美国国防高级研究计划局（DARPA）是美国防部下属行政机构，负责研发用于军事用途的高新科技。DARPA研发的技术具有前瞻性，代表着未来技术发展的方向，曾多次带来技术革命。DARPA的基本任务是以“科技引领未来”，开拓新的国防科研领域，即构思、开发和验证突破性的国家安全技术，但绝不仅限于此，只有当这些技术转化成可实现新的战略战术可能性的作战能力时，DARPA的任务才算完成。
近几十年DARPA研发的技术经过技术转化已形成了惊人的作战能力，比如，DARPA近几十年开发的综合孔径雷达、地面移动目标指示、高级通信和数据网络使作战人员对现今敌军的位置和动向的掌握达到了前所未有的程度。DARPA的低雷达发射面飞机开发和验证项目最初还曾遭到质疑，但最终却引发了一场“隐身”技术革命，现如今已成为飞行员在竞争激烈的空域赖以生存的法宝。DARPA开发的光电红外传感器、小型GPS组件、微机电系统和先进指挥控制技术改写了军事目标瞄准技术，催生了由传统的“单目标多次出击”到现代的“多目标单次出击”的历史性变革。许多此类能力都在第一次海湾战争中首次亮相，显示出惊人的不对称优势。
2017年，DARPA官网发布了《改变制胜方式——DARPA改变世界的技术》报告，对DARPA近些年开发的多项处于不同技术转化阶段的突破性技术进行了梳理、总结，这些技术代表了DARPA在保障美国国家安全方面所做的贡献，使DARPA走在了世界军事技术最前沿。
1 远程反舰导弹（LRASM）
LRASM是新一代高度自主型亚音速防区外反舰导弹，其主要攻击目标是航母、两栖攻击舰、大型驱逐舰等大型水面舰船，因此也被视为实现“空海一体战”的重要武器系统之一。LRASM旨在开发和验证能够突破复杂的舰载武器防御体系、大幅提升水面作战能力的导弹技术，在电子战环境下降低对情报监视侦察（ISR）平台、网络数据链和GPS导航的依赖，在为己方提供创新性战场生存能力的同时，对敌先进的对抗武器予以精准杀伤。LRASM导弹能够通过人工智能自主规划并实施攻击。DARPA将LRASM形容为“改变游戏规则”的重型反舰导弹。 为确保LRASM向美军的技术转移快速、顺利，DARPA和美海军、空军联合成立了LRASM快速部署办公室，以确保新技术可无缝、快速变为作战能力。DARPA已与美海军密切协作完成了LRASM测试飞行，该导弹系统预计于2018财年实现早期作战部署。
2 高性能射频阵列
DARPA开发的氮化镓（GaN）技术已成为永远改变射频（RF）和微波射频功率生成样式的一种技术，GaN技术催生了大功率、高性能、强感知和干扰能力射频阵列的开发和部署。采用GaN材料，可以让电子设备离天线更近，使电子设备变得更强、更轻、更小。利用GaN材料能够提高电磁频谱使用效率，促进军事和商业移动手机、无线技术和卫星技术的进步。DARPA在GaN方面的投资收获了丰硕的成果，实现了在传统电子设备无法企及的范围内扫描空间碎片、搜索来袭导弹、干扰敌方通信的新一代军用系统。 GaN晶体管具有高功率、高可靠性、重量轻等优点，可替代雷达、通信、电子战等射频系统中的功率放大器等器件，可使雷达突破功率瓶颈，同时减小体积和重量，大幅提升雷达性能。GaN技术还可升级电子对抗系统中的电源模块，提供更强的电子干扰及对抗能力。GaN放大器在Ka波段提供的放大功率、带宽和效率，使其在多媒体和宽带通信方面优势显著，未来可用于机载无线通信、无人机视频信息传输等。 GaN技术为美国多项最为关键的国家军事项目提供了前所未有的能力，这其中包括空间篱笆项目、萨德（THAAD）反弹道导弹系统、水面电子战改进计划（SEWIP）的反舰导弹预警与防御系统、下一代干扰机（NGJ）机载电子战系统等。所有这些系统都依赖GaN所提供的战略战术优势以赢得未来作战。
