《瘋狂科學家大本營》筆記

04-12

DARPA: 美國國防部高級研究計劃局（Defense

Advanced Research Projects Agency），是美國國防部下屬的一個行政機構，負責研發用于軍事用途的高新科技。本書通過描述幾個不同領域的創新過程和成果，向人們展示了世界科研機構的創新力之源。

一、成就

那裡的人們總是能產生最令人驚奇的腦洞，並能將其付諸現實。

在計算機還是一個大算盤的時候，利克萊德就試圖找出最簡單、最直觀的方式使操作人員通過控制台來操縱笨拙的計算機和巨大的雷達屏幕。他預言一定存在某種方法，可以融合人類和機器最佳的思維能力，成為一個共生體。以人腦從未有過的方式思考，並且以目前已知的信息處理機器從未實現過的方法處理數據。沿著這個思想發展，它實現了文字處理、視頻聊天（跨越40英裏海岸線）、超文本鏈接，還發明了電腦滑鼠。

這裡的項目經理和工作人員對科技發展的趨勢有著驚人的判斷。

比如說剛發明集成電路時，項目經理就宣稱可以把GPS設備的體積從一輛車大小縮小成一個香煙盒那麼大。全球定位系統（GPS）的前身起初用於為戰艦、戰機和地面軍車導航，如今卻為數不盡的使步旅行者、搶險人員，還有手機用戶指路。

DARPA促成並帶來了一些過去50年間最為有用的科技成果——儘管有些發明在誕生之初並沒有體現出它極大應用價值。

「1969年是非常重要的一年，人類在月球上漫步，伍德斯托克音樂節舉辦，紐約大都會隊贏了世界職業棒球大賽，查爾斯·曼森（ Charles manson）開始了洛杉磯的連環謀殺，而且互聯網誕生了。嗯，前四件大事大家都知道，但沒有人知道互聯網。」

而到了現代，基於信息技術和互聯網的運用產生了更大的腦洞。

它率先提出遠程醫療的設想，將一個主控機器人技術系統和一個受控鏡像系統結合，讓醫生在模擬器前診斷病情，並通過信息技術，讓遠程的全自動機器人實時精準地再現醫生的手術動作，及時救治前線傷員。

然而，儘管創造了這個時代最偉大的發明，DARPA耗費國家的資源卻少得「不可思議」。

……其運作費用卻只佔每年國防預算中的很小一部分——只有一架B-2轟炸機費用的1.5倍，只有NASA預算的1/6。DARPA向我們證明了，美國軍隊有能力在不拖垮美國經濟的情況下，保持其科技實力領先世界的地位。
DARPA的理念在於把基金分散成一顆顆小小的種子，撒向極富創新能力的民間草根階層。 DARPA在其盛期的2010年的總預算不過57.2億美元，它給出的每份基金只有區區幾百萬美元，但分散給民間小企業的回報是巨大的，甚至超過投給國家實驗室這樣的花錢大戶所帶來的收益。

二、理念

DARPA取得的矚目成就源於其一以貫之的理念。

1. 堅持立身之本

建立DARPA的初衷是防止敵方突然展現技術優勢而威懾美國國土安全，而「防止科技上被超越的最好方法就是去創造新科技。」

官僚作風是科技行業最不能容忍的惡習，儘管DARPA是政府的機構，卻向來視之為死敵。

「 DARPA的官僚作風是最少的，他們有正確的態度，他們的使命就是推動前沿科學的發展。」

DARPA經歷過那種「局長總被項目主管們推到被解僱的邊緣」的混亂狀況，所幸這種錯誤的方向被及時糾正，前國防部長拉姆斯菲爾德聘用特瑟時說，「我在這裡想盡我所能地改革政府和國防部，讓它們煥然一新。但是我並不想改革 DARPA，我想讓你確保它維持原狀。」，特瑟形容這種「原狀」指的是「無拘無束的部門」，一個「在五角大樓文化邊緣幾乎得不到尊重的機構，但卻成為我行我素者和追夢者的自由精神聖土、能使獨創性思能繁榮發展的土壤。」

