态势评估：DARPA生物技术研究剑指何方？
一文看懂DARPA生物技术研发态势
美国防部高级研究计划局（DARPA）是负责美国防高新技术预研工作的主导机构，其对于颠覆性技术与国家安全的认知框架，以及其主导推进实现的一系列颠覆性技术，对美军形成强大的技术优势具有重大作用。2014年，DARPA充分认识到生物科技对国防军事可能带来的颠覆性改变，专门成立了生物技术办公室（BTO），主要开展生物学、工程学和计算机科学的交叉研究，将生物技术推进应用于军事防务。
2014年以来，BTO为生物技术的开发和转化应用提出了诸多新概念、新思路，其主持开展的项目也取得了丰硕成果，已成为全球生物技术，尤其是军事生物技术研发的风向标。通过对DARPA生物技术项目部署情况进行分析，可有效分析器创新理念和战略重心，具有较高的参考价值。
DARPA将生物技术提升至战略新高度
2014 年之前，DARPA生物技术类项目主要由国防科学处和战略技术处管理。随着生命科学的飞速发展及其军事价值的日益凸显，DARPA于2014年专门创建了生物技术办公室(BTO) ，对生物技术类项目进行统一管理，标志着美军将生物技术提升至战略新高度。BTO的使命是通过整合生物学、计算机科学、物理学、数学和工程技术等多学科平台，面向美军的近期及长期的战略需求提供先进的解决方案，其研究涵盖了与军事国防相关的从细胞水平到全球生态系统的不同层级。
DARPA生物技术经费重点突出
近年来，DARPA年度经费始终保持在约30亿美元的区间，其中2015年为29.2亿美元，2016年为29.7亿美元，2017年为29.7亿美元，2018年为31.7亿美元。生物技术领域研究经费呈总体增长趋势，2015年度为2.71亿美元，占DARPA 年度经费的9.2%；2016年度为2.77亿美元，占比9.3%；2017年为2.93亿美元，占比9.8%；2018年度为2.77亿美元，占比8.7%，稍有回落。
DARPA近年研发总经费及生物技术领域投入情况（国际技术经济研究所整理）
从生物领域经费投入的分布情况来看，DARPA更倾向投资于解决实际问题的应用研究领域（占84%）。2014-2018年，生物医学技术（39%）、生物材料与装备（40%）以及基础作业医学（16%）领域始终占据较高的比例，尤其是生物材料与装备领域的投资增幅明显，而生物武器防御领域的经费投入则逐年回落，生物和信息、微生物系统科学于2017年被撤销。
DARPA历年生物技术领域投资分布（亿美元）（国际技术经济研究所整理）
BTO主要研究方向及趋势
BTO的研究项目着眼于未来战争与国防的战略需求，从科技发展的趋势和远景出发，重视生物技术、信息技术、纳米技术、医学技术等前沿领域与集成技术的融合，资助风险高但具有开创性、前瞻性和深远影响的技术，而非“短平快”的实用性项目。其成立之初的研究主要聚焦恢复和维持作战人员的健康、开发利用生物系统以及病毒传播和预防机制等，而随着生物技术的飞速发展以及军事作战环境对生物技术的需求不断更新，BTO的研究范围不断拓展，目前聚焦的领域主要可分为生物战防御、战地医疗与士兵机能增强、人机界面的研究以及生物系统的工程化应用等4大模块。
在该领域，BTO的研究涵盖了生物战防御的全流程，包括化学、生物、辐射、核、爆炸（CBRNE）及高度危险病原体的威胁监测、人员救护与隔离、后果管控、药物研发与生产、战场消毒等生物战防御的各个阶段，旨在通过提升全流程的防护能力，为作战提供全方位的军事准备支持和战地保护。
DARPA早在2002年就经论证研究后提出，士兵已经成为现代军事系统中的薄弱环节，需要提高士兵能力，并投资打造更优秀的士兵。在该领域，BTO主要研究了战场医疗技术、提高人员抗性、缓解损伤以及加速康复等。
