Aplicación de ARPA

En noviembre de 2021, el Congreso aprobó la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos (IIJA), que incluyó $550 mil millones en nuevos fondos para docenas de nuevos programas en todo el Departamento de Transporte de EE. UU. (USDOT). Junto con inversiones históricas en carreteras y puentes de Estados Unidos, el proyecto de ley creó la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Infraestructura (ARPA-I). Sobre la base de modelos exitosos como la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) y el Programa de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E), la misión de ARPA-I es traer las soluciones tecnológicas más innovadoras de la nación para enfrentar nuestros desafíos de infraestructura de transporte más importantes.

ARPA-I debe navegar por el panorama de infraestructura singularmente complejo de Estados Unidos, caracterizado por fondos federales limitados para investigación y desarrollo en comparación con otros sectores, propiedad y administración del sector público, y estructuras de propiedad altamente fragmentadas y a menudo superpuestas que incluyen ciudades, condados, estados, agencias federales, el sector privado y organismos semipúblicos. Además, la nueva agencia necesita integrar la sólida cultura, las estructuras y el riguroso proceso de creación de ideas que las ARPA de todo el gobierno han perfeccionado desde la década de 1950. Este informe es una introducción a cómo ARPA-I y sus partes interesadas pueden aprovechar esta oportunidad única para impulsar un cambio real, sostenible y duradero en la infraestructura de transporte de Estados Unidos.

Este informe destaca la oportunidad que presenta ARPA-I; orienta a quienes no están familiarizados con el sector de la infraestructura de transporte a los desafíos únicos que enfrenta; proporciona una comprensión fundamental del modelo ARPA y su diseño de programa de etapa inicial; y faculta a los expertos y partes interesadas para que se involucren en la ideación del programa. Sin embargo, las secciones individuales se pueden utilizar como herramientas independientes según el conocimiento previo del lector y la participación prevista en ARPA-I.

En noviembre de 2021, el Congreso aprobó la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos (IIJA) que autoriza al Departamento de Transporte de EE. UU. (USDOT) a crear la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Infraestructura (ARPA-I), entre otros nuevos programas. La misión de ARPA-I es promover la infraestructura de transporte de EE. UU. mediante el desarrollo de soluciones científicas y tecnológicas innovadoras que:

ARPA-I logrará este objetivo apoyando proyectos de investigación que:

ARPA-I es la incorporación más reciente a una larga lista de ARPA exitosos que continúan brindando innovaciones revolucionarias en los sectores de defensa, inteligencia, energía y salud. El Departamento de Defensa de EE. UU. estableció la pionera Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) en 1958 en respuesta al lanzamiento soviético del satélite Sputnik para desarrollar y demostrar tecnologías y capacidades de alto riesgo y alta recompensa para garantizar la superioridad tecnológica militar de EE. UU. y confrontar retos de seguridad nacional. A lo largo de los años, los programas de DARPA han sido responsables de importantes avances tecnológicos con implicaciones más allá de la defensa y la seguridad nacional, como las primeras etapas de Internet, la creación del sistema de posicionamiento global (GPS) y el desarrollo de vacunas de ARNm críticas para combatir COVID-19.

A la luz de los muchos avances exitosos sembrados a través de los programas DARPA, el gobierno replicó el modelo ARPA para otros sectores críticos, lo que resultó en la Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia (IARPA) dentro de la Oficina del Director de Inteligencia Nacional, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada- Energía dentro del Departamento de Energía y, más recientemente, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Salud (ARPA-H) dentro del Departamento de Salud y Servicios Humanos.