3 认知电子战
在传统作战模式下，当电子战系统截获到全新的无线电信号时，通常需要将数据回传至后方基地，由电子战专业人员进行为期数月的电磁频谱分析，随着信息技术的飞速发展，战场波形瞬息万变，传统电子战系统经常成为“睁眼瞎”。为实现实时战场频谱态势感知，DARPA研发了一种全新的方式——认知电子战来应对这一挑战。认知电子战利用人工智能方法对抗新出现的、未知的威胁，借助机器学习强大的学习、推理能力实时检测、分类、对抗未知威胁信号。此外，认知电子战系统还能从行为角度对目标系统进行建模，并预测其可能的行为，进而实施先发制人的对抗措施。 认知电子战使用人工智能技术针对环境开展学习，可以实时感知战场频谱环境，根据探测到的频谱有针对性地改变载波频率、调制技术和发射功率等参数，从而实现复杂多变的战场频谱对抗环境下对通信和频谱资源的有效利用。认知电子战是人工智能在电子战领域的应用，将有效适应未来战场复杂的电磁态势，解决复杂电磁环境下精确态势感知问题，其实时动态学习能力可快速响应新型复杂电磁环境。 近年来，DARPA开发了自适应雷达对抗（ARC）、自适应电子战行为学习（BLADE）、极端射频频谱条件下的通信（CommEx）等涉及电子支援、电子攻击和电子防护三大领域的典型认知电子战项目。目前DARPA正与各军种协作，以便将其在认知电子战领域的技术成果转化到装备应用中，如将ARC技术成果应用到美海军下一代干扰机（NGJ）升级中，将BLADE技术成果应用到美陆军下一代多功能电子战项目中。
4 通信抗干扰
新的频率和波形不断涌现，对美军的干扰能力提出了挑战，与此同时，对手也在不断改善其干扰机性能，提高其干扰美军通信的能力。为解决这一威胁，DARPA启动了“极端射频频谱环境下的通信”（CommEx）项目。该项目寻求研发可表征干扰环境、主动压制敌方频谱干扰，并使得己方飞机可以在高对抗性射频环境中通信的技术。CommEx旨在开发使通信系统能通过干扰抑制成功进行通信所需的灵活性和适应能力。CommEx开发了一系列创新技术，对Link 16进行了强有力的模块化升级。Link 16是美军主要的战术数据交换网络，支持竞争环境下的空对空通信。CommEx项目的自适应抗干扰系统已经在Link 16电台上进行了集成测试，并在飞行中测试了CommEx的一些抗干扰特性。CommEx完整系统测试于2017年完成。 此外，基于CommEx项目所研究的技术，DARPA“针对监视系统的计算利用”（CLASS）项目正在研究新的波形和技术以防止美军射频通信系统受到敌方探测、截获或利用的影响。CLASS是一个电子防护项目，旨在保障军事地对地、地对空和空对空射频通信系统的安全。2016年，DARPA与美陆军通信与电子研究、开发和工程中心（CERDEC）合作，在新泽西州迪克斯堡举行的一系列演习中进行了CLASS TRL-6测试。CLASS项目的技术还被集成到CERDEC的一个新项目中，旨在保护美陆军无线电台免遭干扰威胁。
5 潜艇探测跟踪
