美国国家人工智能研究和发展战略计划.docx
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1、美国国家人工智能研究和发展战略计划美国国家科学技术委员会美国网络和信息技术研发小组委员会2016 年 10 月中国信息通信研究院政策与经济研究所编译组 整理美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理关于国家科学技术委员会国家科学技术委员会(NSTC)是行政机构在构成联邦研发(RD)企业的各种实体 之间协调科学和技术政策的主要手段。 NSTC 的主要目标之一是为联邦科学和技术投资制 定明确的国家目标。 NSTC 准备了旨在实现多个国家目标的研发包。 NSTC 的工作在五个委 员会下组建:环境委员会、自然资源和可持续发展委员会;国家与国土安全委员会;科 学、技术、工程和
2、数学(STEM)教育委员会; 科学和技术委员会。每个委员会都负责监 督专注于科学和技术不同方面的小组委员会和工作组 。 更多信息 , 请访问www.whitehouse.gov/ostp/nstc。关于白宫科技政策办公室白宫科技政策办公室(OSTP)由 1976 年国家科学技术政策、组织和优先次序法案设 立。 OSTP 的使命有三方面: 第一,就所有重要事项向总裁及其高级工作人员提供准确、 相关和及时的科学和技术咨询; 第二,确保行政机构的政策得到健全科学的通知;第三, 确保行政机构的科学技术工作得到适当协调, 为社会带来最大的益处。OSTP 的主任还担任科学和技术总裁助理,负责管理 NSTC
3、。更多信息,请访问 www.whitehouse.gov/ostp。关于网络和信息技术研究与开发小组委员会网络和信息技术研发(NITRD)小组委员会是国家科学技术委员会(NSTC)技术委 员会(CoT)下的一个机构。 NITRD 小组委员会协调多机构研究和发展计划,以帮助确保 美国在网络和信息技术方面的持续领导,满足联邦政府对先进网络和信息技术的需求,加 快先进网络和信息技术的开发和部署。它还实施经 1998 年下一代互联网研究法案 (P.L. 105-305)修订的 1991 年高性能计算法(PL 102-194)相关条款,以及 2007 年 美国创造机会, 切实推进卓越技术、教育与科学(C
4、OMPETES)法(P.L. 110-69)。更多信息,请参见 www.nitrd.gov。致谢本文档通过 NITRD 人工智能工作组的成员和工作人员的贡献而制定。特别感谢和感激 帮助撰写、编辑和审查文档的其他贡献者: Chaitan Baru (NSF) 、Eric Daimler (Presidential Innovation Fellow) 、Ronald Ferguson (DoD) 、Nancy Forbes (NITRD) 、Eric Harder (DHS) 、 Erin Kenneally (DHS) 、Dai Kim (DoD) 、Tatiana Korelsky (NSF
5、) 、David Kuehn (DOT) 、 Terence Langendoen (NSF) 、Peter Lyster (NITRD) 、KC Morris (NIST) 、Hector Munoz-Avila (NSF) 、Thomas Rindflesch (NIH) 、Craig Schlenoff (NIST) 、Donald Sofge (NRL)、和 SylviaSpengler (NSF)。1美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理版权信息这是美国政府的一项工作,并属于公共领域。它可以自由分发、复制和翻译;感谢科 学和技术政策办公室政策对出版的许
