今日，美國國家科學基金會（NSF）一份最新公告顯示，作為基礎人工智能研究的非國防主要聯邦資助機構，NSF 正在領導美國作出關鍵的人工智能投資，幾乎覆蓋所有的社會領域，以確保美國的健康、福利和安全。不難看出，面對各個高科技領域日益激烈的全球競爭，美國在人工智能等領域的投資從未像現在這樣至關重視。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、可持續的人工智能研究和創新生態系統，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化；催化聯邦、大學和工業伙伴之間的合作關系；通過培育區域和國家教育和勞動力培訓網絡，來擴大創新疆域。NSF的人工智能研究機構計劃是這一戰略的關鍵要素。今天，該機構及其相關合作伙伴宣布向11個由NSF領導的新的美國人工智能研究機構投資 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（ 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。每項資助將在五年內下發總計約2000萬美元，用于支持以下七個研究領域的進展：
人工智能研究中心的區域分布在 NSF 的領導下，人工智能研究所將與美國農業部國家糧食和農業研究所（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用以及教育和勞動力發展方面尋求革命性進展。基于網絡群體協作援助和響應交互的研究中心——AI-CARING照顧快速增長的老年人口是當今美國面臨的最大健康挑戰之一。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，目前的健康監測解決方案主要局限于在他們發生事故時發出警報。該研究所將利用人工智能和智能設備，如揚聲器或手機，來監測家中和生活社區中的老年人，并開發提供持續、長期護理的方法，以及讓醫務人員和家庭成員參與和了解。這項工作由佐治亞理工學院牽頭，亞馬遜和谷歌提供部分資金，將創建協作式人工智能系統，學習人類行為及其隨時間變化的個體模型。將這些觀察結果與醫療背景信息相結合，人工智能創新將使護理人員能夠長期響應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絡的高效性、幫助老年人保持獨立性并提高生活質量——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體的運算半導體是一種非常小的設備，但是卻是當今許多重要技術的關鍵組成部分，它們能夠實現通信、計算、醫療保健、運輸、能源和其他應用。這些芯片半導體也極其復雜，數十億個可能的參數指導著每個芯片半導體的運算。TILOS 將利用人工智能來解決現代計算機科學技術無法解決的大規模優化問題，從而改進半導體設計和操作。這將使現有技術得到指數級的提升，并為新的發現提供更多可能。
該研究中心由加利福尼亞大學圣地亞哥分校與其他五所大學合作領導，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領域開拓機器學習技術來解決優化問題的規模和復雜性的根本挑戰。根據具體的應用需求，基于 AI 的優化可以使這些芯片更快、更便宜、更小、更安全。除了半導體芯片設計，大規模優化還可能影響分布式機器人、計算和通信網絡，以及對美國國家健康、繁榮和福利至關重要的其他應用。該項目還包括勞動力發展計劃和擴大所有學術層面的參與。 圖注：一家人工智能研究所將要開發優化復雜操作（如供應鏈）決策的方法。供應鏈對于保持現代社會幾乎每個方面的正常運轉都至關重要。在過去的一年里，全球已經認識到供應鏈中斷的速度有多快，讓供應鏈恢復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典的、模型驅動的優化技術與人工智能優化相結合，以改善全球供應鏈等復雜運營的管理。該研究中心由佐治亞理工學院領導，部分資金由英特爾提供，該研究中心將把人工智能和數學優化結合起來，創造出能夠大規模提供決策的智能系統。與供應鏈一樣，人工智能支持的優化方法將改善能源、可持續性和電路設計等復雜系統中的決策。該研究所還將與合作歷史悠久的黑人學院和大學的領導方合作，為工程領域的人工智能創建可持續的教育途徑，發展勞動力教育和擴大參與活動。環境計算學習智能網絡基礎設施研究中心——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問題的領域。該研究中心將專注于開發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、當地社區的研究人員或希望將精準農業實踐納入其運營的小農。該研究中心由俄亥俄州立大學領導，ICICLE 將聘請來自多學科背景的科學家構建下一代的網絡基礎設施，將 AI 從一個非常狹窄的領域轉變為 AI 即服務（AI-as-service）的概念。為了實現這一目標，研究人員將致力于諸如自適應人工智能、知識圖譜、模型和其他領域取得基礎性進展，最終期望形成一個良好的自循環和正反饋——智能網絡基礎設施的改進反過來能增強人工智能發展本身。 