河套IT TALK 60：（原創(chuàng)）大數(shù)據(jù)安全——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（系列完）

【太長不看】(TLDR) ：本文是DARPA系列項目分析的最后一期。本系列展示了100個DARPA目前正在投資的項目，盡管覆蓋不完整，但希望大家能從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，有助于我們當(dāng)下科研項目的方向選擇，至少可以在某種程度的借鑒。本期了解的10個項目分別是：CDMaST (跨域海上監(jiān)視和目標定位) 、CASTLE (安全測試和學(xué)習(xí)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)代理)、CASE（嵌入式系統(tǒng)安全）、CHASE (大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)狩獵) 、DPRIVE (虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)保護) 、D3M (數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型發(fā)現(xiàn)) 、DRACO（敏捷地月行動示范火箭）、DIGETs (使用基因編輯技術(shù)檢測) 、DRBE (數(shù)字射頻戰(zhàn)場仿真器)、DODOS (直接片上數(shù)字光合成器)。

關(guān)聯(lián)回顧

聊聊美國國防高級研究計劃局正在投資的項目(一)

聊聊美國國防高級研究計劃局正在投資的項目(二)

聊聊美國國防高級研究計劃局正在投資的項目(三)

聊聊美國國防高級研究計劃局正在投資的項目(四)

現(xiàn)實版的天網(wǎng)計劃——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（五）

植物傳感器、細菌防腐涂層——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（六）

萬物自動化——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（七）

太空生存——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（八）

下一代飛機——美國國防部的“天使基金”在投什么項目？（八）

在本系列的第一篇我們對美國國防高級研究計劃局（DARPA）做了一個簡短的介紹。

DARPA的項目相當(dāng)多都是公開的，由于機構(gòu)運作節(jié)奏很快，所以項目也不停地啟動和終結(jié)。但有一點是毫無疑問的：了解DARPA正在資助什么項目，會有助于我們了解美國科技的前沿。這個系列，我們將分大約分幾期來闡述當(dāng)下DARPA網(wǎng)絡(luò)公開的正在資助的科研工程項目，讓大家一窺端倪，或許能對在科技前沿的方向選擇上的朋友有一定程度的啟迪。

本文，我們將繼續(xù)和大家介紹另外10個DARPA正在投資對項目。本文也是本次系列的終結(jié)。我們通過這100個項目，給大家展示了DARPA在人工智能、量子計算、太空探索、新型材料、生物科技等等領(lǐng)域的開發(fā)和投入。

注意我們對每個項目的解讀也有自身知識結(jié)構(gòu)的局限，如果想進一步了解更多信息，可以去公開渠道自行查詢。

CDMaST

CDMaST 是Cross-Domain Maritime Surveillance and Targeting (跨域海上監(jiān)視和目標定位) 的縮寫。

跨域海上監(jiān)視和瞄準（CDMaST）計劃是美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 于 2016 年4月啟動的一項研究計劃，其目標是通過在分布式無人系統(tǒng)、先進傳感器、彈性通信和新興遠程武器系統(tǒng)開發(fā)一種能夠提供持續(xù)、實時的海洋領(lǐng)域水面和水下活動態(tài)勢感知的系統(tǒng)。CDMaST 計劃的初始階段側(cè)重于開發(fā)和展示用于跨域海上監(jiān)視和目標定位的新技術(shù)和概念。這一階段于 2019 年完成，2020 年 DARPA 宣布推進該計劃的第二階段，重點是將第一階段開發(fā)的技術(shù)轉(zhuǎn)化為軍方的作戰(zhàn)使用。第二階段預(yù)計將持續(xù)到 2023 年，并將涉及進一步開發(fā)和完善第一階段開發(fā)的技術(shù)和算法，以及在操作環(huán)境中測試和驗證這些技術(shù)。

CDMaST 旨在通過開發(fā)先進的傳感器系統(tǒng)和軟件來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，這些系統(tǒng)和軟件可以集成來自多個來源的數(shù)據(jù)，包括雷達、聲納和其他傳感器。包括：固定傳感器和移動傳感器。

固定傳感器通常部署在戰(zhàn)略位置，例如港口或沿海岸線，并且可以包括雷達、聲納和其他類型的傳感器。這些傳感器可以安裝在浮標、碼頭或其他結(jié)構(gòu)上，可用于監(jiān)控船只交通、檢測水下威脅和跟蹤天氣模式。

移動傳感器通常安裝在船舶或飛機上，用于對船舶和海上活動進行實時監(jiān)控。這些傳感器可能包括雷達、光電/紅外傳感器和其他類型的傳感器，可用于檢測和跟蹤大范圍內(nèi)的船只。

通過傳感器采集的數(shù)據(jù)的后續(xù)分析，也是項目重要的一環(huán)，以下的技術(shù)可能被用到：

機器學(xué)習(xí)算法：機器學(xué)習(xí)算法用于分析傳感器數(shù)據(jù)的大型數(shù)據(jù)集，并識別可能表明存在威脅的模式和異常。例如，機器學(xué)習(xí)算法可用于分析聲納數(shù)據(jù)并識別不同類型船只（包括潛艇）的獨特聲音特征。

數(shù)據(jù)融合算法：數(shù)據(jù)融合算法用于整合來自多個傳感器和來源的數(shù)據(jù)，并提供海域的綜合圖像。例如，可以融合來自雷達、聲納和 EO/IR 傳感器的數(shù)據(jù)，以更全面地了解特定區(qū)域的船只活動。

目標跟蹤算法：目標跟蹤算法用于跟蹤海域中船只和其他物體的運動。這些算法使用來自多個傳感器的數(shù)據(jù)來估計目標的位置、速度和方向，并預(yù)測其未來的運動。

決策算法：決策算法用于分析 CDMaST 中使用的各種算法的輸出，并提供行動建議。這些算法考慮了威脅程度、友軍能力以及不同行動方案的潛在影響等因素。

DE2（關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施決策練習(xí)分布式環(huán)境）是CDMaST項目的重要組成部分。DE2 是一個模擬環(huán)境，使軍事人員能夠在真實的模擬環(huán)境中測試和評估跨域海上監(jiān)視和目標定位的新概念和技術(shù)。DE2 旨在模擬一系列不同的場景和情況，包括海域中的動能和非動能威脅。它整合了各種不同的數(shù)據(jù)源和輸入，包括來自多個平臺的傳感器數(shù)據(jù)，以及實時天氣和海洋數(shù)據(jù)。DE2 的主要優(yōu)勢之一是它允許軍事人員在安全和受控的環(huán)境中測試新概念和技術(shù)，而沒有現(xiàn)實世界后果的風(fēng)險。這使他們能夠評估不同的場景并測試各種策略和戰(zhàn)術(shù)以應(yīng)對潛在威脅。DE2 已廣泛用于 CDMaST 計劃，無論是在初始技術(shù)開發(fā)階段還是在持續(xù)的測試和評估中。它已被用于評估新算法和傳感器的有效性，以及培訓(xùn)和教育軍事人員如何在現(xiàn)實世界中使用這些新功能。