Ahora, existe la oportunidad de traer ese mismo espíritu de innovación sin ataduras para resolver los desafíos de infraestructura de transporte más apremiantes de nuestro tiempo. Estados Unidos ha enfrentado durante mucho tiempo una variedad de desafíos relacionados con la infraestructura de transporte, debido en parte a los bajos niveles de gasto federal en investigación y desarrollo (I+D) en esta área; la fragmentación de roles en el gobierno federal, estatal y local; prácticas de adquisición adversas al riesgo; y mercados comerciales lentos. Estos desafíos incluyen:

El proyecto de ley de asignaciones generales para el año fiscal 2023 otorgó a ARPA-I su asignación inicial a principios de 2023. Sin embargo, incluso antes de eso, la Administración Biden-Harris vio el potencial de las innovaciones impulsadas por ARPA-I para ayudar a cumplir su objetivo de emisiones netas de GEI cero por 2050, como se articula en su iniciativa Net-Zero Game Changers. En particular, la Administración identificó la movilidad inteligente, los sistemas de transporte limpios y eficientes, la construcción de infraestructura de próxima generación, la infraestructura eléctrica avanzada y la infraestructura de combustible limpio como "cambios de juego netos cero" en los que ARPA-I podría desempeñar un papel importante para ayudar a desarrollar.

Para que los programas ARPA-I alcancen su máximo potencial, las partes interesadas y los socios de la agencia deben comprender no solo cómo aplicar el modelo ARPA de manera efectiva, sino también cómo se deben considerar las circunstancias y los desafíos únicos dentro de la infraestructura de transporte en el diseño del programa.

El uso de ARPA-I para avanzar en los avances de la infraestructura de transporte requiere una conciencia de los desafíos más persistentes para priorizar y el conjunto único de circunstancias dentro del sector que pueden obstaculizar el progreso si se ignoran. A continuación, se incluyen resúmenes de los principales desafíos y consideraciones que ARPA-I debe tener en cuenta, seguidos de un análisis más profundo de cada desafío.

Los gastos federales de investigación y desarrollo en infraestructura de transporte están rezagados con respecto a los de otros sectores. Esta brecha es particularmente aguda porque, a diferencia de otros sectores, los gastos federales de investigación y desarrollo del transporte a menudo financian estudios y sistemas utilizados para tomar decisiones regulatorias en lugar de innovación tecnológica. La siguiente tabla compara el gasto federal real en I+D y los gastos sectoriales para 2019 en defensa, salud, energía y transporte como porcentaje del PIB de cada sector. El gobierno federal gasta órdenes de magnitud menos en transporte que en otros sectores: el gasto en I+D en energía como porcentaje del PIB del sector es casi 15 veces mayor que en transporte, mientras que la salud es 13 veces mayor y la defensa es casi 38 veces mayor.

1. La comparación del gasto federal en I+D y el gasto sectorial para 2019 es similar a la de los años 2020 y 2021.

2. Excluye el valor agregado del PIB relacionado con la Asistencia Social

3. Incluye el valor agregado del PIB relacionado con la extracción de petróleo y gas, servicios públicos y productos derivados del petróleo y el carbón.

4. Excluye el valor agregado del PIB relacionado con Almacenamiento

Desde 1990, la inversión total en I+D de EE. UU. se ha multiplicado aproximadamente por 9. Al observar la fuente de inversión en I+D durante el mismo período, los sectores público y privado invirtieron aproximadamente la misma cantidad de fondos en I+D en 1982, pero hoy en día la tasa de inversión en I+D es casi 4 veces mayor para la industria privada que para el gobierno.

Si bien existen problemas con la mayor parte de la I+D que proviene del sector privado, como las innovaciones para promover bienes públicos a largo plazo que se pasan por alto debido a los incentivos de mercado más lucrativos, las industrias que reciben una financiación privada considerable para la I+D siguen experimentando importantes avances en innovación. Por ejemplo, la industria médica vio $161,800 millones en fondos privados de I+D en 2020 en comparación con solo $61,500 millones de fondos federales. Más del 75 % de esta I+D de la industria privada se produjo en el sector biofarmacéutico, donde las corporaciones tienen incentivos de ganancias para estar a la vanguardia de los avances en medicina.

El sector del transporte tiene un dominio sólido para la inversión privada en I+D: la fabricación de equipos para vehículos y aeronaves. En 2018, la I+D privada total fue de 52.600 millones de dólares. La I+D de transporte del sector privado se centra en clientes individuales y usuarios finales, creando mejores vehículos, productos y eficiencias. La gran mayoría de esa I+D del sector privado no se destina a la infraestructura porque los beneficios son en gran medida públicos y no privados. Dicho de otra manera, Estados Unidos invierte más de 50 veces la cantidad de investigación y desarrollo en vehículos que los sistemas de infraestructura en los que operan esos vehículos.

