剛剛，美國國家科學(xué)基金會（NSF）的一份公告顯示，作為基礎(chǔ) AI 研究的非國防主要聯(lián)邦資助機(jī)構(gòu)，NSF 正在引領(lǐng)美國進(jìn)行關(guān)鍵的人工智能投資，這些投資幾乎覆蓋所有的社會領(lǐng)域。

NSF 表示，推進(jìn) AI 發(fā)展需要的不僅僅是研究資金的投入，還需要建立強(qiáng)大的、可持續(xù)的 AI 研究和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)將孵化基礎(chǔ)研究的進(jìn)展，加快研究成果向市場和實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)聯(lián)邦、大學(xué)和工業(yè)伙伴之間合作關(guān)系的建立，同時通過構(gòu)建區(qū)域和國家級教育、勞動力培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)，來開拓創(chuàng)新疆域。

美國國家科學(xué)基金會的人工智能研究機(jī)構(gòu)計劃（ AI Research Institutes program）是這一戰(zhàn)略的關(guān)鍵。今天，美國國家科學(xué)基金會及其合作伙伴宣布向 11 個其領(lǐng)導(dǎo)的國家人工智能研究中心（National Artificial Intelligence Research Institutes）投資 2.2 億美元。

這項投資建立在 2020 年第一輪的 7 個人工智能研究機(jī)構(gòu)（共計 1.4 億美元）的基礎(chǔ)上，但今年的人工智能研究機(jī)構(gòu)覆蓋范圍擴(kuò)大到了美國 40 個州和哥倫比亞特區(qū)。每項資助總計約 2000 萬美元（五年內(nèi)撥付），用于支持以下 7 個研究領(lǐng)域的進(jìn)展:

• 人機(jī)交互與合作
• 人工智能優(yōu)化進(jìn)展
• 人工智能與高級網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施
• 計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的人工智能
• 動態(tài)系統(tǒng)中的人工智能
• 人工智能增強(qiáng)學(xué)習(xí)
• 農(nóng)業(yè)和糧食系統(tǒng)中的人工智能驅(qū)動創(chuàng)新

National Research Institutes 的所在地分布情況。交互式地圖：https://www.nsf.gov/news/ai/AI_map_interactive.pdf

該計劃由 NSF 牽頭，并與美國農(nóng)業(yè)部國家食品和農(nóng)業(yè)研究中心（USDA-NIFA）、美國國土安全部、谷歌、亞馬遜、英特爾和埃森哲合作，將在人工智能研究和應(yīng)用、以及教育和勞動力發(fā)展方面追求革命性的進(jìn)步。

以下為每項研究中心的概要介紹，更詳細(xì)的信息可查看文后參考鏈接。

基于網(wǎng)絡(luò)群組的協(xié)作輔助和響應(yīng)式交互研究中心——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，但沒有足夠多的護(hù)理人員來滿足他們被照顧的需求，目前的監(jiān)控解決方案主要限于在發(fā)生事故時發(fā)送警報。

該研究中心將利用人工智能和智能設(shè)備（例如揚(yáng)聲器或手機(jī)）來監(jiān)控家中和生活社區(qū)中的老年人，開發(fā)提供持續(xù)、長期護(hù)理的方法，并讓醫(yī)務(wù)人員和家庭成員參與和了解這些方法。

該研究中心由佐治亞理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，由亞馬遜和谷歌部分資助，將創(chuàng)建協(xié)作人工智能系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將學(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，將使護(hù)理人員能夠長期響應(yīng)老年人不斷變化的需求，個性化他們的護(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)的有效性，幫助老年人保持獨(dú)立性并提高他們的生活質(zhì)量——同時也會考慮到患者和家人的隱私問題。

大規(guī)模學(xué)習(xí)優(yōu)化研究中心——TILOS

芯片是非常小的設(shè)備，是當(dāng)今大部分技術(shù)設(shè)備的關(guān)鍵組件，支撐著通信、計算、醫(yī)療保健、運(yùn)輸?shù)戎T多應(yīng)用。這些芯片非常復(fù)雜，一個芯片可能由數(shù)十億個參數(shù)來指導(dǎo)其運(yùn)算。TILOS 將通過使用人工智能技術(shù)來解決現(xiàn)代計算機(jī)科學(xué)技術(shù)無法解決的超大規(guī)模優(yōu)化問題，從而改進(jìn)芯片的設(shè)計和運(yùn)營。這將使當(dāng)前技術(shù)呈指數(shù)級改進(jìn)，并為新發(fā)現(xiàn)提供更多可能。

