DARPA重塑软件工程（二）：革命

导读：作为跟踪DARPA的成果，工业4.0研究院对其重塑软件工程的情况做了研究，重点对2016-2022年期间发生的事件和人物做了梳理，以《DARPA重塑软件工程》系列文章分享给大家。

DARPA作为颠覆性创新的领先机构，它非常重视寻找革命性的技术和方法，为此，它专门开发了海麦尔问题方法论，重构软件工程就采用了该方法。

了解软件工程历史的读者应该清楚，它的产生来自当时的“软件危机”（Software Crisis），即在计算机软件的开发和维护过程中所遇到“两低一高” 问题：质量低、效率低、成本高。

对于DARPA来讲，具有50多年历史的软件工程再次进入了危机阶段，它需要从根本上对它进行改造，建立适应未来需要的软件工程体系。

本文作为《DARPA重塑软件工程》第二篇文章，探讨一下DARPA的颠覆性创新方法，即它的“革命”之路。

DARPA的海麦尔问题

毋庸置疑，DARPA希望重塑软件工程，但按照海麦尔问题原则，它必须具备可行性。

重塑软件工程的首要任务就是找出现有方法的问题，并解释新方法的“新”在什么地方，以及为什么认为DARPA能够干成。

现有软件工程的问题很容易找到，那就是装备系统越来越复杂，软件占比越累越高，需要新的工程方法论来改变这个困境。

DARPA分析认为，之所以出现现有装备研发速度越来越慢，是因为传统的系统工程（硬件）和软件工程（软件）是两个不同的体系，这使得两个域开发出来的东西，还需要不断调试集成，既耽误了时间，又带来了新的问题。

为了解决这个问题，DARPA跟NSF、NASA、AFRL和GE等机构联合开展多项创新，期间提出了信息物理系统（NSF）、数字孪生体（NASA/AFRL）和工业互联网（GE）等新概念。

长期的颠覆性创新经验显示，DARPA相信必须从根本上创造一套工程体系，才是解决传统问题的根本办法。

为此，DARPA提出了“颠覆性工程”（Disruptioneering）概念，成为最近10年推进数字工程的核心。

经过一段时间的探索，DARPA认定数字孪生体才是真正的颠覆性技术，但考虑大国竞争的需要，它主要隐藏在AFRL之后开展相关工作。

以海麦尔问题来判断，利用数字孪生体来重塑软件工程，能较好平衡物理和软件两个域的工程实施，这跟信息物理系统以物理设备为主，工业互联网以软件为主有本质性的区别。

标准和多样性的矛盾

在《软件定义战术》报告中，曾经在DARPA负责重塑软件工程的Daniel Patt对此有经典描述：

人们认为F-35战斗机具有更短的航程、更低的巡航速度，而且比F-22战斗机的隐身性能要差，但它确是更有用的武器，其根本原因是F-35战斗机拥有更丰富的软件元素，包括电子战能力、传感器融合和通信能力等，都是由软件定义的。

DARPA认为，人们希望“标准统一天下”（One-Size Fits All），这无法通过传统的系统工程或软件工程来完成，只有建立新的软件工程体系，才能够保证“多样性”的价值（Value of Diversity），这是未来战争制胜的来源。

Daniel Patt离开DARPA之后，可以对在DARPA所做工作做一定程度的解密了。

他在《软件定义战术》报告中指出，新的软件工程是为了解决标准和多样性的矛盾，这都跟“适应性”（Adaptability）有关系。

企图通过标准化来实现互联互通，跟互联网初期电信公司力图打造“异步传输模式”（ATM，Asynchronous Transfer Mode）一样，能够实现，但成本或代价很高。

未来战争将面临大量的武器装备，它们的多样性是为了适应战场环境或作战任务的需要，以“标准”的名义抹杀这些多样性，无法实现美国国防部正在推进的JADC2，更无法在大国竞争中占据领先优势。

Daniel Patt表示，解决未来军事力量的体系问题，不应企图打造复杂的标准，这无异于给对手提供了“一劳永逸”的靶子，只有在多样性基础上建立的复杂性，才是未来战争的常态。

如何推动软件工程的革命？

既然想推动软件工程的革命，就一定会面临传统力量和新兴力量之间的碰撞。

DARPA的做法只有一个：给项目经理提出问题，项目经理提出解决方案。

跟国内不少专家反感“新概念”不同，DARPA鼓励所有项目经理提出新概念，它的逻辑很简单，如果没有“新概念”，项目经理怎么会有做父亲的感觉？毕竟父亲有机会给自己的孩子取一个名字。

通常这个孩子拥有父亲的性，他如果很成功，那么这位父亲会感到很骄傲。这是人性。

拥有不到200人的DARPA，其核心是项目经理，这些项目经理来自各种渠道，包括军方、企业、大学，甚至于是无业游民。

当这些拥有梦想的人有机会进入DARPA，亲自给自己的项目命名，一旦成功，有可能改变世界，那么他们有什么理由不去做呢？

Daniel Patt进入DARPA的时候，提出了“马赛克作战”概念，很多人仅仅把这个概念当成一种作战模式，忽略了支撑它的软件工程。

按照DARPA的说法，如果不能解决软件工程的问题，那么马赛克作战也不可能实现。

为了解决异构系统之间的数据机制问题，DARPA利用数字孪生体，并搭建了数字线程，形成了一套新的软件工具链（Software Toolchain），这就是所谓STITCHES项目所解决的问题。

必须指出，DARPA在重塑软件工程的过程中，各个项目经理都利用了其他项目经理已有的成果，例如，Daniel Patt在开展马赛克作战的时候，就从DARPA十多个相关项目中获得了不少帮助。

总体来讲，DARPA在推动软件工程革命的时候，采取不断设立新项目经理的方式，让这个过程具有延续性，但解决的问题却没有重大改变。

目前，DARPA在新的主任领导下，“抛弃”马赛克作战，以“持续对抗”新项目的方式，继续重塑软件工程。