美国国防高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）成立于1958 年2 月7日。如同国防高等研究计划署的自述：“从1958年创立起，国防高等研究计划署的最初使命，是为了防止如同史普尼克发射的科技突破，这标志着苏联在太空领域打败了美国。这个使命宣言也随着时代而演进。今日，国防高等研究计划署的任务仍然是防止美国遭受科技突破，同时也针对我们的敌人创造科技突破。”自成立以来，DARPA取得了很多惊人成就，包括互联网、全球定位系统、隐形飞机、人机图形交互界面等。DARPA成功的背后来自于其对科技前沿、颠覆性技术方向的判断和科研项目的布局。本文通过对DARPA资助项目的论文产出，揭示出DARPA项目布局的方向，以及DARPA如何通过国际合作、人才选择来实现创造颠覆性科技突破的使命。
本文以DARPA项目的SCI论文产出为目标分析对象，从多个维度定量分析和揭示DARPA项目的投入产出特征和学科领域布局特征。首先对DARPA项目的SCI论文数据进行采集、清洗和加工，建立事实型的数据库作为统计分析的基础；其次借鉴文献计量学领域的文献评估指标进行关联统计分析，得出DARPA-SCI论文的投入产出特征和学科领域布局特征；最后归纳和总结研究过程中发现的DARPA的科技资源配置格局、颠覆性技术方向的判断和人才理念，希望对中国的科研管理和科学研究起到参考作用和借鉴价值。
数据来源和方法
本研究采用的数据均来自Clarivate Analytics公司的Web of Science引文索引数据库平台的科学引文索引（Science Citation Index-Expanded，SCI-E）。限定基金资助机构为DARPA or Defense Advanced Research Projects Agency。截至2017年11月10日，检索结果为23120篇论文。
事实型数据对现状统计、偏好分析、战略决策都具有十分重要的支撑作用，本研究采用数理统计和文献计量的方法对DARPA资助产出的SCI论文进行特征分析和规律分析，主要采用的计量指标包括：1）DARPA-SCI论文的年度产出量，用DARPA项目的科研的产出规模估量DARPA 历年的科研投入规模；2）DARPA-SCI论文的作者数量，用DARPA项目所资助的作者数量也可反映SARPA 的科研投入规模；3）DARPA-SCI论文的国际合作情况，用于DARPA科研项目国际合作对象的选择偏好；4）DARPA-SCI 论文的资助机构情况，其中包括DARPA对各机构支持的持续度，各机构的学术影响力、DARPA看重的各机构的优势学科方向；5）DARPA-SCI论文的资助人员情况，包括DARPA对被资助人员支持的持续度、各被资助人员的学术影响力、DARPA看重的各被资助人员的优势学科方向；6）DARPA-SCI论文的学科领域布局，用于测度DARPA在各时间段对不同学科领域的潜在颠覆性判断和科研项目布局。
基金资助论文是反映国家、地区或部门科研水平、新动向、新趋势、新成果的重要指标。分析DARPA的成功经验以及DARPA 对中国科研管理的启示的文献，多采用定性分析的方法，通过DARPA 资助项目的SCI论文产出的多个维度的定量数据分析，试图揭示DARPA 的成功原因及对中国科研管理及科学研究的启示。
结果与分析
历年DARPA-SCI 论文产出数量
DARPA成立于1958年，时任美国总统的艾森豪威尔成立DARPA的初衷是为了在美苏冷战中抗衡苏联的导弹成就，所以DARPA 资助的项目都是用于国防的。这也解释了图1中，DARPA资助的SCI论文为何最早发表于1973年。在2006年之前，DARPA资助的SCI论文产出量是非常少的，而自2006年起，DARPA资助项目产出的论文呈现持续稳定的增长。通过数据分析，DARPA-SCI 论文从2013 年开始减退，并且DARPA-SCI 论文的发文作者数量从2014 年也开始减退。从人员投入产出比值来看，2012—2016年，每发表1篇DARPA-SCI 论文需投入的人员数量平均为3.5、3.6、4.0、4.3、4.2，这个趋势是逐年上涨的，可见DARPA科研项目也正面临着技术研发增速放缓的压力。