總體而言，CDMaST計劃的目標是為美軍提供更全面、更有效的海上監(jiān)視能力。提高各種情況下海上作業(yè)的安全、安保和效率。

關(guān)鍵詞：海域監(jiān)測、數(shù)據(jù)融合、目標跟蹤

CASTLE

CASTLE是Cyber Agents for Security Testing and Learning Environments (安全測試和學(xué)習(xí)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)代理)的縮寫。

“用于安全測試和學(xué)習(xí)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)代理”(CASTLE) 是由美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 發(fā)起的一項研究計劃，旨在開發(fā)新一代網(wǎng)絡(luò)安全工具和技術(shù)。CASTLE 的目標是創(chuàng)建一個可以實時自動識別和響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)威脅的平臺。

CASTLE 程序基于“網(wǎng)絡(luò)代理”的概念，這是可以在更大的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中獨立運行的自主軟件程序。這些“網(wǎng)絡(luò)代理”旨在持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)活動、檢測潛在威脅并實時響應(yīng)?！熬W(wǎng)絡(luò)代理”還能夠從他們的經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，使他們能夠隨著時間的推移適應(yīng)和提高他們的表現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)代理可以執(zhí)行一系列不同的網(wǎng)絡(luò)安全任務(wù)，包括：

漏洞評估：網(wǎng)絡(luò)代理可用于識別網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中的漏洞，例如過時的軟件或不安全的端口。

入侵檢測：網(wǎng)絡(luò)代理可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量并檢測可能表明潛在攻擊的異常或可疑活動。

威脅響應(yīng)：網(wǎng)絡(luò)代理可以實時響應(yīng)檢測到的威脅，采取隔離受感染系統(tǒng)或阻止惡意流量等措施。

態(tài)勢感知：網(wǎng)絡(luò)代理可以提供網(wǎng)絡(luò)活動的全面視圖，使安全團隊能夠快速識別潛在威脅并有效應(yīng)對。

CASTLE 計劃還專注于開發(fā)新的機器學(xué)習(xí)算法，使網(wǎng)絡(luò)代理能夠從他們的經(jīng)驗中學(xué)習(xí)并隨著時間的推移提高他們的表現(xiàn)。這將使代理能夠適應(yīng)不斷變化的威脅和環(huán)境，并提供更有效的網(wǎng)絡(luò)安全保護。包括但不局限于：

強化學(xué)習(xí)：強化學(xué)習(xí)是一種機器學(xué)習(xí)，在這種機器學(xué)習(xí)中，代理通過與其環(huán)境交互并接受某些行為的獎勵或懲罰來學(xué)習(xí)。在網(wǎng)絡(luò)安全的背景下，強化學(xué)習(xí)可用于使網(wǎng)絡(luò)代理能夠?qū)崟r識別和響應(yīng)威脅，同時隨著時間的推移適應(yīng)新的威脅。

深度學(xué)習(xí)：深度學(xué)習(xí)是一種機器學(xué)習(xí)，其中使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來分析大量數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)安全的背景下，深度學(xué)習(xí)可用于使網(wǎng)絡(luò)代理能夠檢測和分類不同類型的威脅，例如惡意軟件或網(wǎng)絡(luò)釣魚攻擊。

對抗性機器學(xué)習(xí)：對抗性機器學(xué)習(xí)是一種機器學(xué)習(xí)，在這種機器學(xué)習(xí)中，代理被訓(xùn)練來抵御對抗性攻擊，這些攻擊是專門設(shè)計用于欺騙或欺騙機器學(xué)習(xí)模型的攻擊。在網(wǎng)絡(luò)安全的背景下，對抗性機器學(xué)習(xí)可用于使網(wǎng)絡(luò)代理能夠檢測和響應(yīng)旨在繞過傳統(tǒng)安全措施的復(fù)雜攻擊。

遷移學(xué)習(xí)：遷移學(xué)習(xí)是一種機器學(xué)習(xí)，其中從一個任務(wù)或領(lǐng)域獲得的知識被遷移到另一個任務(wù)或領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)安全的背景下，遷移學(xué)習(xí)可用于通過利用從以前的經(jīng)驗中獲得的知識，使網(wǎng)絡(luò)代理能夠更快地適應(yīng)新的威脅和環(huán)境。

CASTLE 計劃目前正在進行中，處于第三階段也是最后階段。該計劃于 2016 年啟動，在開發(fā)用于網(wǎng)絡(luò)安全的新網(wǎng)絡(luò)代理和機器學(xué)習(xí)算法方面取得了重大進展。

在該計劃的第一階段，研究人員專注于開發(fā)網(wǎng)絡(luò)代理的基礎(chǔ)技術(shù)和算法，以及構(gòu)建用于評估這些代理性能的測試平臺環(huán)境。在第二階段，該計劃的重點是將這些技術(shù)集成到一個可用于現(xiàn)實世界網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用程序的有凝聚力的平臺中。

在目前的第三階段，重點是完善和優(yōu)化早期開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)代理和平臺，以及在各種現(xiàn)實場景中展示這些技術(shù)的能力。這包括在模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及軍事網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)等真實環(huán)境中測試網(wǎng)絡(luò)代理。

總的來說，CASTLE 計劃代表了增強網(wǎng)絡(luò)安全能力和抵御不斷變化的網(wǎng)絡(luò)威脅的重要努力。通過開發(fā)可以實時運行并適應(yīng)新威脅的自主網(wǎng)絡(luò)代理，CASTLE 計劃旨在為軍用和民用網(wǎng)絡(luò)等提供更高級別的網(wǎng)絡(luò)安全保護。