先进的海洋技术是美军正持续强化的领域。美军认为，由于潜艇的低成本和随之而来的潜艇数量的增加，敌方潜艇对其造成了越来越不对称的威胁。此外，这些潜艇已趋向更低的声学特征水平，并提高了杀伤力。为此，DARPA开发了分布式敏捷潜艇狩猎（DASH）项目，DASH项目是为了在海底创建固定和移动水下观测系统，形成水下传感器网，对潜艇进行探测和定位。正如卫星可从太空提供地面全景一样，这些海底观测系统可以大面积搜索检测在其上方海域经过的敌方潜艇，因此被称作“深海卫星”。该深海系统在发现敌军潜艇后将其锁定，追踪监测其水下行动，然后其他监测系统介入，继续监视、跟踪直至最终摧毁目标。该项目已开发两种原型系统，一种固定式被动声呐节点，一种无人潜航器（UUV），后者已于2016年成功进行了深潜测试。美海军支持该技术的持续现场测试直至完全部署。 此外，DARPA还开发了移动舷外秘密通信和途径（MOCCA）项目，旨在实现水中平台的远距离探测能力，并降低自身被反侦察的风险。MOCCA项目目前处于第一阶段，目标是设计有效的声呐装备，搭载到无人潜航器上，尽可能扩大声呐的探测距离，改善声呐的目标识别和跟踪能力，同时开发无人潜航器及指挥控制潜艇的隐蔽通信技术。MOCCA项目中的无人潜航器可在浅水、海底或其他严苛环境中作战。
6 高自主性无人艇
2016年，DARPA公布了其反潜战（ASW）持续追踪无人艇（ACTUV）项目下开发建造的技术示范船，这标志着美国朝高自主远距离海上作战舰艇迈出了第一步。 这艘名为“海上猎人”的舰艇长132英尺，是一种大型无人驾驶水面艇，采用光电传感器、远程/近程雷达，以及光探测/测距设备，利用人工智能与艇载传感器进行导航，具有探测、跟踪、告警、规避功能，能够进行无线和卫星等多种通信。艇体采用复合材料，具有隐身性能。该艇暴露在水面以上的部分并不大，其主艇体隐藏在水面10米以下，隐蔽性和浅海航行能力较好，作战半径可达3000千米，机动性较强，具有极佳的前沿部署能力和大范围反潜能力。它无需人类操作员进行持续通信和控制，就能自主、安全地执行任务，是一种可自行决策的高自主性无人系统，例如可自行避障，遵守海上“交通规则”。2016年起，“海上猎人”开始在DARPA和ONR的联合领导下在加利福尼亚海岸开展开阔海域测试，并于2017年移交美国海军。 ACTUV的这些能力意味着未来自主舰艇能够以有人舰船几分之一的成本在大面积海域上巡逻，并可执行潜艇跟踪、扫雷等危险任务。ACTUV将为美海军带来不对称优势，还为未来无人海军系统奠定了技术基础。
7 GPS替代技术
全球定位系统（GPS）彻底改变了确定当前精确位置和航向的能力，这是一项至关重要的能力。尽管GPS是一项革命性技术，但也有其局限性，如，在地下和水下等空间无法接收到GPS信号，GPS卫星一旦因故障、敌对打击或干扰（如太阳风暴）等原因无法提供服务，这对依赖GPS作为唯一定位导航授时（PNT）信息源的作战人员或系统来说可能是致命的灾难。为了解决这一问题，DARPA积极探索创新技术和方法，开发新一代可靠的高精度PNT系统。
DARPA目前正在研究新机理、研制新设备、开发新算法，以摆脱军事人员和系统设备对GPS的依赖。DARPA开展的相关项目包括：（1）自适应导航系统（ANS），该项目主要是开发可适应多种平台的“即插即用”PNT传感器结构和算法，ANS项目主要通过冷原子干涉陀螺仪实现惯性测量。此外，ANS项目还寻求利用非导航电磁信号（包括商用卫星、光波甚至闪电）为PNT系统提供额外的参考信息。（2）微PNT（Micro-PNT）技术，该项目利用DARPA开发的微机电系统（MEMS）技术开发独立的芯片级惯性导航和精确制导系统。（3）对抗环境中的空间、时间和方位信息（STOIC）项目，该项目旨在开发包含准确定位、导航和皮秒级授时技术的多功能通信系统解决方案，以降低对GPS的依赖或完全取代GPS。其远程可靠参考信号和超稳定战术时钟能够使分布式作战平台实现协同目标定位、开展外科手术式的电子干扰以及在对抗环境中组网。另外还可实现无人机蜂群的自主空中加油、协同导航和碰撞规避。
