美國政府正在采取強有力的行動，以確保美國在人工智能（AI）、量子信息科學（QIS）、5G通信等未來產業的領先地位。2020年8月26日，美國白宮、美國國家科學基金會（NSF）和美國能源部（DOE）宣布投入超過10億美元建立12個新的AI和QIS研發機構。新機構將作為美國未來關鍵產業的國家研發樞紐，驅動創新、支持區域經濟增長、培養下一代勞動力。

一、五個量子信息科學研究中心

美國DOE將在未來5年內向5個新建的QIS研究中心中心投入6.25億美元，同時私營部門和學術界也將為這些中心提供3.4億美元的額外資助。從國家計劃執行層面來講，這5個QIS研究中心是美國2018年《國家量子計劃法案》核心條款的具體實施。隨后，8月28日，美國白宮科技政策辦公室（OSTP）宣布成立國家量子計劃咨詢委員會（NQIAC）。NQIAC也是美國《國家量子計劃法案》的組成部分，其成立進一步推進法案的實施。NQIAC將定期評估計劃的執行、QIS的發展趨勢以及國際合作機會，其成員來自工業界、大學、聯邦實驗室和其他聯邦政府機構。

新成立的五個量子中心分別為：

（1）下一代量子科學與工程中心（Q-NEXT），由美國阿貢國家實驗室牽頭，重點開發安全的量子通信鏈路和傳感網絡。該中心還將建立兩個國家制造基地，生產標準化的量子材料和器件。Q-NEXT旨在建立一個集中且連接的生態系統，以提供量子互聯，建立國家工廠，演示通信鏈接、傳感網絡和模擬試驗臺。Q-NEXT將建立一支量子智能勞動力隊伍，制定量子標準（如國家量子器件數據庫等），為量子技術商業化提供途徑（如工業應用和初創企業等）。

（2）量子優勢協同設計中心（C2QA），由美國布魯克海文國家實驗室牽頭，將為量子計算機設計軟件及組件，旨在克服現有嘈雜中級量子（NISQ）計算機系統的局限，實現高能、核能、化學和凝聚態物理學等領域科學計算的量子優勢。C2QA的五年綜合目標是在軟件優化、基礎材料和設備特性、量子糾錯方面提供10倍改進，綜合改進達到1000倍。

（3）超導量子材料和系統中心（SQMS），由美國費米國立加速器實驗室牽頭，研究將致力于延長量子系統的相干時間，以便開發下一代量子計算機和傳感器。該中心將利用費米實驗室在射頻超導腔方面的專業優勢，將其擴展應用到量子領域。SQMS將交付獨特的鑄造能力和應用于多領域的量子試驗臺，以服務全國QIS生態。

（4）量子系統加速器中心（QSA），由美國勞倫斯伯克利國家實驗室牽頭，致力于開發新方法來控制量子計算平臺（基于中性原子、囚禁離子和超導電路等量子原型）同時設計相應的專用算法，以實現軟硬件協同解決科學問題，展示每個平臺在科學計算、材料科學和基礎物理學領域的最佳應用。QSA將提供一系列量子原型以探索量子技術的應用空間，為加速量子技術的商業化奠定基礎。

（5）量子科學中心（QSC），由美國橡樹嶺國家實驗室牽頭，將探索拓撲材料在量子計算機中的應用，測試量子計算機和傳感器的算法，以及開發傳感器用于科學發現。QSC致力于克服量子技術在量子態穩定性、可控性和擴展性等方面的主要障礙，促進顛覆性技術的發展。QSC將發展下一代QIS勞動力，為職業發展和成果轉化創造良好的環境。

二、七個人工智能研究所

美國NSF聯合美國農業部（USDA）等其它聯邦機構，將在未來五年為7個新AI研究所提供1.4億美元的資金，以加速AI研發領域的發展，包括機器學習、合成制造、精準農業以及預測等。美國NSF每年在AI領域研發活動的投資超過5億美元，是美國非國防AI研發的最大驅動力。NSF在未來幾年內還將建立更多的AI研究所，預計在明年夏季之前總投資將超過3億美元。

新成立的七個AI研究所分別是：

（1）研究可信賴AI在天氣、氣候、沿海海洋學領域應用的NSF AI研究所。該研究所由俄克拉荷馬大學諾曼分校的研究團隊牽頭，聯合AI、大氣和海洋科學、風險傳播領域的研究人員，致力于開發用戶驅動的可信賴AI技術，以解決天氣、氣候和沿海災害預測問題。此外，該研究所將通過AI技能證書項目提供相應的研究和培訓機會，來培養未來勞動力，以應對預報預測方面的未來挑戰。

（2）進行機器學習基礎研究的NSF AI研究所（IFML）。該研究所由得克薩斯大學奧斯汀分校的研究團隊牽頭，聯合當地政府和大型工業技術公司，致力于應對AI理論方面的挑戰，包括下一代深度學習算法、神經架構優化、高效穩健統計等。此外，該研究所通過在線課程和研究項目為學生和專業技術人員提供AI工具。

（3）進行學生+AI團隊探索的NSF AI研究所。該研究所由科羅拉多大學波爾得分校的研究團隊牽頭，探討AI在教育中的可能作用，開發開創性的AI技術，為師生創造高效、公平的教學環境，使教育工作者能夠專注于激勵和培養學生。該研究所期望開發一種交互“AI伙伴”，通過線上和線下學習環境中的自然交互（包括語言、手勢、目光和面部表情）能夠觀察、參與和促進STEM（科學、技術、工程、數學）協作學習。

（4）進行分子發現、合成策略和制造研究的美國NSF AI研究所（或稱美國NSF分子制造實驗室，MMLI）。該研究所由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究團隊牽頭，重點開發新的AI使能工具，加速化學合成自動化、促進新材料和生物活性化合物的發現和制造。此外，該研究所還將作為未來科學家的培訓基地，以使其具備AI、化學、生物工程等領域的綜合專業素養。

（5）進行AI和基本相互作用研究的美國NSF AI研究所（IAIFI）。該研究所由麻省理工學院的研究團隊牽頭，基于AI與物理智能結合的變革性理念，開發下一代AI技術，解決物理學中一些最具挑戰性的問題。該研究所還將通過勞動力發展、數字學習、推廣活動和知識轉移項目等激勵AI研究創新、擴大社會影響。

（6）進行下一代食品系統研究的USDA-NIFA AI研究所（AIFS）。該研究所由加州大學戴維斯分校的研究團隊牽頭，旨在通過使用AI和生物信息學提高整個食品系統（從種植作物到消費）的效率，以滿足日益增長的食品供應需求。研究包括通過分子育種優化作物的產量、質量和抗病性；通過開發農業特有的AI應用、傳感平臺和機器人技術最小化資源消耗和浪費；開發新工具來提供實時膳食評估等。此外，該研究所還將聚焦包容性教育和推廣方法，建設一支多樣化的下一代勞動力隊伍。

（7）進行未來農業復原力、管理和可持續研究的美國USDA-NIFA AI研究所（AIFARMS）。該研究所由伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究團隊牽頭，在計算機視覺、機器學習、軟對象操縱、直觀人機交互等領域推進AI研究，以應對農業領域的挑戰，如勞動力短缺、畜牧業的效率和健康、作物的環境復原力、土壤健康等。該研究所旨在成為全球信息交流中心，促進AI驅動的農業研究方面的合作，此外還提供計算機科學和農業的聯合學位。