剛占慧，汪禮俊，李 俊

（1.國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心監(jiān)測應急所，北京 100040；2.國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心保障技術(shù)所，北京 100040）

2001 年美國“9·11”恐怖襲擊、2008 年中國汶川地震、2020 年澳洲山火以及肆虐全球的新冠肺炎疫情等公共安全事件，暴露出國際社會和各國在應對公共安全危機方面存在的各種觀念性、制度性和技術(shù)性缺陷［1-2］。2021 年1 月，山東棲霞笏山金礦爆炸事故，因地形曲、礦井深、巖石硬、清障難等自然性問題，使得應急救援難度前所未有，加之應急救援關(guān)鍵技術(shù)裝備不足，使得應急救援工作未能在第一時間有效開展。信息安全和網(wǎng)絡安全作為公共安全的一大分支，鑒于關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要性及脆弱性，一旦對其發(fā)起攻擊極易造成連鎖連片故障反應，進而引起全民性的雪崩效應，給受害者帶來沉重打擊。委內(nèi)瑞拉三度斷電事故使得國家接近崩潰邊緣、美國佛羅里達州西部城鎮(zhèn)奧茲馬市供水系統(tǒng)遭投毒險釀悲劇、伊朗納坦茲核設(shè)施斷電事故險致人員傷亡和輻射污染等安全事件層出不窮。

公共安全應急問題已成為全球關(guān)注的熱點，災后的快速應急處置成為應對這一新型公共安全危機的重要手段，而災害風險管理與減少災害風險更是被聯(lián)合國納入多個可持續(xù)發(fā)展目標。維護公共安全是習近平新時代中國特色社會主義思想的重要內(nèi)容，是國家管理正常運行、經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展和基本民生保障的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略定位。黨的十八大以來，習近平總書記從全局和戰(zhàn)略高度，多次圍繞公共安全與應急管理作出重要論述，厘清了公共安全與應急管理工作的總體目標、原則及路徑，為新時代公共安全與應急管理提供了明確的根本遵循和行動指南［3］。黨的十九屆五中全會將科技創(chuàng)新提升到新的戰(zhàn)略高度，2021 年政府工作報告指出要統(tǒng)籌發(fā)展和安全，全面提高公共安全保障能力，維護社會穩(wěn)定和安全，“十四五”規(guī)劃也更加強調(diào)科技創(chuàng)新對國家發(fā)展的戰(zhàn)略意義，凸顯了創(chuàng)新性在現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位。

美國為保持其在科技創(chuàng)新中的引領(lǐng)地位，始終堅持科技領(lǐng)先戰(zhàn)略，強化科技投入［4］。為有效應對公共安全事件、提升災后救援能力，美國不斷調(diào)整先進適用技術(shù)在公共安全應急救援中的應用方式，舉辦的公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，顯著提高了美國在全球配置創(chuàng)新資源的能力。作為公共安全應急響應的基石之一，通信技術(shù)在公共安全事件應急處置中發(fā)揮了挽救人員生命、財產(chǎn)和國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵作用［5］。美國公共安全通信研究實驗室（PSCR）以增強應急通信技術(shù)能力、創(chuàng)新救援技術(shù)應用和提升救援效率為目標，舉辦公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，是解決復雜問題、推動技術(shù)變革、助力產(chǎn)品商業(yè)化的重要途徑。挑戰(zhàn)賽中脫穎而出的解決方案、產(chǎn)品原型在很大程度上具有后續(xù)研究價值和潛力，是國家科技成果轉(zhuǎn)化的重要來源，可較好地促進先進技術(shù)在重點行業(yè)和關(guān)鍵領(lǐng)域的試點應用，不僅有助于推動形成科技資源全球流動的新格局，還為公共安全綜合性人才庫提供了快速輸送渠道。美國以創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽促進科技成果落地應用的方式與特色值得我們研究和密切關(guān)注。

本文以PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽為背景，對美國公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽的發(fā)展歷程、重點領(lǐng)域做了詳細介紹，辨析挑戰(zhàn)賽的特點與優(yōu)勢，從合作共贏、成本效益、應用落地、頂層設(shè)計等角度出發(fā)識別挑戰(zhàn)賽優(yōu)勢，結(jié)合我國“新基建”形勢下應急救援體系建設(shè)、技術(shù)裝備、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等情況，展望我國公共安全應急救援先進技術(shù)創(chuàng)新應用的工作方向，以期為我國今后應急救援領(lǐng)域下的研究者提供最新思路。

