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一网打尽!DARPA 2022财年拟开展新项目全扫描

06月09日

2021年5月,DARPA公布2022财年预算文件,为研究、开发、试验与鉴定申请预算35.3亿美元,比2021财年批准的35亿美元略有增加,但比2021财年实际的35.7亿美元略有降低。

根据该预算文件,DARPA拟于2022财年开展23个新项目,其中微电子、生物类各5个,人工智能类4个,非常规战类3个,定向能类2个,体系架构、通信组网、自主系统、量子类各1个。

值得注意的是,DARPA 2022财年在“指挥控制与通信”计划下申请1.3亿美元用于保密项目,在“网络中心战技术”计划下申请3.2亿美元用于保密项目,在“传感器技术”计划下申请1.7亿美元用于保密项目。

一、体系架构

“任务集成网络控制”(MINC)项目

MINC项目是马赛克战最终愿景的重要组成部分,旨在开发组网资源管理技术,实现可自主适应战场态势和信息需求的敏捷、自修复、异构通信。MINC项目技术可将作战人员信息需求和任务应用转化为通信服务请求,自主发现并配置通信节点和路径,以构建并执行自适应杀伤网,将信息传递到最需要的位置。MINC支持提供及时信息,支持强对抗环境联合全域作战的作战人员态势感知、定制通用作战图和自适应杀伤链。

MINC项目详情见:佘晓琼||为构建跨域杀伤网,DARPA再启动一项马赛克战最终愿景类项目

二、通信组网

“机动式先进战术网络实验室”(MALTA)项目

“机动式先进战术网络实验室”项目将开发在敌对环境快速集成并部署战术弹性网络的技术,赋能战术与远征行动。该项目通过使用先进商业无线组网技术(如5G和5G+),替代当前孤立、过时、难以管理的系统,解决快速建立前线部署远征网络的长期难题。该项目不会重建数据链、波形或组网技术,也不需要数周的规划和配置时间,而是会在部署后,快速将完全认证的核心网络能力引入战术和战役环境,使作战人员能够移动并处理信息,还可与盟友交互。

三、人工智能

“反对手人工智能”项目

“反对手人工智能”项目旨在增强探测、干预并减少对手对基于AI的系统的攻击。国防系统日益吸纳AI能力,如机器学习和自动推理等。复杂AI赋能系统之间的交战,可能在未来越来越普遍。但是AI赋能系统通常是,针对对手系统处于静态或自适应行为严格受限的场景而设计和优化的。维持美国的AI霸权,需要系统具备更高水平的能力。具体能力包括:识别对手系统是否是AI赋能的,基于经验数据确定并建模对手AI能力,生成反AI策略使对手AI能力无效或“倒戈”。

敏捷人工智能”(AgAI)项目

“敏捷人工智能”项目旨在创建快速将AI用于国家安全重要领域的能力。在很多具有潜在迫切任务需求的领域,标记数据可能稀少且获取成本高昂,传感器和其他数据来源可能快速发展,对可靠性与可追溯性提出更高要求。该项目将基于机器学习和符号推理等新兴技术,将为敏捷创建并发展基于AI的能力奠定技术基础。

“人工智能可靠性与可追溯性”(AIRT)项目

“人工智能可靠性与可追溯性”项目旨在开发设计时与运行时技术,确保AI赋能系统正确发挥作用。随着AI部署扩大,机器学习系统的可解释性变得更为重要,即系统需要为分类提供依据,并表征分类的置信度,以展现系统在遇到类似输入时会如何表现。然而,可解释性并不能确保机器学习系统满足可靠性与可追溯性要求。该项目将制定机器学习与相关系统的设计原则,增强可靠性与可追溯性,而不损害推理能力,进而使AI系统的设计与运行更为科学和安全。

“控制系统自检”项目

“控制系统自检”项目寻求开发机器自检与学习技术,使军用平台根据自身行为表征损伤或更改的情况,并更新控制法则来保持稳定和控制。运用控制系统自检技术的平台,会将机载传感器测量的平台行为与学习模型进行比较,确定平台的行为与模型间的差异是否会损害稳定和控制,必要时更改控制法则。该项目成果将辅助作战人员,在军用平台损伤或更改的情况下,维持对其的有效控制,满足作战期间的紧急需求。