6、可。任何翻译应包括一个免责声明,翻译是否准确为 翻译者而不是 OSTP 的责任。请求将任何翻译的副本发送给 OSTP。根据知识共享 CC0 1.0通用许可证的规定,此项工作可在全球范围内使用和重复使用。2美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理2016 年 10 月 13 日各位尊敬的同事:我们很高兴通过这封信传递 NSTC 的国家人工智能研究和发展战略计划。该计划由人 工智能工作组开发,人工智能工作组是应 NSTC 机器学习和人工智能小组委员会的要求,由 NSTC 的 NITRD 小组委员会任命的跨部门工作组。智能计算机系统一直是科幻小说的主题。现在,我们正在进
7、入一个 AI 对我们的日常生 活产生广泛和深远影响的时代,从精确医学到交通到教育和更多方面。作为回应,2016 年 5 月 3 日, 白宫宣布了一系列行动,以促进 AI 的公共对话,确认与这种新兴技术相关的挑 战和机遇,帮助政府更有效的利用 AI,并为 AI 的潜在利益和风险做好准备。作为这些行动的一部分,白宫指导创建人工智能研究和开发的国家战略。由此产生的 AI 研发战略计划定义了一个高级框架,可用于确定 AI 中的科学和技术需 求,跟踪研发投资的进展并最大限度地发挥其影响以满足这些需求。它还确立 AI 中联邦资助研发的优先事项,展望短期内 AI 对社会和世界长期变革影响的能力。联邦政府的这
8、种协调的 AI 研发尝试将帮助美国充分利用 AI 技术的全部潜力,以发展 我们经济的同时改善我们的社会。然而, AI 研发战略计划并没有为个别联邦机构定义具体 的研究议程。相反, 机构将继续根据其使命、能力、权威和预算来追寻优先重点,同时进行协调,使整体研究组合与 AI 研发战略计划一致。我们期待与联邦机构和其他关键合作伙伴继续这项重要的工作,并利用该计划指导未来在 AI 研发的决策。3诚挚的,Bryan Biegel网络和信息技术研发国家协调办公室主任James F. Kurose国家科学基金会科学与工程部计算机与信息系副主任,联合主席,网络和信息技术研发小组委员会美国国家人工智能研究与发展
9、战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理4主席John P. Holdren科学技术委员会主席助理兼科学技术政策办公室主任国家科学技术委员会成员Afua Bruce科学技术政策办公室执行主任机器学习和人工智能小组委员会联合主席Ed Felten美国科学技术政策办公室副首席技术官联合主席Michael Garris高级科学家美国商务部美国国家标准与技术协会网络和信息技术研发小组委员会联合主席Bryan Biegel网络和信息技术研发国家协调办公室主任联合主席James Kurose国家科学基金会科学与工程部计算机与信息系副主任联合主席Lynne Parker部门主任网络和信息技术研发项目负责
10、人工智能的任务组联合主席Jason Matheny主任信息与智能系统国家科学基金会成员Milton Corn美国国家卫生研究所William Ford国家司法研究所Michael Garris美国国家标准与技术协会Steven Knox国家安全局John Launchbury国防部高级研究计划局Richard Linderman国防部长办公室智力高级研究项目活动Nikunj Oza美国国家航空和航天局Robinson Pino能源部Gregory Shannon科学技术政策办公室Scott Tousley国土安全部Faisal DSouza网络和信息技术研发国家协调办公室技术协调专员美国国家人
11、工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理目 录摘 要 7一、 简介 9(一) 国家人工智能研究和发展战略计划的目的 9(二) 预期结果 11(三) 利用人工智能推进国家优先事项的愿景 121、 促进经济发展 122、 改善教育机会和生活质量 133、 增强国家和国土安全 14(四) 人工智能的现状 14二、 研发战略 18(一) 战略一:对人工智能研究进行长期投资 211、 提升基于数据发现知识的能力 212、 增强人工智能系统的感知能力 223、 了解人工智能的理论能力和局限性 224、 研究通用人工智能 235、 开发可扩展的人工智能系统 246、 促进类人的人工智能研