關(guān)鍵詞：漏洞評估、入侵檢測、威脅響應(yīng)、態(tài)勢感知

CASE

CASE是Cyber Assured Systems Engineering (系統(tǒng)工程的安全保障)的縮寫。

嵌入式系統(tǒng)常見于消費、工業(yè)、汽車、家用電器、醫(yī)療、電信、商業(yè)、航空航天和軍事應(yīng)用中。據(jù)估計，制造的所有微處理器中有 98% 用于嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常用作更大的復(fù)雜信息物理系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。例如，嵌入式系統(tǒng)可用于控制自動駕駛汽車中的傳感器和執(zhí)行器，或用于控制工業(yè)控制系統(tǒng)中的泵和閥門。因此，嵌入式系統(tǒng)的安全性和彈性會對更大的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的整體安全性和彈性產(chǎn)生重大影響。網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)工程 (CASE) 計劃是由國防高級研究計劃局 (DARPA) 資助的一項計劃，旨在提高復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的安全性和彈性。該計劃于 2015 年開始，但截至當(dāng)前仍未終結(jié)。

CASE 計劃側(cè)重于開發(fā)用于構(gòu)建和測試安全網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的新工具和方法，這些系統(tǒng)結(jié)合了數(shù)字和物理組件。此類系統(tǒng)的示例包括飛機、汽車、醫(yī)療設(shè)備和電網(wǎng)等。

該計劃旨在解決與保護網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)相關(guān)的幾個關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括需要：

解決這些系統(tǒng)的硬件和軟件組件中的漏洞。

確保這些系統(tǒng)能夠在復(fù)雜和動態(tài)的環(huán)境中安全有效地運行。

針對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)攻擊和其他形式的惡意活動提供強大的防御。

為了實現(xiàn)這些目標，CASE 項目開發(fā)了幾種新的工具和方法，包括：

一種稱為“安全、有保障和彈性系統(tǒng)”(SARES) 的新系統(tǒng)架構(gòu)，從一開始就將安全性和彈性功能融入到網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的設(shè)計中。使系統(tǒng)工程師能夠在考慮“網(wǎng)絡(luò)彈性”的情況下設(shè)計和構(gòu)建復(fù)雜的嵌入式計算系統(tǒng)?！熬W(wǎng)絡(luò)彈性”是指系統(tǒng)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊或其他安全威脅并從中恢復(fù)的能力。

一套測試和驗證工具，旨在識別和解決網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)中的漏洞。這些工具包括自動和手動測試方法，旨在與各種不同的系統(tǒng)架構(gòu)和組件一起使用。

一種新的軟件開發(fā)方法稱為“高保證軟件開發(fā)”(HASD)，它將安全性和可靠性考慮因素納入軟件開發(fā)過程。

總體而言，CASE 計劃代表了在開發(fā)安全且有彈性的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)方面向前邁出的重要一步。通過開發(fā)可用于構(gòu)建和測試這些系統(tǒng)的新工具和方法，該計劃旨在針對網(wǎng)絡(luò)攻擊和其他形式的惡意活動提供更有效和更強大的防御。但我覺得這像計劃一個最大的問題是，盡管亡羊補牢未為晚也，但已經(jīng)在部署的大量的嵌入式復(fù)雜系統(tǒng)仍然是被網(wǎng)絡(luò)攻擊的軟肋。但并未在本項目中有真正的考慮。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)、彈性系統(tǒng)、高保證軟件開發(fā)CHASE

CHASE是Cyber-Hunting at Scale (大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)狩獵) 的縮寫。

在當(dāng)今的數(shù)字世界中，網(wǎng)絡(luò)威脅是一個嚴重且日益受到關(guān)注的問題。根據(jù) Cybersecurity Ventures 的數(shù)據(jù)， 2021 年，網(wǎng)絡(luò)犯罪造成的損失每年將使全球損失 6 萬億美元，高于 2015 年的 3 萬億美元。戰(zhàn)略與國際研究中心 (CSIS) 的一份報告估計，網(wǎng)絡(luò)犯罪每年給全球經(jīng)濟造成 4450 億美元至 6080 億美元的損失。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明了網(wǎng)絡(luò)威脅對全球個人、企業(yè)和政府的嚴重性和影響。隨著我們對數(shù)字技術(shù)的依賴不斷增加，在可預(yù)見的未來，網(wǎng)絡(luò)威脅很可能仍將是一個重大問題。

當(dāng)前最先進的網(wǎng)絡(luò)防御商業(yè)工具通常側(cè)重于使用基于簽名的方法、基于規(guī)則的方法和行為分析來檢測和阻止已知威脅。這些工具可有效識別和預(yù)防許多常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊，但它們難以跟上現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)威脅的規(guī)模和速度。

現(xiàn)有商業(yè)工具面臨的一大挑戰(zhàn)是它們無法擴展到大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。許多商業(yè)工具依賴于集中監(jiān)控和分析，隨著網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備和數(shù)據(jù)流數(shù)量的增長，這些工具可能會不堪重負。這可能會導(dǎo)致誤報、漏報和響應(yīng)時間延遲。

另一個挑戰(zhàn)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)威脅通過網(wǎng)絡(luò)傳播的速度。許多商業(yè)工具依賴于手動或半自動流程來識別和響應(yīng)威脅，這可能太慢而無法跟上快速發(fā)展的威脅。

為了解決這些差距，CHASE 計劃旨在開發(fā)可大規(guī)模和快速運行的網(wǎng)絡(luò)防御新技術(shù)和方法。這包括開發(fā)用于威脅檢測和響應(yīng)的高級機器學(xué)習(xí)算法，以及用于網(wǎng)絡(luò)可視化、態(tài)勢感知和決策支持的新技術(shù)。CHASE 的目標是創(chuàng)建一個網(wǎng)絡(luò)防御平臺，即使在大規(guī)模運行時也能實時自主檢測、跟蹤和消除網(wǎng)絡(luò)威脅。減少人工干預(yù)的需要，并最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)攻擊對關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和其他目標的影響。

CHASE 計劃采用雙管齊下的威脅搜尋方法，其中包括：

主動搜索：這種方法涉及主動搜索網(wǎng)絡(luò)流量、日志文件和其他數(shù)據(jù)源中的妥協(xié)指標 (IOC) 以檢測網(wǎng)絡(luò)威脅。CHASE 計劃旨在開發(fā)機器學(xué)習(xí)算法和其他自動化工具，這些工具可以主動尋找 IOC 并提醒操作員注意潛在威脅。

反應(yīng)式搜尋：此方法涉及調(diào)查和響應(yīng)安全系統(tǒng)生成的警報，例如入侵檢測系統(tǒng) (IDS) 或安全信息和事件管理 (SIEM) 工具。CHASE 計劃旨在開發(fā)自動化響應(yīng)工具，這些工具可以實時采取行動減輕或消除檢測到的威脅。

