一、前言

美國白宮於2023年5月宣布透過美國國家科學基金會(National Science Foundation, NSF)投入1.4億美元資金，成立七個新的國家人工智慧研究機構。新人工智慧研究機構將以合乎道德、值得信賴、負責任以及符合公眾利益等原則追求人工智慧(AI)技術的創新與突破，協助美國應對氣候變遷、網絡安全、教育和公共衛生等面向的挑戰。除了技術創新之外，此項投資將同時強化美國人工智慧研究的基礎設施，促進高等教育機構、聯邦機構、產業與其他單位之間的合作，支持多元化人工智慧勞動力的發展，並且解決人工智慧帶來的潛在風險。

二、新研究機構與研究主軸介紹

新人工智慧研究機構聚焦的研究領域涵蓋：值得信賴的人工智慧(Trustworthy AI)、下世代網路安全智慧型代理人(Intelligent Agents for Next-Generation Cybersecurity)、氣候智慧型農林業(Climate Smart Agriculture and Forestry)、人工智慧的神經與認知基礎(Neural and Cognitive Foundations of Artificial Intelligence)、人工智慧輔助決策(AI for Decision Making)、以人工智慧擴增學習以促進教育機會並改善成效(AI-Augmented Learning to Expand Education Opportunities and Improve Outcomes)等。以下分別介紹各研究機構之研究重點：

(一) 值得信賴的人工智慧
研究機構1：NSF Institute for Trustworthy AI in Law & Society (TRAILS)
執行單位：馬里蘭大學帕克分校(University of Maryland, College Park)
主要資助單位：NSF、美國國家標準與技術研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)
AI具備解決複雜問題以及提高生產力的潛力，然而當前AI系統運作之透明度不足，並且可能產生無法預期的結果。前述問題大幅削減民眾對AI的信任度，同時減緩AI系統的普及。TRAILS將致力於提高AI系統的可信度。首要目標是改變AI系統設計與開發方法，提高社會大眾對AI技術的接受度。另一項目標是為產業與政府制定最佳實踐方式(best practice)，期望在促進AI創新的同時能確保大眾知情、共同參與以及安全。規劃的方向包括：(1)社會價值：提高AI開發時利害關係人的參與程度，包括讓不同社群參與設計；(2)技術設計：開發能提高AI透明度和信任度的工具，讓使用者和開發人員能了解AI系統的運作方式；(3)社會技術感知(Socio-Technical Perceptions)：開發新的措施與工具以評估AI的可理解性(interpretability)與可解釋性(explainability)，使民眾能更深入地理解AI技術；(4)治理：包含數據和技術的治理制度之分析與紀錄，以為可信賴之AI平台開發與技術監管提供支持。
 

(二) 下世代網路安全智慧型代理人
研究機構2：AI Institute for Agent-based Cyber Threat Intelligence and Operation (ACTION)
執行單位：加州大學聖塔芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)
主要資助單位：NSF、國土安全部(Department of Homeland Security, DHS)、IBM
為了面對與日俱增的網路威脅並且保護用戶安全與隱私，需要開發新的網路安全方法，以即時識別與糾正漏洞、偵測威脅、減輕網路攻擊的傷害並且盡速從攻擊中恢復。ACTION 研究機構將與網路安全專家合作開發創新的網絡安全方法，例如網路安全智慧型代理人(intelligent agent)。該智慧型代理人能預測對手行動，迅速採取糾正措施，同時能自主學習，持續累積經驗與知識，並且與人類專家合作，共同提升網路安全性與韌性，以因應日新月異的網路攻擊。
 

(三) 氣候智慧型農林業
研究機構3：AI Institute for Climate-Land Interactions, Mitigation, Adaptation, Tradeoffs and Economy (AI-CLIMATE)
執行單位：明尼蘇達大學雙城分校(University of Minnesota Twin Cities)
主要資助單位：國家食品與農業研究中心( National institute of food and agriculture, NIFA)
目前美國農林業面臨著許多嚴峻的挑戰，包括溫室氣體(GHG)濃度上升、氣候變遷、農業林業生態環境惡化、勞動力短缺與高齡化等。AI-CLIMATE研究機構旨在整合農業和林業之科學知識，並且利用新AI技術與方法，緩解氣候變遷的負面衝擊，以及改善農村經濟。目前規劃包括創建一個結合AI、氣候智慧型農業與林業之新學科(稱為AgFoAI)以及其創新生態體系，實踐一個運作良好的碳交易市場，並且開發新穎的AI解決方案，包括利用AI優化溫室氣體與生物質量(biomass)的計算、開發應用於農林業的電腦視覺技術與數位孿生、設計易於使用的多尺度(multi-scale)決策支持工具等。
 

