遠(yuǎn)望智庫

符小輝 張 銳

本文介紹了美國《2016—2019年人工智能研發(fā)發(fā)展報(bào)告》中明確的美國人工智能研發(fā)的8個(gè)重點(diǎn)戰(zhàn)略和基于8個(gè)戰(zhàn)略的具體研發(fā)方向，梳理了美國政府及其相關(guān)部門正在推動(dòng)的人工智能項(xiàng)目和研發(fā)進(jìn)展情況，并據(jù)此就我國如何開展人工智能方面的研究工作提出了相關(guān)的意見及建議。

《美國國家人工智能戰(zhàn)略》確定了人工智能技術(shù)研發(fā)是維持美國人工智能在全球領(lǐng)先地位的重中之重。美國如今在人工智能創(chuàng)新方面處于世界領(lǐng)先地位，很大程度上要?dú)w功于美國強(qiáng)大的研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)通過積極對(duì)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行投資，支持了許多世界一流研究計(jì)劃，為人工智能創(chuàng)新作出了重要貢獻(xiàn)。2019年11月，美國總統(tǒng)行政辦公室發(fā)布《2016—2019年人工智能研發(fā)發(fā)展報(bào)告》（以下簡稱“《報(bào)告》”）。報(bào)告明確了美國人工智能研發(fā)的8個(gè)重點(diǎn)戰(zhàn)略和基于8個(gè)戰(zhàn)略的具體研發(fā)方向，梳理了美國政府及其相關(guān)部門正在推動(dòng)的人工智能項(xiàng)目和研發(fā)進(jìn)展情況。從《報(bào)告》來看，美國政府對(duì)人工智能創(chuàng)新給予了相當(dāng)大的投入，其研發(fā)工作也產(chǎn)生了巨大的收益，并促進(jìn)了美國社會(huì)的發(fā)展。

一美國國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略

早在2019年6月，美國政府就公布了《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》（2019版），明確了美國政府投資人工智能研發(fā)的優(yōu)先領(lǐng)域，要求確保美國政府能夠利用并提高人工智能技術(shù)能力，并確保這些能力在未來幾十年內(nèi)能夠使美國人民更加受益、更加安全，能夠提升美國的安全保障水平和生活質(zhì)量，并確定了美國人工智能研發(fā)八大戰(zhàn)略。《報(bào)告》圍繞《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》（2019版）的八大戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)了3年來美國政府在人工智能研發(fā)方面所開展的項(xiàng)目及其工作進(jìn)展情況，明確了八大戰(zhàn)略的具體實(shí)施意見。表1為美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)在八大國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略中的投資情況。

表1 美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)在八大國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略中的投資情況

二 八大戰(zhàn)略指導(dǎo)人工智能研發(fā)方向

戰(zhàn)略一：對(duì)人工智能研究工作進(jìn)行長期投資

人工智能系統(tǒng)能夠大幅提高解決現(xiàn)實(shí)問題的能力，最突出的手段就是使用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)模型或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）方法。機(jī)器學(xué)習(xí)特別適合應(yīng)用于需要進(jìn)行模式識(shí)別的領(lǐng)域，例如，對(duì)實(shí)體進(jìn)行分類或?qū)?shù)值進(jìn)行預(yù)測。美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)正在對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)方面的研究工作進(jìn)行長期投資，以解決諸如如何減少訓(xùn)練模型所需標(biāo)記的數(shù)據(jù)量、進(jìn)行交互式和連續(xù)學(xué)習(xí)、減少模型中的意外偏見等問題，提高算法的魯棒性，以更好地應(yīng)對(duì)對(duì)手的欺騙。

在國防方面，2018年美國國防部發(fā)布的《國防戰(zhàn)略》和《國防部人工智能戰(zhàn)略》中明確了國防部人工智能研發(fā)的總體框架。美國國防部于2018年6月成立了聯(lián)合人工智能中心來具體執(zhí)行《國防部人工智能戰(zhàn)略》。

2018年9月，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）宣布了“AI Next”項(xiàng)目，該項(xiàng)目是DARPA的新人工智能研發(fā)長期投資項(xiàng)目，主要目標(biāo)為：一是使國防部關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程自動(dòng)化，例如，將人工智能用于作戰(zhàn)部署的安全許可審查或軟件系統(tǒng)授權(quán)；二是提高人工智能系統(tǒng)的穩(wěn)健性和可靠性；三是增強(qiáng)人工智能系統(tǒng)和人工智能技術(shù)的安全性與彈性；四是降低能耗，提升數(shù)據(jù)和資源的使用效率；五是開創(chuàng)下一代人工智能算法和應(yīng)用，例如，增強(qiáng)結(jié)論的可解釋性和進(jìn)行常識(shí)推理。重點(diǎn)方向具體包括：

