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生物燃料製造商舉步維艱，公用事業公司與屋頂太陽能發電展開鬥爭，以及利用二氧化碳和電力，由微生物結合而成的燃料仍然牢牢地停留在實驗室中——但至少不再有油井井噴需要阻止了。化學家艾倫·威廉姆斯於2014年12月加入美國能源部的能源高階研究計劃署，擔任新任負責人。雖然目前一些能源創新舉步維艱，但這與她在2010年加入世界最大能源公司之一的英國石油公司（BP）擔任首席科學家時的經歷相比，根本不算什麼。那一年發生了馬孔多油井井噴事件，導致了“深水地平線”災難，這是美國曆史上最嚴重的漏油事件。
“當我被招募加入英國石油公司擔任首席科學家時，他們提供的最大誘惑是讓我有機會負責他們的能源可持續性挑戰，”她在2月10日舉行的第六屆年度ARPA-E峰會上回憶道，並指出了對能源、氣候以及水、土地和礦產資源可用性之間相互作用的擔憂。“能源與氣候是我們必須真正關注的重大聯絡。”
正如英國石油公司在其全球能源年度分析中指出的那樣，人類企業正在燃燒越來越多的化石燃料——因此需要在墨西哥灣的深水區勘探石油。這家能源公司的最新統計資料預測，這種趨勢不會結束，因此二氧化碳排放量以及其他由此造成的汙染也將持續增加。大氣中二氧化碳的含量不斷上升，已經達到百萬分之400，這會捕獲更多的熱量，從而改變氣候。
ARPA-E的成立正是為了減緩和扭轉這一趨勢，同時確保美國經濟的活力。威廉姆斯稱該機構為“地球上最酷的事物，我怎麼可能避開它？”她補充說：“我是一個真正的技術迷。我最喜歡的事情莫過於談論技術。”《大眾科學》在峰會上與威廉姆斯進行了交談，討論了她對未來能源創新的願景。
[以下是訪談的編輯稿。]
您對ARPA-E有什麼計劃？
我希望在這個新職位上做的第一件事，也是最重要的一件事，就是擴大我們的影響力。ARPA-E的商業模式非常不尋常，實際上是獨一無二的，我們將前沿技術創新與對市場現實的冷酷關注結合在一起。我們將這兩件事結合在一起，這使得ARPA-E與眾不同。
在ARPA-E資助專案的五年中，我們已經開發出了一條產品線。那些你從未想過會成為可能的真正創新事物，已經處於我們能夠證明它們可以適應競爭空間的位置。因此，展望未來，我們將看到越來越多的這些產品推出，發展它們的影響力，理解它們的影響力，並在我們所學的基礎上設計下一輪。
您希望看到哪些特定專案？你們現在正在公開徵集。
ARPA-E的宗旨是變革。它每兩到三年就會進行自我改造。我們熱愛我們的專案，正如我所說，它們會填滿我們的產品線。但是，它們會結束。在專案結束時，我們會不斷地重新評估並規劃下一個去處，因此我們將不斷變化，並不斷地在我們過去的學習基礎上進行構建。
雄心壯志是否發生了變化？像電燃料這樣的一些早期專案非常大膽，而像甲烷監測這樣的一些近期專案可能就不那麼大膽了。
我認為我們已經取得了很好的平衡，並且有很好的機會來維持這種平衡。正如你所說，電燃料處於非常早期的階段，但它具有培育一個全新領域的優勢。我們的目標是真正推動技術進步，並評估將其推向市場所需的條件。電燃料是成功的，因為我們現在瞭解了它需要什麼，並且電燃料需要一段時間才能達到商業化準備。
因此，這將是頻譜的一端。然後，我們一路轉向一些專案，在這些專案中，真正的新進展將使更高效的發動機成為可能。這也是ARPA-E投資組合中同樣有效的部分。
是否有過去的一些成功案例或新專案吸引您加入ARPA-E？
所以你知道我們的電網正在老化。我的意思是，人們說托馬斯·愛迪生會認出這個電網。就其工作方式和設定方式而言，這個電網中沒有任何會讓愛迪生感到驚訝的地方。
然而，在我們的一生中，我們生活中的一切都已被數字革命徹底改變。現在，電網當然正在使用更多的數字技術，但那裡存在巨大的機會。這是一個如此龐大而複雜的系統，並且在極端天氣、不斷變化的用電模式以及分散式和可再生能源發電的整合方面面臨著更多的壓力。
