2021年1月，美國總統(tǒng)科學技術顧問委員會（PCAST）向美國總統(tǒng)和國會提交《網(wǎng)絡和信息技術研發(fā)計劃評估報告》，強調了微電子學和未來產(chǎn)業(yè)（IotF）的重要性，提出進一步加強網(wǎng)絡和信息技術研發(fā)（NITRD）計劃，以確保美國在當前和未來的全球領導地位和公共投資回報。

NITRD計劃是美國聯(lián)邦政府最早實施、最大的、跨部門的信息技術領域正式計劃。該計劃是美國先進網(wǎng)絡和信息技術（NIT）研發(fā)的主要政府資助來源，如計算機、網(wǎng)絡和軟件等。PCAST定期對NITRD計劃進行評估，本次報告評估了2015年以來NITRD計劃的進展情況，著重探討了六個美國國家利益相關的NIT新興趨勢和領域，并根據(jù)調查結果提出了建議。

一

美國利益相關的新趨勢和領域

1. 微電子學

微電子學是NIT的基礎，從材料到半導體工藝器件，從片上系統(tǒng)到多芯片組件，幾乎涉足NIT的方方面面。微電子學領域，美國面臨的三個挑戰(zhàn)包括：1）隨著晶體管尺寸的縮小，微電子技術受限于物理極限和散熱問題，需要新的技術范式來支持相關性能的持續(xù)增長。2）美國面臨著微電子學供應鏈安全方面的挑戰(zhàn)，該挑戰(zhàn)與制造業(yè)成本和微電子產(chǎn)業(yè)全球化密切相關。3）商業(yè)處理器的脆弱性與硬件設計的網(wǎng)絡安全影響緊密相關，提升研究人員、技術人員和決策者對此的解釋和理解的至關重要。

2. 未來產(chǎn)業(yè)

人工智能（AI）、量子信息科學（QIS）、先進通信網(wǎng)絡、先進制造、生物技術等IotF具有促進美國經(jīng)濟繁榮和確保美國國家安全的潛力。它們有助于促進未來科學發(fā)現(xiàn)和經(jīng)濟創(chuàng)新，它們的協(xié)同作用將促進彼此及相關重要領域的突破發(fā)展。其中，AI、QIS、先進通信網(wǎng)絡屬于NIT范疇：1）AI技術增加了信息濫用的風險，同時正在改變網(wǎng)絡安全的格局。隨著AI應用新方式的不斷出現(xiàn)，設計和評估AI系統(tǒng)可靠性的原則和方法至關重要。2）QIS的發(fā)展可能帶來新通信技術、新傳感方式以及計算和仿真的新范式，具有全方位顛覆NIT現(xiàn)有格局的潛力。量子計算也將帶來網(wǎng)絡安全風險，如量子算法能破解現(xiàn)有電子通信和存儲數(shù)據(jù)的加密方法。后量子密碼、量子通信、量子網(wǎng)絡等仍將是今后的重點研究方向。3）先進通信網(wǎng)絡將促進自動駕駛、精細農(nóng)業(yè)、遠程醫(yī)療等的發(fā)展和應用，但面臨著頻譜使用方面的挑戰(zhàn)。

3. 跨部門合作

政產(chǎn)學間合作機制將加速NIT發(fā)展，跨部門協(xié)調有助于加速研究成果的轉移轉化。PCAST在2020年的工作報告中強調了新型跨部門合作伙伴關系的重要性，提出跨部門研究所以促進政府、產(chǎn)業(yè)界、學術界和非營利組織間的創(chuàng)新研發(fā)伙伴關系，又稱“IotF聯(lián)合體”。除了具有跨部門合作特點外，“IotF聯(lián)合體”具有跨學科特點，利用至少2個IotF領域組合來解決未來社會的共同挑戰(zhàn)。