1 PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽簡介

1.1 挑戰(zhàn)賽的發(fā)展歷程

PSCR 隸屬于美國國家標準與技術(shù)研究院（National Institute of Standards and Technology,NIST）通信技術(shù)實驗室，是美國從事公共安全通信技術(shù)研究、開發(fā)、測試和評估的主要聯(lián)邦實驗室，自2002年起專注于以技術(shù)手段與社會合作伙伴關(guān)系提升公共安全通信技術(shù)研究能力［6］。2012 年，美國總統(tǒng)奧巴馬簽署《中產(chǎn)階級稅收減免和就業(yè)創(chuàng)造法案》，明確提出利用4G-LTE（long term evolution,長期演進）技術(shù)建設(shè)覆蓋全國、面向應急救援人員的公共無線帶寬網(wǎng)絡，推動公共安全技術(shù)應用的進一步發(fā)展。同時責令NIST 利用3 億美元的公共安全信托基金撥款設(shè)立“創(chuàng)新加速器計劃”，推動公共安全通信技術(shù)研發(fā)與升級。2015 年，美國白宮發(fā)布新的《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》，提出推動重要新興技術(shù)發(fā)展，促進國家優(yōu)先領(lǐng)域的重大突破。經(jīng)過150 名利益相關(guān)者開會研討通信技術(shù)的功能性、可行性、獨特性和經(jīng)濟成本，PSCR 項目組于2015 年發(fā)布公共安全網(wǎng)絡技術(shù)路線圖，描繪了未來20 年美國公共安全通信研究的藍圖，指出一系列數(shù)字技術(shù)的變化趨勢將潛在影響公共安全通信，提出19 個潛在項目構(gòu)想和六大優(yōu)先研究領(lǐng)域，為決策者提供了關(guān)鍵理論依據(jù)。

至此，PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽正式確立了緊跟虛擬現(xiàn)實（virtual reality,VR）和增強現(xiàn)實（augmented reality,AR）、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)變化趨勢，持續(xù)完善競賽內(nèi)容與形式的發(fā)展方向。同時，PSCR還專注于通過財政獎勵和激勵等方式，吸引全球用戶參與，提升通信技術(shù)在公共安全與應急救援先進適用技術(shù)中的使用覆蓋面。截至2020 年4 月，全球已有7 個國家的近百支參賽隊伍加入創(chuàng)新計劃［7］。

1.2 挑戰(zhàn)賽的重點覆蓋領(lǐng)域

當前，美國公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽重點圍繞關(guān)鍵語音通信、基于位置的服務、用戶界面和用戶體驗、數(shù)據(jù)分析四個傳統(tǒng)領(lǐng)域，以及網(wǎng)絡安全和彈性系統(tǒng)兩個交叉領(lǐng)域。

（1）關(guān)鍵語音識別（mission critical voice,MCV）?？紤]到語音通信在應急救援中的運營需求增長與新技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造的新機遇，PSCR 自2017 年開始考慮部署關(guān)鍵任務語音功能，推動使用寬帶技術(shù)處理關(guān)鍵任務數(shù)據(jù)。通過按鍵通話控制提供“即按即說”服務，增強極端條件下應急救援通信保障能力，便于向救援現(xiàn)場發(fā)送指令、提示撤離路線，指揮現(xiàn)場人員安全有序撤離危險區(qū)域，重點面向應急救援人員，提供引導模式、關(guān)鍵任務一鍵通（mission critical push to talk,MCPTT）、陸地移動無線電（land mobile radio,LMR）到LTE 以及公共安全用戶的體驗質(zhì)量四個關(guān)鍵通信領(lǐng)域的應用。2019 年，PSCR 設(shè)立600 萬美元的“創(chuàng)新加速器計劃”，為關(guān)鍵任務語音測試設(shè)備提供資助機會，以實現(xiàn)對關(guān)鍵任務服務技術(shù)的必要測試，支持針對MCPTT、關(guān)鍵任務視頻和關(guān)鍵任務數(shù)據(jù)的第三代合作伙伴計劃測試標準。

（2）基于位置的服務（location based service,LBS）。LBS 是PSCR 率先提出的一大優(yōu)先研究領(lǐng)域，重點利用VR 技術(shù)提升室內(nèi)導航與跟蹤能力，加快公共安全界在室內(nèi)制圖、跟蹤和導航領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)步伐。LBS 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽利用實時3D 映射和定位技術(shù)協(xié)助應急響應者開展救援行動，不僅為室內(nèi)救援人員提供可視化的實時態(tài)勢感知能力，還為室外調(diào)度人員提供同步場內(nèi)救援人員狀況的終端顯示屏，雙重保障機制為室內(nèi)救援人員的生命安全與最佳路線選擇保駕護航，輔助救援人員便捷、快速、有效判斷幸存者的生命體征和物理位置，為應急指揮部門有效協(xié)調(diào)任務、縮短響應時間、挽救生命財產(chǎn)奠定了重要基礎(chǔ)。為幫助PSCR 推進對用戶界面與導航數(shù)據(jù)交互技術(shù)的研究，LBS 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽還得到了美國第一響應者網(wǎng)絡（First Responders Network,First Net）管理局以及PSCR 利益相關(guān)者的支持。