四、自主系统

“精灵鲨”(Goblin)项目

水下领域对美国国家安全和军事行动具有重要意义,但水下有人作业范围受限。“精灵鲨”项目旨在通过开发复杂水下系统,在不需要人类控制的情况下遂行搜索、定位及执行等任务,增强美国自主系统的能力。该项目的导航方法将关注使用商业低成本导航硬件,并结合基于环境特征的算法方法,进而消除对GPS的依赖来遂行长期任务。该项目的主要技术挑战包括:在无GPS情况下提供高分辨率导航的感知技术、针对参数未知物体的辨别与操纵策略、支持遂行任务的长期自主方法,以及不依赖人类干预的自主方法。

五、定向能(激光)

“画家”(Painter)项目

“画家”项目寻求在激光器技术领域获得革命性进展,支持未来有源光学系统。该项目将把关键激光器组件的效率优势吸纳进紧凑光源,在增加激光源功率的同时降低其尺寸。通过克服激光器热管理挑战,该项目将实现严苛的封装目标。该项目的发展受多种任务所需光谱特性的指导和约束。

“紧凑高强度辐射光子学”(CHIRP)项目

“紧凑高强度辐射光子学”项目旨在开发紧凑高功率激光器。当前的高功率激光器能够提供实现定向能效应需要的高光强,但是这些激光器的尺寸限制其用于高机动性平台。利用新兴集成光子学和方法技术,该项目将降低高功率激光源的尺寸、重量和功率。此外,该项目还将开发高性能组件,并采用新型热管理策略对这些组件进行封装。

六、微电子

利用光子振荡器生成低噪声射频”(GRYPHON)项目

“利用光子振荡器生成低噪声射频”项目旨在开发噪声极低的紧凑微波与毫米波源。目前使用的信号源,如晶体振荡器,因为噪声过高难以支持先进的军用雷达与通信功能。相反,使用光学技术合成极纯微波的一流振荡器过于庞大且昂贵,无法部署在机载系统、弹药以及其其他需要高性能的受限平台上。该项目将利用微型光学组件的最新进展,以将最佳光学合成技术引入微芯片中。

“元素级紧凑前端滤波器”(COFFEE)项目

“元素级紧凑前端滤波器”项目旨在开发并演示紧凑高频射频滤波器技术,同时不影响低插入损耗和高功率信号处理能力。新滤波技术将获得抗干扰能力、高效频谱管理,以及与商业5G应用共存。该项目成果将增强军用微波与毫米波雷达和通信系统弹性,支持美国防部未来获得频谱霸权。商业应用方面,该项目成果将使5G网络更高效地分配毫米波频率。

“铁电计算”(FC)项目

 “铁电计算”项目计划开发低能耗铁电技术,实现密集、可扩展的计算性能。在未来高性能计算中,支持以数据为中心的架构和应用所需要的性能和效率水平,是目前硅器件不能获得达到的。该项目将开发铁电晶体管技术,可用于下一代节能、可扩展计算。开发的铁电晶体管技术还易于集成到“互补金属氧化物半导体”(CMOS)制造工艺流程中。

“低温逻辑技术”(LTLT)项目

“低温逻辑技术”项目将利用当前硅晶体管在低温下的独特器件和材料性能特性。当前的硅晶体管在室温或更高温度工作时,性能和功率受限。该项目通过修改现有硅晶体管的设计,以优化其低温性能,来消除这些限制。该项目开发的器件将与当前CMOS制造工艺流程兼容,并提供比室温器件更高的性能和功率效率。

“用于异质集成的密集电子封装”(DELPHI)项目

“用于异质集成的密集电子封装”项目将解决传统二维电子元器件的固有限制。通常,电子元器件由硅等单质,或砷化镓、磷化铟、氮化镓等化合物半导体组成,并具有二维器件和电路架构。然而,最近不同材料系统异质集成的发展和三维制造的进步,为实现性能显著提高的电子器件和电路开辟了道路。该项目将利用这些进步,并开发新半导体互连材料、异质集成方法、三维制造技术获得先进器件和电路。该项目还将创建可靠、紧凑、低损耗的无源组件以及必要的合成网络,实现异质集成的高效功率放大器。该项目成果还将支持新兴卫星通信以及感知任务。

七、量子

“量子启发经典计算”(QuICC)项目

“量子启发经典计算”项目将在新计算架构中使用经典动态系统实现量子启发算法,以有效解决复杂优化问题。当前,解决任务级优化问题需要过多计算能量,导致计算时间过长,且可能获得次优解。该项目将创建框架,用于分析使用量子启发算法提供的计算优势,进行必要的硬件和算法协同设计,来降低任务级问题优化解所需能量。