8 网络攻防
DARPA“全新的弹性、自适应、安全主机设计”（CRASH）项目是一项基础研究，旨在设计可有效防御网络攻击的新型计算机系统组件。该项目研发工作已结束，其研究成果已快速进入商业和军事应用。惠普打印机采用了CRASH安全增强软件，可避免无意中成为黑客入侵的入口。美海军水面作战中心利用CRASH技术保护舰载控制系统免遭网络攻击；美国防部信息系统局正在使用CRASH软件，美国防部许多指挥控制服务器也在使用CRASH软件。美国土安全部和美空军研究实验室共同合作在许多设备中对CRASH技术进行了测试评估。所有这些技术转化免除了各类网络威胁，提升了美国的国家网络安全。 DARPA的“X计划”是网络空间作战基础研发项目，旨在实现网络作战战场空间的可视化，研发网络空间作战平台，使美国防部能像进行陆海空战那样计划、实施和评估网络空间作战行动，使网络空间作战人员能够基于网络空间基础设施和共享作战图像实施网络空间作战行动。“X计划”为网络作战人员提供了认识网络空间的工具，有助于了解在复杂、晦涩、快速变化的网络空间发生着什么，有助于网络空间作战的规划和实施，有助于评估任务效果，“X计划”对驾驭日渐重要的网络空间域至关重要。 2016年，DARPA就完成了该项目的基础工作，并发布了“X计划”产品，美国网络司令部的作战人员还首次在年度背靠背“网络防护”和“网络旗帜”联合演习中使用该产品生成网络空间作战态势图、制定作战方案、实施网络作战行动等等。“X计划”开发的技术正在转交美陆军网络司令部，将由网络防御小组用于支持决策制定者和保护战术边缘网络。
9 信息作战评估
在与伊斯兰国（ISIS）的作战中已充分证明了信息对作战的影响力，毋庸置疑，信息将在未来冲突中扮演越来越重要的角色。然而，人们对如何赢得信息战知之甚少。为此，DARPA开展“量化危机响应”（QCR）计划，寻求对ISIS思想扩散方式及美国反恐成效进行追踪。该项目将研发大数据分析工具，寻求理解非传统威胁的真实特点，追踪补救措施的效果，并形成或完善备选战略；该自动化数字工具能帮助合作伙伴更好地了解ISIS等组织的信息宣传工作如何运作，以及反制措施的效果，并以定量的方式实施预测和评估这些行为与反制手段的效果。QCR计划为作战人员首次提供了在战略高度上感知在线信息环境并预测敌方信息作战影响的能力。
10 空间态势感知
随着越来越多价值不菲的卫星以及各种人造和自然轨道碎片出现在地球上空围绕地球飞行，太空变得越来越拥挤、竞争也越来越激烈。美空军太空司令部运行的美国空间监视网（SSN）负责追踪成千上万的地球轨道目标，确保美国空间资产的安全。DARPA最新开发的空间监视望远镜（SST）成为SSN的有力补充。
SST系统在望远镜设计和摄像技术上取得了众多突破，SST实现了广阔空间微小、昏暗目标的前所未有的成像质量，且每晚可拍摄数以千计的照片。其革命性的图像分析软件可更快速发现与追踪以前未曾捕捉到或很难发现的微小空间目标。2016年，DARPA将SST系统移交美空军太空司令部，美空军计划与澳大利亚政府共同运行SST系统。届时，SST将提供目前极难观测到的地球同步带的关键空间态势感知能力。
11 高价值战术应用程序