（3）增強型用戶界面與體驗。隨著傳感器使用的日益豐富，應急響應人員看到的數(shù)據(jù)量和類型顯著增加，為使數(shù)據(jù)價值最大化，避免引起不必要的錯誤或額外的精力耗費，PSCR 于2013 年開始圍繞使用AR 技術(shù)改善公共安全用戶界面的研究和開發(fā)，利用來自機器學習、自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘、知識表示和推理等先進的人工智能技術(shù)來改善人機交互，為應急響應人員設(shè)計提供關(guān)鍵任務信息的交互式的用戶界面，并逐漸考慮使用VR/AR 技術(shù)開發(fā)沉浸式虛擬現(xiàn)實工具與物理空間相結(jié)合的模擬環(huán)境，以及具備觸覺反饋的可穿戴設(shè)備，不僅為急救人員提供有歷史經(jīng)驗的培訓，還能重復測試救援方案和應急計劃的可行性，提升應急響應人員感知現(xiàn)場情況與快速決策能力。2017 年至2020 年，PSCR 共舉辦5 次有關(guān)增強用戶界面的挑戰(zhàn)賽，極大地推動了VR/AR 技術(shù)在公共安全領(lǐng)域的快速發(fā)展與落地應用。

（4）安全分析。NIST 指出公共安全在未來十年對移動寬帶技術(shù)的使用將不斷增加，從多個傳感器收集到的實時信息，將為公共安全部門快速了解事件情況、做出決策部署提供良好支撐，越來越多的公共安全機構(gòu)正在轉(zhuǎn)向使用分析技術(shù)推動戰(zhàn)略決策。為提升美國公共安全分析技術(shù)能力，改善現(xiàn)有基于匿名的數(shù)據(jù)保護機制缺陷，PSCR 于2018 年至2020 年共舉辦4 次安全分析系列創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽。參賽者提出的差分隱私理論、微分隱私推進和數(shù)據(jù)去識別等技術(shù)方法，前瞻性的創(chuàng)新研發(fā)思路以及差異化隱私數(shù)據(jù)合成工具的研制，為推動美國聯(lián)邦政府、州政府、公共安全部門和商業(yè)組織在數(shù)據(jù)集使用和隱私保護中取得重大進展。

（5）增強安全。針對公共安全自身存在的安全問題，PSCR 以研討會、創(chuàng)新項目、挑戰(zhàn)賽等多種形式制定并優(yōu)化了應對公共安全當前與未來的通信解決方案。重點探索聯(lián)合身份驗證和訪問管理、擴展手機用戶識別卡（SIM）、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備配置等保障公共安全通信的技術(shù)能力，為加速開發(fā)和實施應用安全性、操作互通性提供便利，同時也為未來應急救援人員移動設(shè)備的身份驗證安全性提供了創(chuàng)新性思路，保障了美國聯(lián)邦政府的利益。

（6）彈性系統(tǒng)。利用5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、邊緣計算等新興技術(shù)推動經(jīng)濟快速發(fā)展與社會變革、提升公共安全與應急管理正成為行業(yè)共識。尤其是在偵查、搜尋和救援等方面有出色表現(xiàn)，且具備低成本、強機動和便攜帶等特性的無人機，逐漸得到安全執(zhí)法機構(gòu)的關(guān)注，成為各國新型力量建設(shè)發(fā)展的重點［8-9］。為改善無人機續(xù)航時長與有效負載能力的不足，PSCR 于2018 年舉辦首屆無人機系統(tǒng)（unmanned aircraft systems,UAS）挑戰(zhàn)賽，以提升應急救援人員的現(xiàn)場操作效率與危險環(huán)境下的救援能力。在總結(jié)歸納首屆UAS 挑戰(zhàn)賽的不足后，PSCR于2020 年、2021 年再度拉開UAS 挑戰(zhàn)賽帷幕，同時新增破格入圍賽，為PSCR 收獲更多優(yōu)秀解決方案與產(chǎn)品原型提供機會，推動無人機在公共安全應急處置與救援的高能化與高效化發(fā)展。

2 挑戰(zhàn)賽模式分析

2.1 競賽特點

（1）目標明確，緊貼現(xiàn)實發(fā)展需求。從PSCR創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽主題與內(nèi)容上看，挑戰(zhàn)賽順應公共治理現(xiàn)代化大趨勢，具有明確的應用背景和現(xiàn)實意義。如考慮到水庫上游三角洲不僅會嚴重降低水庫蓄水能力，還將阻礙進出水口的正常運行等問題，美國墾殖局與陸軍工程兵團合作開展水庫守護者挑戰(zhàn)賽，探索水庫沉積物清除策略，提升收集、轉(zhuǎn)運沉積物與蓄水能力，從而為美國消除水庫沉積物提供后續(xù)研究思路。

（2）緊跟發(fā)展，注重新興技術(shù)應用。隨著“大智物移云”時代的到來，PSCR 逐漸考慮將新興技術(shù)應用于挑戰(zhàn)賽以解決現(xiàn)實問題。自2017 年開始，PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽逐漸考慮將VR/AR 技術(shù)應用于應急救援的前、中、后，并于2020 年舉辦CHARIoT創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，提出將物聯(lián)網(wǎng)與AR 技術(shù)融合，開發(fā)輔助公共安全救援人員直觀可操作的視覺輔助工具，以縮短事件指揮官和實地救援人員在低能見度環(huán)境下的決策響應時間，提高資源部署、態(tài)勢感知和決策分析水平。

