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【智库声音】为何全世界都想复制美国的高级研究计划局(ARPA)模式?

  以卫生高级研究计划局(ARPA-Health)为代表的科研部门希望照搬美国国防部高级研究计划局(DARPA)的模式,但学者怀疑这些部门能否成功。

  美国拜登政府计划斥资65亿美元新建一个部门,专门推进卫生医药领域的创新,并于不久前公布了该部门的最新细节[1]。该部门名为卫生高级研究计划局(ARPA-Health,简称ARPA-H),是世界各地参照美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)打造翻版中的最新一个。DARPA的名声如雷贯耳,其老一辈的工作为现代互联网的诞生奠定了基础。

  眼看更多的DARPA克隆机构行将上马,有学者警告道,模仿DARPA直接参与、高风险、高收益的模式并不能确保成功。

  “ARPA的模式很成功,我们从中学到了很多,”英国剑桥大学环境、能源和自然资源治理中心主任Laura Diaz Anadon说,“但ARPA不是万能的。”

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  APRA-Energy资助的项目衍生出多家企业,包括太阳能设备生产商1366 Technologies(现更名为CubicPV)。图为2013年一家样板厂的技术人员正在展示太阳能电池。来源:Pat Greenhouse/The Boston Globe/Getty

  DARPA在美国促进创新的先例让欧洲和日本在内的各国政府歆羡不已,纷纷计划在本国复制出一个DARPA。最近,英国政府也宣布成立本土版的DARPA——高级研究和发明局(Advanced Research and Invention Agency, ARIA),初期投入8亿英镑(约合11亿美元)。在美国,除ARPA-H外,拜登政府还计划投入5亿美元成立气候高级研究计划局(ARPA-Climate,以下简称ARPA-C),专门研发缓解气候变化的新技术。

  研究DARPA模式的科学家认为,如果对象合适且运用方式得当,DARPA模式是可以成功的。然而,复制DARPA模式并不容易,负责立项和管理受资助项目的经理,不但要有自行组建科研团队的自由,还要有在传统产业研发项目不重视但大有可为的领域冒险探索的自由。不过,批评人士还不不确定ARPA-H、ARPA-C和ARIA的前景如何。

  如法炮制

  1957年,苏联发射了世界上首颗人造卫星斯普特尼克1号(Sputnik-1);次年,美国国防部成立了DARPA,其初衷是为了让美国不落后于苏联,确保美国在科技上的领先地位。DARPA在早期计算机研究以及GPS、无人机等技术的开发上起到了推动作用(见“追随DARPA的脚步”)。

  比起美国其他资助部门,DARPA不仅运作方式独树一帜,预算也更少(35亿美元)。DARPA约有100位从学术界和产业界借调而来的项目经理,借调期为3-5年。项目经理对于他们选择资助的研究自由度很大,他们积极参与团队工作,为项目设定严格期限,全程把控研究进展。相比之下,美国国立卫生研究院(NIH)等部门资助的项目,除年度进展报告外,项目经理与研究团队之间几乎很少联系。而且,这些部门也更倾向于资助有成功希望的项目——因此取得的往往是一些很小的进展,美国麻省理工学院研究DARPA的政策研究者William Bonvillian说。

  追随DAPRA的脚步

  进入21世纪以来,美国等国家陆续设立新的科研部门,以期掌握国防部高级研究计划局(DARPA)的成功魔法。

  1958年:美国成立了现在DARPA的雏形。成立之初,DARPA专注于航天科技、导弹防御以及核武器侦测。

  1963年:DARPA的一个项目组成功发射了“子午仪”(Transit)卫星系统的首颗卫星,为美国海军军舰提供了准确的定位数据,并为日后的GPS导航系统打下了基础。

  1966年:DARPA启动“阿帕网”(ARPANET)项目,研究稳定远程连接计算机的方法。多年后,互联网由此诞生。

  1988年:由DARPA和美国海军合作的项目组生产出了连续飞行超过38小时的首架远程无人机“琥珀”(Amber)。

  2002年:美国国会成立首个DARPA克隆部门——国土安全高级研究计划局(Homeland Security ARPA)。

  2007年:美国前总统小布什签署《美国竞争法》(America COMPETES Act),批准设立能源高级研究计划局(ARPA-Energy,ARPA-E)发展低碳技术。两年后,该机构在前总统奥巴马任下正式成立。

  2013年:DARPA向马萨诸塞州的Moderna公司、纽约市的辉瑞制药等企业发放了第一批研究经费,支持其开发mRNA疫苗——为日后抗击新冠疫情打下了基础。

  2018年:日本启动Moonshot项目,这是日本模仿DARPA的一次最大规模尝试,最初五年的预算为1000亿日元(合9.11亿美元)。

  2019年:德国成立联邦颠覆性创新局(SPRIN-D),10年预算约为10亿欧元(合12亿美元)。

  2020年:英国宣布成立高级研究和发明局(ARIA)的计划,最初几年的投入约为8亿英镑(合11亿美元)。

  2021年:美国总统拜登在首个预算提案中提出成立ARPA-Health和ARPA-Climate。

  Bonvillian指出,如果不给项目经理失败的空间,DARPA的模式就走不通。他说,美国政府在2002年成立的国土安全高级研究计划局(Homeland Security ARPA)本想参照DARPA的模式发展国防技术,但遇到了上面指出的问题,最终宣告失败。“如果一开始没能形成正确的文化,那就有问题了。”Bonvillian说。

