態勢評估：DARPA生物技術研究劍指何方？

一文看懂DARPA生物技術研發態勢

美國防部高級研究計劃局（DARPA）是負責美國防高新技術預研工作的主導機構，其對於顛覆性技術與國家安全的認知框架，以及其主導推進實現的一系列顛覆性技術，對美軍形成強大的技術優勢具有重大作用。2014年，DARPA充分認識到生物科技對國防軍事可能帶來的顛覆性改變，專門成立了生物技術辦公室（BTO），主要開展生物學、工程學和計算機科學的交叉研究，將生物技術推進應用于軍事防務。

2014年以來，BTO為生物技術的開發和轉化應用提出了諸多新概念、新思路，其主持開展的項目也取得了豐碩成果，已成為全球生物技術，尤其是軍事生物技術研發的風向標。通過對DARPA生物技術項目部署情況進行分析，可有效分析器創新理念和戰略重心，具有較高的參考價值。

DARPA將生物技術提升至戰略新高度

2014 年之前，DARPA生物技術類項目主要由國防科學處和戰略技術處管理。隨著生命科學的飛速發展及其軍事價值的日益凸顯，DARPA於2014年專門創建了生物技術辦公室(BTO) ，對生物技術類項目進行統一管理，標誌著美軍將生物技術提升至戰略新高度。BTO的使命是通過整合生物學、計算機科學、物理學、數學和工程技術等多學科平台，面向美軍的近期及長期的戰略需求提供先進的解決方案，其研究涵蓋了與軍事國防相關的從細胞水平到全球生態系統的不同層級。

DARPA生物技術經費重點突出

近年來，DARPA年度經費始終保持在約30億美元的區間，其中2015年為29.2億美元，2016年為29.7億美元，2017年為29.7億美元，2018年為31.7億美元。生物技術領域研究經費呈總體增長趨勢，2015年度為2.71億美元，佔DARPA 年度經費的9.2%；2016年度為2.77億美元，佔比9.3%；2017年為2.93億美元，佔比9.8%；2018年度為2.77億美元，佔比8.7%，稍有回落。

DARPA近年研發總經費及生物技術領域投入情況（國際技術經濟研究所整理）

從生物領域經費投入的分布情況來看，DARPA更傾向投資於解決實際問題的應用研究領域（佔84%）。2014-2018年，生物醫學技術（39%）、生物材料與裝備（40%）以及基礎作業醫學（16%）領域始終佔據較高的比例，尤其是生物材料與裝備領域的投資增幅明顯，而生物武器防禦領域的經費投入則逐年回落，生物和信息、微生物系統科學於2017年被撤銷。

DARPA歷年生物技術領域投資分布（億美元）（國際技術經濟研究所整理）

BTO主要研究方向及趨勢

1

研究方向

BTO的研究項目著眼於未來戰爭與國防的戰略需求，從科技發展的趨勢和遠景出發，重視生物技術、信息技術、納米技術、醫學技術等前沿領域與集成技術的融合，資助風險高但具有開創性、前瞻性和深遠影響的技術，而非「短平快」的實用性項目。其成立之初的研究主要聚焦恢復和維持作戰人員的健康、開發利用生物系統以及病毒傳播和預防機制等，而隨著生物技術的飛速發展以及軍事作戰環境對生物技術的需求不斷更新，BTO的研究範圍不斷拓展，目前聚焦的領域主要可分為生物戰防禦、戰地醫療與士兵機能增強、人機界面的研究以及生物系統的工程化應用等4大模塊。

生物戰防禦

在該領域，BTO的研究涵蓋了生物戰防禦的全流程，包括化學、生物、輻射、核、爆炸（CBRNE）及高度危險病原體的威脅監測、人員救護與隔離、後果管控、藥物研發與生產、戰場消毒等生物戰防禦的各個階段，旨在通過提升全流程的防護能力，為作戰提供全方位的軍事準備支持和戰地保護。

戰地醫療與士兵機能增強

DARPA早在2002年就經論證研究後提出，士兵已經成為現代軍事系統中的薄弱環節，需要提高士兵能力，並投資打造更優秀的士兵。在該領域，BTO主要研究了戰場醫療技術、提高人員抗性、緩解損傷以及加速康復等。