（1）新能力（New Capabilities）。DARPA已經(jīng)對(duì)大量人工智能技術(shù)應(yīng)用研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行了投資，如電子復(fù)興計(jì)劃、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)攻擊實(shí)時(shí)分析、欺詐圖像檢測、構(gòu)建全域的動(dòng)態(tài)殺傷鏈、人類語言技術(shù)、多模態(tài)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展和假肢控制等。

（2）魯棒性人工智能（Robust AI）。人工智能技術(shù)已經(jīng)在執(zhí)行任務(wù)方面展示出巨大的價(jià)值，如圖像分析、網(wǎng)絡(luò)攻擊預(yù)警、供應(yīng)鏈物流和微生物系統(tǒng)分析。然而，人們對(duì)人工智能技術(shù)的失敗樣式還知之甚少。DARPA致力于通過分析和以經(jīng)驗(yàn)為重點(diǎn)的研發(fā)工作來彌補(bǔ)這一不足。

（3）對(duì)抗性人工智能（Adversarial AI）。機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)很容易被修改數(shù)據(jù)輸入所欺騙，而這些修改卻欺騙不了人類。用于訓(xùn)練這類機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)很可能會(huì)遭到破壞，軟件本身也容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊，為此，需要開發(fā)具有對(duì)抗性的人工智能系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

（4）高性能人工智能（High-Performance AI）。在過去幾年里，計(jì)算機(jī)性能的大幅提高使得機(jī)器學(xué)習(xí)與大型數(shù)據(jù)集和軟件庫相結(jié)合取得了巨大成功。無論是數(shù)據(jù)中心還是戰(zhàn)術(shù)部署，都需要在較低的電力消耗下獲得更好的系統(tǒng)性能。DARPA已經(jīng)在最先進(jìn)的數(shù)字處理器上演示了如何使用人工智能算法進(jìn)行模擬計(jì)算處理，其計(jì)算速度提高了1000倍，而計(jì)算功耗則降低至之前的1/1000。DARPA還在進(jìn)行人工智能專用硬件設(shè)計(jì)。

（5）下一代人工智能（Next-Generation AI）。這項(xiàng)研究將會(huì)把計(jì)算機(jī)從計(jì)算工具變成解決問題的伙伴。DARPA的研究旨在使人工智能系統(tǒng)不僅能夠解釋它們的行為，還能夠獲取和推理出常識(shí)。

戰(zhàn)略二：開發(fā)人與人工智能進(jìn)行協(xié)作的有效方法

許多美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)正在努力促進(jìn)開發(fā)有效的人與人工智能協(xié)作的方法。DARPA設(shè)想，未來人工智能將不僅僅是執(zhí)行規(guī)則程序或?qū)?shù)據(jù)集進(jìn)行概括的工具，還將成為解決問題的助手。如果將這些人工智能技術(shù)整合到軍事系統(tǒng)中，與作戰(zhàn)人員相互協(xié)作，將有助于在情況復(fù)雜、時(shí)間緊迫的戰(zhàn)場環(huán)境中作出更好的決策；能夠共同理解大量的、不完整的和矛盾的信息；能夠使無人系統(tǒng)與有人駕駛戰(zhàn)機(jī)相互協(xié)作，以更安全和更高效的方式來執(zhí)行任務(wù)。

戰(zhàn)略三：理解并解決人工智能的倫理、法律和社會(huì)影響問題

美國政府支持了大量的研究和開發(fā)計(jì)劃，以加深對(duì)人工智能技術(shù)在道德、法律和社會(huì)等方面所造成潛在影響的理解。美國政府的研發(fā)資金將用于解決人工智能的公平性、透明度、隱私性、可靠性、彈性、算法偏差、問責(zé)制和可解釋性等問題。這項(xiàng)研究中收集的信息可用于更好地理解人工智能系統(tǒng)的工作方式、潛在挑戰(zhàn)，理解這些挑戰(zhàn)隨著技術(shù)的發(fā)展將如何演變與如何緩解這些挑戰(zhàn)，以及這些革命性技術(shù)將會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。

戰(zhàn)略四：確保人工智能系統(tǒng)安全可靠

人工智能安全包括人工智能系統(tǒng)安全，以及運(yùn)行這些系統(tǒng)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施安全。許多美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始使用人工智能技術(shù)來加強(qiáng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，并已開始采取措施，來加強(qiáng)人工智能系統(tǒng)的安全可靠性。新推出的《人工智能安全計(jì)劃》將確保美國處于最有利的地位，以安全地發(fā)揮人工智能的全部潛力。

