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银行理财

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，联合花鲢养殖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、神稳汀经架构优化、高效稳健统计等。此外，该研究所通灭火器箱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、推广活动和知荧光灯管识转移项目等激励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。