2. 永遠鼓勵創新

創新意味著尊重和寬鬆的環境。

一位工程師對他的同事開玩笑道，他可以在人們不注意時，在某將軍的夾克衫上別一個「omiga」別針（反戰符號）。這些我行我素的傢伙們不僅被容忍了，而且 DARPA給予了他們完全的自主權，讓他們以自己喜歡的方式進行研究（和著裝），這一政策一直持續到今天。

「這裡有一些小的規矩，」他說，「如果你有孩子，而且你的孩子有場足球比賽要參加，讓我失望的唯一原因就是你不翹班去看孩子的足球比賽。

而這種寬鬆的環境並不意味著為所欲為，而是為了保持對新事物持續萌發的好奇心和自我革新的激情。全書中「激情」一詞不斷地被重複，它是催生創新的基礎力量。

（一個員工說）「最能激發我工作熱情的是，我在這裡的六年半中的每一天都在學到新的東西，真正『新』的東西。六年半的時間，兩千多個日日夜夜，每天都有全新的事物在等著我，更何況事實上我們做的都是了不起的事情。」
羅尼沃德從大學招了很多人，他採用一種非正統的招聘方式。他讓每個通過初試的人回答三個問題。
「你的夢想是什麼？」據格羅尼沃德說，這是為了把那些激情似火的人從只會呼吸的平庸之輩中挑選出來。
「你覺得你幸運嗎？」格羅尼沃德想讓在能源和環境研究中心工作的人們創造屬於他們自己的幸運和機會，而不是坐享其成。
最後會問：「你收到過多少超速罰單？」這是為了過濾掉那些過度反對風險的人。「我認為一個從未拿過超速罰單的人太害怕風險了，」格羅尼沃德向我解釋說，「那麼他們不應該在這工作。
他說「你必須有創造性而且對它熱情似火，」關於能源和環境研究中心工作的話題，格羅尼沃德說，「並想要在你的生命中做點有用的事，而不是整天坐在那兒呼吸而已。」

特瑟後來說：「我們進行的這下些項目通常都會產生巨大的效果，但是幾乎沒有數據能證明這些想法一定能實現……DARPA的角色獨特性就是我們會在別人不會做的創意上進行博弈。

3.做好抵禦失敗的準備。

無論是研究學術還是技術，刻意避免失敗都是人類的本性。

在柯克帕特里克看來，學術和工業研究者都因為厭惡失敗而阻礙了自身做出真正突破的能力。「（學術研究人員）無需承擔失敗的代價，因為你不能發表論文證明技術失敗。」而工業（技術）研究者太關注於投資回報，這樣使得他們也同樣不願意在潛在的突破性技術上冒險。

在處理需求和成本的關係中，它堅持著需求為先，然後拆解問題，逐個擊破，最終降低成本。

比如洪斯貝格說「如果你只看重怎樣降低成本，你就失去了獲得高性能的選擇範圍。而如果你首先看中性能，那麼你能開動腦筋並且……在接下來嘗試所有的工程方法降低成本。」

它也懂得通過「分散投資」的制衡方式降低風險，而這種「制衡」的根源在於尊重需求牽引。

比如有一個名為「革新假肢」的項目，最初的想法是在人腦中植入一個電極，實現人腦信息和假肢的直接溝通，但「你不是每個人都希望在自己腦子中植入這些超小電極。」為了降低項目夭折的風險，林上校和特瑟又提出了一個新的假臂項目。「你早上醒來，把它裝上，然後就可以出發了。它不需要用和人腦連接或類似的方式來使用。」這種假臂無法像大腦直接控制的「革新假肢」那樣靈活，但這仍比大多數士兵湊合著用的鉤狀假手要方便多了。而且，由於無需面臨將假肢控制晶元植入大腦的艱巨挑戰，這個兩年期的假臂承包研發合同從一開始就比原本的「革新假肢」項目要領先一大步。

儘管如此，失敗也常常會帶來一些「小幸運」——研發過程中出現許多意外的新科技，在其他領域中得到了廣泛的運用，也許這就是科技本身的魅力。

以激光為例，儘管導彈防禦體系研發人員竭盡全力也沒能創造出能夠攔截敵方核導彈的「光速武器」，但從總體上來說，他們在激光技術方面取得了巨大的進步。在紫外線範圍內作用的鹵素準分子激光，開始時為了導彈防禦而研發，卻最終在許多其他應用中找到歸宿，例如使用深紫外線石版印刷的流程製作集成電路，以及激光視力糾正手術等。