12、究 247、 开发更强大和更可靠的机器人 258、 推动人工智能的硬件升级 269、 为改进的硬件创建人工智能 26(二) 战略二:开发有效的人类与人工智能协作方法 281、 寻找人类感知人工智能的新算法 292、 开发增强人类能力的人工智能技术 303、 开发可视化和人机界面技术 304、 开发更高效的语言处理系统 31(三) 战略三:了解并解决人工智能的伦理、法律和社会影响 331、 改进公平性、透明度和设计责任机制 332、 建立符合伦理的人工智能 345美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理3、 设计符合伦理的人工智能架构 34(四) 战略四:确保人工智
13、能系统的安全可靠 361、 提高可解释性和透明度 362、 提高信任度 363、 增强可验证与可确认性 374、 保护免受攻击 385、 实现长期的人工智能安全和优化 38(五) 战略五:开发用于人工智能培训及测试的公共数据集和环境391、 开发满足多样化人工智能兴趣与应用的丰富数据集.392、 开放满足商业和公共利益的训练测试资源 403、 开发开源软件库和工具包 40(六) 战略六:制定标准和基准以测量和评估人工智能技术 421、 开发广泛应用的人工智能标准 422、 制定人工智能技术的测试基准 423、 增加可用的人工智能测试平台 434、 促进人工智能社群参与标准和基准的制定 44(七
14、) 战略七:更好地了解国家人工智能人力需求 46三、 建议 471、 建议一472、 建议二 47附录:首字母缩写词 48译者注 506美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理摘 要人工智能(AI)是一种具有巨大社会和经济效益的革新性技术。人工智能 有可能彻底改变我们的生活、工作、学习、发现和沟通的方式。人工智能研究 可以推进美国的国家优先任务,包括增加经济繁荣、改善教育机会和生活质 量,以及加强国家和国土安全。由于这些潜在的益处,美国政府已经对人工智 能研究投资多年。然而,与联邦政府感兴趣的任何重要技术一样,指导人工智 能领域联邦资助研发的总体方向时不仅具有巨大
15、的机会,还必须考虑到一些注意事项。2016 年 5 月 3 日,政府宣布成立一个新的国家科学技术委员会(NSTC)机 器学习和人工智能小组委员会,以帮助协调联邦在人工智能领域的活动。 1 该小 组委员会于 2016 年 6 月 15 日,请求网络和信息技术研究和发展计划(NITRD) 小组委员会编写国家人工智能研究和发展战略计划(以下简称“AI 研发战 略计划”或战略)。之后成立了一个 NITRD 人工智能工作组,以确定人工智能研发为联邦的战略重大计划,特别关注产业不可能解决的领域。这项战略为联邦资助的人工智能研究制定了一系列目标,既包括政府 内部的研究,也包括联邦资助的政府外部研究,例如在学
16、术界。这项研究的最 终目标是产生新的人工智能知识和技术,为社会提供一系列积极效益,同时尽 量减少负面影响。为实现这一目标,战略确定了联邦资助人工智能研究的以下重大计划:战略一:对人工智能研究进行长期投资。 优先投资下一代人工智能,将促进新发现和洞察力,同时使美国在人工智能领域保持世界领先地位。战略二:开发有效的人类与人工智能协作方法。 并非取代人类,大多数人 工智能系统将与人类合作以实现最佳性能。需要研究来创建人类和人工智能系统之间的有效交互。战略三:了解并解决人工智能的伦理、法律和社会影响。 我们期望人工智 能技术根据我们持有人类同胞的正式和非正式规范表现。需要研究以了解人工 智能的伦理、法
17、律和社会影响,并开发设计符合伦理、法律和社会目标的人工智能系统的方法。战略四:确保人工智能系统的安全可靠。 在人工智能系统广泛使用之前,7美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理需要保证系统将以受控、充分定义和充分理解的方式安全地操作。需要进一步加强研究,以解决创建可靠、可信任和可信赖人工智能系统的挑战。战略五:开发用于人工智能培训及测试的公共数据集和环境。 训练数据集 和资源的深度、质量和准确性显著影响人工智能性能。研究人员需要开发高质量的数据集和环境,并允许负责访问高质量数据集,以及测试和培训资源。战略六:制定标准和基准以测量和评估人工智能技术。 人工智能进步