神經科學與腦機介面

神經科學與人機介面是DARPA研究的重點領域，也是近年進展最快的領域之一。該領域覆蓋了感覺知覺、運動神經、外周神經、中樞神經等不同介面技術，以及基於神經介面的假肢康復技術等。該領域的研究既有面向解決戰場創傷康復的革命性假肢、恢復主動記憶等項目，也面向人機擴展與腦機通訊，如可靠神經介面、大腦數據機植入、靶向神經可塑性訓練等項目。

生物系統的工程化應用

生物系統在進化過程中形成了高效的代謝機制以及強大的協同效應。BTO希望通過開展生物系統的工程化應用研究，利用生物系統解決目前材料製備面臨的科學難題，革新醫療手段，並對仿生學研究產生啟發。BTO在該領域主要關注2大模塊，一是推進合成生物學的發展應用，構建變革性生物製造平台，大幅壓縮材料合成的時間和成本，並開發出性能特異的新材料；二是對生物系統運行機制開展系統研究，加強對生物系統的理解，提高生物系統的可控性和魯棒性，為後期向戰場醫療，以及情報、監視和偵查（ISR）等領域的轉化應用打下基礎。

DARPA主要在研項目及研究方向（國際技術經濟研究所整理）

2

研究側重點的發展趨勢

從項目開展的數量來看，BTO在生物戰防禦、戰地醫療與士兵機能增強領域開展的項目最多，充分體現了DARPA服務軍事作戰、注重開展解決實際問題的應用研究的特點。但從時間維度來看，BTO的研究領域則呈現出更加明顯特徵。

在BTO成立之前及成立早期（2006-2016年），DARPA共開展了22個生物技術項目，大部分均聚焦於戰地醫療（9個，41%），神經科學及生物系統的研究佔比適中，而對病原體監測類的項目部署相對較少（4個，18%）。2016年之後，DARPA明顯加強了與生物戰威脅相關的病原體及相關威脅的監測研究，在2年時間內密集發布9個研究項目，佔新發布項目的45%。與此同時，神經科學及生物系統的基礎研究比重繼續保持穩定，而佔地醫療與人體機能增強領域的研究重點，則從「繃帶、透析、止血」等「外部」干預措施，轉向「蛋白調控、基因調控」的人體內部分子水平研究，這也反映出DARPA對人體機能的更深理解。

3

未來的發展方向

2017年 2月，美國防科學委員會成立生物學特別工作組，重點關注現代生物科學發展最迅速的領域，特別是有可能為國防創新提供新機遇，或被對手掌握威脅美國國家安全的技術領域。2017 年 4 月，BTO發布方案徵集公告，尋求利用神經科學、心理學、認知科學等相關學科的最新進展，重點開展人效能優化、人機系統結合、生物系統行為設計和控制，以及突發傳染病應對策略等領域的研究和技術開發等。2018年5月，BTO再次發布方案徵集公告，宣布其下一步研究將重點關注的16個技術領域，包括推進神經系統疾病的治療並優化人體機能、研製生物體與物理世界的無縫混合系統、開發支持人類在極端環境作戰的技術、實現生物組件在軍事系統中的應用等，充分反映了DARPA未來生物技術研究的發展方向。

BTO未來關注的16個技術領域（國際技術經濟研究所整理）

DARPA生物技術項目劍指何方

2016年起，對生物技術的部署重點進行了大幅調整，更加著眼於未來戰爭與國防的戰略需求，偏重於國防顛覆性技術。從 BTO 的項目布局可見，生物戰防護研究、生物材料與裝備領域吸收的研究經費呈大幅增長趨勢，面向戰場救治的研究項目只佔少部分，而項目部署的重點已由醫療救治轉向國防應用，合成生物學、腦科學、生物防禦類技術已成為其研究主體。

隨著生物科技，特別是基因組學、微生物組學、合成生物學、腦與神經科學以及細胞工程等前沿顛覆性技術的不斷突破，生物技術的基礎研究及成果應用正在深刻影響和作用于軍事作戰和情報偵查的各個領域，給一國的國防科技體系建設帶來了新的機遇和挑戰。DARPA從國防戰略高度對生物技術的整體布局體系完整、重點突出，下一步應持續關注其經費投入及項目部署的變動情況，達到對戰略重心的實時洞察，並在此基礎上進一步分析其技術實現路徑，為我國防科技發展形成借鑒。

作者丨肖堯

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！