戰(zhàn)略五：開發(fā)可共享的公共數(shù)據(jù)環(huán)境供人工智能系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練和測試

政府?dāng)?shù)據(jù)就像政府本身一樣龐大、廣泛和多樣。用于訓(xùn)練和測試人工智能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括項(xiàng)目收集的數(shù)據(jù)和通過研究創(chuàng)建的數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)又分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)）和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（自然語言文本）兩種形式。這些數(shù)據(jù)能夠描述范圍廣闊的自然現(xiàn)象和人類活動(dòng)，如從分子結(jié)構(gòu)到天文地理。美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)一直在創(chuàng)新數(shù)據(jù)管理的新途徑，如數(shù)據(jù)的獲取、準(zhǔn)備、注釋、集成和保存。除了數(shù)據(jù)管理之外，各聯(lián)邦機(jī)構(gòu)還與非政府伙伴合作，創(chuàng)建必要的數(shù)據(jù)環(huán)境，以支持各種大型數(shù)據(jù)集，設(shè)計(jì)使數(shù)據(jù)更容易被發(fā)現(xiàn)的新本體，為數(shù)據(jù)管理提供新的解決方案。

戰(zhàn)略六：建立基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)來衡量和評(píng)估人工智能技術(shù)

為了能夠研發(fā)出安全、有效和對(duì)社會(huì)有益的人工智能系統(tǒng)，開發(fā)人員、用戶和決策者需要通過一個(gè)特定的基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，來對(duì)人工智能技術(shù)的能力和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)在制定這些新的基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)方面發(fā)揮了主導(dǎo)作用。相關(guān)研究人員正在積極地利用機(jī)器學(xué)習(xí)來收集大量的操作數(shù)據(jù)集，以便對(duì)預(yù)測模型的性能進(jìn)行基準(zhǔn)測試，并確定當(dāng)前預(yù)測模型的不足之處，以改進(jìn)預(yù)測模型并減少性能中的不確定性。

戰(zhàn)略七：更好地了解人工智能人員需求

許多聯(lián)邦項(xiàng)目旨在確保美國人工智能研發(fā)人員有足夠的研發(fā)能力，并且能夠解決對(duì)人工智能專業(yè)人員需求迅速增長等問題。這些措施與美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)努力推進(jìn)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）教育的5年計(jì)劃相一致。目前，美國對(duì)人工智能研發(fā)人員的需求進(jìn)行了調(diào)查研究，并尋求新方法來培訓(xùn)人工智能研究人員。美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)大力支持參與人工智能相關(guān)項(xiàng)目研究的研究生，向本科生推介大數(shù)據(jù)和人工智能的研究機(jī)會(huì)，為K-12學(xué)生提供人工智能與計(jì)算思維相關(guān)的基本技能，為企業(yè)家和社區(qū)提供學(xué)習(xí)與應(yīng)用人工智能技術(shù)的機(jī)會(huì)。

戰(zhàn)略八：擴(kuò)大人工智能領(lǐng)域的公私伙伴關(guān)系，加速人工智能發(fā)展

盡管私營部門在人工智能研發(fā)方面的創(chuàng)新正在以驚人的速度進(jìn)行，但絕大多數(shù)行業(yè)的研發(fā)都聚焦于短期應(yīng)用，而美國政府投資的研究項(xiàng)目大多風(fēng)險(xiǎn)較高、周期較長。鑒于政府部門在領(lǐng)導(dǎo)和推動(dòng)公私伙伴合作方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢地位，需要建立新的公私伙伴合作機(jī)制，以更好地利用私營部門力量，共同應(yīng)對(duì)長期研究項(xiàng)目和公共事業(yè)項(xiàng)目的挑戰(zhàn)。多個(gè)美國聯(lián)邦機(jī)構(gòu)正在努力尋求公私合作的新方式，主要有兩大方向：一是放寬對(duì)數(shù)據(jù)和計(jì)算資源的訪問限制；二是公私合作共同資助以開展項(xiàng)目研究。雖然還有許多挑戰(zhàn)存在，但這些公私伙伴合作項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)視為一個(gè)良好的開端。