神经科学与人机接口是DARPA研究的重点领域，也是近年进展最快的领域之一。该领域覆盖了感觉知觉、运动神经、外周神经、中枢神经等不同接口技术，以及基于神经接口的假肢康复技术等。该领域的研究既有面向解决战场创伤康复的革命性假肢、恢复主动记忆等项目，也面向人机扩展与脑机通讯，如可靠神经接口、大脑调制解调器植入、靶向神经可塑性训练等项目。
生物系统在进化过程中形成了高效的代谢机制以及强大的协同效应。BTO希望通过开展生物系统的工程化应用研究，利用生物系统解决目前材料制备面临的科学难题，革新医疗手段，并对仿生学研究产生启发。BTO在该领域主要关注2大模块，一是推进合成生物学的发展应用，构建变革性生物制造平台，大幅压缩材料合成的时间和成本，并开发出性能特异的新材料；二是对生物系统运行机制开展系统研究，加强对生物系统的理解，提高生物系统的可控性和鲁棒性，为后期向战场医疗，以及情报、监视和侦查（ISR）等领域的转化应用打下基础。
DARPA主要在研项目及研究方向（国际技术经济研究所整理）
从项目开展的数量来看，BTO在生物战防御、战地医疗与士兵机能增强领域开展的项目最多，充分体现了DARPA服务军事作战、注重开展解决实际问题的应用研究的特点。但从时间维度来看，BTO的研究领域则呈现出更加明显特征。
在BTO成立之前及成立早期（2006-2016年），DARPA共开展了22个生物技术项目，大部分均聚焦于战地医疗（9个，41%），神经科学及生物系统的研究占比适中，而对病原体监测类的项目部署相对较少（4个，18%）。2016年之后，DARPA明显加强了与生物战威胁相关的病原体及相关威胁的监测研究，在2年时间内密集发布9个研究项目，占新发布项目的45%。与此同时，神经科学及生物系统的基础研究比重继续保持稳定，而占地医疗与人体机能增强领域的研究重点，则从“绷带、透析、止血”等“外部”干预措施，转向“蛋白调控、基因调控”的人体内部分子水平研究，这也反映出DARPA对人体机能的更深理解。
2017年 2月，美国防科学委员会成立生物学特别工作组，重点关注现代生物科学发展最迅速的领域，特别是有可能为国防创新提供新机遇，或被对手掌握威胁美国国家安全的技术领域。2017 年 4 月，BTO发布方案征集公告，寻求利用神经科学、心理学、认知科学等相关学科的最新进展，重点开展人效能优化、人机系统结合、生物系统行为设计和控制，以及突发传染病应对策略等领域的研究和技术开发等。2018年5月，BTO再次发布方案征集公告，宣布其下一步研究将重点关注的16个技术领域，包括推进神经系统疾病的治疗并优化人体机能、研制生物体与物理世界的无缝混合系统、开发支持人类在极端环境作战的技术、实现生物组件在军事系统中的应用等，充分反映了DARPA未来生物技术研究的发展方向。
BTO未来关注的16个技术领域（国际技术经济研究所整理）
DARPA生物技术项目剑指何方
2016年起，对生物技术的部署重点进行了大幅调整，更加着眼于未来战争与国防的战略需求，偏重于国防颠覆性技术。从 BTO 的项目布局可见，生物战防护研究、生物材料与装备领域吸收的研究经费呈大幅增长趋势，面向战场救治的研究项目只占少部分，而项目部署的重点已由医疗救治转向国防应用，合成生物学、脑科学、生物防御类技术已成为其研究主体。
随着生物科技，特别是基因组学、微生物组学、合成生物学、脑与神经科学以及细胞工程等前沿颠覆性技术的不断突破，生物技术的基础研究及成果应用正在深刻影响和作用于军事作战和情报侦查的各个领域，给一国的国防科技体系建设带来了新的机遇和挑战。DARPA从国防战略高度对生物技术的整体布局体系完整、重点突出，下一步应持续关注其经费投入及项目部署的变动情况，达到对战略重心的实时洞察，并在此基础上进一步分析其技术实现路径，为我国防科技发展形成借鉴。
作者丨肖尧