美国国防部挑战赛：从无人驾驶到太空发射

　　美国国防部高级研究计划局挑战赛：

　　从无人驾驶到太空发射

　　当美国国会公布2001财年的国防授权法案时，在文件中第40页的几行内容——“实现无人驾驶、远程控制技术的部署将是军队的一个目标，到2015年，三分之一的地面作战车辆将是无人驾驶的”——让美国国防部高级研究计划局(DARPA)开始着手一项日后成为该机构最有效的技术任务——DARPA挑战赛。

　　DARPA自2004首次启动技术挑战赛，2007年后更是平均每年推出一项以上的新技术挑战赛——项目涉及机器人、人工智能、传感器等先进科技。DARPA开创了一个军民融合的创新模式，即用挑战赛的方式来为一些最棘手的国家安全项目开发创新的解决方案。

　　广州日报全媒体记者温俊华编译

　　引人注目的竞争、挑战和奖励机制在激励创新者扩大人类表现和技术的边界方面十分有效：像艾美奖和奥斯卡这样的奖项激励着有创造力的个人和团队将他们各自的艺术推向新的高度；奥运会的声望和奖牌促使成千上万的运动员比以往任何时候都更快、更高、更强。

　　同样地，几个世纪以来，技术挑战赛一直为发明家和创新者提供激励：厨师、糖果商、泡菜制造商和烹饪创新者尼古拉斯·阿佩尔耗时15年时间发明了保存大量食物的技术，获得了法国政府在1795年颁发的1.2万法郎奖金；1829年，三位发明家共同出资550英镑，建造了一辆重量不到6吨，但能以每小时10英里的速度拉动20吨货物的机车；1979年，小保罗·麦克里迪领导的团队因乘坐自己研制的“游丝信天翁”飞越英吉利海峡而获得了10万英镑的克雷默人力飞行奖；1997年，IBM的“深蓝”国际象棋队因开发出第一个能打败世界象棋卫冕冠军的计算机程序而获得10万美元的弗雷德金奖金；2004年，莫哈韦航空航天公司因在两周内完成了两次飞行高度达到100公里的载人亚轨道飞行，获得了1000万美元的安萨里X奖。

　　从无人完赛到激烈竞争

　　或许受此启发，2004年3月，DARPA举办了第一次大型挑战赛——无人驾驶汽车挑战赛，旨在加速地面无人车辆的技术开发。比赛源于国会领导人对创新的呼吁，他们希望用自动化车辆取代作战车辆，从而减少美国在冲突中的伤亡。从加利福尼亚州的巴斯托到内华达州的普里姆，挑战赛全程228公里，奖金为100万美元。比赛吸引了106个参赛队伍，但最终15个入围决赛的队伍都没能进入228公里沙漠赛程的14公里以外。

　　然而，18个月后，在一项后续比赛中，由195人组成的四支队伍在内华达州完成了212公里的沙漠赛程，斯坦福大学团队因其车辆“斯坦利”的出色表现获得了200万美元的奖金。仅仅两年后，6支队伍完成了“城市挑战赛”，这是无人驾驶汽车挑战赛的第二轮后续比赛，旨在推动与城市景观战场相关的自动化创新，其背景是城市战场在当前的战争与冲突中变得越来越普遍。这次，匹兹堡卡内基梅隆大学团队赢得了200万美元的奖金。

　　“第一次竞赛创造了一个由创新者、工程师、学生、程序员、越野赛车手、后院机械师、发明家和梦想家组成的创新社区，他们带来的新想法是推动自主地面机器人技术重大进步的思想火花。竞赛还成为DARPA的第一个有效的激励策略，有力地动员了研究团体提供大胆的技术创新。”在该竞赛10周年纪念日上，DARPA与美国海军陆战队的联络员斯科特·瓦德中校说。

　　事实证明，这次比赛以及随后两个旨在加速地面无人车辆技术发展的后续挑战赛，造就了无人驾驶汽车技术历史上的一个变革时刻。

　　技术挑战赛就如一个带动技术螺旋上升的驱动器，最终，技术开发投资超过了奖项本身的价值，公众的兴趣同时也得到了提高，人们意识到了与新技术相关的奇迹和机遇。

　　网络挑战赛

　　自2007年城市挑战赛以来，DARPA平均每年推出一项以上的新技术挑战赛。在2009年的“红气球挑战赛”(更正式的名称是“网络挑战赛”)中，麻省理工学院的获胜团队成功地利用了互联网和社交网络技术，利用一个全国范围内的热气球搜索网络成功地找到了DARPA秘密释放的所有10个气象气球。

