機(jī)器之心 今天機(jī)器之心報道機(jī)器之心編輯部面對各種高科技領(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)在這樣如此重視。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

　　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

　　人工智能技術(shù)將用于改善芯片運算,。

　　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

　　一家人工智能研究中心將在供應(yīng)鏈等復(fù)雜操作中研發(fā)優(yōu)化決策的方法,。

　　供應(yīng)鏈對于維持現(xiàn)代社會的每一個方面運轉(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)實踐納入他們的運營。

　　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

　　首席研究員陳怡然與杜克大學(xué)計算進(jìn)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,，實現(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，以實現(xiàn)復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的實時學(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,，并將實現(xiàn)跨科學(xué)和工程的實時傳感,、學(xué)習(xí)、預(yù)測和決策,。

　　參與式學(xué)習(xí)研究中心

　　有兩個 AI 研究中心將分別致力于提高兒童和成人 STEM 教育技術(shù),。

　　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,。