A pesar de las oportunidades dentro del sistema de infraestructura de transporte dominado por el público, la fragmentación del mercado es un obstáculo persistente para un progreso rápido. Cada nivel de gobierno tiene diferentes actores con diferentes objetivos y responsabilidades. Por ejemplo, a nivel federal, el USDOT brinda orientación, políticas y financiamiento a nivel nacional para el transporte en los modos de aviación, carretera, ferrocarril, tránsito, puertos y marítimo. Mientras tanto, los estados establecen metas, desarrollan planes y proyectos de transporte y administran redes de transporte como el sistema de carreteras interestatales. Las organizaciones de planificación metropolitana asumen algunas de las funciones de planificación a nivel regional y los gobiernos locales a menudo mantienen gran parte de su infraestructura. También hay agencias individuales locales que operan instalaciones como aeropuertos, puertos o autopistas de peaje organizadas a nivel estatal, regional o local. Los programas que pueden usar alianzas para atravesar este tapiz de sistemas son esenciales para impulsar el impacto a escala.

Las agencias locales tienen acceso y capacidades limitados para desarrollar tecnologías intersectoriales. Tienen acceso a grupos limitados de financiamiento del USDOT para tecnologías piloto y, por lo tanto, generalmente confían en tecnologías disponibles comercialmente para aumentar la probabilidad de éxito del piloto. Una deficiencia de este proceso actual es que tanto el USDOT como los propietarios-operadores de infraestructura (IOO) desempeñan un papel más pasivo en el desarrollo de tecnologías innovadoras, en lugar de depender simplemente de implementar tecnologías listas para el mercado.

El sector de la infraestructura de transporte es un entorno multimodal dividido en muchos modos, incluidos la aviación, el transporte marítimo, los oleoductos, los ferrocarriles, las carreteras (que incluyen andar en bicicleta y caminar) y el tránsito. Cada modo incluye varios clientes y partes interesadas a considerar. Además, en el panorama del mercado fragmentado, los departamentos de transporte federales, estatales y locales tienen prioridades y mandatos diferentes, y en ocasiones en competencia. Esta dinámica crea dificultades para asignar recursos de I+D y considerar el acceso a la innovación a través de estos diferentes modos.

La identificación del cliente no es "una talla para todos" en las ARPA existentes. Por ejemplo, DARPA tiene un enfoque láser en la entrega de innovaciones eficientes para un cliente: el Departamento de Defensa. Para ARPA-E, es menos claro; sus clientes van desde empresas de servicios públicos hasta propietarios de viviendas que buscan beneficiarse de costos de energía más bajos. ARPA-I ocuparía un espacio entre estos dos casos, entendiendo que sus usuarios finales son las IOO, entidades responsables de desplegar infraestructura en muchos casos a nivel local o regional.

Sin embargo, incluso con esta comprensión más directa de sus clientes, una deficiencia de un sistema centrado en múltiples modos es que la infraestructura de transporte es muy amplia, ocupando todo, desde concreto autorreparable hasta seguridad en las intersecciones hasta el despliegue de movilidad electrificada y más. Para complicar aún más las cosas, está la rápida evolución de las tecnologías y las expectativas en todos los modos, junto con el despliegue de modos de transporte completamente nuevos. Estos desarrollos plantean preguntas sobre dónde encajan las nuevas tecnologías y capacidades en los marcos modales existentes, qué actores en el mercado de la infraestructura de transporte deberían liderar su desarrollo y quiénes son los "clientes" finales o usuarios finales de la innovación.

Tener una comprensión matricial de la rápida evolución tecnológica en los modos de transporte y sus clientes potenciales es fundamental para invertir y construir infraestructura para el futuro, dado que las inversiones en infraestructura de transporte no solo alteran el movimiento de personas y bienes de una región, sino que también tienen un impacto fundamental en su desarrollo. ARPA-I está preparado para dar forma a los aprendizajes a través y en asociación con los modos y varias oficinas del USDOT para garantizar el desarrollo y el perfeccionamiento de tecnologías y enfoques subyacentes que satisfagan las necesidades de todo el sistema de transporte y los usuarios en todos los modos.