三 美國人工智能研發(fā)進(jìn)展的啟示

（一）高層戰(zhàn)略指導(dǎo)為人工智能研發(fā)規(guī)劃方向和注入動(dòng)力

為了加強(qiáng)美國在人工智能領(lǐng)域的競爭力，美國政府不斷制定發(fā)布人工智能使用的規(guī)范性指導(dǎo)文件。2019年2月11日，美國總統(tǒng)特朗普簽署《國家人工智能倡議》行政令，從官方政策立場上明確了人工智能發(fā)展的主導(dǎo)地位，并提出了指導(dǎo)未來實(shí)踐的五大原則。2019年6月21日發(fā)布的《2019更新版國家人工智能研究發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃》旨在評(píng)估和指導(dǎo)研發(fā)資金投向美國國家科學(xué)基金會(huì)、美國國家衛(wèi)生研究院和美國軍方等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)，推動(dòng)人工智能領(lǐng)域前沿技術(shù)研究，確保美國在該領(lǐng)域的優(yōu)勢地位?！秷?bào)告》說明了美國政府在人工智能研發(fā)方面進(jìn)行投資的廣度、多樣性、影響力和重要性。盡管這份報(bào)告并非詳盡無遺，但它反映了美國支持的重大人工智能戰(zhàn)略和具體項(xiàng)目，也可以管窺美國人工智能研發(fā)活動(dòng)是如何推動(dòng)人工智能進(jìn)步的，以及如何進(jìn)一步影響到眾多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的。根據(jù)特朗普總統(tǒng)在行政命令中對(duì)人工智能的定位，美國必須首先保證在人工智能領(lǐng)域的研發(fā)能力和創(chuàng)新水平，才能保持其人工智能的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。美國有責(zé)任繼續(xù)利用其技術(shù)實(shí)力，支持下一代人工智能技術(shù)的早期研究，以推動(dòng)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)新的突破。

（二）公私合作推動(dòng)國家戰(zhàn)略落地實(shí)施

近年來，美國政府、大學(xué)和產(chǎn)業(yè)的合作體系實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的有效利用，促進(jìn)了人才流通，加速了科技成果轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了跨部門、跨機(jī)構(gòu)、跨企業(yè)的協(xié)同增效，對(duì)美國保持科技創(chuàng)新的領(lǐng)導(dǎo)地位起到了關(guān)鍵作用。美國已經(jīng)意識(shí)到擴(kuò)大公私合作是加速人工智能發(fā)展的重要途徑。鑒于此，美國國防部為了加強(qiáng)與工業(yè)部門、學(xué)術(shù)界的合作和交流，成立國防創(chuàng)新部門，促進(jìn)美軍利用現(xiàn)成的最新商業(yè)技術(shù)，借助外部的商業(yè)力量推動(dòng)軍事創(chuàng)新。同時(shí)，美國政府也十分重視與國外合作伙伴在人工智能研發(fā)領(lǐng)域的合作，通過設(shè)立合作項(xiàng)目、聯(lián)合開展基礎(chǔ)研究、合作部署基礎(chǔ)設(shè)施等措施，加速關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)突破。

（三）長期且持續(xù)性投資從根本上保障人工智能的競爭力

美國人工智能研發(fā)在世界上處于領(lǐng)先水平，得益于長期且持續(xù)性的投資。美國一直將人工智能作為美國政府投資的優(yōu)先事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)人工智能在新興技術(shù)中的核心地位，注重在具有潛在長期收益的基礎(chǔ)性領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)性投資。DARPA、美國國立衛(wèi)生研究院、美國國家科學(xué)基金會(huì)等機(jī)構(gòu)開展了大量具有長遠(yuǎn)價(jià)值的人工智能研究項(xiàng)目，為美國人工智能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了創(chuàng)新能力和核心競爭力，奠定了美國在人工智能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

（四）加強(qiáng)人工智能的倫理治理及政策指導(dǎo)

倫理道德等治理問題是人工智能發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)之一，需要達(dá)成治理共識(shí)，建立安全評(píng)估和管控能力，以為其劃出法律和倫理道德邊界。美國政府將解決人工智能的倫理、法律和社會(huì)影響作為《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》（2019版）的八大戰(zhàn)略之一，要求建立符合倫理的人工智能，制定可接受的道德參考框架，實(shí)現(xiàn)符合道德、法律和社會(huì)目標(biāo)要求的人工智能系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。2019年10月31日，美國防創(chuàng)新委員會(huì)發(fā)布軍用人工智能倫理原則，為美國國防部在未來戰(zhàn)斗和非戰(zhàn)斗場景中設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用人工智能提出了“負(fù)責(zé)、公平、可追蹤、可靠、可控”五大原則，國防部應(yīng)確保技術(shù)專家對(duì)人工智能的技術(shù)、開發(fā)過程和操作方法有足夠理解，防止在開發(fā)和部署戰(zhàn)斗或非戰(zhàn)斗人工智能系統(tǒng)時(shí)對(duì)人造成無意傷害。