  学者还指出,成功的ARPA离不开购买其技术的客户。DARPA的客户是美国军方,他们乐意为诸多颇具前景的发明埋单。为此,美国前总统奥巴马2009年为发展低碳能源技术成立的ARPA-E想到了一种办法:帮助受资助团队从一开始就规划好如何将其成果商业化——Bonvillian说,如今DARPA也借鉴了这一做法。

  学者指出,ARPA-E拥有良性发展所需的独立性。ARPA-E隶属于美国能源部,一直存在至今,已为近1200个项目资助过28亿美元,共吸引民间投资54亿美元,从中诞生了92家公司。马萨诸塞州的1366 Technologies公司便为其中之一。不久前,该公司宣布将在印度投资3亿美元,建厂生产太阳能电池。该公司现已更名为CubicPV。2009年,ARPA-E向该公司提供400万美元的经费,研究如何用更清洁、更快、成本更低的方法生产太阳能电池板所需的半导体硅材料。

  ARPA-E能否变革能源产业尚待观察,因为新技术产生商业和社会影响可能需要数十年之久。但是,通过统计受ARPA-E资助技术获得的专利数、发表的成果,以及吸引的风险投资,学者已经发现了预示其成功的初步迹象[2,3]。

  “ARPA模式有用吗?答案是肯定的,至少对ARPA-E来说是有用的。”Anna Goldstein说。Goldstein是美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的能源研究员,她对ARPA-E的价值进行了具体分析,但她也警告道,这并不意味着ARPA模式能解决一切问题。

  新的一代

  学者对拜登成立ARPA部门的提议也心存疑惧。有科学家质疑:为何不扩充已有的ARPA-E,而是另设新的ARPA-C?他们指出,两者的目标其实很相似,但能源部部长Jennifer Granholm表示两者的范围不会重叠。按计划,ARPA-C旨在推动“能带来重大变革”的能源和气候解决方案,如小型模块化核反应堆技术、低能耗建筑技术等,而这些创新同样属于ARPA-E的研究范围。

  ARPA-H也面临诸多质疑。拜登政府计划将其置于NIH之下,而批评者担忧此举会阻碍创新。

  不久前,NIH院长Francis Collins等美国政府官员在《科学》(Science)上发表了一篇特邀社论[1],他们承认,比起具有颠覆市场潜力的大胆创新,NIH更倾向于资助在前人基础上开展的研究;但他们也认同ARPA-H的组织架构应当“扁平、精简、灵活”,应当形成一种重视“有大影响的大目标”的文化。他们列举了疫苗研发、药物递送系统、可穿戴医疗设备等各个领域的可能突破。

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  DARPA资助的项目研发出了无人机等技术。来源:US Air Force Photo/Alamy

  Bonvillian表示,拜登政府的话固然说得无懈可击,但他仍然担心,居于NIH这一生物医药研究巨头之下的ARPA-H是否会有足够的独立性和权威性开展工作。他还表示,跨学科研究对于DARPA和ARPA-E实现技术创新至关重要,日后NIH也应积极鼓励此类跨学科研究。“如果他们成立的ARPA像NIH一样只搞生物学研究,那么效果将大打折扣。”他表示。

  另一些学者则担心ARPA-H的研究范围过广。医疗卫生是个很大的范畴。Goldstein认为,由于常见病药物和疗法的研发根本不缺民间投资,ARPA-H的重点应该放在一些困扰贫困和弱势群体的疾病上,这方面的非政府资金来源要少得多。

  “关键在于,划定的研究范围既要足够大,让项目经理能够发散思维、遵循直觉,又不能太过宽泛,追求面面俱到却一事无成,”Eric Toone说。Toone曾参与成立ARPA-E,现供职于华盛顿州的风投公司Breakthrough Energy Ventures。他还说,英国ARIA的研究领域尚未确定,日后也可能会面临这一问题。

  对此,Toone的建议是,先从小范围开始,让新部门有时间成长。“经费太过充裕的问题是,人们的预期可能会遥不可及。”

  参考文献:

  1. Collins, F. S., Schwetz, T. A., Tabak, L. A. & Lander, E. S. Science https://doi.org/10.1126/science.abj8547 (2021).

  2. Goldstein, A. P. 47, 1505–1512 (2018).

  3. Goldstein, A., Doblinger, C., Baker, E. 5, 803–810 (2020).

  原文以The rise of ‘ARPA-everything’ and what it means for science标题发表在2021年7月8日的《自然》的新闻版块上

  © nature

  doi: 10.1038/d41586-021-01878-z

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