El éxito con el modelo ARPA proviene de demostrar nuevas capacidades innovadoras, construir una comunidad de personas (un "ecosistema") para llevar adelante el progreso y contar con el apoyo de los principales responsables de la toma de decisiones. Sin embargo, el modelo ARPA solo puede tener éxito si sus directores de programa (PD), becarios, partes interesadas y otros socios comprenden la estructura única y la flexibilidad inherente que se requiere cuando se trabaja para crear una cultura conducente a impulsar innovaciones revolucionarias. Desde un punto de vista estructural y cultural, el modelo ARPA es diferente a cualquier otro modelo de agencia dentro del gobierno federal, incluidas todas las agencias de I+D existentes. Los socios y otras partes interesadas deben adoptar las características únicas de un ARPA.

Una cartera ARPA puede ser lo más parecido a una cartera de capital de riesgo en el gobierno federal. Tienen el mandato de dar grandes cambios, por lo que no deben limitarse a proyectos que parecen apuestas seguras. Las ARPA asumirán muchos proyectos a lo largo de su existencia, por lo que deben equilibrar las ganancias rápidas con apuestas a más largo plazo y aceptar el fracaso como parte natural del proceso.

Un ARPA debe ser implacable en su proceso de toma de decisiones porque tiene la capacidad de maniobrar y cambiar sin la restricción de los planes iniciales o las hojas de ruta. Por ejemplo, los proyectos en torno a una tecnología más incipiente pueden requerir más paciencia, pero si las evaluaciones indican que no están logrando los resultados o hitos previstos, los PD no deben tener miedo de terminar esos proyectos y centrarse en otras ideas nuevas.

Las ARPA pueden considerar formas nuevas y no tradicionales de financiar la innovación y, por lo tanto, no deben verse atrapadas en las tendencias dentro de su agencia más amplia. A medida que se incorporan diferentes administraciones, se construyen nuevas oficinas y las prioridades partidistas pueden cambiar, pero las ARPA deben limitar la influencia externa en sus operaciones diarias.

Los PD, socios y otros miembros del equipo deben adoptar la libertad creativa necesaria para el éxito y operar como empresarios para sus programas. Los rasgos valorados incluyen una propensión a la acción, flexibilidad, liderazgo visionario, automotivación y tenacidad.

Tratar de planificar el camino de la agencia para los próximos dos años, cinco años, 10 años o más es un esfuerzo inútil y puede ser perjudicial para el progreso. Los ARPA requieren la máxima flexibilidad de un día a otro y de un año a otro. En comparación con otras iniciativas federales, las ARPA son mucho menos burocráticas por diseño, y forzar una planificación y una burocracia innecesarias en la agencia retrasará el progreso.

Con la naturaleza empresarial y rápidamente cambiante del trabajo de ARPA, el personal federal, los contratistas y otros socios de la agencia deben confiar unos en otros para obtener apoyo y asistencia para aprovechar las oportunidades y continuar progresando a medida que los programas maduran y cambian.

Los PD de ARPA deben tener la libertad de explorar posibles ideas de programas y proyectos sin ninguna predeterminación. La agencia debe apoyarlos en la búsqueda de ideas grandes y poco convencionales sin las restricciones de un proceso en particular. Si bien existe un proceso para convertir sus ideas más innovadoras y poco convencionales en proyectos funcionales y financiados, las ideas transformadoras son más importantes que el proceso en sí mismo durante la generación de ideas.

Las cosas se mueven rápidamente en un ARPA, y las decisiones deben coincidir con ese ritmo, por lo que las personas, como los becarios y los PD, deben trabajar juntos para ofrecer la mayor cantidad de comentarios posible. El retroceso constructivo ayuda a evitar los callejones sin salida y, por lo tanto, fortalece los programas.

