proposed.

Key words： Information Technology； National Security； Defense Advanced Research Projects Agency （DARPA）

一 引 言

技術的發展與人們對世界的生存需求和適應發展是息息相關的。從為“延長手腳”而發展起來的材料技術，到為增強“手腳功能”而發展起來的能量技術，人們在適應和利用自然方面的能力不斷提高。然而，隨著技術的發展與社會的進步，升級“大腦功能”逐漸成為一種可能實現的愿望，在此需求之下，信息技術應運而生了。1946年2月14日，世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”（Electronic Numerical And Calculator，ENIAC）在美國賓夕法尼亞大學問世。計算機的信息處理能力，為人們打開了一扇通往“比特世界”的大門。1969年，美國國防高級研究計劃局的前身ARPA（Advanced Research Projects）啟動了“ARPAnet”的網絡系統項目，試圖實現軍事研究與電腦主機的信息交流，互聯網的雛形隨之誕生；1983年，ARPA進一步與美國國防部通信局合作，制定出TCP/IP網絡協議，從此開拓出信息溝通的新空間。在計算機與互聯網的普及下，信息技術已經發展成為一個受眾龐大的產業。2015年9月9日-11日，DARPA舉辦了主題為“Wait，What”的首屆“未來技術論壇”，旨在探討其關注的以信息技術為核心的前沿技術，如大數據、人工智能、信息安全等[1]。期間，DARPA各領域的項目經理向包括美國國防部長阿什·卡特在內的美國政府高官、DARPA各領域主管以及相關科學家、工程師及創新者們介紹了DARPA正在或已經取得的技術突破，從而為美國信息技術的項目研制打下堅實基礎。

二 技術領域：DARPA對信息技術的軍事關注

1957年10月4日，蘇聯發射人類第一顆人造衛星“Sputnik-1”。由于當時正處在冷戰的頂峰，美蘇兩國密切關注的即是彼此“重要敵人”軍備的發展情況，而“Sputnik-1”的成功則無疑給美國帶來了巨大的震撼。為避免再次出現這類對美國造成不利影響的技術突襲，同時確保其自身的技術優勢，1958年2月，美國政府宣布成立高級研究計劃局（Advanced Research Projects Agency），簡稱ARPA，即今天美國國防高級研究計劃局的前身。作為美國國防部的直屬性研究機構，DARPA始終堅持其“保持美國的技術領先地位，防止潛在對手意想不到的超越”的宗旨[2]，在推動和創造具有顛覆性影響的新技術和能力方面取得了重要突破，并為美國保持軍事技術領先地位奠定了堅實的基礎。2016年2月，在美國國防部公布的“2017財年預算申請”中，DARPA的科研經費預算占29.7億美元，其中，信息技術領域（Mastering the information explosion）[3]，如大數據、網絡安全等仍然是DARPA未來關注的重點領域，并代表著美軍在未來戰爭中武器裝備信息化程度的高低。從近期DARPA在信息技術方面的創新計劃入手，可以將其信息技術領域概括為：信息感知領域、信息處理領域、計算技術領域、網絡通信安全領域和電子戰領域五個方面。

（一）信息感知領域

信息感知主要通過計算和分析技術，處理、獲取由傳感器、信息和通信系統所產生的大量數據，并將這些技術運用到情報、監視和偵查（Intelligence， Surveillance， and Reconnaissance， ISR）開發及語言處理系統中，實現行為分類、事件關聯、趨勢確定、異常發現及自動警報。[4] DARPA的信息感知領域計劃包括：自適應雷達對抗、自主實時地面普適監視-紅外、自主實時地面普適監視-成像系統、廣泛業務語言翻譯、社會媒體戰略通信、文本深度挖掘和過濾技術、基于流的信息理論跟蹤等。以“社會媒體戰略通信” 計劃為例，隨著社交媒體的廣泛應用，信息傳播的速度正呈指數的形式增長。為利用信息的獲取與共享取得軍事上的優勢，DARPA啟動了“社會媒體戰略通信”計劃（Social Media in Strategic Communication， SMISC）[5]。SMISC計劃的重點是通過對出現在社交媒體的信息流模式的研究，識別大眾輿論的傾向，從而對輿論事件或輿論參與者進行分析。由此，美軍利用SMISC的信息感知能力，能夠判斷出社交網絡上不利于美軍的信息來源與信息目的，進而為其軍事戰略的布局提供重要參考。