八、生物

“分布式获取关键生物治疗药物”项目

“分布式获取关键生物治疗药物”项目旨在为完全分布式、按需制造基于蛋白质的医疗对策开发基础技术,确保美国防部能够获取关键医疗对策。该项目将投资能够快速大规模合成生物活性蛋白质的技术,支持关键医疗对策。该技术能够允许美国防部在短期快速扩大生产规模,确保获得基于蛋白质和核酸的关键医疗对策,摆脱对复杂供应链和缓慢研发周期的依赖。

“生物网络安全”(BCS)项目

“生物网络安全”项目旨在开发技术,保护自动化实验型生物-网络-物理实验室的攻击面。随着生物学日益成为信息驱动的学科,生物实验日益自动化,推动现代生物技术发展的一体化生物-网络-物理基础设施的攻击面日益扩大。该项目将使用大数据、人工智能、机器学习和先进生物信息学,创建自动化监视与防御算法,能够实时检测并响应针对生物-信息-物理实验室的高速、协同攻击。项目成果将确保美国生物技术体系安全,阻止破坏美国生物技术基础设施可用性、完全性和安全性的企图。

“下一代战斗伤亡护理”项目

 “下一代战斗伤亡护理”项目旨在开发用于创伤性损伤的新型全血替代品,可以部署到战场前线,预防战斗伤亡。该项目成果还可用于救灾、维稳等任务。该项目通过填补战斗伤亡护理方面的差距,确保美国在军事冲突中能够护理作战人员。

“仿生海岸防护”项目

“仿生海岸防护”项目旨在开发可持续的、混合人造与生物的珊瑚礁结构,以强化和防护美国防部位于低洼沿海地区的基地。该项目将在三个方面取得进展:①人造珊瑚礁基础的设计、建造与布放。②加速珊瑚礁物种的补充和增长。③防护珊瑚礁可持续、零成本的自然维护和发展。该项目成果还可减轻国家和非国家行为体使用无人潜航器作为载具,对港口构成的穿透、挖掘或损害威胁。

“环境微生物转化为生物工程资源”(EMBER)项目

“环境微生物转化为生物工程资源”项目旨在利用微生物,获得发现、设计和生产美国防部关键材料的新方法。该项目将利用极端环境微生物处理无机材料的能力,打造发现、设计和生产材料的平台。该项目将阐明和开发结合、生物矿化无机元素(如稀土元素、金属)的生物分子机制,并利用计算和高通量实验方法加速获得微生物组装的功能无机纳米材料(如光电、磁性材料)。

九、非常规战

“逐鹿欠治理空间”项目

美国绝大多数技术关注在动态交战中获得相对均势对手的竞争优势。在这种交战中,有已知规则和对手,有具体时间表,有明确赢家和输家。但是,很多关键交战实际是无限竞争,通常会涉及第三方,最终目标是重新平衡地区权威和影响力。“逐鹿欠治理空间”项目寻求开发在无限竞争中获胜的技术,打造信息、影响力或经济工具,能够快速适应环境获得具体收益。该项目还将开发用于支持决策的感知工具,以及适用对手行动的决策工具。

“文化感知信息作战防御”(CLAID)项目

“文化感知信息作战防御”项目旨在形成人类语言技术能力,使机器能够理解文化背景、社会和情感背景,从而加深对突发事件的态势感知。说话者在社会和文化背景下产生并使用语言。社会和文化背景通过共同的价值观和社会规范影响认知、信仰和意图。因此,要想获得能够完全理解语言及说话者的自然语言处理系统,就必须了解文化和社会背景。该项目将开发的社会文化自然语言处理能力包括理解实体的本地化引用,评估情感和紧迫性,以及解释事件的文化意义。该项目将开发技术,使指挥官能够更好地理解快速变化的战术环境,并在冲突的所有阶段更有效地计划和实施作战行动。

“关键基础设施防御”(CID)项目

 “关键基础设施防御”项目旨在开发整体框架,支持美国防部衡量其对国内外民用基础设施的依赖程度以及由此产生的脆弱性。该项目成果将降低对手攻击民用基础设施的影响,还将探索可在突发情况下临时性快速替代民用基础设施的能力。

(来源:航天防务,作者:佘晓琼)

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