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馬里蘭州國家港口—一個政府機構能否像克里斯托弗·哥倫布、尼爾·阿姆斯特朗或詹姆斯·卡梅隆那樣，捕捉到探險家的衝動？用能源高階研究計劃署（ARPA-E）現任負責人、副主任謝麗爾·馬丁的話來說，這正是該機構希望做到的。
該機構的使命很簡單：“推進具有高潛力、高影響的變革效能源技術，這些技術[在其發展中]對於私人投資者來說還為時過早，”馬丁在該機構最近在此舉行的峰會上說。其目標是提高美國的經濟、環境和能源安全，或者正如馬丁所說：“要敢於大膽思考、與眾不同地思考，以便發現新路徑、加速技術應用，並最終改變我們國家生產、運輸和消耗能源的方式。”
世界實際上正朝著幾乎完全相反的方向發展。雖然自 21 世紀初以來，可再生能源的電力使用量增加了四倍，但對煤炭的需求增長了 10 倍。因此，如果美國和世界認真對待應對氣候變化和解決諸如能源貧困等挑戰，那麼 ARPA-E 的使命仍然至關重要。畢竟，地球必須為 2050 年的 100 億人口的排放做好準備，他們都在尋求使用更多能源的好處。
關鍵在於 ARPA-E 似乎提供的：對更美好未來的願景，而不是某種能源匱乏、氣候災難的反烏托邦。“如果氣候變化發生，我們對最無辜的受害者負有道義責任，”即將離任的能源部長朱棣文在峰會上說。“幾十年後，我們不希望我們的孩子問：‘我們的父母當時在想什麼？他們不在乎我們嗎？’”然而，ARPA-E 似乎也已開始將重點從更多投機性的努力（例如使用微生物將電力轉化為液體燃料）轉向提高電力傳輸效率或加強天然氣在車輛中的使用，這可能部分是由於對可行的商業化途徑的關注。
迄今為止，ARPA-E 已在 285 個專案中投資了約 7.7 億美元。《大眾科學》在最近的 ARPA-E 年度峰會期間採訪了馬丁，以瞭解該機構如何變化以及如何評估其成就。畢竟，正如馬丁所說，“克里斯托弗·哥倫布用了三個資助專案才發現了新大陸。”
[以下為採訪的編輯稿。]
ARPA-E 現在進入第四年，您認為您的專案取得成功的標誌是什麼？
在能源的各個領域，無論是電池、風能、磁鐵和電機還是燃料，走向市場的道路都不同。每個領域都需要某種形式的交接。ARPA-E 將完成其三年的時間——那麼在第 37 個月會發生什麼？該技術是否還處於早期階段，需要進行更多研究？是否有能源部的另一筆資金用於該研究？還是說是在國防部安裝的第一個原型，以從前方作戰基地的測試中獲得反饋？還是說現在應該說一家小公司從這項研究中脫穎而出？小型公司對於所有這些專案都沒有意義，在某些情況下，你需要一個戰略合作伙伴[一家為自身商業目的而投資該技術的大型公司]。
ARPA-E 在發展過程中遇到了一些失敗，包括從藻類專案到水基空調等各種專案。您如何處理這些失敗？
如果它是計劃的一部分，我不知道它是否是失敗。有些專案你會停止。大約有十幾個這樣的專案，其中科學研究的結果與我們預期的不同。但我們瞭解了哪些方法不起作用。
我們已經停止了大學和大型公司的合作專案，雙方達成了共識。人生苦短，讓我們做一些重要的事情吧。這是計劃的一部分；它不是個人的。用探索作比喻，你去了某個地方，結果與你預期的不一樣，但這並不意味著我們沒有學到東西。
是否有特定的研究領域被證明更具挑戰性？
這不是任何特定的部分。從化工業的角度來看，我們一直在停止專案。
ARPA-E 面臨的最大挑戰之一可能是確定這項研究的客戶。對於國防高階研究計劃署 (DARPA) 來說，客戶是軍方。那麼 ARPA-E 呢？
在某種程度上，我們的客戶與 DARPA 相同。軍方是能源的巨大使用者，而且我們已經與軍方建立了良好的合作關係。例如，BEETIT 計劃是關於空調的能源效率。這是軍方關注的一個重要領域。我們往往建立軍事設施的地方是炎熱潮溼的。