（二）信息處理領域

信息處理主要通過開發建模、仿真、可視化、知識管理、地理信息系統、語義網、社交網絡、Web-2.0/3.0等先進的計算技術，并將這些技術應用于指揮系統，以提高信息在軍事決策、規劃、任務演習和作戰支援中的應用。[4]DARPA的信息處理領域計劃包括：自適應電子戰行為學習、心理信號的檢測和計算分析、持續凝視開發和分析系統、面向任務的彈性云、推進機器學習的概率編程、加密數據的編程計算、轉型應用程序等。以“面向任務的彈性云”計劃為例，信息技術的發展，使得戰爭克服了距離的制約，逐漸走向全維度、全頻譜的戰爭時代，這也在客觀上對戰爭提出了“分散布置、多向互動、異地同步”的戰爭要求。云計算技術將傳統的工作站轉移至“云”環境中進行處理，這在一定程度上滿足了信息時代對戰爭的要求，但在計算中尚存的安全隱患問題也成為長期困擾美軍各部門的“隱患”。DARPA開展的“面向任務的彈性云” 計劃（Missionoriented Resilient， MRC）[6]重點在于通過檢測、診斷云攻擊并進行相應的反應，從而構建起云計算有效而安全的運行環境。

（三）計算技術領域

計算技術主要支持科學研究和實驗涉及的計算模型和體制研究，以及推理計算和通信。[4] DARPA的計算技術領域計劃包括：模擬邏輯、高產能計算系統、光子優化嵌入式微處理器、嵌入式計算技術的能效革命、普適高性能計算等。以“嵌入式計算技術的能效革命”計劃為例，由于裝備系統在功耗、尺寸、散熱等方面的限制，信息采集的信息量往往遠超信息系統所能處理的信息范圍，這也造成某些潛在信息價值的浪費。為此，DARPA開展的“嵌入式計算技術的能效革命”計劃（Power Efficiency Revolution for Embedded Computing Technologies， PERFECT）[7]重點在于通過采用新的功效處理技術，如近閾值電壓處理技術、多機種聚點處理技術、高數據誤碼容錯技術等，使得信息系統能夠滿足高效、節能的需求，從而為美軍從巨量信息中提取有用信息帶來重要價值。

（四）網絡通信安全領域

網絡通信安全主要通過開發更具可恢復性的計算和通信技術，創建全新的方法，以確保網絡和計算機系統的安全。[4]網絡通信安全領域計劃包括：主動認證、多尺度異常檢測、自動網絡安全程序分析、網絡防御、網絡內部威脅、高可信度的網絡軍用系統、綜合網絡分析系統等。以“網絡內部威脅”計劃為例，在信息戰中，軍隊的人員之間需要通過計算機、網絡等通訊設備進行交流，但隨著信息系統逐漸朝著“復雜巨系統”方向的邁進，網絡節點、外部數據網絡接口、軍方設備內部接口中的威脅，如嵌入式系統中的后門、特洛伊代碼的變體等也漸漸滲入系統之中。為此，DARPA開展的“網絡內部威脅”計劃（CyberInsider Threat， CINDER）[8]重點在于通過開發檢測軍事網絡內部運行的新的方式，發現網絡中的隱藏威脅，并形成干擾地方網絡的操作能力，從而為美軍贏得信息化戰爭勝利提供重要的技術支持。

（五）電子戰領域

電子戰主要通過開發自適應和可重構無線電體系構架，以及毫米波、亞毫米波等波段頻譜的使用技術，以利于軍事行動的有效開展。[4]電子戰領域計劃包括：自適應射頻技術、深入探析模擬-信息轉換、可多種存取的異構集成、高效線性全硅發射機集成電路、高頻集成真空電子、微尺度等離子器件、太赫茲電子等。以“下一代氮化物電子技術”計劃為例，高性能、RF和混合信號電子對于晶體管的截止頻率有一定要求，通常是在200GHz以上，只有在極小的電壓擺動與擊穿電壓條件下，某些晶體管才能達到以上速度。為消除截止頻率的限制，DARPA開展的“下一代氮化物電子技術”計劃（Nitride Electronic NeXt- Generation Technology， NEXT）[9]重點在于通過開發一種新型的氮化物晶體管技術，即同時具備極高的速度和較大的電壓擺動，從而實現電子戰中大型電路集成的運行能力。

三 技術潛能：信息技術對美軍未來的影響

軍事學家J.F.C.富勒曾說過：“手段，或者說武器，只要能發明出那些有威力的武器，就構成了勝利的99%。戰略、指揮、統帥才能、勇氣、紀律、補給、組織以及戰爭中其他所有的精神和物質要素，相對于武器的巨大優勢而言，都不算什么。它們最多只構成整個可能性中的百分之一?！盵10]富勒的這段話從某種程度上反映出技術對于戰爭成敗的決定性作用。DARPA將眼光放置在那些極富創造力的有關信息技術的項目研制上，由于風險的存在，有的項目在最初階段甚至看不到任何明顯的價值，但可預見，如果這一項目取得技術突破，它將對現有的技術研發帶來革命性的影響。從技術潛能上而言，信息技術對美軍未來的影響可以歸納為：確保國家安全能力；重塑科技優勢力量；引領未來戰爭樣式。