（3）賽制透明，實施過程簡潔流暢。PSCR 舉辦的公共安全系列挑戰(zhàn)賽主要包含概念文件提交、原型設(shè)計與制作、測試與評估三個階段。每個階段都設(shè)有明確的評判指標，并由多個公共安全部門（機構(gòu)）、領(lǐng)域代表和企業(yè)專家團隊組成評審團，根據(jù)評判標準共同對方案功能和效果進行綜合評價。如2019 擴大SIM 卡挑戰(zhàn)賽，來自美國國際公共安全通信官員協(xié)會、德克薩斯州公共安全部、PSCR 以及高通公司等評審委員，從戰(zhàn)略調(diào)整與技術(shù)成果、方案可行性與團隊合作能力兩方面進行評審打分，多來源的評審團隊與明確的評判標準保障了評審的公開公平公正與競賽的高質(zhì)高效。

（4）產(chǎn)權(quán)明晰，保障多方群體權(quán)益。根據(jù)PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽規(guī)章制度，參賽者擁有比賽過程中提交的任何參賽作品的知識產(chǎn)權(quán)，并可選擇授予NIST、美國航空航天局（National Aeronautics and Space Administration,NASA）及代表其行事的任何一方審查、篩選和評估參賽作品的權(quán)利，同時允許NIST 和NASA 在網(wǎng)站上公開參賽團隊信息。此外，雙方還將以書面形式達成共識，約定參賽者無權(quán)向NIST 和NASA 征收版稅或要求其撤銷網(wǎng)站上發(fā)布的有關(guān)參賽作品的內(nèi)容，清晰的雙方制約制度保障了版權(quán)所有方與使用方的合法利益。

2.2 競賽優(yōu)勢

（1）增進技術(shù)交流與信息共享，促使機構(gòu)合作共贏。PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽利用社會資本組合優(yōu)勢，定期組織召開圓桌會議和工作組會議，充分發(fā)揮執(zhí)法機構(gòu)、通信技術(shù)供應商等公共安全領(lǐng)域的多元化主體力量，協(xié)同推動公共安全通信技術(shù)水平提升?！罢鏄寣崗棥钡母傎惸Ｊ?，加強了對可行解決方案與產(chǎn)品原型的研究深度，達到突破技術(shù)壁壘、推動技術(shù)應用的效果。如NIST 全球城市團隊挑戰(zhàn)賽（Global City Teams Challenge,GCTC），旨在利用新技術(shù)設(shè)計和部署可復制、可擴展、可持續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，更好地服務城市和社區(qū)居民生活質(zhì)量［10］。自2014年舉辦以來，GCTC 挑戰(zhàn)賽成功吸引了美國國土安全部、運輸部、NASA，荷蘭政府，韓國政府，英特爾公司以及麻省理工大學等全球200 多個城市、500家企業(yè)/公司的200 多個組織群體參與，其中非美國群體占比達40%。

（2）提高設(shè)計與開發(fā)效率，降低技術(shù)應用成本。PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽為公共安全與技術(shù)創(chuàng)新的融合發(fā)展提供了良好的對接與共享平臺，符合服務美國國家公共安全應急管理工作長遠發(fā)展戰(zhàn)略。創(chuàng)新產(chǎn)品原型與可行技術(shù)方案不僅有助于吸引商業(yè)投資，還極大減輕了國家創(chuàng)新項目的資金投入力度?？陀^總結(jié)和歸納挑戰(zhàn)賽中遇到的問題與挑戰(zhàn)，可有效避免科研與應用差異化而導致的項目同類化。如2019 年技術(shù)保護挑戰(zhàn)賽，從概念文件提交到產(chǎn)品原型設(shè)計與制作共花費不到半年時間，遴選出的具有后續(xù)研發(fā)價值的產(chǎn)品原型和解決方案極大縮短了技術(shù)裝備研制周期、降低了后續(xù)研發(fā)風險與資金投入力度，對加快建設(shè)國家創(chuàng)新型項目與科技產(chǎn)品具有較高的成本效益。

（3）加快技術(shù)落地應用進度，推進產(chǎn)品成果化進程。公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽作為實現(xiàn)科技成果產(chǎn)業(yè)化的重要載體，在新時代背景下體現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性。美國政府在戰(zhàn)略上始終將科技創(chuàng)新放在國家發(fā)展的優(yōu)先位置，高度重視利用科技創(chuàng)新技術(shù)推動國家安全力量發(fā)展，特別強調(diào)挑戰(zhàn)賽成果的研究價值與后期實施效果［11-12］。截至2020 年4 月，PSCR共舉辦八大類創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，收到超300 個作品原型與解決方案［7］，形成了一批具有創(chuàng)新性的產(chǎn)品原型和優(yōu)秀的應急解決方案，并成功與美國消防部、醫(yī)療衛(wèi)生部門、警察局、安全執(zhí)法等機構(gòu)合作開展產(chǎn)品部署與試點應用，促使公共安全“搭乘科技創(chuàng)新列車”快速發(fā)展。

