今日，美國國家科學(xué)基金會（NSF）一份最新公告顯示，作為基礎(chǔ)人工智能研究的非國防主要聯(lián)邦資助機構(gòu)，NSF 正在領(lǐng)導(dǎo)美國作出關(guān)鍵的人工智能投資，幾乎覆蓋所有的社會領(lǐng)域，以確保美國的健康、福利和安全。不難看出，面對各個高科技領(lǐng)域日益激烈的全球競爭，美國在人工智能等領(lǐng)域的投資從未像現(xiàn)在這樣至關(guān)重視。NSF 表示，推進人工智能需要的不僅僅是投資研究資金，還需要建立強大、可持續(xù)的人工智能研究和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，以促進根本性的進步，同時加快研究成果向市場和實踐的轉(zhuǎn)化；催化聯(lián)邦、大學(xué)和工業(yè)伙伴之間的合作關(guān)系；通過培育區(qū)域和國家教育和勞動力培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)，來擴大創(chuàng)新疆域。NSF的人工智能研究機構(gòu)計劃是這一戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。今天，該機構(gòu)及其相關(guān)合作伙伴宣布向11個由NSF領(lǐng)導(dǎo)的新的美國人工智能研究機構(gòu)投資 2.2 億美元。這項投資建立在2020年資助的 7個人工智能研究所的第一輪投資基礎(chǔ)（ 1.4 億美元）上，而今年的最新資助則將把人工智能研究所的覆蓋范圍擴大到總共40個州和哥倫比亞特區(qū)。每項資助將在五年內(nèi)下發(fā)總計約2000萬美元，用于支持以下七個研究領(lǐng)域的進展：- 人工智能和先進網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施
- 計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)人工智能
- 人工智能驅(qū)動的農(nóng)業(yè)和糧食系統(tǒng)創(chuàng)新
人工智能研究中心的區(qū)域分布在 NSF 的領(lǐng)導(dǎo)下，人工智能研究所將與美國農(nóng)業(yè)部國家糧食和農(nóng)業(yè)研究所（USDA-NIFA）、美國國土安全部、谷歌、亞馬遜、英特爾和埃森哲合作，在人工智能研究和應(yīng)用以及教育和勞動力發(fā)展方面尋求革命性進展。以下是每個研究中心將關(guān)注的內(nèi)容及其重要性的說明。 基于網(wǎng)絡(luò)群體協(xié)作援助和響應(yīng)交互的研究中心——AI-CARING照顧快速增長的老年人口是當(dāng)今美國面臨的最大健康挑戰(zhàn)之一。許多老年人希望留在家中，但沒有足夠的護理人員來滿足這一需求，目前的健康監(jiān)測解決方案主要局限于在他們發(fā)生事故時發(fā)出警報。該研究所將利用人工智能和智能設(shè)備，如揚聲器或手機，來監(jiān)測家中和生活社區(qū)中的老年人，并開發(fā)提供持續(xù)、長期護理的方法，以及讓醫(yī)務(wù)人員和家庭成員參與和了解。這項工作由佐治亞理工學(xué)院牽頭，亞馬遜和谷歌提供部分資金，將創(chuàng)建協(xié)作式人工智能系統(tǒng)，學(xué)習(xí)人類行為及其隨時間變化的個體模型。將這些觀察結(jié)果與醫(yī)療背景信息相結(jié)合，人工智能創(chuàng)新將使護理人員能夠長期響應(yīng)老年人不斷變化的需求，進行個性化護理，并更好地定義護理人員和家庭成員的角色。這將有助于提高護理網(wǎng)絡(luò)的高效性、幫助老年人保持獨立性并提高生活質(zhì)量——同時考慮患者和家庭的隱私問題。
圖注：人工智能將被用來改善半導(dǎo)體的運算大規(guī)模學(xué)習(xí)優(yōu)化研究中心——TILOS半導(dǎo)體是一種非常小的設(shè)備，但是卻是當(dāng)今許多重要技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，它們能夠?qū)崿F(xiàn)通信、計算、醫(yī)療保健、運輸、能源和其他應(yīng)用。這些芯片半導(dǎo)體也極其復(fù)雜，數(shù)十億個可能的參數(shù)指導(dǎo)著每個芯片半導(dǎo)體的運算。TILOS 將利用人工智能來解決現(xiàn)代計算機科學(xué)技術(shù)無法解決的大規(guī)模優(yōu)化問題，從而改進半導(dǎo)體設(shè)計和操作。這將使現(xiàn)有技術(shù)得到指數(shù)級的提升，并為新的發(fā)現(xiàn)提供更多可能。