4. 非核心功能統統外包。

外包不是目的，而是通過剝除不相關的職能，持續地聚焦技術核心，建立起技術樞紐的地位，讓所有最先進的科技湧向這個樞紐為我所用。

DARPA一開始就決定不親手管理自己的實驗室，而是把項目外包給其他研發機構或團隊來做，這個決定讓它一直在高效快速開發新的技術，並在需要時任合約研發機構或團隊自由發展，從而使得自身一直處於科技的前沿。

外包的優點在於人們可以從紛雜的技術細節中脫身，及時了解全行業全領域的最新進展。

他們最終決定ARPA不運作自己的實驗室，以免拖慢ARPA的步伐。畢竟ARPA被認為是要迅速將事情搞定的部門。那麼，它最好的模式就是以合同的方式直接和需要的科學家和工程師們打交道，而不管他們在哪家實驗室幹活。現在，約翰遜的工作變得容易多了。他需要做的所有工作就是為ARPA招募一批高智商工程師和小型科學家團隊，讓他們為ARPA構思奇妙的項目，然後向那些頂尖的外部實驗室的人派發合同與資格，把設想變成現實。

有利於能跳出「樹木」見「森林」，樹立明確的價值導向，發揮「樞紐」的核心作用。

「在貝爾實驗室，每當我說起，『我們得考慮誰才是最終用戶』時，大多數人會說：『算了吧，我們還是好好做好我們的研究吧。而在 DARPA，人們希望在我們邁出第一步之前，就看到整個研究思路頭至尾都是有意義的。」

外包後就可以集中精力做價值評估，整合最頂尖的專業資源。

如果DARPA有一件工作要做，這就是，他們需要接受那些潛力初顯，卻還沒被三軍認可的尖端科技項目。利克萊德後來說道：「我所做的指揮事情，基本上就是找出最好的計算機學術中心，然後逐步和它們建立合作研究關係。目標為三或四個主要的研究中心，以及許多小型的研究中心。」

「事實上我們從來沒有完成任何事情。我們真正做的只是向大家證明某件事情可以做到。我們讓人們不再有技術上的借口，讓其他人不能再說：『嗨，這是一個非常有趣的想法，但技術上實現不了。』」

DARPA的主要工作就是發現、改進、投入、放手，以軍事需求為牽引，轉化為民用領域，爭取資金和最新技術支持。

發現一個目前還沒有得到足夠關注的技術領域，改進後能夠對滿足社會需要大有助益，在這個領域中投入資金做一些深思熟慮的研究，讓技術能夠成熟，然後放手任其自由發展。
柯克帕特里克後來意識到，他真正的天賦其實是作為一個「收穫者」。「我一眼就能看出別人所做的基礎研究工作的價值和應用潛力，並且問：『你考慮過這樣做或是那樣做嗎？』」

5. 不僅注重技術應用，也重視基礎理論的研究。

國防科技辦公室的項目經理（也是前哈佛大學的教授）本傑明·曼恩（
Benjamin Mann）和他的研究人員正在探尋一些前沿性難題，比如摺紙演算法和動態型網路等的答案，以及是否有可能建立一個生物量子力學的理論。曼恩如此描述這樣的一種「統一場論」：它將使科學家或者工程師們去預測甚至複製那錯綜複雜的至今依然高深莫測的生物系統。恩和他的同事們設法把生命的複雜性都簡化到0和1，以期以此來駕馭生命。如果他們獲得成功，那個應用將會是量化、預測，甚至最終能夠複製人類內心活動的系統。