DARPA的“未来指挥所”（CPoF）是一项早期试验工作，旨在为成熟的商业技术添加独特的军事特征以生成“改变游戏规则”的共享态势感知专用工具。CPoF除了成功地为地面指挥官提供了深度协作能力，还提供了前所未有的实时通用作战图，在伊拉克和阿富汗还被美陆军用作其指挥控制系统。 DARPA研发的变革性应用程序项目——TransApps采用安全Android智能手机直接向前线作战人员传输高清数字地图，且当作战人员完成任务后，其作战时所经过的区域会自动更新到最新的地图数据中。TransApps项目为作战人员提供了一系列严苛作战环境下的安全移动应用，其产品在阿富汗驻军部队中很快流行起来并得到了广泛应用。
DARPA的“持久近距空中支援”（PCAS）项目旨在研发可实时共享态势感知和武器数据的系统，打造更加准确、敏捷和方便的空地协同能力，全面变革近距空中支援和其他类似任务的作战模式。PCAS项目开发部署了一种基于平板电脑的目标瞄准与通信系统，为地面联合终端攻击控制器（JTAC）提供了精确的空中打击能力。2015年，该技术在美空军A-10“雷电II”攻击机和美海军陆战队MV-22“鱼鹰”飞机上进行了演示验证。目前美陆军地面部队和无人攻击机正在测试其原型系统。
12 深度数据分析
DARPA连续多年投资XDATA项目，研发处理和分析不完整大数据集的革命性数据分析工具。XDATA项目下开发的数据分析工具确定了数十亿美元以前从未发现的恐怖融资，还生成了许多其他信息线索，为干预和深度洞察冲突地区的安全稳定动态提供了机会。 XDATA项目旨在为大数据处理和分析开发新型计算技术和开放源码软件工具，以满足国防需求。项目成果也适用于许多政府机构和其他民用领域。XDATA是美军推进大数据研发的核心项目，是DARPA在大数据处理技术研究方面重要的基础性探索工作，目前XDATA已经在数据可视化、基于分布式架构的机器学习、数据分析算法和开源计算工具等方面取得了不少阶段性研究成果。
13 无人机
不管作战任务是情报监视侦察（ISR）还是战场损伤评估，或者地面/海上军事力量支援，或者空中打击，制空权对国家安全都至关重要。有人飞行有固有的危险性，尤其是在冲突区域飞行。为此，DARPA花费了数十年时间发展无人机技术，增强空中作战能力。DARPA对无人机结构、动力、导航、传感器、通信和自主性的持续支持，催生了无人机技术延续至今的蓬勃发展。 DARPA支持研发的无人机技术对执行ISR任务带来了革命性影响，对美军夺取战场制空权，甚至是制信息权的能力形成了有力支撑。目前，DARPA支持研发的无人机以及相关技术已经成功转移到美国陆、海、空三军中，并已成为美国防部作战运用的基础工具。 DARPA的“拒止环境协同作战”（CODE）项目旨在提升美陆军现有无人机系统能力，在竞争或拒止作战空间中，能够实现对高机动地面和海上目标的远距离动态打击。装备CODE的多架无人机可在一个人类任务指挥员的监管下，飞行到目的地，发现、跟踪和识别目标，并根据已有交战规则，对目标进行攻击。
DARPA“小精灵”项目旨在开发一种小型、网络化、集群作战电子战无人机。无人机之间通过网络化协同来实现压制敌方导弹防御系统、切断敌方通信乃至向敌方数据网络中注入恶意代码等功能。该项目研究重点是小型无人机蜂群的空中发射和回收。“小精灵”无人机可执行更加高效、成本低廉的分布式空中作战任务。
结语
DARPA为解决美国中、远期国家安全问题提供高技术储备，研究分析风险大、潜在军事价值也大的高新技术在军事上应用的可能性。在美国的创新体系下，DARPA秉持“保持美国军事技术领先地位”之信念，孕育出多项突破性科技创新成果，其开发突破性技术的方式方法也不断创新、与时俱进，通过为商业现货增加政府开发的定制组件，生成精度高、功能强大的专用军事工具和能力，以确保美国国家安全。
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