該研究中心由加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校與其他五所大學(xué)合作領(lǐng)導(dǎo)，由英特爾資助部分資金，該研究中心將通過在幾個重點技術(shù)領(lǐng)域開拓機器學(xué)習(xí)技術(shù)來解決優(yōu)化問題的規(guī)模和復(fù)雜性的根本挑戰(zhàn)。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，基于 AI 的優(yōu)化可以使這些芯片更快、更便宜、更小、更安全。除了半導(dǎo)體芯片設(shè)計，大規(guī)模優(yōu)化還可能影響分布式機器人、計算和通信網(wǎng)絡(luò)，以及對美國國家健康、繁榮和福利至關(guān)重要的其他應(yīng)用。該項目還包括勞動力發(fā)展計劃和擴大所有學(xué)術(shù)層面的參與。 圖注：一家人工智能研究所將要開發(fā)優(yōu)化復(fù)雜操作（如供應(yīng)鏈）決策的方法。供應(yīng)鏈對于保持現(xiàn)代社會幾乎每個方面的正常運轉(zhuǎn)都至關(guān)重要。在過去的一年里，全球已經(jīng)認識到供應(yīng)鏈中斷的速度有多快，讓供應(yīng)鏈恢復(fù)正常運行是一項艱巨而漫長的工作。該人工智能研究中心將把經(jīng)典的、模型驅(qū)動的優(yōu)化技術(shù)與人工智能優(yōu)化相結(jié)合，以改善全球供應(yīng)鏈等復(fù)雜運營的管理。該研究中心由佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，部分資金由英特爾提供，該研究中心將把人工智能和數(shù)學(xué)優(yōu)化結(jié)合起來，創(chuàng)造出能夠大規(guī)模提供決策的智能系統(tǒng)。與供應(yīng)鏈一樣，人工智能支持的優(yōu)化方法將改善能源、可持續(xù)性和電路設(shè)計等復(fù)雜系統(tǒng)中的決策。該研究所還將與合作歷史悠久的黑人學(xué)院和大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)方合作，為工程領(lǐng)域的人工智能創(chuàng)建可持續(xù)的教育途徑，發(fā)展勞動力教育和擴大參與活動。環(huán)境計算學(xué)習(xí)智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施研究中心——ICICLE 人工智能通常被認為是大型組織使用強大的超級計算機解決重大挑戰(zhàn)問題的領(lǐng)域。該研究中心將專注于開發(fā)簡化人工智能使用的方法，并將其提供給更廣泛的用戶來使用，如小型機構(gòu)、當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的研究人員或希望將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實踐納入其運營的小農(nóng)。該研究中心由俄亥俄州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，ICICLE 將聘請來自多學(xué)科背景的科學(xué)家構(gòu)建下一代的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，將 AI 從一個非常狹窄的領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)?AI 即服務(wù)（AI-as-service）的概念。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員將致力于諸如自適應(yīng)人工智能、知識圖譜、模型和其他領(lǐng)域取得基礎(chǔ)性進展，最終期望形成一個良好的自循環(huán)和正反饋——智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的改進反過來能增強人工智能發(fā)展本身。 