（一）確保國家安全能力

隨著蘇聯“Sputnik-1”的成功升空，人類進入太空時代的序幕由此拉開，這使得位于大洋彼岸的美國陷入到無盡的憂慮之中，并開始思考起“避免類似狀況再次發生”的應對措施，而DARPA便是當時艾森豪威爾政府其中所做的一項重要舉措。在信息技術領域，如ARPAnet、衛星定位、微小型接收機、圖表算法、集成電路、用戶/服務器結構、人工智能和通信方面的研究?？梢哉f，這個機構無論是從時間跨度還是橫向對比來看，總能取得一次又一次讓世界為之驚嘆的技術突破，并以技術的絕對優勢維護著國家的安全。

當人類邁入信息時代，信息技術以其摧枯拉朽之勢推動世界的發展，改變人類的生活時，它所潛在的漏洞也使得不確定性的威脅變得更加突出。[11]為此，DARPA的網絡計劃在確保國家安全方面做出了顯著貢獻。一方面，DARPA正在開發新技術，改變目前采用的“檢測和補修”模式，[12]這就為有效避免信息攻擊，維護網絡系統安全提供了重要保障；另一方面，戰術作戰環境下的網絡應用問題也是DARPA當前研究的重點，這對于戰爭的模擬與控制有著重要影響?？梢?，從軍備競賽時期的技術突襲，到和平時期的技術引擎，再到如今信息時代的技術安防，DARPA在確保國家安全上的作用從未減弱。

（二）重塑科技優勢力量

作為世界上科技最發達的國家之一，美國的軍事實力和威懾力在很大程度上依賴于其技術的創新突破。然而，信息技術的發展與全球化的推動，使得美國的科技優勢不再如從前般明顯。這種現象在信息技術上表現得尤為典型。一方面，許多信息產品的元件在美國以外制造與加工，這在一定程度上造成了信息技術的安全隱患；另一方面，信息的開放性與流通性使得其他國家也有可能通過特殊途徑獲得領先技術，并用于信息技術的創新研究。

為此，DARPA致力于顛覆性技術的研發與新的國家技術能力的生成，從而為美國在技術的應用與時間的占有上取得優勢。在項目研究的探索上，DARPA從不同的途徑采納建議：DARPA內部的技術團隊；國防部咨詢小組（如國防科學委員會和各軍種科學委員會）的建議；工業界或學術界的建議，官方發布的公告（Broad Agency Announcements）或公開的工業會議（如DARPATech）；國際技術調研；DARPA或其他研究計劃的突破性成果；用來引入新理念的小型研究和項目等。通過對研究項目的探索，以及信息技術基礎設施的建設，DARPA為技術創新的突破創造了有利條件，進而為重塑美國科技優勢力量帶來希望。

（三）引領未來戰爭樣式

縱觀人類戰爭史，從古代冷兵器時代，到近代熱兵器時代，戰爭所呈現出來的一個基本特征即是徹底的暴力性。具體而言，它們在軍事上的主要目標是消滅敵方作戰力量（包括敵方的有生力量與物質基礎）；在政治上的主要目標是以暴力的方式將己方的政治意志強加給敵方，并在最大程度上摧毀敵方原有的政治體系；在經濟上的主要目標是盡可能地掠取敵方的資源。信息時代的戰爭已不能完全歸納為“流血犧牲”或“攻城掠地”，在戰略的層面上，它所追求的主要是磨滅敵方發起戰爭或者繼續進行戰爭的意志；在戰役層面上，它所追求的主要是擾亂敵方進行戰爭決策的流程與程序；在戰術層面上，它所追求的主要是破壞敵方戰爭依托的信息體系。

在信息戰的問題上，DARPA不拘泥于傳統武器裝備技術與平臺的研究，而是將探索的重心放在未來作戰能力的提高上，具體表現在：一是關注顛覆性的技術研發。DARPA在“改變游戲規則”上的影響可以說是由來已久。從早期的隱身飛機技術，到后來的導航技術和通信技術，作戰人員今天所依靠的信息技術與信息體系大部分都與DARPA的創新研究有關。二是關注協同性的技術研發?，F代戰爭的復雜性，使得單一的作戰能力早已無法在戰爭中提供持續的優勢，而通過分層疊加和多技術集成的方式，則有可能產生出新的跨域協同作戰能力。近年來，DARPA注重對一些跨域協同作戰的新概念技術的創新研發，這種研究打破了傳統的陸、海、空域之間的界域，為美軍在未來戰爭中突破對手作戰防線，實現“反介入/反區域”提供重要的戰略保障。三是關注適應性的技術研發。未來戰爭充滿著不確定性，而在不確定的環境里，適應性可以說是至關重要的。對此，DARPA在進行技術研發的過程中，注重裝備系統的“易于升級”和“適時變化”，從而確保其研發成果在未來復雜環境中發揮出最大的效能。