（4）商業(yè)企業(yè)與研究機構(gòu)力量介入，為政府政策設(shè)計帶來示范效應。全球商用技術(shù)研發(fā)投資的快速增長有效帶動了技術(shù)應用的發(fā)展，與發(fā)展相對緩慢的政府技術(shù)相比，商用技術(shù)發(fā)展更為快速與先進，且成熟度與實用性更強［13］。以GCTC 挑戰(zhàn)賽、虛擬公共安全測試環(huán)境挑戰(zhàn)賽、擴大SIM 卡挑戰(zhàn)賽等為代表的公共安全系列挑戰(zhàn)賽，充分借鑒了商業(yè)技術(shù)的發(fā)展成果，尤其是人工智能領(lǐng)域的技術(shù)進步。探索利用企業(yè)與高校科研技術(shù)優(yōu)勢，提升解決公共安全領(lǐng)域下實際問題的能力，同時利用獎金激勵的方式吸引更多成熟的社會機構(gòu)參與其中，進一步驗證頂層設(shè)計的可行性，間接給政府創(chuàng)新政策設(shè)計帶來示范效應，為下一步重大科研選題與創(chuàng)新項目的立項提供方向。

3 我國應急救援情況

公共安全應急救援能力是指在事故災難發(fā)生后實施救助的一種應對能力，應對社會公共安全危機的能力已成為衡量國家政府管理水平的關(guān)鍵指標，在國家拉動內(nèi)需、新增關(guān)鍵基礎(chǔ)項目建設(shè)的背景下，加快公共安全應急救援體系建設(shè)，強化科技創(chuàng)新能力在應急救援中的覆蓋范圍才能適應新形勢的要求，最大限度減少事故發(fā)生。習近平總書記指出，要依靠科技提高應急管理的智能化水平，加大先進適用裝備的配備力度，加強關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，強化應急管理裝備技術(shù)支撐，提升救援實戰(zhàn)能力。我國在公共安全應急救援體系建設(shè)、技術(shù)裝備、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面緊密結(jié)合我國經(jīng)濟發(fā)展方式和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求，以科技興安戰(zhàn)略保障公共安全應急救援先進適用技術(shù)效果提升。

3.1 應急救援體系建設(shè)提速

近年來，從國家、地方到企業(yè)，公共安全生產(chǎn)工作始終圍繞安全發(fā)展的理念，完善應急預案編制，優(yōu)化組織體制、運行機制、法制基礎(chǔ)，初步建成應急管理制度，為公共安全事件應急管理和處置提供依據(jù)，應急救援體系建設(shè)能力取得了顯著的提高。2009 年，全國公共安全生產(chǎn)應急救援體系建設(shè)座談會上，時任國家安監(jiān)總局副局長、國家安全生產(chǎn)應急救援指揮中心主任王德學指出，我國應急救援工作進展明顯，同時也指出在部分地方投入不足、技術(shù)裝備不能滿足救援工作需要等問題。此后，我國加速建設(shè)應急救援體系，“十二五”時期，研制出救援現(xiàn)場大型及多功能破拆救援一體化等重大應急設(shè)施和裝備，成功應用在甘肅岷縣漳縣地震、黑龍江流域性大洪水等災害事件開展應急救援，較“十一五”期間，因災致死失蹤人數(shù)和經(jīng)濟損失率分別降低92.6%和21.8%，科技和產(chǎn)業(yè)支撐能力得到顯著加強?！笆濉逼陂g，國家出臺了系列政策措施推動公共安全技術(shù)應用水平提高，2017 年，國務院辦公廳印發(fā)《國家突發(fā)事件應急體系建設(shè)“十三五”規(guī)劃》，有效促進了全國應急救援能力的提升。2018 年，工信部、應急管理部、財政部、科技部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快安全產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》，指出加快先進安全產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化能力布局，聚焦重點行業(yè)領(lǐng)域安全需求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化安全技術(shù)，發(fā)展各類智能化救援裝備，攻克一批產(chǎn)業(yè)前沿和共性技術(shù)。實現(xiàn)到2025 年，安全與應急技術(shù)裝備在重點行業(yè)得到規(guī)模化應用，設(shè)備本質(zhì)安全水平顯著提高［14］。

伴隨我國各項“十四五”規(guī)劃制定工作的推進，公共安全作為其中一個重要的規(guī)劃領(lǐng)域，受到應急管理部門的高度重視。國家“十四五”規(guī)劃綱要明確提出要全面提高公共安全保障能力，優(yōu)化國家應急管理能力體系建設(shè)，打破應急隊伍救援裝備和核心能力不足、科技創(chuàng)新基礎(chǔ)薄弱、成果轉(zhuǎn)化率不高的局面，全面增強全災種救援能力。應急管理部明確提出加快推進應急救援關(guān)鍵裝備輕型化、智能化、模塊化建設(shè)，還從應急指揮、搶險救援、關(guān)鍵救援裝備等方面開展應急管理創(chuàng)新研究，加快培育壯大安全產(chǎn)業(yè)，滿足我國經(jīng)濟和社會安全發(fā)展需要，為建設(shè)安全保障型社會提供重要支撐。