該研究中心由加州大學(xué)圣迭戈分校與其他五所大學(xué)合作領(lǐng)導(dǎo)，并由英特爾部分資助，將通過在幾個技術(shù)重點(diǎn)領(lǐng)域開創(chuàng)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來解決優(yōu)化問題中大規(guī)模和高復(fù)雜性的挑戰(zhàn)。以 AI 為支撐的優(yōu)化可以使這些芯片更快、更便宜、更小、更安全，并滿足應(yīng)用程序的需求。除了芯片設(shè)計，大規(guī)模優(yōu)化還會影響分布式機(jī)器人、計算和通信網(wǎng)絡(luò)，以及其他對國家健康、繁榮和福利至關(guān)重要的應(yīng)用。該項目還將助力勞動力發(fā)展計劃和擴(kuò)大學(xué)術(shù)參與范圍。

專注發(fā)展優(yōu)化技術(shù)研究中心

供應(yīng)鏈對于維持現(xiàn)代社會的每一個方面運(yùn)轉(zhuǎn)都至關(guān)重要。在過去的一年里，世界已經(jīng)意識到供應(yīng)鏈中斷的速度有多快，恢復(fù)正常運(yùn)營是一項艱難而漫長的努力。這個人工智能研究中心將把經(jīng)典的、以模型驅(qū)動的優(yōu)化技術(shù)與人工智能優(yōu)化結(jié)合起來，以改善全球供應(yīng)鏈等復(fù)雜運(yùn)營的管理。

該研究中心由佐治亞理工學(xué)院 (Georgia Institute of Technology) 領(lǐng)導(dǎo)，部分由英特爾資助，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)造出能夠進(jìn)行大規(guī)模決策的智能系統(tǒng)。除了供應(yīng)鏈，由人工智能驅(qū)動的優(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)的決策。該研究中心還將與歷史悠久的傳統(tǒng)黑人大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行合作，為工程領(lǐng)域的人工智能創(chuàng)造可持續(xù)的教育途徑，發(fā)展勞動力教育和擴(kuò)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(rèn)為是大型組織使用強(qiáng)大的超級計算機(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)簡化人工智能使用的方法，并讓更廣泛的用戶可以使用它，如小型機(jī)構(gòu)的研究人員、當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)或小農(nóng)戶，該研究中心希望將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)實(shí)踐納入他們的運(yùn)營。

在俄亥俄州立大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)下，ICICLE 將聘請來自多學(xué)科背景的科學(xué)家來構(gòu)建下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，將人工智能領(lǐng)域從一個非常狹窄的領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)椤溉斯ぶ悄芗捶?wù)」的概念。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究人員將致力于在自適應(yīng)人工智能、知識圖譜、模型和其他領(lǐng)域取得基礎(chǔ)性進(jìn)步，最終創(chuàng)造一個循環(huán)，智能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的改進(jìn)反過來又增強(qiáng)了人工智能本身。

未來邊緣網(wǎng)絡(luò)與分布式智能研究中心——AI-EDGE

具有分布式智能的未來架構(gòu)圖解。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。圖源：NSF AI-EDGE 提案

未來的通信網(wǎng)絡(luò)將不僅僅是幫助人們交談、發(fā)短信，它們還將連接智能機(jī)器，為所有人提供服務(wù)和解決方案。該研究中心將帶來更高的帶寬、更低的連接延遲以及更高的可靠性和安全性。

由俄亥俄州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并由 DHS 部分資助的 AI-EDGE 研究中心將創(chuàng)建新的 AI 工具和技術(shù)，以確保通信網(wǎng)絡(luò)能夠自我修復(fù)和自我優(yōu)化。這些網(wǎng)絡(luò)還旨在解決分布式人工智能中的挑戰(zhàn)——提高人工智能的效率、交互性和安全性，以保證 AI 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)的邊緣計算研究中心——Athena

目前正在開發(fā)的現(xiàn)代移動網(wǎng)絡(luò)有望增加帶寬，實(shí)現(xiàn)更快的連接速度，從而能夠提供更廣泛范圍內(nèi)的新應(yīng)用程序及服務(wù)。然而，這些遍布遼闊地理區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)將需要大量的計算能力。研究中心將側(cè)重于為所有用戶提供更好的訪問，包括網(wǎng)絡(luò)邊緣和云端的用戶，同時控制網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和成本。

Athena 項目由杜克大學(xué)牽頭，國土安全部 (DHS) 提供部分資金。Athena 研究中心將包括一個來自七所大學(xué)的科學(xué)家、工程師、統(tǒng)計學(xué)家、法律學(xué)者和心理學(xué)家組成的跨學(xué)科團(tuán)隊，將改革未來移動系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、運(yùn)營和服務(wù)，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，并創(chuàng)建教育和勞動力發(fā)展方案，以建立美國的下一代移動網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)導(dǎo)力。