特別是對於海軍人員來說，船體的尺寸幾乎是固定的。需要越來越多的電力需求來適應這些空間。需要更高的效率來滿足這些需求。因此，弗吉尼亞理工大學的電壓調節器晶片等專案將電壓調節器縮小 10 倍，這令人非常興奮。這些技術也開始變得足夠重要，可以由電力行業的實體進行測試，例如田納西河谷管理局測試 Smart Wire Grid 用於輸電線路的功率流控制器。
ARPA-E 是否已從“全壘打”轉向更多漸進式的改進，例如空調系統或電源轉換器的能源效率？或者說是更好的電池，而不是“電燃料”？
在執行空調所需的燃料量方面提高 50% 不是漸進式的，但它並不性感。其他一些東西是瘋狂而不可思議的。問題是：影響是什麼？有人相信這是可能的嗎？
一旦你證明了這是可能的，那麼世界就會改變。一旦我們知道世界是圓的，那麼它什麼時候不是圓的呢？一旦跑步者突破了四分鐘跑一英里的記錄，當然，很多人都會這樣做。我們都會開始認為這些事情是可能的。
新技術和新發現使公司能夠以數十年來未見的速度在美國開採更多的石油和天然氣。替代能源能否在化石燃料繁榮中生存下來，還是所有的研究都將投入到諸如改進車輛油箱以使其能夠使用天然氣行駛之類的東西上？
天然氣本身的一些特性提供了一個很大的機會。其中一些天然氣是偏遠的。它在很多地方被燃燒[燃燒]，因為它無法到達管道。創新可以幫助使這一切變得更好，例如現場天然氣的生物或化學轉化。
看看我們的任務：它涵蓋了經濟、環境和能源安全。瞭解天然氣難題的某些部分，可以確保它不會最終變成我們想要幫助的溫室氣體。有一些方法可以有效地將其用於美國的能源和經濟安全。
沒有唯一的答案，而且只與一件事聯絡在一起永遠都不好。在某些地方，獲得天然氣並不容易，在這些領域擁有選擇可以提供安全性和平衡。
你提到溫室氣體很有意思。為什麼今年的峰會上很少提到氣候變化？全球變暖仍然是 ARPA-E 的重點嗎？
它是我們的任務之一。這就是我們進行碳捕獲的原因。我認為它從未消失。
許多最初的專案和工作人員都已到了三年任期的尾聲，包括第一任主任阿倫·馬宗達。您如何保持機構記憶，並確保學到的東西仍然被記住？
這是該模式的一部分，這些是有限的任期。這是該模式的一部分，旨在引入那些充滿熱情、對他們想要追求的東西有想法，並召集一個社群來解決問題的人。例如，我們已經進行了大量的電池研究，包括 BEEST [交通運輸中的電能儲存電池] 和 AMPED [能量儲存裝置的高階管理和保護]。但我們剛剛推出了 RANGE [穩健、經濟實惠的下一代能量儲存系統]。我們已經從電池能量密度發展到整車，現在我們可以重新思考電池形狀和化學上可能實現的目標。我們得到這些是因為人們進來後會以不同的角度看待這個問題。
把它做好很難。如何從成功和失敗中捕捉這些知識並傳遞下去？我一直在和軍方交流，因為他們每三到四年就要經歷一次人員更替。DARPA（美國國防高階研究計劃局）已經做過這方面的工作。ARPA-E（美國能源高階研究計劃局）正在從一個初創公司發展成一個公司：當你逐漸成熟並擁有必須記住的歷史時，你如何保持創新？我們的技術支援人員的輪換週期不同，這很有幫助。這也涉及到如何進行文件記錄？我們是否應該使用自己的網站來報告好的和壞的方面？我們不希望其他人走我們已經有資料表明“不要那樣做”的彎路。
我跟Arun開玩笑說：“你以前更容易，因為我必須記住你說的每一句話。”
這使我們回到成功的定義。我們什麼時候才能知道ARPA-E是否成功？
最終，這取決於我們是否真的看到了大規模的影響？我們是否能實現能源網際網路？自從ARPANET（DARPA的網際網路前身）出現以來過了多久？五十年後，在2060年，其他人會說我們是否取得了成功。這是最終的衡量標準。