图1 历年DARPA-SCI论文及作者数量
DARPA-SCI 论文国际合作情况
DARPA的资助项目并不排除国外参与者，从DARPA-SCI论文的发文国家来看，除美国外，全球共有88个国家参与了DARPA项目。各国占比如图2所示，其中中国的参与度并不小，并且俄罗斯也占国外参与者的3%的占比，说明DARPA保持对新兴技术和前沿科学研究的兼收并蓄，并不完全排斥政治立场上有分歧的合作国家。
图2 DARPA-SCI论文国外参与者及占比
选取中国、德国、日本和韩国的DARPA-SCI论文，分析这4个国家从2006—2016年的发文量。如图3所示，中国和德国比较来看，早期德国以微弱的优势领先中国，虽然近3年中国的增速也在放缓，但是与德国的下降趋势相比，中国在DARPA-SCI论文的数量上超越了德国。从中国和德国的对比，可以看到综合国力是与科技力量呈正相关的。相比于在政治上与美国更近的日本和韩国的DARPA-SCI论文的数量，中国有明显的数量优势，这也说明中国的体量和规模优势在科学研究领域的突显，如同其他经济、贸易领域一样，并不会因政治主张完全阻隔。
图3 中国、德国、日本、韩国的DARPA-SCI论文对比
表1列举了各国发表的DARPA-SCI论文的前3个学科领域（学科领域是指Clarivate Analytics 公司的Web of Science平台所划分的252个Web of Science 学科分类）。可以看到DARPA项目通过利用不同国家的技术比较优势来进行项目部署。其中，中国和韩国最强的3个学科领域分别是应用物理，材料科学、交叉学科和纳米科学与纳米技术。日本最强的3个学科领域分别是应用物理，光学，物理、凝聚态物质。以色列的计算机科学、理论与方法领域是和DARPA合作最多的方向之一。俄罗斯和DARPA合作最多的3个学科领域分别是应用物理，物理、凝聚态物质，物理、交叉学科。
表1 前15位DARPA-SCI论文国家的优势学科领域
DARPA 资助机构的SCI 论文产出情况
DARPA-SCI论文的前100位机构中，有80家高校、13家研究机构和7家公司。表2列举了前10位DARPA-SCI论文发文机构，这10个机构都是美国高校，从表中各机构的发文趋势可以看出这些机构是长期稳定和DARPA合作的机构，并且这些机构在近3年的活跃度都比较一致。从10年的发文趋势来看，部分机构如斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、加利福尼亚大学圣芭芭拉分校在近几年的资助力度上是有增长的，而哈佛大学、加利福尼亚大学洛杉矶分校、加州理工学院、密歇根大学在近几年受资助的力度是下滑的。
表2 前10位DARPA资助机构的发文趋势
共有5000多个机构发表了DARPA-SCI论文。表3列举了前10位DARPA-SCI论文发文机构的学术影响力及优势学科领域，这10个机构的优势领域比较趋同，主要集中在工程、电气和电子，应用物理，光学，材料科学、交叉学科，纳米科学与纳米技术5个学科方向。说明DARPA侧重更多的是工程实践和物理化学基础前沿科学。而另一个侧面也反映了DARPA自称的保持领域方向的多样性并没有在重点资助的这10个机构中体现出来，DARPA实际上还是集中优势力量攻关其重点关注的技术方向，并且这些方向主要是工程、电气和电子，物理以及先进材料。
表3 前10位DARPA资助机构的科研影响力及优势学科领域
表3 前10位DARPA资助机构的科研影响力及优势学科领域
从学术影响力来看，这10个机构的研究成果都是非常有影响力的，这也是DARPA项目科研产出高质量的一个反映。其中哈佛大学在总被引频次和篇均被引频次上相比其他9个DARPA资助机构更加突出。加州理工学院虽然总引频次不太高，但是在篇均被引频次上排到第2位。
DARPA 资助人员的SCI 论文产出情况