動態(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)需對動態(tài)系統(tǒng)中不斷變化的環(huán)境做出反應(yīng)。訓(xùn)練可理解這些動態(tài)系統(tǒng)基本物理概念的人工智能，是更精準(zhǔn)的解決方案。

該研究中心由華盛頓大學(xué)領(lǐng)銜，美國國土安全部提供部分資金，將在基礎(chǔ)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)理論、算法和應(yīng)用方面進(jìn)行創(chuàng)新研究和教育，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的實(shí)時學(xué)習(xí)和控制。研究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，將產(chǎn)生符合道德、穩(wěn)健和可靠的數(shù)據(jù)支持解決方案，并將實(shí)現(xiàn)跨科學(xué)和工程的實(shí)時傳感、學(xué)習(xí)、預(yù)測和決策。

參與式學(xué)習(xí)研究中心

美國國家科學(xué)基金會是 STEM 教育的長期擁護(hù)者，并且相信在幼年時期激發(fā)所有背景的學(xué)生的科學(xué)好奇心的重要性。讓學(xué)生參與豐富的、以敘事為基礎(chǔ)的解決問題的學(xué)習(xí)經(jīng)驗是促進(jìn) STEM 學(xué)習(xí)的一種創(chuàng)新方式。

一個由北卡羅來納州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究中心將通過推進(jìn)自然語言處理、計算機(jī)視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)，在 STEM 教學(xué)和學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變。該研究中心將作為學(xué)校內(nèi)外 STEM 教育創(chuàng)新的紐帶，增強(qiáng)多樣化學(xué)習(xí)者和利益攸關(guān)方的能力并使其參與，以確保人工智能驅(qū)動的學(xué)習(xí)環(huán)境符合道德規(guī)范，促進(jìn)公平和包容。

成人學(xué)習(xí)和在線教育研究中心——ALOE

要想保持全球科學(xué)和工程領(lǐng)導(dǎo)地位，美國需要培養(yǎng)訓(xùn)練有素的 STEM 勞動力。除了讓年輕學(xué)習(xí)者了解 STEM 概念之外，發(fā)展和維持這樣的勞動力還需要提升對成年人的 STEM 教育和勞動力培訓(xùn)。

為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，佐治亞研究聯(lián)盟將牽頭 ALOE 研究中心，埃森哲提供部分資助。該中心將引領(lǐng)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，使其更能與面對面的教育機(jī)會相媲美。ALOE 將與技術(shù)學(xué)院和教育技術(shù)部門的合作伙伴合作，使用虛擬助手推進(jìn)在線學(xué)習(xí)，通過降低門檻和花費(fèi)使教育更加公平，確保學(xué)生有更大的成功潛力。

用 AI 提升農(nóng)業(yè)決策、勞動力、作物水平的研究中心——AgAID 和 AIIRA

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，他從一組不同的玉米品種中收集 RNA。圖源：內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校

糧食的獲取關(guān)系到國家安全。但隨著氣候變化等問題的加劇，糧食生產(chǎn)正面臨越發(fā)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由美國農(nóng)業(yè)部食品與農(nóng)業(yè)研究院（USDA-NIFA）支持的兩個 AI 中心將利用人工智能開發(fā)更先進(jìn)的預(yù)測和管理作物生長周期的手段，并開發(fā)更能適應(yīng)氣候變化的水果和蔬菜作物。

AgAID 由華盛頓州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，將把人工智能方法集成到農(nóng)業(yè)運(yùn)營中，用于預(yù)測、決策支持和機(jī)器人農(nóng)業(yè)，以應(yīng)對復(fù)雜的農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)。AgAID 研究機(jī)構(gòu)使用一種獨(dú)特的「采用 - 適應(yīng) - 擴(kuò)大（adopt-adapt-amplify）」方法來開發(fā)和提供農(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)。該中心讓農(nóng)場主、工人、管理人員和政策制定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)勞動力的技能水平來促進(jìn)公平。

AIIRA 由愛荷華州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，將通過數(shù)字孿生大規(guī)模模擬植物，從而改變農(nóng)業(yè)。計算理論、人工智能算法以及作物改良和氣候變化適應(yīng)性生產(chǎn)工具的進(jìn)步使這種方法成為可能。此外，AIIRA 還將推動植物科學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)和人工智能交叉領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究；通過正式和非正式的教育活動推動提升勞動力水平，重點(diǎn)是原住民的雙向參與和農(nóng)場主計劃；通過與工業(yè)、生產(chǎn)者以及聯(lián)邦和州機(jī)構(gòu)的合作，推動知識遷移。