18、极其 重要的是指导和评估人工智能进展的标准、测试基准、测试台和社区参与。需要进行额外的研究来开发广泛的评价技术。战略七:更好地了解国家人工智能人力需求。 人工智能的进步将需要一个 强大的人工智能研究人员社区。需要更好地了解人工智能当前和未来研发人员 需求,以帮助确保有足够的人工智能专家能够应对本计划中概述的战略研发领域。战略最后提出了两方面建议:建议一:开发一个人工智能研发实施框架,以抓住科技机遇,并支持人工智能研发投资的有效协调,与本计划的第一至六项战略保持一致。建议二:研究创建和维持一个健全的人工智能研发队伍的国家愿景,与本计划的战略第七项保持一致。8美国国家人工智能研究与发展战略计划 中
19、国信通院(CAICT)编译组整理一、简介(一)国家人工智能研究和发展战略计划的目的1956 年,来自美国的计算机科学研究人员在新罕布什尔州的达特茅斯学院 会面,讨论一个新兴的计算分支,即人工智能或 AI 的开创性思想。他们想象了 一个世界,“机器使用语言,构成抽象和概念,解决现在人类的问题,并改善 自己”。 2 这次历史性会议为 AI 的政府和行业研究设置了几十年阶段,包括感 知、自动推理/规划、认知系统、机器学习、 自然语言处理、机器人和相关领域 的进展。今天,这些研究进展已经产生影响我们日常生活的新兴经济部门,从 制图技术到语音辅助智能手机,到邮件传递的手写识别,到金融交易,到智能 物流,
20、到垃圾邮件过滤,语言翻译,甚至更多。AI 进展也为精准医学、环境可持续性、教育和公共福利等领域的社会福利带来巨大的益处。 3过去 25 年来,AI 方法的显著增加在很大程度上得益于统计和概率方法的 采用,大量数据的可用性以及计算机处理能力的提高。在过去十年中,机器学 习的 AI 子领域,使计算机能够从经验或例子中学习,已经表现出越来越准确的 结果,引起了人们对 AI 近期前景更多的兴趣。虽然最近注意到例如深度学习等 统计方法的重要性, 4 但在其他各种领域 AI 也已经取得了影响深远的进展,例 如:感知、自然语言处理、形式逻辑、知识展示、机器人技术、控制理论、认知系统架构、搜索和优化技术以及其
21、他更多方面。(注:深度学习是指使用多层神经网络的一系列方法的汇总,这些方法支持快速完成一度被认为无法自动化完成的任务。)AI 的最近成就对这些技术的最终方向和影响已经产生了重要问题:当前 AI 技术的重要科学和技术瓶颈是什么?新的 AI 进展将提供什么积极,需要的经济 和社会影响?如何继续安全和有益地使用 AI 技术?如何设计 AI 系统以符合伦理、法律和社会原则?这些进步对 AI 研发人员的影响是什么?AI 研发的情况变得越来越复杂。虽然政府过去和现在的投资造就了 AI 的 突破性方法,但其他部门也已成为 AI 的重要贡献者,包括广泛的行业和非营利 组织。这种投资环境提出了关于联邦投资在 A
22、I 技术发展中适当作用的重要问 题。联邦对 AI 投资的正确优先事项是什么,特别是在行业不可能投资的领域和时间框架方面?是否有机会进行产业和国际研发合作,推动美国的优先事项?9美国国家人工智能研究与发展战略计划 中国信通院(CAICT)编译组整理2015 年,美国政府对 AI 相关技术的未分类研发投资约为 11 亿美元。虽然 这些投资已经产生了重要的新科学和技术,但是仍有机会在联邦政府之间进一步协调,使这些投资能够充分发挥潜力。 5认识到 AI 的革新性影响, 2016 年 5 月,白宫科学和技术政策办公室 (OSTP)宣布了一个新的跨部门工作组,以探讨 AI 的利益和风险。 6 OSTP 还
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- 美国 国家 人工智能 研究 发展战略 计划