為了實現(xiàn)這些目標，CHASE 計劃專注于開發(fā)新的機器學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)分析工具和其他可以大規(guī)模實時運行的技術(shù)。該計劃還在探索使用人工智能 (AI) 和其他先進技術(shù)來增強威脅檢測和響應(yīng)能力，包括但不局限于：

高級機器學(xué)習(xí)算法：該項目正在開發(fā)新的機器學(xué)習(xí)算法，可以快速準確地識別大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)威脅。這些算法可以分析大量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以識別可能表明潛在威脅的模式和異常。

分布式數(shù)據(jù)分析：該項目正在探索分布式數(shù)據(jù)分析的新技術(shù)，可以讓多個傳感器和設(shè)備實時共享和分析數(shù)據(jù)。這有助于克服集中監(jiān)控和分析的可擴展性和速度限制。

可視化和態(tài)勢感知：該項目正在開發(fā)新的工具和技術(shù)，用于可視化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并為網(wǎng)絡(luò)防御者提供態(tài)勢感知。這可以幫助防御者快速識別潛在威脅并更有效地應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊。

決策支持：該計劃正在開發(fā)新的決策支持工具，可以幫助網(wǎng)絡(luò)防御者就如何應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)威脅做出更明智的決策。這些工具可以分析多個數(shù)據(jù)源，并就最有效的行動方案提供建議。

該計劃已經(jīng)實現(xiàn)了幾個里程碑，包括開發(fā)新的數(shù)據(jù)分析和可視化工具、展示實時威脅檢測能力，以及為網(wǎng)絡(luò)防御者開發(fā)新的決策支持工具。該計劃還進行了幾次大規(guī)模實驗，以評估其技術(shù)在現(xiàn)實環(huán)境中的有效性。

總的來說，CHASE 計劃代表了開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)搜索能力的重大努力，這些能力可以幫助保護關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)免受復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)威脅。

關(guān)鍵詞：主動搜索、反應(yīng)式搜尋

DPRIVE

DPRIVE是Data Protection in Virtual Environments (虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)保護) 的縮寫。

同態(tài)加密是一種加密形式，它允許對加密數(shù)據(jù)執(zhí)行計算而無需先對其進行解密。計算結(jié)果以加密形式保留，解密后產(chǎn)生的輸出與對未加密數(shù)據(jù)執(zhí)行操作時產(chǎn)生的輸出相同。同態(tài)加密可用于保護隱私的外包存儲和計算。這允許數(shù)據(jù)被加密并外包給商業(yè)云環(huán)境進行處理，同時都是加密的。

完全同態(tài)加密(FHE) 允許評估由多種類型的無限深度門組成的任意電路，是同態(tài)加密的最強概念。

現(xiàn)在的FHE都已經(jīng)進化到了第四代，一種近似同態(tài)加密方案，支持特殊的塊浮點算法。

FHE 的好處是顯著的，從允許使用不受信任的網(wǎng)絡(luò)到增強數(shù)據(jù)隱私。盡管具有潛力。但 FHE 來執(zhí)行即使是簡單的操作，也需要大量的計算時間，使得用傳統(tǒng)的處理硬件來實現(xiàn)是極其不切實際的。虛擬環(huán)境中的數(shù)據(jù)保護 (DPRIVE) 計劃尋求在未加密計算的十分之一內(nèi)啟用 FHE 計算，從而為國防部和商業(yè)應(yīng)用程序的所有數(shù)據(jù)狀態(tài)提供數(shù)據(jù)安全性。

DPRIVE 旨在設(shè)計和開發(fā)一種硬件加速器，集成了新穎的架構(gòu)方法、硬件和軟件，以顯著降低實現(xiàn) FHE 計算所需的處理開銷。具體來說，該計劃尋求開發(fā)新的內(nèi)存管理方法、靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程模型，以及形式驗證方法，以確保 FHE 實現(xiàn)的設(shè)計有效和準確，同時顯著降低 FHE 計算所需的開銷損失。

內(nèi)存管理是 FHE 中的一個重要考慮因素，因為大量數(shù)據(jù)的加密可能需要大量內(nèi)存。為了改進 FHE 實現(xiàn)中的內(nèi)存管理，研究人員正在探索數(shù)據(jù)壓縮、內(nèi)存分配和內(nèi)存優(yōu)化的新技術(shù)。

靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程模型在 FHE 中也很重要，因為傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程模型可能不太適合 FHE 計算。例如，F(xiàn)HE 計算需要使用模塊化算術(shù)和逐位運算，這可能很難使用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程模型有效地實現(xiàn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，研究人員正在探索專為 FHE 計算設(shè)計的新編程模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

最后，形式驗證方法在 FHE 中很重要，因為它們可以幫助確保 FHE 實現(xiàn)的設(shè)計有效且準確。形式驗證方法使用數(shù)學(xué)技術(shù)來證明 FHE 實現(xiàn)的正確性和安全性，并且可以幫助識別和防止設(shè)計中的潛在漏洞或弱點。研究人員希望通過使用形式化驗證方法來提高 FHE 實現(xiàn)的準確性和安全性，使其更適合更廣泛的應(yīng)用。

這種效率水平將使 FHE 更加實用且可用于廣泛的應(yīng)用程序，包括安全數(shù)據(jù)處理、機器學(xué)習(xí)和云計算。通過允許處理和分析敏感數(shù)據(jù)，同時保持加密和安全，它還有助于解決傳統(tǒng)加密方法的一些挑戰(zhàn)和局限性。

關(guān)鍵詞：同態(tài)加密、數(shù)據(jù)安全

D3M

D3M是Data-Driven Discovery of Models (數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型發(fā)現(xiàn)) 的縮寫。

數(shù)據(jù)是現(xiàn)代社會的寶貴資產(chǎn)，能夠有效利用數(shù)據(jù)創(chuàng)建預(yù)測模型的組織將在金融、醫(yī)療保健和國家安全等領(lǐng)域擁有競爭優(yōu)勢。然而，創(chuàng)建準確的預(yù)測模型是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，需要在數(shù)據(jù)科學(xué)、機器學(xué)習(xí)和特定領(lǐng)域知識方面擁有豐富的專業(yè)知識。

但穩(wěn)健的經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃茈y建立，因為它們需要很好地概括未見數(shù)據(jù)，同時還要準確可靠。經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪腔谟^察和數(shù)據(jù)建立的，它們可能會受到各種誤差源的影響，例如測量誤差、噪聲、異常值或偏差。此外，實證模型需要捕捉數(shù)據(jù)中潛在的因果關(guān)系，這些關(guān)系可能是復(fù)雜的和非線性的，并且它們可能取決于許多變量和相互作用。