(四) 人工智慧神經與認知基礎
研究機構4：AI Institute for Artificial and Natural Intelligence (ARNI)
執行單位：哥倫比亞大學(Columbia University)
主要資助單位：NSF、國防部(Department of Defense, DoD)
近十年來，美國對於包括神經的活動、大腦學習與認知等方面的知識有顯著地發展，然而，相關研究成果卻未能帶動整合至AI的進展。ARNI 將著重於神經科學、認知科學和AI等三大領域之間的跨領域研究與專業人才培訓，以加速此三項領域之個別及整合的研究進展，並且擴大其對社會的影響。克服目前AI學習系統的侷限性與挑戰為ARNI的重要研究方向，包括利用有限數據進行學習、解釋因果關係與不確定性、終身學習等。前述挑戰之突破亦有助於提升對大腦運作、學習與理解的認識。另外，ARNI亦冀望能將人工智慧技術與神經認知科學結合，並開發出各種創新應用以解決實際的問題，例如：更有智慧的醫療決策支持系統與家庭助理；更優異的社會安全網與輔助系統，以為弱勢群體提供及時的幫助；能解析更為龐大的數據量以解決更複雜的問題。
 

(五) 人工智慧輔助決策
研究機構5：AI Institute for Societal Decision Making (AI-SDM)
執行單位：卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)
主要資助單位：NSF
當公衛危機或災難發生時，決策制定將面臨著嚴峻挑戰。除了需要在瞬息萬變、充滿不確定性且資源受限的處境下，迅速制定出複雜且能挽救性命的策略，同時也需要將多方面因素納入評估，包括：利害關係人(如醫護人員、救災人員)面臨的風險、資源分配的公平性、社會接受度等因素。AI-SDM將結合AI與決策科學等領域，發展新的AI理論與技術，開發以人為中心的AI決策支持工具、管理工具等解決方案，以協助公共衛生官員、急救人員、社區工作者等利害關係人能於緊急狀況發生時，迅速作出決策，並且幫助其檢討與優化決策流程。
 

(六) 以人工智慧擴增學習促進教育機會並改善成效
研究機構6：AI Institute for Inclusive Intelligent Technologies for Education (INVITE)
執行單位：伊利諾大學香檳分校(University of Illinois , Urbana-Champaign)
主要資助單位：NSF、教育科學研究院(Institute of Education Sciences, IES)
INVITE規劃藉由新穎的AI工具和方法，重新構建教育技術與學習者的互動模式，以支持毅力、學術韌性(academic resilience)與協作等三項關鍵非認知技能的發展。INVITE將著重於：研析學童如何交流科學、技術、工程與數學(STEM)；如何透過具有挑戰性工作學習堅持；以及教師如何支持和促進學童非認知技能的發展等。並且依據前述研究的成果，開發出對應的AI工具，同時將其整合於課堂學習中，使教師能夠以更適合學童發展的方式支持其學習。另外，INVITE將於下列三項核心上展開研究：(1)建置具代表性的數據資料庫，具體措施包括克服數據偏見、確保數據蒐集的一致性、共享數據並保護隱私；(2)建立新的方法來理解學習者的行為，並且創建一個包括對非認知技能評估的學習者模型；(3)創造具包容性的STEM學習環境。

研究機構7：AI Institute for Exceptional Education (AI4ExceptionalEd)
執行單位：紐約州立大學水牛城分校(University at Buffalo)
主要資助單位：NSF、IES
美國教育體系估計有超過340萬名學童需要言語(speech)和語言(language)治療服務，然而具有資格的語言病理學家(speech-language pathologists, SLP)僅約6萬名。COVID-19大流行更進一步加劇了前述差距，導致SLP幾乎不可能為學童的個別需求提供個人化服務。AI4ExceptionalEd旨在開發先進的AI技術以改善SLP短缺的現象，並且擴大SLP的服務範圍，從而使任何需要語言治療的學童都能獲得妥善的服務。該研究機構規劃開發兩款新穎的AI解決方案：(1) AI篩選器(AI Screener)，以為所有學童提供早期篩檢。預計將部署於幼兒教室，藉由分析學童課堂互動的聲音與影片，篩選出需要治療的學童。(2)與SLP 合作開發AI教育管理系統(AI Orchestrator)，該系統能協助SLP制定個人化教育計畫(Individualized Educational Plan, IEP)，評估學童的學習狀態並且提供以證據為基礎的個人化干預(interventions)。

三、結語

本次戰略性投資預計將促進值得信賴AI技術的發展，並且利用先進AI技術強化網絡安全、應對氣候變遷、擴大對大腦的認識、改善公共衛生與教育等，同時也進一步強化了美國國家人工智慧研究機構網絡。過去已成立的AI研究中心共有18間，包括專注於提升天氣預測準確度的AI2ES；專注於優化分子發現、合成與製造的MMLI等。此研究機構網絡將持續推動先進AI技術的研究與創新，從而保障未來美國人民的安全和權利。