6. 堅持底線：員工有信仰有操守

為什麼美國大兵會留在伊拉克服役。我記得林上校是這麼跟我說的：「不要管其他人的閑言碎語，那些士兵覺得他們之所以在那裡，是因為美國是一個非常棒的國家，所以我們需要出手幫助他人建設他們自己的家園。不是為了佔領，不是為了搶奪別人的石油據為己有，不是為了奴役別人，而是切切實實的到那裡，幫助他們建設自己的國家。」
（當DARPA想招聘羅伯茨為之工作時，）唯一的問題是，羅伯茨非常喜歡他在麻省理工學院的工作，他不想放棄這份工作，而成為他眼中的一個華盛頓官僚。泰勒花了整整一年時間做羅伯茨的思想工作，期間他也一直沒有找到一個合適的替代人選。最後，他無計可施，只好調查了林肯實驗室的經費來源，發現超過一半的資金來自ARPA，從而找到了撬動羅伯茨的槓桿。在泰勒的請求下，局長赫茲費爾德打電話給羅伯茨在林肯實驗室的老闆，向他「解釋」讓羅伯茨為軍方工作幹活會最符合實驗室的利益。這起到了決定性作用。不過，雖然羅伯茨很不情願地來到了ARPA，但是他很快就融入了自己的新工作當中。

上面這個例子中，（1）羅伯茨不願意成為官僚；（2）泰勒利用手中權利做符合大局利益的事；（3）羅伯茨雖不情願，但能夠很快融入。以上三點都是有底線的表現。

三、管理

1.堅持需求引領，確保創新向著「實用」的方向發展。

比方說救治艙項目一開始是實現了醫生遠程實施手術，然而陸軍提出「在戰場上，你未必能夠和外科醫生來回發送高清視頻，或者擁有低延遲、高帶寬的網路通信條件。所以，系統最終要能夠在無通信網路的狀態下進行手術，至少它要能夠勝任其中大部分的工作。」也就是說，系統要能夠在沒有專業人士在場的情況下進行手術。於是項目向著自動手術的方向繼續探索。

2. 堅持需求引領，首先要和客戶建立深入的聯繫。這是技術層面難以深層次觸及的問題，恰好需要DARPA去研究解決。

「不僅要思考想法技術上可行，還要把你的想法帶給用戶，並且理解他們怎樣完成自己的工作。」不斷地追問，「我研究的系統中，哪一類系統會有用？誰會使用這個系統？這是我們想要建立的系統么？還有什麼更好的配置方式么？」當把某個問題回溯得足夠深入的時候，你會發現自己已經完全置身於實驗室以外。「我想我真應該跟用戶進行交流，我想了解用戶的想法，因為我無法從實驗室得到正確的信息。」

3. 選題不是可行性優先而是重要性優先。立項之初的任務似乎都是可望而不可及的，挑戰極限會激起研究人員的興趣：當然也需要上級主管的魄力來支持，需要具有能夠從貌似瘋狂的想法中總結出真正可行方法的洞察力。

在21世紀頭幾年， DARPA的國防科學辦公室副主任利奧·克里斯托杜盧（ Leo Christodoulou）這樣描述他他們研究材料科學的方法：「在過去，研究人員在遇到應用方面的艱巨挑戰的時候，會尋遍一大堆可能的材料，問到：我可以用哪一個？』而我們的材料科學研究者使用了一個不同的方法。我們問：我們需要讓這個材料來實現什麼樣子的應用？

4. 緊跟技術前沿。抓好需求和技術兩頭，創新各種可能就被大致確定下來，易於把控科研工作全局。

「DARPA的很多工作就只是驗證某件事情的可行性，其重點在於一個特定領域的創新者們會看到未來的可能性，從而被激勵去推動該領域的發展。」

5. 任期制和兼職制度。

任職期限限制保證了替 DARPA做最重要工作的人們更關心如何完成機構的任務，而不是保住他們的工作。
（它還允許外部工作人員到公司來兼職，連國防部長的高位也不例外。）麥克爾羅伊固有的兵貴神速的辦事風格還有另一個原因：他的時間是借來的。當他同意接手這個職務的時候，他告訴艾森豪威爾，他有一個條件：他是從寶潔公司請假而非直接離職。可以把國防部長的職位理解為他的私人經濟領域職業生涯中的一個為期兩年的小插曲。和工業界中很多成功人士樣，他們在進入公共服務領域時，都不願意完全放棄私營企業的薪水和所有相應的福利，但同時他們也不得不響應國家的召喚來為國家服務。