要建立穩(wěn)健的實證模型，必須擁有具有代表性、多樣性和無偏見的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。然而，獲取此類數(shù)據(jù)可能具有挑戰(zhàn)性，尤其是在數(shù)據(jù)稀缺、昂貴或難以收集的復(fù)雜領(lǐng)域或應(yīng)用程序中。此外，設(shè)計和優(yōu)化模型架構(gòu)、特征表示和學(xué)習(xí)算法需要專業(yè)知識、創(chuàng)造力和計算資源。

此外，經(jīng)驗?zāi)Ｐ涂赡軙霈F(xiàn)過擬合或欠擬合，這會降低它們的準確性和泛化性能。當(dāng)模型與訓(xùn)練數(shù)據(jù)過于接近，捕捉到噪聲或不相關(guān)的特征，并失去泛化到新數(shù)據(jù)的能力時，就會發(fā)生過度擬合。當(dāng)模型過于簡單或僵硬并且無法捕獲數(shù)據(jù)中的潛在模式時，就會發(fā)生欠擬合。

應(yīng)對這些挑戰(zhàn)需要開發(fā)可以自動化或輔助模型構(gòu)建過程的高級算法和技術(shù)，例如自動特征選擇、超參數(shù)調(diào)整或模型融合。此外，它需要將經(jīng)驗建模與其他方法相結(jié)合，例如基于理論的建模、專家知識或特定領(lǐng)域的約束，以增強模型的穩(wěn)健性和可解釋性。

經(jīng)驗建模師一項專業(yè)性超強的工作，但是高級的數(shù)據(jù)科學(xué)家的可獲得性很差，如何降低經(jīng)驗建模的技術(shù)門檻就顯得尤為重要。

數(shù)據(jù)驅(qū)動模型發(fā)現(xiàn) (D3M) 計劃旨在開發(fā)自動化模型發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)（automated model discovery systems），使具有主題專業(yè)知識但沒有數(shù)據(jù)科學(xué)背景的用戶能夠創(chuàng)建真實、復(fù)雜過程的經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀＿@種能力將使主題專家能夠在不需要數(shù)據(jù)科學(xué)家的情況下創(chuàng)建經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，并將通過自動化提高專家數(shù)據(jù)科學(xué)家的生產(chǎn)力。如圖所示，D3M 自動模型發(fā)現(xiàn)過程將由計劃過程中開發(fā)的三項關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)：

可選基元庫：可選基元庫是數(shù)據(jù)建模基元的集合，用作復(fù)雜建模管道的構(gòu)建塊。這些原語包括可以組合起來為不同任務(wù)創(chuàng)建模型的算法和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。該庫設(shè)計為可發(fā)現(xiàn)的，因此用戶可以輕松找到創(chuàng)建模型所需的基元。

復(fù)雜模型的自動組合：復(fù)雜模型的自動組合是指開發(fā)技術(shù)，自動從庫中選擇適當(dāng)?shù)幕?，并根?jù)用戶指定的數(shù)據(jù)和感興趣的結(jié)果將它們組合到復(fù)雜的建模管道中。這涉及開發(fā)算法和方法來自動選擇最合適的基元及其參數(shù)以實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。

人機交互：人機交互是一種方法和界面，允許主題專家與模型創(chuàng)建過程進行交互。這允許非數(shù)據(jù)科學(xué)家的用戶提供有關(guān)建模問題的輸入并管理由系統(tǒng)自動構(gòu)建的模型。該界面設(shè)計為用戶友好且直觀，因此非專家也可以有效地參與建模過程。

為實現(xiàn)這些目標，D3M 計劃資助多個領(lǐng)域的研究，包括：

自動模型選擇和超參數(shù)調(diào)整：模型選擇涉及為給定數(shù)據(jù)集選擇合適的模型類型，例如決策樹或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。超參數(shù)調(diào)整涉及為定義模型的參數(shù)選擇最佳值，例如學(xué)習(xí)率或隱藏層數(shù)。自動化方法可用于有效地探索可能的模型和超參數(shù)的空間，并為給定問題選擇最佳組合。

自動化特征工程和選擇：特征工程涉及將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更適合機器學(xué)習(xí)算法的格式，例如通過提取相關(guān)特征或應(yīng)用數(shù)學(xué)變換。特征選擇涉及選擇與手頭問題最相關(guān)的可用特征的子集。自動化方法可用于識別相關(guān)特征并執(zhí)行轉(zhuǎn)換以提高生成模型的準確性。

自動模型融合和集成學(xué)習(xí)：模型融合涉及組合多個模型的預(yù)測以提高準確性或減少偏差。集成學(xué)習(xí)涉及在不同的數(shù)據(jù)子集上訓(xùn)練多個模型并結(jié)合它們的預(yù)測?？梢允褂米詣踊椒▉泶_定用于給定問題的模型和權(quán)重的最佳組合。

處理丟失和嘈雜數(shù)據(jù)的方法：當(dāng)某些數(shù)據(jù)點由于某種原因（例如傳感器故障或隱私問題）不可用時，可能會發(fā)生丟失數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)包含錯誤或不一致時，可能會出現(xiàn)噪聲數(shù)據(jù)?？梢允褂貌逖a和異常值檢測等方法來解決這些問題并提高生成模型的準確性。

處理復(fù)雜、高維數(shù)據(jù)的方法：一些數(shù)據(jù)集是復(fù)雜和高維的，這意味著它們包含許多以復(fù)雜方式相互作用的特征或變量。降維和流形學(xué)習(xí)等方法可用于從此類數(shù)據(jù)中提取有意義的模式，并降低生成模型的計算復(fù)雜度。

D3M 計劃在2016年啟動，目前項目正在進行中，并將繼續(xù)資助自動化機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型選擇和融合以及其他相關(guān)主題領(lǐng)域的研究和開發(fā)。該計劃已經(jīng)產(chǎn)生了幾個可供研究社區(qū)使用的有用的軟件工具和庫，例如 D3M 基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)科學(xué)自動化 (DSA) 工具包。正在進行的努力旨在提高這些工具的可擴展性、效率和準確性，并擴展它們處理更多樣化和更復(fù)雜類型數(shù)據(jù)的能力。