La visión del Director ayuda a atraer el talento adecuado y los niveles apropiados de ambición y áreas de enfoque mientras obtiene el apoyo de los principales tomadores de decisiones y luminarias. Esta visión dictará los tipos y cualidades de los PD que una ARPA atraerá para ejecutar dentro de esa visión.

Debido a que el poder de la agencia reside en su gente, las ARPA suelen ser organizaciones planas. Un ARPA debe buscar contratar a los mejores y más visionarios pensadores y constructores como PD, permitirles determinar y diseñar buenos programas y ejecutarlos con una interrupción jerárquica limitada. Durante este proceso, los PD deben comprometerse con los tomadores de decisiones en las primeras etapas del diseño del programa para comprender las necesidades y realidades de los implementadores.

El modelo ARPA permite que los PD se conecten con universidades, empresas, organizaciones sin fines de lucro, organizaciones y otras áreas del gobierno para contratar la I+D necesaria. Esto permite que el programa construya relaciones con individuos sin necesidad de contratar o proporcionar instalaciones o laboratorios de investigación.

A partir de versiones anteriores de ARPA que intentaron entornos remotos e híbridos, se hizo evidente que tener colisiones orgánicas entre los diversos roles y programas de ARPA es importante para lograr mejores resultados. Por ejemplo, las interacciones personales continuas entre los PD y los asesores técnicos son fundamentales para la generación de ideas y la gestión técnica de proyectos y programas.

Una de las características estructurales más singulares de ARPA es su frecuente rotación. Los PD y los becarios tienen un plazo limitado, y los ARPA están diseñados para cambiar esos puestos clave cada pocos años a medida que evolucionan los mercados y las industrias, por lo que es vital contar con procesos de transición bien pensados, incluida la consideración del papel de la ingeniería de sistemas y la asistencia técnica (SETA) contratistas para llenar los vacíos de conocimiento, cultivar una red activa de ex alumnos y ciclos de contratación escalonados para que una gran cantidad de PD y becarios no abandonen su servicio a la vez.

No se puede suponer que si un proyecto tiene éxito, el sector privado recogerá esa tecnología y la ayudará a escalar. En cambio, un ARPA debería crear su propio puente para escalar en forma de programas dedicados a financiar proyectos probados en un entorno de prueba para escalar su tecnología para aplicaciones en el mundo real.

De manera similar a la financiación dedicada para escalar descrita anteriormente, los asesores de tecnología para el mercado son responsables de pensar en cómo los proyectos llegan al mundo real. Deben trabajar de la mano con los PD incluso en las primeras etapas del desarrollo del programa para brindar perspectivas sobre cómo los proyectos pueden comercializarse y estar listos para el mercado. Sin este enfoque, las tecnologías corren el riesgo de morir en la vid: triunfar técnicamente, pero fracasar comercialmente.

Abordar grandes desafíos en la infraestructura de transporte a través de ARPA-I requiere comprender lo que es único en el diseño de su programa. Este proceso comienza con la consideración del problema que vale la pena resolver, la oportunidad que lo convierte en un problema maduro para resolver, una idea de alto nivel de la idoneidad de un programa ARPA para resolverlo y una visualización del futuro una vez que se haya resuelto este problema. Este proceso de ideación de programa en etapa temprana requiere un cambio en el pensamiento de uno para encontrar ideas para programas innovadores que se ajusten al modelo ARPA en términos de nivel de ambición apropiado e idoneidad para la estructura y los objetivos de ARPA. También es un proceso intrínsecamente iterativo, por lo que si bien la creación de un "esquema" que describa el problema, la oportunidad, los objetivos del programa y la visión futura puede parecer sencillo, puede llevar meses perfeccionarlo.

Muchos desafíos que enfrenta nuestro sistema de infraestructura de transporte no están definidos por un solo problema; más bien, son un conglomerado de problemas que deben abordarse simultáneamente. Un programa efectivo no solo aislará un solo problema para abordarlo, sino que lo abordará a un nivel en el que se pueda hacer algo para resolverlo a través del análisis de causa raíz.

Por otro lado, los problemas que se están considerando para los programas ARPA pueden aislarse hasta el punto de que resolverlos no impulsará un cambio transformador. En esta situación, los problemas estrechos no darían cabida a una serie de proyectos progresivos y complementarios que encajarían en un ARPA.