3.2 先進技術(shù)裝備成果落地

研發(fā)適用于公共安全救援現(xiàn)場的先進技術(shù)裝備，是實現(xiàn)公共安全長遠發(fā)展的重要抓手。在以人為本、執(zhí)政為民理念下，按照中央統(tǒng)一布局、政府主導與市場機制結(jié)合的原則，我國加快布局公共安全應急救援技術(shù)能力儲備，撬動社會資金投入百億元，建設(shè)了國家公共安全應急體驗基地，采用聲光電和多媒體等技術(shù)，建設(shè)基于真實三維環(huán)境的突發(fā)事件模擬仿真設(shè)施、沉浸式體驗設(shè)施、應急裝備模擬操作設(shè)施等。研發(fā)出雷達生命探測儀、礦用救災無線通信系統(tǒng)、消防滅火偵察機器人、荷馬特破拆設(shè)備、多功能集成式充氣發(fā)電照明車等專用于地震、雪崩、建筑物塌陷、海事等災害救援現(xiàn)場的高科技專業(yè)救援設(shè)備，為推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。技術(shù)裝備的研發(fā)與應用，已成功在國家礦山、省（區(qū)、市）級消防部門、重點行業(yè)等應急救援隊伍中配備應用，為應急救援現(xiàn)場提供電力、汽源、照明及成套救援裝備保障，最大程度減少了災害影響和救援過程中的次生影響，極大降低了救援工作的盲目性和工作量，有效提高了應急救援質(zhì)量和工作效率。如大同煤礦集團姜家灣煤礦“4·19”事故救援中鋪設(shè)的WGS-KS4.5/150 高壓軟體排水管有效提升了排水速度，天津港“8·12”瑞海公司危險品倉庫特別重大火災爆炸事故應急中應用的消防泡沫液遠程輸轉(zhuǎn)系統(tǒng)保障了現(xiàn)場泡沫液持續(xù)不間斷供應，“5·31”天津市濱海新區(qū)胡家園油罐車火災事故應急救援中應用的橡膠磁快速堵漏工具組有效封堵危險化學品泄露等。

3.3 安全應急產(chǎn)業(yè)迎來機遇

安全產(chǎn)業(yè)是以滿足保障人民生命財產(chǎn)安全、加強和創(chuàng)新社會管理等安全發(fā)展重大需求為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)，關(guān)系科學發(fā)展、安全發(fā)展大局，對于保障社會穩(wěn)定和促進經(jīng)濟健康發(fā)展全局具有重大戰(zhàn)略意義。近三年，我國應急產(chǎn)業(yè)規(guī)模保持在15%～20%的速度增長，產(chǎn)業(yè)規(guī)模已超萬億元，公共安全資金投入逐年增長，2019 年中國公共安全財政支出近1.4 萬億元，應急產(chǎn)業(yè)良好的發(fā)展勢頭，也對拉動新常態(tài)下的經(jīng)濟增長起到一定促進作用［15］。2020 年我國應急管理工作取得新中國成立以來“三個歷史最低、兩個歷史首次”的成果，但應急產(chǎn)業(yè)和科技狀況較發(fā)達國家仍有很大差距，應急預防防護類產(chǎn)品研發(fā)與關(guān)鍵裝備技術(shù)發(fā)展仍存短板，前瞻性、系統(tǒng)性的頂層設(shè)計仍有待建立完善，產(chǎn)業(yè)地位還不明確、產(chǎn)業(yè)體系尚未健全，技術(shù)創(chuàng)新能力不足等問題成為應急產(chǎn)業(yè)未來的關(guān)鍵突破點。2021 年全國應急管理工作會議及“2020 年全國應急救援十大典型案例”直接證明了中國應急救援產(chǎn)業(yè)的長足進步。在科技人才培養(yǎng)力度方面，我國自2003 年成立開展應急管理理論與應用研究的專門機構(gòu)后，通過學科建設(shè)、學院設(shè)立、論壇研討等方式，積極為國家和社會培養(yǎng)應急管理專業(yè)高端人才。2021 年1 月，中國科學院大學成立應急管理科學與工程學院，圍繞應急管理智能化升級需要，打造新一代信息技術(shù)與應急管理實踐相結(jié)合的實戰(zhàn)型科研基地，極大促進了我國應急產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新與產(chǎn)學研用合作機制的完善，為我國應急產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展助力。