關(guān)鍵詞：可選基元庫、復(fù)雜模型、自動模型選擇、自動模型融合

DRACO

DRACO是Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (敏捷地月行動示范火箭) 的縮寫。

目前的火箭發(fā)動機使用儲存的火箭推進劑作為反應(yīng)物質(zhì)，形成高速推進流體射流，遵循牛頓第三定律，通過反作用擺脫地球引力的發(fā)動機。主流的是液體推進劑、固態(tài)燃料或者混合燃料。而核動力火箭，一直進展遲緩。核熱火箭 (NTR) 使用核反應(yīng)將推進劑（通常是氫）加熱到極高溫度，從而產(chǎn)生推力。NTR 與傳統(tǒng)化學(xué)火箭相比具有多項優(yōu)勢，包括更高的比沖（轉(zhuǎn)化為更高的效率）、更輕的重量和更長的使用壽命。然而，也存在一些與 NTR 相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，這使得它們難以開發(fā)和使用。

主要挑戰(zhàn)之一是需要遏制和控制核反應(yīng)產(chǎn)生的高溫和高壓。這需要使用能夠承受極端溫度和壓力的材料，而這些材料通常很難找到和制造。此外，必須安全地容納核燃料以防止泄漏或其他事故。

另一個挑戰(zhàn)是圍繞核技術(shù)的監(jiān)管環(huán)境。NTR 有可能同時用于和平和軍事目的，這引起了人們對核擴散和安全的擔(dān)憂。因此，NTR 的開發(fā)和使用受到嚴格的監(jiān)管和監(jiān)督，這可能會減慢進度并增加成本。

最后，NTR 的開發(fā)和測試成本也很高，這限制了愿意投資于它們的組織數(shù)量。這減緩了進展并限制了成功的 NTR 設(shè)計的數(shù)量。盡管存在這些挑戰(zhàn)，但人們?nèi)匀粚?NTR 作為傳統(tǒng)化學(xué)火箭的潛在替代品具有濃厚的興趣，特別是對于深空探索任務(wù)。

最近，受到民間力量的刺激（比如SpaceX的火星計劃），美國太空計劃重新升溫，NASA 開啟了Artemis 計劃，旨在到 2024 年讓宇航員再次登上月球，在本十年末建立可持續(xù)探索，并為載人火星任務(wù)奠定基礎(chǔ)。該節(jié)目以希臘月亮女神阿爾忒彌斯的名字命名。該計劃旨在通過開展科學(xué)研究、測試新技術(shù)和建立月球前哨站來在月球上建立可持續(xù)存在，該前哨站最終將成為載人火星任務(wù)的墊腳石。Artemis 計劃還包括開發(fā)太空發(fā)射系統(tǒng) (SLS) 火箭、獵戶座飛船、網(wǎng)關(guān)月球空間站以及各種月球著陸器和漫游車。

敏捷地月運行示范火箭 (DRACO) 是美國宇航局 Artemis 計劃下的一個計劃。

DRACO 計劃的目標是在軌道上展示核熱火箭 (NTR)。NTR 使用核反應(yīng)堆將推進劑加熱到極端溫度，然后通過噴嘴排出熱推進劑以產(chǎn)生推力。與傳統(tǒng)的空間推進技術(shù)相比，NTR 提供的推重比（thrust-to-weight ratio）比電力推進高 10,000 倍左右，比沖（即推進劑效率）specific impulse (i.e. propellant efficiency) 比空間化學(xué)推進高 2 到 5 倍。該航天器旨在高度靈活，使其能夠快速改變其軌跡和速度以滿足任務(wù)要求。

DRACO 計劃的第一階段雙規(guī)齊下。Track A 進行了 NTR 反應(yīng)堆的基準設(shè)計。Track B 開發(fā)了一個操作系統(tǒng)概念以滿足操作任務(wù)目標和一個可追溯到操作系統(tǒng)但側(cè)重于演示推進子系統(tǒng)的演示系統(tǒng)設(shè)計。

DRACO 的獨特之處在于它旨在成為高度模塊化和靈活的航天器，可以重新配置和升級以滿足不斷變化的任務(wù)要求。它還被設(shè)計為高度自主，依靠先進的人工智能和機器學(xué)習(xí)算法來執(zhí)行其許多關(guān)鍵功能。

DRACO 計劃仍處于早期階段，最初的重點是開發(fā)和測試關(guān)鍵技術(shù)和子系統(tǒng)。最終，目標是證明敏捷、模塊化航天器的可行性，該航天器可以支持地月空間內(nèi)外的廣泛任務(wù)。

關(guān)鍵詞：核熱火箭

DIGET

DIGET是Detect It with Gene Editing Technologies (使用基因編輯技術(shù)檢測) 的縮寫。

異常病毒變異，而當(dāng)前最先進的診斷和生物監(jiān)測系統(tǒng)無法跟上疾病爆發(fā)的步伐，也無法在需要的時間和地點支持決策。加速病毒檢測。

“用基因編輯技術(shù)檢測它”（DIGET）計劃旨在利用基因編輯技術(shù)的進步來開發(fā)前瞻性診斷和生物監(jiān)測技術(shù)，從而能夠隨時隨地檢測任何威脅。

為實現(xiàn)其目標，DIGET 執(zhí)行者將設(shè)計、開發(fā)、制作原型和部署兩種新型核酸檢測設(shè)備：1) 一種可針對多達 10 種病原體和宿主生物標志物進行一次性按需診斷，以及 2) 大規(guī)模多重檢測 ( MMD) 設(shè)備，用于 1,000 個或更多目標。這兩種設(shè)備都必須操作簡單、成本低且可快速重新配置，以提供影響力大、質(zhì)量高且值得信賴的信息，從而增強決策制定。如果成功，一次性即時設(shè)備將提高分診和治療的速度和效率，并提高公共衛(wèi)生領(lǐng)域在嚴峻環(huán)境中的護理標準。MMD 設(shè)備將啟用早期威脅檢測、評估疾病嚴重程度并提高態(tài)勢感知能力。

DIGET 背后的基本理念是創(chuàng)建一種生物傳感器，能夠識別并結(jié)合感興趣的特定生物分子，例如病毒、細菌或癌細胞。

特別是，DIGET 計劃專注于開發(fā)可以檢測病毒的生物傳感器，包括新出現(xiàn)的傳染病，這種生物傳感器是使用特殊蛋白基因編輯工具設(shè)計的，可以精確修改基因序列。例如 SARS-CoV-2（導(dǎo)致 COVID-19 的病毒）。為此，該計劃使用 CRISPR-Cas 蛋白來創(chuàng)建生物傳感器，可以檢測患者樣本（例如唾液或血液）中的病毒核酸。