4. 研發(fā)成果轉化

2015年評估報告指出了NITRD研究成果轉化的重要性。NITRD一些工作組的戰(zhàn)略計劃強調了成果轉化?！堵?lián)邦網(wǎng)絡安全研究和發(fā)展戰(zhàn)略計劃》建議聯(lián)邦政府通過研究聯(lián)盟、小企業(yè)創(chuàng)新研究獎勵、系統(tǒng)集成商論壇等支持成果轉化。《未來先進計算生態(tài)系統(tǒng)戰(zhàn)略計劃》《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計劃2019》均強調了政府、產(chǎn)業(yè)界和學術界合作在加速成果轉化中的重要性?！澳嫦蜣D化”，即總結現(xiàn)有實例的經(jīng)驗和教訓來推動基礎研究，這將促進創(chuàng)新周期循環(huán)，加速成果轉化的前瞻性部署同時反哺基礎研究創(chuàng)新。

5. 與國家科學和技術理事會（NSTC）進行相關協(xié)調

NIT技術已成為科技進步的關鍵，引起了NSTC許多小組委員會的重點關注。例如，美國地球觀測小組委員會、全球變化研究小組委員會和地球系統(tǒng)可預測性快速跟蹤行動委員會等都需要協(xié)調有關大規(guī)模數(shù)據(jù)和高性能計算使用方面的研究。納米科學、工程和技術委員會（NSET）負責監(jiān)督NNI和NITRD在微電子學研究方面的重疊利益，這可能會幫助維持后摩爾時代計算性能的持續(xù)增長。PCAST認為通過國家協(xié)調辦公室（NCO）網(wǎng)絡，可以進一步加強一些領域的融合發(fā)展機會。此外，一些聯(lián)邦機構指定同一位專家擔任多個小組委員會或機構間工作組（IWG）成員，以促進相關領域工作的交流和協(xié)調。

6. 勞動力發(fā)展和培訓的新方法

2018年美國STEM（科學、技術、工程、數(shù)學）教育戰(zhàn)略計劃將多樣性和包容性作為其目標之一，強調：1）建立戰(zhàn)略合作伙伴關系；2）讓學生參與學科融合；3）建立計算能力。在勞動力發(fā)展方面，NITRD計劃與該戰(zhàn)略的這些目標和重點高度一致，并且已經(jīng)深度參與其中。為確保美國在NIT的領先地位并培養(yǎng)未來科學家，PCAST認為有必要擴大各級各層面NIT的受培訓人數(shù)，同時應繼續(xù)保持NIT及相關領域的全球人才高地，重新強調吸引和留住國際優(yōu)秀人才。

二調查結果及建議 1. 有關NITRD計劃整體執(zhí)行

調查結果1：NITRD計劃（包含NITRD NCO和小組委員會），有助于確保美國NIT研發(fā)的適當和有效，包括NIT研發(fā)的資助、管理、協(xié)調、實施和活動。

小組委員會、NCO、IWG三方組織結構是協(xié)調、管理、指導、執(zhí)行NIT研發(fā)活動的有效機制。通過NITRD小組委員會和IWG建立的長期關系促進了NITRD各機構之間有益信息共享和工作協(xié)調。

聯(lián)邦政府需要對NIT領域的基礎研究進行持續(xù)的支持，協(xié)調各機構支持這項工作對國家利益至關重要。

2015年以來，NITRD開展的工作回應了2015年評估意見，而這些工作仍需持續(xù)進行。

NITRD預算補充呈現(xiàn)的信息無法進行縱向跟蹤和比較；NIT發(fā)展迅速，5~6年的審查周期太長。

建議1：現(xiàn)有NITRD計劃模式及其協(xié)調各參與機構NIT領域基礎研究的方法應該持續(xù)，但需要調整。

將5~6年的審查周期調整為3年。

NITRD計劃應逐步改進現(xiàn)有組織結構，而不應進行大規(guī)模重組。

啟動新的IWG和項目組成領域（PCA），并在預算補充中注明是否為新增。

2.有關NITRD計劃跨部門合作

調查結果2：NITRD計劃不僅在協(xié)調聯(lián)邦政府活動方面有效，而且可以通過強化政產(chǎn)學研合作和國際合作來加速創(chuàng)新和與國際同行并跑。