　　这一壮举为麻省理工学院团队赢得了4万美元的奖金。从气球放飞的消息公布到团队确定10个气球的位置，整个过程耗时不到9个小时。

　　碎纸机挑战赛

　　2011年秋，DARPA的碎纸机挑战赛邀请到计算机科学家、谜题爱好者和其他感兴趣的竞争者，来为美军提供重建战区被毁文件的能力，同时寻找美国国家安全部门在使用碎纸机时可能存在的情报漏洞。

　　据报道，共有69名参赛者参加了“五个不同难题”的挑战，随着难度提升，文件数量、文件主题和碎纸机的粉碎方法各不相同，参与者必须在每个关卡回答问题，而问题答案就在重建文件的内容中。

　　机器人挑战赛

　　DARPA机器人挑战赛是该机构备受瞩目的挑战之一，于2015年6月初在加州波莫纳的费尔普斯举行。23支参赛队伍中有8支队伍的类人机器人在规定的60分钟内完成了这个设计有8项救灾任务的挑战，这些任务包括驾驶汽车、爬楼梯、转动阀门和操作电动工具。前三名的队伍分别获得了200万美元、100万美元和50万美元的奖金。

　　机器人挑战赛帮助创建了一个“敢想敢做”的创新社区，参加竞争也增强了这个社区的雄心和信心。

　　太空发射挑战

　　2018年，DARPA启动了太空发射挑战，竞赛者根据他们在不同发射地点发射的两颗小型卫星的表现，争夺1000多万美元的最高奖金。DARPA战术技术办公室主任弗雷德·肯尼迪指出，除了实现提升敏捷发射能力的技术目标，挑战赛的任务还包括培育新兴空间发射行业和聚集一批空间发射供应商。“目前，每一次太空发射任务都需要大量的协调和财政资源，我们期待未来太空的发射从战略转向战术，更频繁、更低成本的太空发射成为常态。”

　　国会立法授权颁发奖金

　　DARPA举办挑战赛并设立资金的权限由美国国会立法授予，这项法律也被称为“国防部奖金管理法”，它允许该机构“颁发现金奖和部长认为可用于表彰在基础、先进和应用研究、技术开发和原型开发方面有潜力应用于国防部军事任务的技术成就的奖金”。2010年的《美国竞争再授权法案》进一步加强了联邦一级政府的权威，允许所有联邦机构开展竞赛并颁发奖项。自2010年法案实施以来，联邦机构共颁发了825个奖项，其中超过25万名竞争者参与了“超过2.5亿美元的奖金以及其他宝贵而独特的奖励奖项”的角逐。

　　汤姆·卡利尔现任施密特期货公司的首席创新官。在他担任奥巴马政府科技政策办公室政策副主任期间，他开始持续不断地向美国公众灌输“挑战伦理”。“目标是加速并以多样化的方式提倡并提升大胆创新的思想和氛围，使之成为一种能够促进公共利益的价值。挑战和激励奖励‘让人们关注一个雄心勃勃的目标，而不必预测哪个团队或方法最有可能成功’，激励奖金能‘增加解决问题人才，通过提供一个公平的竞争环境并鼓励冒险’。”他说。

　　DARPA即将迎来它的第20次技术挑战，最新的挑战包括频谱合作挑战、地下挑战和发射挑战，最近发起的地下挑战“旨在为作战人员和第一反应人员提供以前难以想象的地下作战态势感知能力”。“我们已经到达了一个关键的阶段，机器人技术、无人操控技术和生物系统的进步可以让我们探索和开发对人类来说太危险的地下环境。”DARPA战术技术办公室主任弗雷德·肯尼迪补充说，“通过DARPA的地下挑战，我们邀请科学和工程专业人士以及公众利用他们的创造力和智慧，提出新技术和新概念，让那些难以接近的东西变得触手可及。”