4 對我國的啟示

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，自然突發(fā)事件與安全生產(chǎn)事故仍處多發(fā)期，公共安全應急救援任務十分繁重。2003 年，公共安全作為重要領(lǐng)域被納入國家經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃和國家科技規(guī)劃，我國公共安全科技水平和應急保障效果顯著提升，快速反應和現(xiàn)場處置能力顯著增強［16］，但現(xiàn)場應急救援先進適用技術(shù)裝備的發(fā)展應用仍未能跟上公共安全事件爆發(fā)的步伐。應急救援裝備作為影響應急救援的重要因素，直接涉及救援效能問題，應急救援先進適用技術(shù)裝備的不足，不僅增加了救援防控難度，更是將一線救援人員的生命安全至于危險之中［17］。建立健全公共安全應急救援科技創(chuàng)新能力發(fā)展體系，實施快速、有效的應急救援，依托創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽模式，推進智慧應急發(fā)展戰(zhàn)略，研制先進適用技術(shù)裝備，最大限度保護遇險人員與救援人員生命，是一項得民心、順民意的發(fā)展工程。建議借鑒美國公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽模式，加快我國適應新技術(shù)發(fā)展與公共安全應急救援的全球化趨勢。

4.1 加強政府對前沿科學技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的引導作用

開放創(chuàng)新時代，科技創(chuàng)新資源的全球化流動、整合和運用呈現(xiàn)出競爭加劇的態(tài)勢，探索將邊緣計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)應用于公共安全領(lǐng)域，不僅可實現(xiàn)應急響應的精準智控，還能保障指揮調(diào)度的安全防控。我國已在科技成果創(chuàng)新上做出了規(guī)模龐大的研發(fā)投入，科技創(chuàng)新成果已初步涌現(xiàn)，在國家現(xiàn)有的科技產(chǎn)業(yè)引導下，開展重大基礎(chǔ)設(shè)施安全保障、綜合應急技術(shù)、智能應急等重點方向的科技攻關(guān)、裝備研制和應用示范，引領(lǐng)國家應急救援技術(shù)裝備研發(fā)和服務聚焦發(fā)展。進一步強化國家科技創(chuàng)新統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，充分發(fā)揮前沿技術(shù)在關(guān)鍵領(lǐng)域應用的引導作用，增強科技研發(fā)與技術(shù)應用創(chuàng)新動力，通過持續(xù)引領(lǐng)創(chuàng)新競賽模式、統(tǒng)籌全局資源配置方法、精細化管理和效能建設(shè)等手段，構(gòu)建以國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導向的科技創(chuàng)新發(fā)展方向，實現(xiàn)將創(chuàng)新政策工具納入創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的頂層設(shè)計，加快前沿科學技術(shù)應用進程，打造具有全球影響力的創(chuàng)新數(shù)據(jù)資源共享中心，推動其在構(gòu)建人類命運共同體中發(fā)揮更大作用。

4.2 強化先進適用技術(shù)與科技成果轉(zhuǎn)化方式研究

美國以舉辦創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽為契機，匯聚全球人才創(chuàng)新思路，并通過完善的成果轉(zhuǎn)化機制維持其科技優(yōu)勢，尤其是美國國防領(lǐng)域下創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽的后續(xù)發(fā)展與應用。我國在推進大型科技成果轉(zhuǎn)化過程中，渠道的不暢通極有可能導致一些高價值的創(chuàng)新技術(shù)不能及時有效地應用，宜充分借鑒美國新型科技成果轉(zhuǎn)化方式，強調(diào)方案研究價值與后期實施效果并重，引導先進適用技術(shù)與國家戰(zhàn)略任務密切結(jié)合，深挖適用于我國的先進技術(shù)理論與應急裝備建設(shè)思路，積極參與國際應急救援管理標準制定，輔以創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽形式，匯聚全球創(chuàng)新智慧，驗證研究理論與產(chǎn)品原型構(gòu)想的合理性。建立面向公共安全應急管理的成果轉(zhuǎn)移平臺，通過創(chuàng)投基金等渠道支持應急救援先進適用安全技術(shù)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，健全科技成果評價機制，由政府細化技術(shù)成果評估和市場定價機制，賽事主辦方架設(shè)新興技術(shù)與公共安全融合應用發(fā)展的橋梁，版權(quán)所有方?jīng)Q定成果應用范圍和領(lǐng)域，產(chǎn)品應用方制定成果轉(zhuǎn)讓計劃以細化產(chǎn)品應用目標，促進應急救援技術(shù)產(chǎn)品標準化，最大程度提升科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化效率與使用合理性。

4.3 探索競賽模式轉(zhuǎn)型與賽用結(jié)合機制

在國家重大科技專項和產(chǎn)業(yè)基金的大力扶持下，我國網(wǎng)絡安全產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，科技創(chuàng)新能力得到大幅提升。然而，在大范圍舉辦網(wǎng)絡安全競賽、追趕國際先進賽事模式和技術(shù)水平的同時，我國挑戰(zhàn)賽在解決特定領(lǐng)域?qū)嶋H問題和產(chǎn)品商業(yè)化能力方面略顯不足。美國采用基于實戰(zhàn)化應用的創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽模式，已演變?yōu)橐环N服務產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的助推手段?？煽紤]參照PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽模式，進一步完善挑戰(zhàn)賽的頂層設(shè)計和規(guī)劃，設(shè)立公共安全應急救援產(chǎn)品研制與技術(shù)開發(fā)的特定賽事，嚴格把關(guān)賽題質(zhì)量與競賽價值，跟蹤競賽成果的后續(xù)應用及技術(shù)產(chǎn)業(yè)化情況，強化重點領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)實際應用需求的導向型作用，實現(xiàn)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽與實際應用的有機結(jié)合。