ARPA-E本身並不能解決電網問題。我們不做路線圖問題。我們所做的是審視外界正在發生的一切，並在沒有人關注的領域尋找機會。
因此，我們正在超越需求響應活動，並說：“我們真的可以將電網視為一個動態系統嗎？在這個系統中，我們將所有需求、所有發電結合在一起，真正地定製需求和響應，以便以有效的方式協同工作？”因此，這個非常令人興奮的機會將應用數學家、計算機科學家和電力電網專家以前所未有的方式結合在一起。我們將推動它，ARPA-E的專長是在高風險機會領域進行強力推動，看看我們是否可以突破這一領域。如果成功，它將對整個電網產生重大影響。
您是否有足夠的資金來承擔這些高風險？我知道，在與前任負責人（如阿倫·馬朱姆達）交談時，他總是希望自己能在核能方面有所作為，因為他沒有足夠的資金。
他希望如此嗎？
嗯，這就是他的表達：“這是我希望自己有預算可以嘗試的事情。”
有趣。好吧，我們圍繞著這個想法建立了一個專案結構，即對重點明確的機會領域進行強力推動。因此，我們有很好的結構來有效地使用我們擁有的預算，因為我們可以調整我們所承擔的專案數量以匹配我們的預算。資金更多總是更好，但我們也可以用我們擁有的資金來做得很好。
從外部來看，ARPA-E是否有未能充分吸取教訓的特定失敗案例？
我們絕對會終止專案。我會說，我們因專案失敗而終止專案的情況很少見。我們正在嘗試高風險專案，因為它們是高風險的。我們需要降低它們的風險。如果我們透過一個專案發現這種方法行不通……我的意思是，這本身並不是失敗——這本身就是學習。如果我們一直推進，試圖達到我們無法實現的目標，那才是失敗。因此，一般來說，我們每次取消一個專案都意味著我們真的學到了一些東西。
鑑於目前石油價格低廉，生物燃料等專案是否面臨風險？
我們必須記住，ARPA-E是關於選擇的，現在的油價很低，但你已經活了足夠長的時間來看到一些石油衝擊——我肯定活得更久，我已經看到過不少石油衝擊。因此，沒有什麼是確定的，但我可以肯定地說，肯定會再次發生石油衝擊。我們在ARPA-E的目標是提供選擇，並確保未來的這些選擇擺在桌面上，這樣我們就不會措手不及。
是否有像太陽能這樣的選擇，由於最近的價格下跌，ARPA-E不再需要研究？
如果你回到我們的工作模式，我們會審視龐大的能源系統，我們總是在尋找有機會或有需求的地方。如果沒有機會或需求，我們就不在那裡。因此，我們將停止在該領域工作。
我們有太陽能專案，因為我們看到了解決問題的不同方法，並且它有可能產生重大影響。同樣，為未來提供更多的選擇。
這些選擇的客戶是誰？
我們的許多架構都借鑑了[美國國防高階研究計劃局（DARPA）]，而DARPA有其客戶——DARPA的客戶是美國國防部，這是我們與DARPA非常不同的一點。
在很大程度上，我們的客戶是美國經濟。如果你仔細閱讀我們的創立宗旨，你會清楚地看到，我們在這裡是為了幫助美國經濟，提高技術競爭力，提高能源安全。所以我認為，說我們的客戶是美國經濟是公平的。
在ARPA–E，你能實現什麼在大型全球石油公司或學術界無法實現的事情？
作為一名學者，我曾參與非常基礎的研究。我職業生涯的早期是用一支在紙上描繪軌跡的筆來記錄資料。我親身經歷了數字革命，並親眼目睹了它如何徹底改變了我們所能做的事情和研究。所以，作為一名學者，這很棒。但是，特別是當我的工作非常基礎時，我無法看到我在實驗室中產生的東西立即轉化為市場。
在英國石油公司（BP），這是一個瞭解能源系統的絕佳機會。對我來說，這是一個絕佳的機會，可以瞭解在公司環境中將一項技術從概念轉化為實施所需的一切。尤其是在像英國石油公司這樣的大公司，對影響的要求非常高。你知道，一個只能賺取少量資金的小專案可能不會成為主要的關注點。
我認為我們在ARPA–E這裡擁有兩者的優點。從一個熱愛創新並熱愛看到許多新技術的人的角度來看，我們有能力嘗試許多高風險、非常創新的事物，並找出那些能夠向前發展併產生重大影響的事物。因此，我們既有影響力，又能研究許多不同的選擇。