圖注：未來分布式智能體系架構說明，這兩個示例說明了“虛擬智能網絡”與其控制的相應物理網絡之間的交互 未來的通信網絡將不僅僅局限于幫助人們交談和發短信，它們將連接為所有人提供服務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 由俄亥俄州立大學領導，部分資金由DHS（美國國土安全部）資助，旨在創建新的人工智能工具和技術，以確保實現具有自我修復和自我優化功能的通信網絡。這些網絡的設計還將有助于解決長期存在的分布式人工智能挑戰——使人工智能更具高效性、互動性和安全性，得以在智能交通、遠程醫療、分布式機器人和智能航空航天等領域交付應用。 借助下一代網絡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計算進化智能 (CEI) 實驗室的學生 目前正在開發的現代移動網絡有望增加帶寬和更快的連接，以實現廣泛的新應用和服務。然而，這些遍布在廣闊地理區域的網絡需要大量的計算能力。該研究中心將專注于為包括網絡邊緣和云端在內的所有用戶提供更好的訪問，同時對網絡復雜性和成本做到良好的控制。Athena 研究中心由杜克大學領導（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（杜克大學、麻省理工學院、北卡羅萊納農工州立大學、普林斯頓、威斯康星大學、密歇根大學、耶魯大學）在內的科學家、工程師、統計學家、法律學者和心理學家的多學科團隊，以改變未來移動系統和網絡的設計、操作和服務。該研究中心將把新興的技術能力轉化為新的商業模式和創業機會，并創建教育和勞動力發展計劃，以打造下一代移動網絡領導力。 為了充分利用人工智能的潛力，未來的人工智能系統必須經過訓練以適應動態系統中不斷變化的環境。要訓練人工智能理解支配這些動態系統的基本物理概念來得以開發更精確的解決方案。 該研究中心由華盛頓大學領導，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習理論算法和應用上進行創新的研究和教育，以實現具備實時學習和控制復雜環境的動態系統。研究中心還將基于物理的模型與人工智能和機器學習方法相結合，以產生符合道德、穩健和可靠的數據支持解決方案，并實現跨科學和工程領域的實時感知、學習、預測和決策。
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 NSF 是 STEM 教育的長期擁護者，并一直相信在早期激發所有背景的學生產生科學好奇心的重要性。讓學生參與豐富的、基于敘事的問題解決學習體驗是促進STEM學習的創新方式。該研究中心以北卡羅來納州立大學為主導，目前是通過推進自然語言處理、計算機視覺和機器學習在STEM教學和學習中尋求變革。該研究中心還將作為校內和校外 STEM 教育創新的紐帶，授權和吸引不同的學習者和利益相關者，以確保 AI 驅動的學習環境在道德上被設計為促進公平和包容的標準。美國想要保持全球科學和工程領導地位，就得培養一支訓練有素的 STEM 隊伍。除了讓年輕學習者了解 STEM 概念外，發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。為了應對這一挑戰，由佐治亞州研究聯盟領銜、埃森哲提供部分資金的該研究中心將領導人工智能理論和技術的發展，以提高成人在線教育的質量，使其與面對面的教育機會一較高下。ALOE將與技術學院和教育技術部門的合作伙伴合作，利用虛擬助手推進在線學習，通過提供虛擬助手使教育更加公平和實惠，并將確保學生具有更高的成功潛力。圖注：內布拉斯加大學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重要的因素，糧食生產者正面臨著非常多的挑戰，由美國農業部和國家糧食局資助的兩個人工智能研究中心將應用 AI 技術開發更先進的預測和管理作物生長周期的方法，并開發更具氣候適應性的水果和蔬菜作物。 由華盛頓州立大學牽頭的 AGID 將 AI 方法整合到農業運作中，用于預測、決策支持和機器人技術，使農業能夠應對復雜的挑戰。AgAID 研究所采用一種獨特的“采用-適應-放大”方法來開發和交付農業人工智能解決方案，以應對與勞動力、水、天氣和氣候變化相關的緊迫挑戰。該研究所讓農民、工人、管理者和決策者參與這些解決方案的開發，以及人工智能培訓和教育，通過提高下一代農業勞動力的技術技能水平來促進公平。由愛荷華州立大學牽頭成立的 AIRAA 研究所將通過創新的人工智能驅動的數字孿生來改造農業，以前所未有的規模對工廠進行建模。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工具的進步實現的，可以增強對氣候變化的適應能力。此外，AIIRA 將促進植物科學、農學和人工智能交叉的網絡農業系統研究；通過正規和非正規教育活動推動教育和勞動力發展，重點關注印第安人雙向參與和農民項目；并通過與行業、生產者以及聯邦和州機構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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