Cuando se realiza el diseño de un programa en etapa inicial, las oportunidades a veces se enmarcan como "una oportunidad para abordar un problema". Más bien, una oportunidad debe reflejar un método, una tecnología o un enfoque prometedores que ya existen pero que se beneficiarían de la financiación y los recursos a través de un programa de una agencia de investigación avanzada.

Si bien los cambios en las reglamentaciones y las políticas son un componente necesario e importante para abordar los desafíos en la infraestructura del transporte, abordar los problemas a través de este lente no es el mandato de una ARPA. Las ARPA se centran en apoyar innovaciones revolucionarias en el desarrollo de nuevos métodos, tecnologías, capacidades y enfoques. Además, los enfoques regulatorios para la resolución de problemas a menudo pueden estar sujetos a largos procesos de políticas.

Una ARPA debe buscar oportunidades para resolver problemas en los que, sin su intervención, es posible que no se produzcan avances en un plazo razonable. Si el sector público o privado ya tiene un interés significativo en resolver un problema, y ​​están bien encaminados para desarrollar una solución transformadora en unos pocos años o menos, entonces la financiación y el apoyo de ARPA podrían proporcionar un mayor valor agregado en otros lugares.

Los problemas identificados para la consideración del programa ARPA deben estar presentes como temas a lo largo de las oportunidades elegidas para resolverlos, así como también cómo se estructuran los programas en última instancia. De lo contrario, un programa puede carecer de un enfoque específico para resolver un desafío en particular.

El diseño centrado en el ser humano debe estar en el centro del alcance de los programas ARPA, especialmente cuando se considera la escala en la que los diseñadores deben pensar en cómo la solución de un problema proporcionará un cambio transformador para los usuarios cotidianos.

Los programas de investigación no deben construirse con soluciones predeterminadas en mente; deben orientarse en torno a un problema específico para garantizar que las soluciones propuestas sean específicas y eficaces.

Los objetivos del programa no deben simplemente reafirmar la oportunidad, ni deben saltar a donde estará el mundo muchos años después de que el programa haya seguido su curso. Deben separar los elementos tácticos de un programa y el impacto que tendrán en última instancia. Los diseñadores deben considerar su programa como un paso clave en un largo arco de comercialización y adopción, con un sentido firme de quién debe actuar y qué debe suceder para hacer realidad el objetivo de un programa.

Tener en cuenta estos errores comunes durante todo el proceso de diseño garantiza que los programas tengan el alcance adecuado, sean ambiciosos y estén en línea con los objetivos de la agencia. Con estas pautas en mente, los generadores de ideas deben comenzar el diseño de su programa en forma de estructura alámbrica.

La primera fase en el desarrollo del programa ARPA es la creación de un marco de programa, que es un esquema de un programa potencial que captura los componentes clave para su consideración para evaluar la idoneidad del programa y el impacto potencial. La siguiente plantilla muestra los componentes característicos de un wireframe de programa.

Para crear una estructura alámbrica completamente desarrollada, los directores de programa trabajan hacia atrás imaginando primero un estado futuro que sería verdaderamente transformador para la sociedad y para todos los sectores si se hiciera realidad. Luego, identifican un problema claramente articulado que necesita solución y que está obstaculizando el progreso hacia este futuro estado de transformación. Durante este proceso, los PD deben realizar un análisis extenso de la causa raíz para considerar si el problema que identificaron se ve agravado por complicaciones ambientales, regulatorias o de políticas, a diferencia de aquellas que la tecnología ya puede resolver. Esto informará si un problema es algo que ARPA-I tiene la oportunidad de impactar fundamentalmente.

Luego, los directores de programa identifican una oportunidad prometedora, como un método, enfoque o tecnología, que, si se desarrolla, escala e implementa, resolvería el problema que articularon y ayudaría a lograr el estado futuro propuesto. Al considerar una oportunidad prometedora, los PD deben evaluar si lidera otras tecnologías potenciales que también necesitarían desarrollarse para respaldarla y si es factible lograr resultados concretos dentro de tres a cinco años y con un presupuesto de programa promedio. Además, es útil pensar si una oportunidad considerada para el desarrollo del programa es parte de una cohorte más grande de programas potenciales que se encuentran dentro de un área de enfoque de ARPA-I que podrían ejecutarse en paralelo.