在 DIGET 程序中創(chuàng)建的生物傳感器通常使用一種稱為 SHERLOCK（特定高靈敏度酶報告器解鎖）的技術(shù)，該技術(shù)將 CRISPR-Cas 蛋白與報告酶結(jié)合在一起，當(dāng)生物傳感器與目標核酸序列結(jié)合時，報告酶會產(chǎn)生可檢測的信號。SHERLOCK 生物傳感器可以設(shè)計為具有高度特異性，甚至可以檢測患者樣本中的少量病毒核酸。

然而，如果目標是檢測不同的病毒或病原體，則需要設(shè)計和開發(fā)不同的生物傳感器，可能使用不同的 CRISPR-Cas 蛋白或其他基因編輯技術(shù)。這是因為不同的病毒或病原體具有獨特的核酸序列，需要特定的生物傳感器進行檢測。誠然，針對每種病原體開發(fā)特定的生物傳感器可能是一個具有挑戰(zhàn)性且耗時的過程，并且新病毒或突變的出現(xiàn)可能需要開發(fā)新的生物傳感器。生物傳感器的設(shè)計和開發(fā)具有高度特異性，并針對感興趣的特定生物分子量身定制。雖然基礎(chǔ)基因編輯技術(shù)可能相似，但不同應(yīng)用中使用的特定生物傳感器會因目標生物分子而異。然而，使用生物傳感器早期準確檢測包括 COVID-19 在內(nèi)的傳染病的潛在好處仍然很大。

然而，使用 CRISPR-Cas 或其他基因編輯技術(shù)可能會產(chǎn)生意想不到的后果，例如脫靶效應(yīng)或?qū)φ诰庉嫷倪z傳物質(zhì)進行意外更改。這些意想不到的后果可能會影響編輯基因的功能或其與其他基因或蛋白質(zhì)的相互作用，從而可能對病毒或宿主細胞產(chǎn)生下游影響。

DIGET 計劃由美國國防部 (DoD) 于 2019 年啟動。該計劃的研究人員證明了使用 CRISPR-Cas 檢測寨卡病毒和登革熱病毒以及其他目標的可行性。

總的來說，DIGET 計劃和其他類似舉措代表了為早期準確檢測傳染病開發(fā)新技術(shù)的重要努力，這可能對公共衛(wèi)生和全球疾病監(jiān)測工作產(chǎn)生重大好處。

關(guān)鍵詞：生物傳感器、基因編輯技術(shù)

DRBE

DRBE是Digital RF Battlespace Emulator (數(shù)字射頻戰(zhàn)場仿真器)的縮寫。

高性能計算( HPC ) 使用超級計算機和計算機集群來解決高級計算問題。超級計算機是高性能計算的子集。在重大的復(fù)雜建模系統(tǒng)里，往往需要高性能計算的支撐，比如：新分子藥物的發(fā)現(xiàn)、地球天氣和氣候的模擬、復(fù)雜的星系建模、和本項目涉及的射頻無線電模擬器。

評價高性能計算的性能一般用每秒浮點運算FLOPS來衡量。目前行業(yè)最先進的高性能計算系統(tǒng)，已經(jīng)達到了兩位數(shù)，甚至三位數(shù)的petaFLOPS浮點運算性能（petaFLOPS指的是10的15次方）。

數(shù)字射頻戰(zhàn)場仿真器 (DRBE) 計劃旨在創(chuàng)建世界上第一個大規(guī)模虛擬射頻 (RF) 環(huán)境，也是一個軟件定義無線電 (SDR) 系統(tǒng)。旨在模擬和仿真戰(zhàn)場空間的電磁環(huán)境。用于開發(fā)、訓(xùn)練和測試先進的射頻系統(tǒng)，例如雷達和電子戰(zhàn) (EW) 系統(tǒng)。目標 DRBE 環(huán)境將使眾多射頻系統(tǒng)能夠在完全閉環(huán)射頻領(lǐng)域相互交互，復(fù)制密集、響應(yīng)迅速的真實射頻環(huán)境。

DRBE 可以模擬范圍廣泛的射頻系統(tǒng)和技術(shù)，包括通信系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以產(chǎn)生多種射頻信號，如連續(xù)波（CW）信號、脈沖信號、調(diào)頻（FM）信號、調(diào)相（PM）信號和調(diào)幅（AM）信號。它還可以模擬各種射頻傳播效應(yīng)，例如衰落、多徑和干擾。

DRBE 正在探索新穎的計算架構(gòu)，以創(chuàng)建新一代高性能計算 (HPC)——稱為“實時 HPC”或 RT-HPC。RT-HPC 的目標是產(chǎn)生兩位數(shù) petaFLOPs 級的計算性能，同時保持個位數(shù)微秒級的端到端延遲。通過平衡計算吞吐量和極低延遲，DRBE 應(yīng)該能夠生成高保真射頻環(huán)境。為實現(xiàn)RT-HPC的目標，以下措施會用到：

硬件優(yōu)化：

開發(fā)新型處理器和專用集成電路 (ASIC)，并將這些ASIC組裝成一個多處理器RT-HPC系統(tǒng)。采用高速內(nèi)存和快速存儲設(shè)備，以實現(xiàn)所需的高計算性能和低延遲。此外，圖形處理單元 (GPU) 或現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 等專用硬件加速器可用于加速特定計算任務(wù)。

軟件優(yōu)化：

在 RT-HPC 系統(tǒng)上運行的軟件應(yīng)用程序必須進行優(yōu)化，以利用硬件平臺并最大限度地減少延遲。這可能涉及使用并行處理技術(shù)在多個處理器或內(nèi)核之間分配計算任務(wù)，優(yōu)化內(nèi)存使用以最小化數(shù)據(jù)傳輸，以及使用專門的庫和算法來處理特定的計算任務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：

RT-HPC 系統(tǒng)還必須針對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，以實現(xiàn) SDR 硬件平臺和 RT-HPC 系統(tǒng)之間的低延遲數(shù)據(jù)傳輸。這可能涉及使用專門的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件，例如高速網(wǎng)絡(luò)接口卡和低延遲通信協(xié)議。

除了這些優(yōu)化之外，DRBE RT-HPC 系統(tǒng)還可以使用其他技術(shù)，例如數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)壓縮和預(yù)測分析，以進一步減少延遲并提高計算性能。

該軟件應(yīng)用程序提供了一個圖形用戶界面 (GUI)，允許用戶配置和控制射頻環(huán)境，包括射頻信號的類型和參數(shù)、模擬射頻源和接收器的位置和移動，以及射頻傳播模型。

SDR 硬件平臺提供了數(shù)字域和物理域之間的射頻接口。它將軟件應(yīng)用程序生成的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為射頻設(shè)備可以發(fā)送和接收的模擬射頻信號。