四、現實

沒有單純的世界，也沒有單純的技術。技術創新的DARPA的主業，卻不是唯一的工作。事實上，DARPA從誕生之初就在完全無關於技術的種種因素運作協調。

比如要應對美國三軍間複雜的鬥爭。

「當時，美國空軍是僅僅10年前才從陸軍分離出去的，但他們卻聲稱所有遠距離飛行的東西，包括彈道導彈都應該歸他們空軍負責。在傳統觀念上，陸軍直負責炮兵部隊的管理，所以陸軍堅持認為導彈應該歸他們管。」

比如要在「可突破」和「可實現」中探索平衡。

假肢項目中「要創造一個大腦控制的裝置是一碼事，而這個裝置需要有適宜的尺寸和重量，以便能夠被打包塞進人的胳膊，這就是難度截然不同的另一碼事了」。

隱身飛機「海弗蘭」開發過程中，工程師們利用電腦程序來計算飛機的最佳雷達橫截面，而當時的電腦只能計算二維的雷達偏轉形狀，於是也唯有將機身設計成多個平面的組合體，才可以進行計算和優化。所形成的隱身性能良好的飛機，其空氣動力性能極差，工程師只能再研發對應的飛行控制程序，來保持其飛行過程的穩定性。

比如通過建造演示系統，使項目投資人最快了解項目概況，以爭取政策和資金的支持。

格林和羅想做遙控機器人操作系統，它將在缺乏醫療專家的鄉村證明它的價值。不幸的是，1989年當格林申請經費繼續從事研究時，美國國家衛生研究所並不同意。因此這個團隊用內部籌措到的有限資金建造了一個功能有限的演示系統。這個系統只有可用一隻手操作的控制台或操作裝置，但是這已足夠去演示系統獨特的功能。

而演示又常常能超越產品功能的本身，為的是加深人們的印象。

獨臂系統的一段視頻給項目辦公室的負責人留下了深刻的印象——視頻展示的系統不是在做外科手術，而是剝葡萄皮和畫一朵花，斯坦福研究所的研究員林恩·芒特森（ Lynn Mortensen）驕傲地稱之為「世界上第一個遠程遙現藝術家」。於是該負責人在1991年與斯坦福研究所的團隊簽訂了為期三年的合同，致力於繼續完善視頻中展示的系統，也就是為人們所知的格林遠程現場外科手術系統。

比如技術創新最終必須落到「實用」中去。出於經濟因素的考量，新生的技術往往要主動融合到現有的裝備體系才能發揮巨大作用。

科學家發明了生物燃料，為噴氣式發動機提供動力。但這遠遠不夠，「它最重要的是能與已有的發動機設備相匹配……如果只能發動特製的發動機，這種生物航空燃油就還不夠好。」

一項實用的技術突破往往通過連鎖反應。產生廣泛而深刻的影響，甚至改變戰場的面貌。

不用背負電池會減輕士兵20%的負重，也會使軍隊移動得更快更遠。甚至更重要的是，負荷減少也許會減少這些士兵10%-15%的補給量。而後勤補給越少則意味著跟在推進中的部隊後面需要穿越危險地帶的卡車就越少。

五、領導力

領導力的體現之一：在最短的時間內迅速得到最廣泛的幫助，聚集最多的資源。

1950年，當艾森豪威爾還是哥倫比亞大學校長的時候，他對麥克爾羅伊的第一印象就是辦事乾淨利落。當時艾森豪威爾正在籌集額外的2.5萬美元，用於籌備一系列關於公共事務的研討會。他在一個由辛辛那提的慈善家和商界領袖參加的午餐會上推銷這個項目，麥克爾羅伊也在其中。麥克爾羅伊被這個項目所吸引，他後來走近艾森豪威爾，並告訴他：「稍等片刻，我會搞定。」當下，他就從在場眾人那裡募得了足夠的捐款。

領導力的體現之二：善於在各種表面中洞察出主要矛盾

麥克爾羅伊以排除不相干的事實、數字和其他數據，徑直找出需要修復的錯誤所在而聞名。按照他在寶潔的同事回憶，他具備一種天賦，能夠迅速認清現狀，在茫茫的數據海洋中牢牢鉚定相關的問題所在。作為五角大樓的新老闆，這項天賦讓他在新崗位上如魚得水。

