美国投入10亿美元推动人工智能和量子科技等未来产业发展

美国政府正在采取强有力的行动，以确保美国在人工智能（AI）、量子信息科学（QIS）、5G通信等未来产业的领先地位。2020年8月26日，美国白宫、美国国家科学基金会（NSF）和美国能源部（DOE）宣布投入超过10亿美元建立12个新的AI和QIS研发机构。新机构将作为美国未来关键产业的国家研发枢纽，驱动创新、支持区域经济增长、培养下一代劳动力。

一、五个量子信息科学研究中心

美国DOE将在未来5年内向5个新建的QIS研究中心中心投入6.25亿美元，同时私营部门和学术界也将为这些中心提供3.4亿美元的额外资助。从国家计划执行层面来讲，这5个QIS研究中心是美国2018年《国家量子计划法案》核心条款的具体实施。随后，8月28日，美国白宫科技政策办公室（OSTP）宣布成立国家量子计划咨询委员会（NQIAC）。NQIAC也是美国《国家量子计划法案》的组成部分，其成立进一步推进法案的实施。NQIAC将定期评估计划的执行、QIS的发展趋势以及国际合作机会，其成员来自工业界、大学、联邦实验室和其他联邦政府机构。

新成立的五个量子中心分别为：

（1）下一代量子科学与工程中心（Q-NEXT），由美国阿贡国家实验室牵头，重点开发安全的量子通信链路和传感网络。该中心还将建立两个国家制造基地，生产标准化的量子材料和器件。Q-NEXT旨在建立一个集中且连接的生态系统，以提供量子互联，建立国家工厂，演示通信链接、传感网络和模拟试验台。Q-NEXT将建立一支量子智能劳动力队伍，制定量子标准（如国家量子器件数据库等），为量子技术商业化提供途径（如工业应用和初创企业等）。

（2）量子优势协同设计中心（C2QA），由美国布鲁克海文国家实验室牵头，将为量子计算机设计软件及组件，旨在克服现有嘈杂中级量子（NISQ）计算机系统的局限，实现高能、核能、化学和凝聚态物理学等领域科学计算的量子优势。C2QA的五年综合目标是在软件优化、基础材料和设备特性、量子纠错方面提供10倍改进，综合改进达到1000倍。

（3）超导量子材料和系统中心（SQMS），由美国费米国立加速器实验室牵头，研究将致力于延长量子系统的相干时间，以便开发下一代量子计算机和传感器。该中心将利用费米实验室在射频超导腔方面的专业优势，将其扩展应用到量子领域。SQMS将交付独特的铸造能力和应用于多领域的量子试验台，以服务全国QIS生态。

（4）量子系统加速器中心（QSA），由美国劳伦斯伯克利国家实验室牵头，致力于开发新方法来控制量子计算平台（基于中性原子、囚禁离子和超导电路等量子原型）同时设计相应的专用算法，以实现软硬件协同解决科学问题，展示每个平台在科学计算、材料科学和基础物理学领域的最佳应用。QSA将提供一系列量子原型以探索量子技术的应用空间，为加速量子技术的商业化奠定基础。

（5）量子科学中心（QSC），由美国橡树岭国家实验室牵头，将探索拓扑材料在量子计算机中的应用，测试量子计算机和传感器的算法，以及开发传感器用于科学发现。QSC致力于克服量子技术在量子态稳定性、可控性和扩展性等方面的主要障碍，促进颠覆性技术的发展。QSC将发展下一代QIS劳动力，为职业发展和成果转化创造良好的环境。

二、七个人工智能研究所

美国NSF联合美国农业部（USDA）等其它联邦机构，将在未来五年为7个新AI研究所提供1.4亿美元的资金，以加速AI研发领域的发展，包括机器学习、合成制造、精准农业以及预测等。美国NSF每年在AI领域研发活动的投资超过5亿美元，是美国非国防AI研发的最大驱动力。NSF在未来几年内还将建立更多的AI研究所，预计在明年夏季之前总投资将超过3亿美元。

新成立的七个AI研究所分别是：

（1）研究可信赖AI在天气、气候、沿海海洋学领域应用的NSF AI研究所。该研究所由俄克拉荷马大学诺曼分校的研究团队牵头，联合AI、大气和海洋科学、风险传播领域的研究人员，致力于开发用户驱动的可信赖AI技术，以解决天气、气候和沿海灾害预测问题。此外，该研究所将通过AI技能证书项目提供相应的研究和培训机会，来培养未来劳动力，以应对预报预测方面的未来挑战。

（2）进行机器学习基础研究的NSF AI研究所（IFML）。该研究所由得克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队牵头，联合当地政府和大型工业技术公司，致力于应对AI理论方面的挑战，包括下一代深度学习算法、神经架构优化、高效稳健统计等。此外，该研究所通过在线课程和研究项目为学生和专业技术人员提供AI工具。

（3）进行学生+AI团队探索的NSF AI研究所。该研究所由科罗拉多大学波尔得分校的研究团队牵头，探讨AI在教育中的可能作用，开发开创性的AI技术，为师生创造高效、公平的教学环境，使教育工作者能够专注于激励和培养学生。该研究所期望开发一种交互“AI伙伴”，通过线上和线下学习环境中的自然交互（包括语言、手势、目光和面部表情）能够观察、参与和促进STEM（科学、技术、工程、数学）协作学习。

（4）进行分子发现、合成策略和制造研究的美国NSF AI研究所（或称美国NSF分子制造实验室，MMLI）。该研究所由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队牵头，重点开发新的AI使能工具，加速化学合成自动化、促进新材料和生物活性化合物的发现和制造。此外，该研究所还将作为未来科学家的培训基地，以使其具备AI、化学、生物工程等领域的综合专业素养。

（5）进行AI和基本相互作用研究的美国NSF AI研究所（IAIFI）。该研究所由麻省理工学院的研究团队牵头，基于AI与物理智能结合的变革性理念，开发下一代AI技术，解决物理学中一些最具挑战性的问题。该研究所还将通过劳动力发展、数字学习、推广活动和知识转移项目等激励AI研究创新、扩大社会影响。

（6）进行下一代食品系统研究的USDA-NIFA AI研究所（AIFS）。该研究所由加州大学戴维斯分校的研究团队牵头，旨在通过使用AI和生物信息学提高整个食品系统（从种植作物到消费）的效率，以满足日益增长的食品供应需求。研究包括通过分子育种优化作物的产量、质量和抗病性；通过开发农业特有的AI应用、传感平台和机器人技术最小化资源消耗和浪费；开发新工具来提供实时膳食评估等。此外，该研究所还将聚焦包容性教育和推广方法，建设一支多样化的下一代劳动力队伍。

（7）进行未来农业复原力、管理和可持续研究的美国USDA-NIFA AI研究所（AIFARMS）。该研究所由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队牵头，在计算机视觉、机器学习、软对象操纵、直观人机交互等领域推进AI研究，以应对农业领域的挑战，如劳动力短缺、畜牧业的效率和健康、作物的环境复原力、土壤健康等。该研究所旨在成为全球信息交流中心，促进AI驱动的农业研究方面的合作，此外还提供计算机科学和农业的联合学位。