圖注：未來分布式智能體系架構(gòu)說明，這兩個示例說明了“虛擬智能網(wǎng)絡(luò)”與其控制的相應(yīng)物理網(wǎng)絡(luò)之間的交互 未來的通信網(wǎng)絡(luò)將不僅僅局限于幫助人們交談和發(fā)短信，它們將連接為所有人提供服務(wù)和解決方案的智能機器，這將有助于大大提高未來連接的可靠性和安全性。 AI EdGE 由俄亥俄州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，部分資金由DHS（美國國土安全部）資助，旨在創(chuàng)建新的人工智能工具和技術(shù)，以確保實現(xiàn)具有自我修復(fù)和自我優(yōu)化功能的通信網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計還將有助于解決長期存在的分布式人工智能挑戰(zhàn)——使人工智能更具高效性、互動性和安全性，得以在智能交通、遠程醫(yī)療、分布式機器人和智能航空航天等領(lǐng)域交付應(yīng)用。 借助下一代網(wǎng)絡(luò)的邊緣計算研究中心 ——Athena圖注：Athena 研究中心首席研究員陳怡然與杜克大學(xué)計算進化智能 (CEI) 實驗室的學(xué)生 目前正在開發(fā)的現(xiàn)代移動網(wǎng)絡(luò)有望增加帶寬和更快的連接，以實現(xiàn)廣泛的新應(yīng)用和服務(wù)。然而，這些遍布在廣闊地理區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)需要大量的計算能力。該研究中心將專注于為包括網(wǎng)絡(luò)邊緣和云端在內(nèi)的所有用戶提供更好的訪問，同時對網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和成本做到良好的控制。Athena 研究中心由杜克大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)（首席研究員為陳怡然教授），部分資金由國土安全部（DHS）資助，將匯集來自七所大學(xué)（杜克大學(xué)、麻省理工學(xué)院、北卡羅萊納農(nóng)工州立大學(xué)、普林斯頓、威斯康星大學(xué)、密歇根大學(xué)、耶魯大學(xué)）在內(nèi)的科學(xué)家、工程師、統(tǒng)計學(xué)家、法律學(xué)者和心理學(xué)家的多學(xué)科團隊，以改變未來移動系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、操作和服務(wù)。該研究中心將把新興的技術(shù)能力轉(zhuǎn)化為新的商業(yè)模式和創(chuàng)業(yè)機會，并創(chuàng)建教育和勞動力發(fā)展計劃，以打造下一代移動網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)導(dǎo)力。 為了充分利用人工智能的潛力，未來的人工智能系統(tǒng)必須經(jīng)過訓(xùn)練以適應(yīng)動態(tài)系統(tǒng)中不斷變化的環(huán)境。要訓(xùn)練人工智能理解支配這些動態(tài)系統(tǒng)的基本物理概念來得以開發(fā)更精確的解決方案。 該研究中心由華盛頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，部分資金由美國國土安全部資助，將在基本人工智能和機器學(xué)習(xí)理論算法和應(yīng)用上進行創(chuàng)新的研究和教育，以實現(xiàn)具備實時學(xué)習(xí)和控制復(fù)雜環(huán)境的動態(tài)系統(tǒng)。研究中心還將基于物理的模型與人工智能和機器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，以產(chǎn)生符合道德、穩(wěn)健和可靠的數(shù)據(jù)支持解決方案，并實現(xiàn)跨科學(xué)和工程領(lǐng)域的實時感知、學(xué)習(xí)、預(yù)測和決策。