領導力的體現之三：找到並聘用最專業的顧問以輔助決策

約翰遜就職後的第一條命令是聘用一位首席科學家，他很重要，他是能夠幫助業餘的約翰遜做出專業決定的人。馮·布勞恩似乎是個理所當然的人選，但當約翰遜發現馮·布勞恩不會離開那群自二戰起就一直追隨在他左右的德國火箭專家團隊之後，他決定另請高明。利弗莫爾實驗室的赫伯特·約克（ Herbert York）成為了ARPA的第一位首席科學家。

六、市場

1. 只有利用市場，才能源源不斷地獲取最先進最前沿的技術源泉

那個時候，惠塔克已經全身心投入到競賽類機器人的研究中。他對我說：「毫無疑問，挑戰賽能讓技術跨越式地快速突破遠非僱傭合同或任何其他拿錢辦事的項目所能夠實現。」在他看來，只有公開的、赤裸裸的競爭才能突破技術上的壁壘。「你可能買不到性能那麼好的東西，很可能是因為你買不到人的激情。」

辦好（自動駕駛汽車）挑戰賽的訣竅在於找到一條途徑，既能滿足政府合約的要求，又能把那些通常不會有機會同政府合作的車庫發明家以及其他創業類型的傢伙組織起來。提供比賽獎金而非簡單的資助給參與者是這個項目成功的關鍵，如此，各式各樣的發明家們、大學的研究者以及國防承包商們才能一起站在起跑線上。

格羅尼沃德繼續確保不讓任何來自州政府的資金進門，除非這裡的團隊需要和其他機構以及公司竟爭這些資金為什麼？「自由。」他簡單地告訴我。——能夠冒險的自由，格羅尼沃德認為這是一個政府控制下的機構做不到的。格羅尼沃德總是感覺，如果拿了不具競爭性的政府資助，就會把他擱在一個向下的滑坡上。「那會是政府對我們微觀管理的開始。」

2. 只有推向市場，才能最充分地造福全民。

德克的研發團隊曾經從高科技輪椅中獲得了研發經驗，除了完成 DARPA的任務之外，他們還計劃好好利用林上校的這個假臂項目。他們的工程師會繼續改進假臂，等到時機成熟就把它推向市場。這是 DARPA促成創新的悠久歷史中的又一個典型例子，許多項目在得到這個政府機構的最初推動之後，就能夠自力更生，其研發成果不僅僅被應用在軍事領域，也被整合進了民用領域。

3. 只有投放市場，才能降低技術成本，開發出「用得起」的技術創新。

「我為能夠參與創造和測試最新的假肢概念車而感到很興奮。不過作為一名消費者，我最大的恐懼是沒能完成產品研發的整個周期，沒能把它推向市場。沒有市場，所有這一切都沒有任何意義。」這也是為什麼庫尼漢姆的設計公司把開源假肢項目的重心放在改進現有的技術含量低但價格便宜的設計上，也就是靠身體操縱的鉤狀假手。「我覺得如果我們把信息分發出去就會產生更多的社會效益，而不僅僅是商業化或出售點子。」

4. 只有依靠市場，才能獲得更多的經費支持，降低國家財政負擔。

它將成為軍隊的研發機構，其項目經理們應該是那些具有創新頭腦的人，他們負責資助國內的邊緣研究項目，那些項目可能會有成果，也可能被證明失敗，但是都要具備潛在的巨大收益回報。這些項目如果成功的話將會移交給軍隊的服務機構進行進一步的研發和最終應用。
在自主駕駛汽車項目遭遇經費危機時，他們實施了替代計劃，讓自主駕駛汽車項目能夠自力更生籌措資金：將自主駕駛汽車所用的技術商業化，專門為此成立了一家叫做「格雷與馬特」的公司，還嘗試著將技術兜售給汽車製造商來進行破壞性測試——進行一些乏味重複的任務，比如一圈又一圈地行駛直到車子散架，或者在極度惡劣的道路上測試新車的極限。對於人類司機而言這些任務並不令人愉快，不過這些正是機器人大展身手的地方。格雷告訴我，他正在和包括福特和寶馬在內的幾個主要的汽車製造商商談此事，他還與一家製造殘疾人士輔助器械的廠家建立了夥伴關係。

上面的例子也說明了，只要找到技術的運用範圍和場景，即便技術沒有成熟，也可以帶來經濟效益。