今日，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）一份最新公告顯示，作為基礎(chǔ)人工智能研究的非國(guó)防主要聯(lián)邦資助機(jī)構(gòu)，NSF 正在領(lǐng)導(dǎo)美國(guó)作出關(guān)鍵的人工智能投資，幾乎覆蓋所有的社會(huì)領(lǐng)域，以確保美國(guó)的健康、福利和安全。不難看出，面對(duì)各個(gè)高科技領(lǐng)域日益激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)，美國(guó)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(jìn)人工智能需要的不僅僅是投資研究資金，還需要建立強(qiáng)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(jìn)根本性的進(jìn)步，同時(shí)加快研究成果向市場(chǎng)和實(shí)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(guó)家教育和勞動(dòng)力培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)，來擴(kuò)大創(chuàng)新疆域。NSF的人工智能研究機(jī)構(gòu)計(jì)劃是這一戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。今天，該機(jī)構(gòu)及其相關(guān)合作伙伴宣布向11個(gè)由NSF領(lǐng)導(dǎo)的新的美國(guó)人工智能研究機(jī)構(gòu)投資 2.2 億美元。這項(xiàng)投資建立在2020年資助的 7個(gè)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(kuò)大到總共40個(gè)州和哥倫比亞特區(qū)。每項(xiàng)資助將在五年內(nèi)下發(fā)總計(jì)約2000萬美元，用于支持以下七個(gè)研究領(lǐng)域的進(jìn)展：- 人工智能和先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施
- 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)人工智能
- 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)人工智能
- 人工智能驅(qū)動(dòng)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(guó)農(nóng)業(yè)部國(guó)家糧食和農(nóng)業(yè)研究所（USDA-NIFA）、美國(guó)國(guó)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(dòng)力發(fā)展方面尋求革命性進(jìn)展。以下是每個(gè)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(zhǎng)的老年人口是當(dāng)今美國(guó)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(hù)理人員來滿足這一需求，目前的健康監(jiān)測(cè)解決方案主要局限于在他們發(fā)生事故時(shí)發(fā)出警報(bào)。該研究所將利用人工智能和智能設(shè)備，如揚(yáng)聲器或手機(jī)，來監(jiān)測(cè)家中和生活社區(qū)中的老年人，并開發(fā)提供持續(xù)、長(zhǎng)期護(hù)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(xiàng)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(shí)間變化的個(gè)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(hù)理人員能夠長(zhǎng)期響應(yīng)老年人不斷變化的需求，進(jìn)行個(gè)性化護(hù)理，并更好地定義護(hù)理人員和家庭成員的角色。這將有助于提高護(hù)理網(wǎng)絡(luò)的高效性、幫助老年人保持獨(dú)立性并提高生活質(zhì)量——同時(shí)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(yùn)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(jì)算、醫(yī)療保健、運(yùn)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(gè)可能的參數(shù)指導(dǎo)著每個(gè)芯片半導(dǎo)體的運(yùn)算。TILOS 將利用人工智能來解決現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)無法解決的大規(guī)模優(yōu)化問題，從而改進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和操作。這將使現(xiàn)有技術(shù)得到指數(shù)級(jí)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(gè)重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域開拓機(jī)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(jì)，大規(guī)模優(yōu)化還可能影響分布式機(jī)器人、計(jì)算和通信網(wǎng)絡(luò)，以及對(duì)美國(guó)國(guó)家健康、繁榮和福利至關(guān)重要的其他應(yīng)用。該項(xiàng)目還包括勞動(dòng)力發(fā)展計(jì)劃和擴(kuò)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(duì)于保持現(xiàn)代社會(huì)幾乎每個(gè)方面的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都至關(guān)重要。在過去的一年里，全球已經(jīng)認(rèn)識(shí)到供應(yīng)鏈中斷的速度有多快，讓供應(yīng)鏈恢復(fù)正常運(yùn)行是一項(xiàng)艱巨而漫長(zhǎng)的工作。該人工智能研究中心將把經(jīng)典的、模型驅(qū)動(dòng)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(yùn)營(yíng)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(jì)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(dòng)力教育和擴(kuò)大參與活動(dòng)。環(huán)境計(jì)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(rèn)為是大型組織使用強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)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(jiǎn)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(jī)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(shí)踐納入其運(yùn)營(yíng)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(qǐng)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(gè)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(shí)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(shí)圖譜、模型和其他領(lǐng)域取得基礎(chǔ)性進(jìn)展，最終期望形成一個(gè)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(jìn)反過來能增強(qiáng)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(gè)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(jī)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(guó)國(guó)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(shí)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(jì)還將有助于解決長(zhǎng)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(dòng)性和安全性，得以在智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、分布式機(jī)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(jì)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(jì)算進(jìn)化智能 (CEI) 實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生 目前正在開發(fā)的現(xiàn)代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)有望增加帶寬和更快的連接，以實(shí)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(jì)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(shí)對(duì)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(guó)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(jì)學(xué)家、法律學(xué)者和心理學(xué)家的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)，以改變未來移動(dòng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、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(jī)會(huì)，并創(chuàng)建教育和勞動(dòng)力發(fā)展計(jì)劃，以打造下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)導(dǎo)力。 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)研究中心 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(dòng)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(dòng)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(guó)國(guó)土安全部資助，將在基本人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)理論算法和應(yīng)用上進(jìn)行創(chuàng)新的研究和教育，以實(shí)現(xiàn)具備實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)和控制復(fù)雜環(huán)境的動(dòng)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(jī)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(shí)現(xiàn)跨科學(xué)和工程領(lǐng)域的實(shí)時(shí)感知、學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)和決策。
圖注：兩個(gè)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(zhǎng)期擁護(hù)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(yàn)是促進(jìn)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(jìn)自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺和機(jī)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(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境在道德上被設(shè)計(jì)為促進(jìn)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(guó)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(duì)伍。除了讓年輕學(xué)習(xí)者了解 STEM 概念外，發(fā)展和維護(hù)這樣的勞動(dòng)力還需要改進(jìn) STEM 教育和成人勞動(dòng)力培訓(xùn)。為了應(yīng)對(duì)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(duì)面的教育機(jī)會(huì)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(jìn)在線學(xué)習(xí)，通過提供虛擬助手使教育更加公平和實(shí)惠，并將確保學(xué)生具有更高的成功潛力。用 AI 促進(jìn)勞動(dòng)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(xiàng)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(guó)家安全，但隨著氣候變化影響到土壤、溫度和降雨量等對(duì)植物生長(zhǎng)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(guó)農(nóng)業(yè)部和國(guó)家糧食局資助的兩個(gè)人工智能研究中心將應(yīng)用 AI 技術(shù)開發(fā)更先進(jìn)的預(yù)測(cè)和管理作物生長(zhǎng)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(yùn)作中，用于預(yù)測(cè)、決策支持和機(jī)器人技術(shù)，使農(nóng)業(yè)能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。AgAID 研究所采用一種獨(dú)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(duì)與勞動(dòng)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(dòng)力的技術(shù)技能水平來促進(jìn)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(dòng)的數(shù)字孿生來改造農(nóng)業(yè)，以前所未有的規(guī)模對(duì)工廠進(jìn)行建模。這一方法是由計(jì)算理論、人工智能算法以及作物改良和生產(chǎn)工具的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)的，可以增強(qiáng)對(duì)氣候變化的適應(yīng)能力。此外，AIIRA 將促進(jìn)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(dòng)推動(dòng)教育和勞動(dòng)力發(fā)展，重點(diǎn)關(guān)注印第安人雙向參與和農(nóng)民項(xiàng)目；并通過與行業(yè)、生產(chǎn)者以及聯(lián)邦和州機(jī)構(gòu)的合作推動(dòng)知識(shí)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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