Lo que es más importante, antes de profundizar en cómo resolver el problema, los PD deben articular qué ha impedido que esta oportunidad ya se haya resuelto, escalado e implementado, y qué función o necesidad explícita existe para que una agencia federal de I+D intervenga y lidere el proceso. desarrollo de tecnologías, métodos o enfoques para incentivar el despliegue y escalamiento del sector privado. Por ejemplo, si el sector privado ya está incentivado y es capaz de tomar la iniciativa en el desarrollo de una tecnología en particular y logrará estar listo para el mercado en unos pocos años, entonces hay menos justificación para una intervención de ARPA en ese caso en particular. Por otro lado, la solución prescrita para el problema identificado puede ser tan incipiente que lo que se necesita es más I+D fundamental en las primeras etapas, en cuyo caso un programa ARPA no sería una buena opción. Esta área debe reservarse como dominio de agencias y oficinas federales de investigación y desarrollo más basadas en la ciencia fundamental.

Un ejemplo para ilustrar este ajuste de madurez es la inversión de DARPA en ARNm. Si bien los Institutos Nacionales de Salud contribuyeron significativamente a la investigación básica inicial, DARPA reconoció la brecha tecnológica para poder escalar y fabricar terapias rápidamente, lo que llevó a la agencia a lanzar el programa de Diagnóstico Autónomo para Permitir la Prevención y la Terapéutica (ADEPT) para desarrollar tecnologías para responder a las amenazas de enfermedades infecciosas. A través de ADEPT, en 2011 DARPA otorgó $ 25 millones a Moderna Therapeutics para investigar y desarrollar su plataforma terapéutica de ARN mensajero. Nueve años después, Moderna se convirtió en la segunda empresa después de Pfizer-BioNTech en recibir una Autorización de uso de emergencia para su vacuna COVID-19.

Otro ejemplo es el papel de DARPA en el desarrollo de Internet tal como lo conocemos, que originalmente no se trataba de realizar el concepto sin precedentes de una red de comunicaciones global ubicua. Lo que comenzó como una investigación de tecnologías para interconectar redes de paquetes condujo al desarrollo de ARPANET, una red pionera para compartir información entre computadoras separadas geográficamente. Luego, DARPA contrató a BBN Technologies para construir los primeros enrutadores antes de comenzar a funcionar en 1969. Esta investigación sentó las bases para Internet. Desde entonces, el sector comercial ha adoptado los innovadores resultados de ARPANET y los ha utilizado para revolucionar la comunicación y el intercambio de información en todo el mundo.

Para guiar a los directores de programas a través del desarrollo exitoso de programas, George H. Heilmeier, quien se desempeñó como director de DARPA de 1975 a 1977, solía requerir que todos los PD respondieran las siguientes preguntas, conocidas como el Catecismo de Heilmeier, como parte de su presentación para un nuevo programa. Estas preguntas se deben usar para refinar la estructura metálica y visualizar cómo podría verse el programa. En particular, el refinamiento de la estructura alámbrica debe examinar las primeras tres preguntas antes de expandirse a las preguntas restantes.

Junto con el Catecismo de Heilmeier, se debe completar una serie de evaluaciones y líneas de preguntas para probar e iterar una vez que se haya redactado el esquema. Este proceso de refinamiento no es único para todos, sino que se basa constantemente en la investigación, las discusiones con expertos y el cuestionamiento constante para garantizar que el programa se ajuste. El objetivo es analizar a fondo si el problema que buscamos resolver es el correcto y si todo el espacio de oportunidades en torno a ese problema está maduro para la intervención de ARPA.