4.4 完善科研項目驗收標準與經(jīng)費部署模式

推動現(xiàn)有科研項目與創(chuàng)新應用項目以過程監(jiān)督和資金管理為主要考核指標的管理機制向成果應用效果評價轉(zhuǎn)變，形成以產(chǎn)業(yè)技術(shù)和市場化應用為導向的科技文化，和以實際應用效果為考量的驗收標準，提升經(jīng)費投入產(chǎn)出效果，實行“揭榜掛帥”“賽馬”等制度，鼓勵龍頭企業(yè)發(fā)揮引領(lǐng)支撐作用，支持中小微企業(yè)快速成長發(fā)展，推動產(chǎn)業(yè)鏈融通創(chuàng)新，構(gòu)建產(chǎn)需對接的實踐科研導向。此外，還可設(shè)立專用于公共安全的科研基金，引導社會力量加大應用基礎(chǔ)研究，加大以企業(yè)為主體的資金分配模式，鼓勵企業(yè)科技創(chuàng)新應用，對企業(yè)科技基礎(chǔ)研究實行稅收優(yōu)惠政策，降低企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新成本，吸引更多力量獻智獻策。如PSCR 僅使用130 萬美元的獎金換來了全球300 多個智慧方案與原型設(shè)計，真正實現(xiàn)了花小錢辦大事的目標。

4.5 推動科技創(chuàng)新成果在重點領(lǐng)域的試點演練

應急演練作為提高應急事件風險意識、檢驗產(chǎn)品效果可操作性、增強應急救援現(xiàn)場反應能力的有效方式，已得到多部門、多領(lǐng)域的認可和實施。創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽產(chǎn)生的作品原型與解決方案在具體場景進行實際應用前，需要經(jīng)過多輪次的驗證與改進。通過建立常態(tài)化的應急演練機制，將挑戰(zhàn)賽中形成的產(chǎn)品與解決方案同應急管理部、公安部等安全執(zhí)法機構(gòu)進行對接，在地震、火災等重點災害場景下進行模擬演練，驗證競賽產(chǎn)出物在不同場景下的適用性，結(jié)合危機發(fā)生的事前、事中和事后3 個階段的科學預防和應急預案，進一步完善和改進產(chǎn)品不足，建設(shè)以演練促常態(tài)管理、提升應急救援的能力體系，從而實現(xiàn)科技創(chuàng)新與應急救援需求的無縫對接。挑選亟需加強應急救援能力的重點災害場景，開展實戰(zhàn)型、綜合型的試點演練，從鍛煉培養(yǎng)實際應急響應和系統(tǒng)恢復能力出發(fā)，減少人員損傷，著重在應急救援威脅定位、現(xiàn)場協(xié)同處置、事件快速恢復等方面，設(shè)計具有可操作性、檢驗效果明顯的演練科目，持續(xù)細化產(chǎn)品在演練方案中的應用場景與渠道，切實幫助行業(yè)、機構(gòu)理清應急救援過程中技術(shù)產(chǎn)品應用流程，提高公眾應對公共安全事件的心理素質(zhì)與應急救援人員應急處置的實效性。

5 結(jié)論

PSCR 創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽極大地促進了美國新興技術(shù)應用與公共安全領(lǐng)域的融合發(fā)展，提高了美國利用新技術(shù)和新應用應對公共安全事件的應急救援能力。美國各安全機構(gòu)建立的協(xié)作機制、評審專家的高度專業(yè)化、比賽成果的落地應用等公開透明的良性競爭模式推動了其創(chuàng)新能力不斷提升，有效的激勵機制促使賽事規(guī)模不斷擴大。中國正處于全球經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和國內(nèi)全面深化改革的雙重焦點下［18］，公共安全危機事件可能會呈現(xiàn)更加復雜的局面，未來各類創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽還需汲取美國公共安全創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽中以政府引導、頂層設(shè)計、成果轉(zhuǎn)化、合作共贏等有益做法，加強政府對科技創(chuàng)新成果應用的引導、先進適用技術(shù)與國家戰(zhàn)略任務的密切結(jié)合、競賽成果應用與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的深度融合、產(chǎn)品與解決方案在重點領(lǐng)域的演練試點應用等，凝練符合自身實際的科技創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽模式，加速推進新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與公共安全應急救援先進適用技術(shù)的融合發(fā)展與創(chuàng)新應用，切實做好新時代公共安全與應急管理工作，促進應急救援場景下先進技術(shù)創(chuàng)新應用高質(zhì)量發(fā)展，護航我國科技創(chuàng)新工作落地生根將是未來公共安全應急救援科技成果創(chuàng)新發(fā)展的必然選擇。