表4列出了前20位的DARPA资助人员，这20个受资助人所在机构并不完全排在表2的TOP 10机构中，可以认为DARPA会尽量在其偏好的资助机构中，通过分散资助人来实现项目不断融入创新性的学术思想。而通过前20位的DARPA资助人员的发文趋势来看，不同人员受DARPA资助是存在窗口期的，这也是DARPA通过不断引入新的资助人并淘汰旧的资助人这种“喜新厌旧”的方式，实现项目的创新性和颠覆性，避免长期性的资助合作带来的学术思维定势和视野的局限。值得注意的是前20位的DARPA资助人员中有3个来自甲骨文公司，可见对企业的资助也是DARPA保持其项目的创新性的重要手段。
表4 前20位DARPA资助人员的发文趋势
从前20位的DARPA资助人员的科研影响力来看（表5），这些受资助人都是顶级的科研学者，既高产又具有很高的影响力。其中佐治亚理工学院的Wang Zhong Lin和斯坦福大学的Deisseroth Karl的篇均被引频次均过百，可见DARPA项目的产出不乏开创性和颠覆性科研成果。从前20位DARPA资助人员的优势学科领域来看，各资助人的优势学科也是多样的，在工程、电气和电子，物理和先进材料基础上，计算机、电信、生物学等也是DARPA重点布局的学科方向。
表5 前20位DARPA资助人员的科研影响力及优势学科领域
DARPA 科研项目领域布局
DARPA-SCI论文共涉及192个学科方向，占252个Web of Science学科分类的76%。图4中列出前20个学科方向的年代分布，以及各年度区间内DARPA侧重的是哪些学科领域。从图4看出2006年前，DARPA布局较多的学科领域是比较分散的，而在2006年重点在工程、电气和电子，应用物理2个方向。在多样性方面，DARPA通过纵向在越来越多的学科领域上布局保持项目的创新性。可以看到DARPA判断颠覆性和创新性的技术方向应该是工程、电气和电子，应用物理，光学。而早期DARPA判断的创新学科方向，如计算机科学、人工智能，电信，计算机、软件工程等，在项目实践上有些失败，所以投入上没有占到很大的份额，但是每年也会给出部分资助份额持续支持这些方向的研究。
图4 DARPA历年资助的学科方向
结 论
采用数理统计和文献计量方法，对DARPA资助产出的SCI论文进行特征分析和规律分析，主要揭示了DARPA 成功背后的一些因素以及存在的问题。1）DARPA并不是神话，从近几年的产出来看，DARPA也存在增速放缓的问题；2）DARPA并不因政治主张排斥任何合作机会，目标只要是能实现项目的创新性产出即可；3）DARPA通过资助全球最优秀的人才和机构来实现项目的高质量产出；4）DARPA通过多样化的受资助人学科背景和限定资助窗口期来避免项目受学术思维定势的影响，充分引入创新性和颠覆性的想法；5）DARPA在选择资助机构是有偏好的，只是通过在这些资助机构中调整资助人来实现多样性，这样的做法对DARPA来说筛选成本小，因为优秀的机构总在不断吸引优秀的人才；6）尽管在有些学科方向上，DARPA项目失败，但是DARPA还是有持续的投入。DARPA的多样性体现在对大量的学科方向的涉及。DARPA近3年的趋势表明，DARPA目前主要布局的颠覆性技术和创新性研究方向主要是工程、电气和电子，应用物理。
当然，DARPA资助产出的SCI论文并不能代表全部DARPA项目成果。本研究基于文献计量得出的结论，只是从DARPA项目的SCI论文产出的一个角度反映DARPA在基础性研究工作中的一些情况，以及分析作为有着瞩目成就的项目资助方DARPA的项目布局的成功经验，以期对中国的科研管理和科学研究提供启示。（责任编辑 傅雪）
基金项目：中国科学院文献情报中心培育项目（Y170351004）
参考文献（略）
本文作者：陈小莉，韩涛，王溯
作者简介：陈小莉，中国科学院大学，助理研究员，研究方向为情报分析和非结构化文本挖掘。
注：本文发表于《科技导报》2018年第4期，敬请关注。
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