有些IWG未將跨部門會議作為其工作的一部分加以強調。

有些IWG的戰(zhàn)略計劃未將成果轉移轉化和跨部門合作作為核心要素。

建議2：NITRD計劃應審查現(xiàn)有的組織結構和業(yè)務，為跨部門和國際合作提供機會。

采取更有力的措施擴大跨部門合作，加強外聯(lián)和公眾影響力。

跟蹤國際同行相關工作并適當參與其中，加強與NSTC國際科技協(xié)調小組委員會協(xié)調工作。

3.有關未來產(chǎn)業(yè)

調查結果3：IotF對美國經(jīng)濟和研究競爭力至關重要，加強相關領域的協(xié)調十分必要，NITRD協(xié)調組適合發(fā)揮這一協(xié)調作用。

NITRD計劃的AI活動是IotF領域協(xié)調方面的典范。AI IWG成立于2018年，AI PCA成立于2020年。

除了AI領域外，NITRD計劃對其他4個IotF領域尚未有明顯的側重。

建議3：NITRD計劃應審查現(xiàn)有組織結構和業(yè)務，加強NIT相關的IotF領域協(xié)調工作。

繼續(xù)維持NITRD計劃的AI協(xié)調工作，以及NITRD IWG、NSTC AI特設委員會、MLAI小組委員會間的協(xié)調工作。

通過小組委員會、大規(guī)模網(wǎng)絡（LSN）和無線頻譜研發(fā)（WSRD）工作組強化NITRD先進通信網(wǎng)絡研發(fā)的協(xié)調工作，尤其在頻譜共享方面。

加強與國家量子協(xié)調辦公室（NQCO）和NSTC QIS小組委員的協(xié)調，尤其關于后量子密碼研發(fā)和其他影響NIT發(fā)展的QIS研究方向；強化NIT在實現(xiàn)綜合量子信息系統(tǒng)的作用。

與生物防御研發(fā)小組委員會和生物科學小組委員會等NSTC機構合作，協(xié)調生物技術領域相關工作。

與NSTC先進制造小組委員會和美國制造研究所合作，協(xié)調先進制造領域相關工作。

4.有關微電子學

調查結果4：微電子學是NIT的基礎，高效和安全的微電子學供應鏈對NIT產(chǎn)業(yè)至關重要。

NITRD協(xié)調微電子學研究的努力表明其在該領域的空白。盡管NNI有微電子學重點領域，但截至2020年，雙方?jīng)]有明確的NNI-NITRD聯(lián)合計劃來確保NNI在該領域的研究可以無縫對接到NITRD的研究系統(tǒng)中。

在微電子學研發(fā)活動中，軟硬件和系統(tǒng)架構之間缺乏研發(fā)協(xié)調和聯(lián)合研究計劃。

建議4：NITRD計劃應明確將微電子學納入其研發(fā)計劃中。

可以采取獨立IWG形式，或者將硬件/組件研發(fā)納入現(xiàn)有的IWG中。

應當加強NNI-NITRD協(xié)調，以確保研發(fā)戰(zhàn)略與項目計劃保持一致。

5.有關勞動力及人才發(fā)展

調查結果5：NITRD計劃應加大協(xié)調和整合NIT領域聯(lián)邦機構的教育和勞動力培養(yǎng)工作。

NITRD計劃已經(jīng)參與協(xié)調NIT教育和勞動力培養(yǎng)工作。如何培養(yǎng)下一代具備網(wǎng)絡技術能力的個人和專業(yè)人才已納入多個NITRD IWG的優(yōu)先事項。

有必要擴大NIT領域各級專業(yè)人才數(shù)量。

美國必須繼續(xù)成為NIT及相關領域全球人才高地，吸引和留住國際優(yōu)秀人才。

建議5：NITRD計劃應進一步研究如何協(xié)調參與機構，如IWG或其他跨機構組織，確保它們的支持：

NIT領域的STEM教育，包括博士研究生獎學金。

2年制和4年制教育機構的計算科學交叉和融合項目（CS+X）。

培訓和再教育非技術勞動力，擴大網(wǎng)絡技術勞動力隊伍。

多樣性和包容性的NIT勞動力，包括各級技術人員、工程師、科學家。

加強吸引和留住國際優(yōu)秀人才。

原文標題：【政策規(guī)劃】美國網(wǎng)絡和信息技術研發(fā)計劃評估報告

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責任編輯：haq