圖注：兩個人工智能研究中心將分別致力于提高兒童和成人STEM教育技術(shù) NSF 是 STEM 教育的長期擁護者，并一直相信在早期激發(fā)所有背景的學(xué)生產(chǎn)生科學(xué)好奇心的重要性。讓學(xué)生參與豐富的、基于敘事的問題解決學(xué)習(xí)體驗是促進STEM學(xué)習(xí)的創(chuàng)新方式。該研究中心以北卡羅來納州立大學(xué)為主導(dǎo)，目前是通過推進自然語言處理、計算機視覺和機器學(xué)習(xí)在STEM教學(xué)和學(xué)習(xí)中尋求變革。該研究中心還將作為校內(nèi)和校外 STEM 教育創(chuàng)新的紐帶，授權(quán)和吸引不同的學(xué)習(xí)者和利益相關(guān)者，以確保 AI 驅(qū)動的學(xué)習(xí)環(huán)境在道德上被設(shè)計為促進公平和包容的標(biāo)準(zhǔn)。成人學(xué)習(xí)和在線教育研究中心——ALOE美國想要保持全球科學(xué)和工程領(lǐng)導(dǎo)地位，就得培養(yǎng)一支訓(xùn)練有素的 STEM 隊伍。除了讓年輕學(xué)習(xí)者了解 STEM 概念外，發(fā)展和維護這樣的勞動力還需要改進 STEM 教育和成人勞動力培訓(xùn)。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，由佐治亞州研究聯(lián)盟領(lǐng)銜、埃森哲提供部分資金的該研究中心將領(lǐng)導(dǎo)人工智能理論和技術(shù)的發(fā)展，以提高成人在線教育的質(zhì)量，使其與面對面的教育機會一較高下。ALOE將與技術(shù)學(xué)院和教育技術(shù)部門的合作伙伴合作，利用虛擬助手推進在線學(xué)習(xí)，通過提供虛擬助手使教育更加公平和實惠，并將確保學(xué)生具有更高的成功潛力。用 AI 促進勞動力等農(nóng)業(yè)決策的研究中心圖注：內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的研究人員是 Resilient Agriculture 項目的合作伙伴，他正在從一組不同的玉米品種中收集 RNA。 糧食的獲取關(guān)乎到國家安全，但隨著氣候變化影響到土壤、溫度和降雨量等對植物生長至關(guān)重要的因素，糧食生產(chǎn)者正面臨著非常多的挑戰(zhàn)，由美國農(nóng)業(yè)部和國家糧食局資助的兩個人工智能研究中心將應(yīng)用 AI 技術(shù)開發(fā)更先進的預(yù)測和管理作物生長周期的方法，并開發(fā)更具氣候適應(yīng)性的水果和蔬菜作物。 由華盛頓州立大學(xué)牽頭的 AGID 將 AI 方法整合到農(nóng)業(yè)運作中，用于預(yù)測、決策支持和機器人技術(shù)，使農(nóng)業(yè)能夠應(yīng)對復(fù)雜的挑戰(zhàn)。AgAID 研究所采用一種獨特的“采用-適應(yīng)-放大”方法來開發(fā)和交付農(nóng)業(yè)人工智能解決方案，以應(yīng)對與勞動力、水、天氣和氣候變化相關(guān)的緊迫挑戰(zhàn)。該研究所讓農(nóng)民、工人、管理者和決策者參與這些解決方案的開發(fā)，以及人工智能培訓(xùn)和教育，通過提高下一代農(nóng)業(yè)勞動力的技術(shù)技能水平來促進公平。由愛荷華州立大學(xué)牽頭成立的 AIRAA 研究所將通過創(chuàng)新的人工智能驅(qū)動的數(shù)字孿生來改造農(nóng)業(yè)，以前所未有的規(guī)模對工廠進行建模。這一方法是由計算理論、人工智能算法以及作物改良和生產(chǎn)工具的進步實現(xiàn)的，可以增強對氣候變化的適應(yīng)能力。此外，AIIRA 將促進植物科學(xué)、農(nóng)學(xué)和人工智能交叉的網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究；通過正規(guī)和非正規(guī)教育活動推動教育和勞動力發(fā)展，重點關(guān)注印第安人雙向參與和農(nóng)民項目；并通過與行業(yè)、生產(chǎn)者以及聯(lián)邦和州機構(gòu)的合作推動知識遷移。 參考鏈接：
https://beta.nsf.gov/science-matters/expanding-geography-innovation-nsf-ai-research-institutes-2021
https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=303176
https://twitter.com/yusuOSU/status/1420786910956511234
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