Una forma de pensar en determinar si una estructura alámbrica podría ser un programa es preguntarse: "¿Esta estructura alámbrica es ciencia o es ciencia ficción?" En otras palabras, ¿la solución tecnológica propuesta se encuentra en el nivel de madurez adecuado para que un ARPA la haga realidad? Existe un rango relativamente amplio en el medio del espectro de madurez tecnológica que podría encajar en el programa ARPA, pero los extremos de ese espectro no encajarían bien y, por lo tanto, esos esquemas necesitarían una mayor iteración o rechazo. En el extremo izquierdo del espectro estaría la investigación básica que solo produce artículos publicados o posiblemente un prototipo. En el otro extremo estaría una tecnología que ya está desarrollada hasta el punto de que solo se necesita una implementación a gran escala. Todo lo que se encuentre en el medio podría ser adecuado para un área temática del programa ARPA.

Una vez que se ha diseñado un programa de alto impacto, el siguiente paso es probar rigurosamente y desarrollar un programa hasta que se asemeje a un programa ARPA ejecutable.

Mediante el uso de este marco, se puede evaluar cualquier problema u oportunidad dentro de la infraestructura de transporte para determinar si encaja como una idea de nivel ARPA. La generación de ideas de expertos y partes interesadas es esencial para crear una cartera eficaz de programas ARPA-I, por lo que los generadores de ideas deben estar armados con este marco y un conjunto definido de áreas de enfoque para desarrollar esquemas de programas prometedores. Un conjunto inicial de áreas de enfoque para ARPA-I incluye seguridad, clima y resiliencia, y digitalización, con equidad y accesibilidad como consideraciones subyacentes dentro de cada área de enfoque.

Hay cientos de posibles áreas temáticas que ARPA-I podría abordar; Los dos esquemas a continuación representan ejemplos de ideas de programas en etapas iniciales que se beneficiarían de más pruebas de presión a través del ciclo de iteración del diseño del programa.

Nota: Los siguientes esquemas son ejemplos destinados a ilustrar la ideación de ARPA y el proceso de creación de esquemas, y no representan posibles programas de investigación o temas bajo consideración del Departamento de Transporte de EE. UU.

Después del desarrollo inicial de la estructura alámbrica, se necesita más exploración para probar a presión una idea y asegurarse de que se pueda desarrollar en un programa viable para lograr las ambiciones "alcanzadas". Los autores de wireframes deben considerar los siguientes factores al iterar:

Los wireframes pretenden ser un resumen comunicativo de un plan más amplio a seguir. Después de una mayor iteración y exploración de los factores descritos anteriormente, lo que primero era solo un esquema de programa sin procesar debería convertirse en documentos más detallados. Estos deben incluir un diagnóstico incisivo del problema y evidencia y citas que validen las oportunidades para resolverlo. Juntos, estos componentes deberían conducir a un objetivo programático plausible como resultado.

El ARPA-I recientemente autorizado y apropiado presenta una oportunidad única en una generación para aplicar un modelo que ha demostrado ser exitoso en el desarrollo de innovaciones revolucionarias en otros sectores a los desafíos persistentes que enfrenta la infraestructura de transporte.

Las personas y organizaciones que trabajarían dentro de la red ARPA-I deben tener una comprensión clara de las circunstancias, los desafíos y las oportunidades únicos de este sector, así como también cómo aplicar este contexto y el modelo único de ideación del programa ARPA para construir alto. impactar futuros programas de innovación. El compromiso de esta comunidad es fundamental para el éxito de ARPA-I, y FAS está buscando grandes pensadores que estén dispuestos a asumir este desafío mediante el desarrollo de ideas audaces e innovadoras.

La Federación de Científicos Estadounidenses (FAS), en apoyo del Departamento de Transporte de EE. UU. (DOT, por sus siglas en inglés), está buscando personas e ideas audaces para abordar los problemas persistentes y emergentes de transporte e infraestructura en los Estados Unidos.

Resumen ejecutivo En noviembre de 2021, el Congreso aprobó la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos (IIJA), que incluyó $550 mil millones en nuevos fondos para docenas de nuevos programas en todo el Departamento de Transporte de EE. UU. (USDOT). Junto con inversiones históricas en carreteras y puentes de Estados Unidos, el proyecto de ley creó la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Infraestructura (ARPA-I). Sobre la base de modelos exitosos como […]

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