DRBE 已經(jīng)開發(fā)了數(shù)年，并在其開發(fā)過程中取得了重要的里程碑。2019 年，美國空軍研究實驗室 (AFRL) 宣布已在 DARPA 頻譜協(xié)作挑戰(zhàn)賽 (SC2) 總決賽中成功展示了 DRBE 系統(tǒng)原型。DRBE 系統(tǒng)能夠?qū)崟r模擬具有多個發(fā)射器和接收器的復(fù)雜射頻環(huán)境。

從那時起，DRBE 不斷發(fā)展，并被用于各種測試和實驗?zāi)康?。例如，?2020 年，美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部 (CCDC) 使用 DRBE 進行了一系列測試，以評估新型電子戰(zhàn)系統(tǒng)在真實射頻環(huán)境中的性能。

除了軍方使用外，DRBE 還提供給行業(yè)合作伙伴用于測試和開發(fā)目的。例如，在 2020 年，國家頻譜聯(lián)盟 (NSC) 宣布已與 AFRL 合作，為其成員提供 DRBE 訪問權(quán)限以進行測試和實驗。

總的來說，DRBE 是模擬和模擬戰(zhàn)場射頻環(huán)境的強大工具，在軍事和國防工業(yè)中有很多應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜射頻模擬、高性能計算

DODOS

集成電路( PIC ) 或集成光學(xué)電路是一種微芯片，包含兩個或多個構(gòu)成功能電路的光子元件。該技術(shù)檢測、生成、傳輸和處理光。光子集成電路利用光子（或光粒子），而不是電子集成電路利用的電子。兩者之間的主要區(qū)別在于，光子集成電路為施加在可見光譜或近紅外(850–1650 nm)光波長上的信息信號提供功能。它旨在用可集成到各種應(yīng)用中的緊湊高效解決方案取代傳統(tǒng)笨重且昂貴的光學(xué)系統(tǒng)。DODOS 可以被稱為光學(xué)頻率控制的潛在革命，因為它有可能克服現(xiàn)有模擬光學(xué)系統(tǒng)的許多限制，并實現(xiàn)以前不可能或不實用的新應(yīng)用。

DODOS 就是一種使用集成光子學(xué)在單個芯片上生成和操縱光信號的技術(shù)。為實現(xiàn)這一目標，DODOS 旨在利用最近在芯片級鎖模激光器和微諧振器方面取得的突破，這些小型設(shè)備可以生成具有極高頻率和精度的光信號。通過將這些設(shè)備與其他必要組件（如光調(diào)制器和非線性光子元件）集成到單個芯片上，DODOS 希望創(chuàng)建一個緊湊而高效的解決方案，以生成高度穩(wěn)定和準確的光信號。

DODOS 的核心是使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 生成數(shù)字波形，然后使用芯片上的激光器和調(diào)制器陣列將其轉(zhuǎn)換為光信號。能夠使用數(shù)字技術(shù)在單個芯片上生成和操縱光信號，這提供了比傳統(tǒng)模擬光學(xué)系統(tǒng)更大的控制和靈活性。這種方法允許精確控制光信號的相位和幅度，可以實現(xiàn)模擬系統(tǒng)無法實現(xiàn)的各種信號處理和調(diào)制技術(shù)，例如對光信號相位和幅度的精確控制。

DODOS 的主要優(yōu)勢有以下幾個：

能夠?qū)?RF 信號的穩(wěn)定性和準確性直接轉(zhuǎn)化為光域，從而產(chǎn)生頻率高于 200 太赫茲的激光，相對精度為 10^15 分之一。這將在高速數(shù)據(jù)通信、雷達和傳感等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛的應(yīng)用。

其高速和可擴展性。通過利用集成光子學(xué)的高帶寬和低延遲，DODOS 可以生成頻率在太赫茲范圍內(nèi)的光信號，從而實現(xiàn)高速通信、雷達和傳感等應(yīng)用。

高能源效率。由于是全數(shù)字系統(tǒng)，DODOS 可以在比傳統(tǒng)模擬光學(xué)系統(tǒng)更低的功率水平下運行，從而降低能耗和散熱。通過利用集成光子學(xué)的高帶寬和低延遲，DODOS 可以生成頻率在太赫茲范圍內(nèi)的光信號，從而實現(xiàn)高速通信、傳感和雷達應(yīng)用。

DODOS在電信、傳感和信號處理等領(lǐng)域具有許多潛在的應(yīng)用。例如，它可用于創(chuàng)建用于高速數(shù)據(jù)通信的緊湊高效的光學(xué)收發(fā)器，或用于構(gòu)建用于環(huán)境監(jiān)測或醫(yī)療診斷的傳感器。

總的來說，DODOS 是一項很有前途的技術(shù)，旨在突破光學(xué)頻率控制的界限，有可能徹底改變我們生成和操縱光信號的方式，它的發(fā)展可能會導(dǎo)致各個領(lǐng)域的重大進步。

關(guān)鍵詞：集成光學(xué)、光學(xué)芯片

<本系列完>

附：DARPA簡介

DARPA，全稱Defense Advanced Research Projects Agency，也就是美國國防高級研究計劃局。從歷史起源來看，DARPA是典型美蘇冷戰(zhàn)的產(chǎn)物。蘇聯(lián)在1957年率先發(fā)射了人類第一顆人造衛(wèi)星Sputnik 1，正式開啟了太空時代。為了和蘇聯(lián)擼起袖子展開競爭，當(dāng)時的總統(tǒng)艾森豪威爾在1958年2月7日，聯(lián)合學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和軍方創(chuàng)建了DARPA。承諾從那時起，美國將成為戰(zhàn)略技術(shù)意外的發(fā)起者，而不是受害者角色。DARPA 一直不辱使命，堅持一項獨特而持久的使命：對美國國家安全的突破性技術(shù)進行關(guān)鍵投資。DARPA屬于典型的軍民融合機構(gòu)，所以在DARPA成立的50多年來，投資的項目無數(shù)，而且相當(dāng)多的項目都超出了軍方的需求。比如我們現(xiàn)在熟知的ARPANET（互聯(lián)網(wǎng)等等前身）、GPS、自動語音識別和我們前幾期提到的波士頓動力的多足機器人都是DARPA投資的杰作。其實遠不限于此，現(xiàn)代科技的任何一個角落，幾乎都有DARPA的影子。《經(jīng)濟學(xué)人》稱 DARPA 是“塑造了現(xiàn)代世界”的機構(gòu)。

更詳細介紹請參見：聊聊美國國防高級研究計劃局正在投資的項目(一)