四 啟示：信息技術對我國軍事

技術發展的思考

如今，在以信息優勢為主要爭奪焦點的大國博弈中，信息安全問題已躍升為關乎國家安全的戰略問題；“制信息權”亦被各國視作占領技術競爭高地的制勝法寶。2014年2月27日，習近平主席在“中央網絡安全和信息化”領導小組第一次會議上強調：“沒有網絡安全就沒有國家安全，沒有信息化就沒有現代化?！笨梢?，信息技術對于國家安全戰略布局有著重要影響。為此，我們可以從信息前沿技術的研發、信息技術體制的保障以及信息政策法規的完善三個方面對國家安全視域下的信息技術進行相關思考。

（一）信息前沿技術的研發

信息前沿技術的前瞻性與創新性，使其一旦取得突破，便極有可能發展成為具有“顛覆效應”的新型裝備，進而對未來軍事變革帶來挑戰。長期以來，美軍注重信息化戰爭和未來發展需要，在信息技術、生物交叉技術、空間技術以及新概念陸?？掌脚_等新興信息前沿技術的研發方面都走在世界的前列。目前，我軍武器裝備尚處于機械化信息化復合發展階段，與DARPA相比，信息前沿技術的研發依然存在較大差距。為此，我們應增強危機感和緊迫感，突出信息前沿技術研究的重要地位，加快搶占未來發展戰略制高點的步伐；密切關注世界科學技術發展最新動向，及時分析梳理前沿技術發展的方向重點；進一步加大前沿技術研究的投入，在協調推進國防科技各個領域整體發展的同時，優先安排若干能夠有效震懾強敵的信息前沿技術研究，力爭取得重大突破。

（二）信息技術體制的保障

信息技術顛覆性效果的發揮，離不開超越傳統框架束縛的體制保障。在機構的設置上，DARPA專門設有信息技術領域的技術辦公室（最多時設有三個信息技術類辦公室）。目前，DARPA除專門設有信息創新技術辦公室（Information Innovation Office，I2O）外，國防科學辦公室（Defense Sciences Office， DSO）、戰略技術辦公室（Strategic Technology Office， STO）、微系統技術辦公室（Microsystems Technology Office， MTO）等也都安排有信息技術領域的研發項目。目前，我國科技體制改革的各項任務正加快推進，并初見成效。據統計，2015年，我國科技進步貢獻率達55.1%，國家創新能力世界排名提升至第18位。[13]這為我國信息技術的創新發展創造了有力條件，但在取得進步的同時，我們也應該看到我國科技體制中依然存在的不足，如行政管理比例偏重，忽視科研的質量和科學意義；產學研結合不通暢，技術產業化的水平偏低；學術交流欠缺，研究條塊分割等。因此，我們應汲取DARPA在科技體制上的優點，切實完善我國信息技術體制的保障體系。

（三）信息政策法規的完善

政策法規對于技術的發展具有重要的指導和約束作用。自2003年以來，DARPA每兩年制定發布一版《戰略規劃》，指導其研發方向與重點。在最近一版《戰略規劃》中，DARPA確定的八大戰略重點中，“穩健、安全、自組織網絡”、“探測、精確識別、跟蹤和摧毀隱蔽的目標”、“地下設施的探測、表征和評估”、“降低作戰支持人員的比例”都與信息技術密切相關；九項核心基礎技術中，信息基礎技術、量子科技、生物、信息、微電子也都屬信息技術范疇。同時，美國國會、聯邦政府和最高法院通過發布立法、行政命令及判例的方式，構筑起信息安全治理的完整法律體系。[14]目前，我國在信息技術方面的政策法規建設與西方發達國家相比還存在差距，如有關信息技術的規范與界定方面的法律；有關政府、企業、社會機構等的信息公開方面的成型法律；有關保護與限制信息流通問題的規定等都還尚缺或不足。因此，在有關信息技術的創新研制中，我們必須加強信息技術的政策與法律研究，建立其國家信息安全的政策法規體系，從而為信息技術的發展提供重要保障。

[參 考 文 獻]

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