8月9日，根据2022年《芯片和科学法案》的规定，美国国家科学基金委（NSF）发布了每三年更新一次的《技术、创新和伙伴关系部（TIP）路线图2024》[1]。未来三年，TIP将专注于针对性的投资，以增强美国在4个主要关键技术领域的竞争力。

一、路线图制定过程与方法

为确定4个主要的近期技术重点领域，TIP利用宏观风险分析框架来识别最迫切需要加速的关键技术领域，以增强美国的竞争力，并将这一评估与确定TIP应用导向和转化研究与开发最佳资助机制，将解决的机会或脆弱性相结合，详见表1。 

表1  风险分析框架

二、4个主要关键技术领域的风险分析与资助重点

1、人工智能、机器学习、自主性及相关进步

人工智能和机器学习已经成为塑造我们当下和未来的强大力量，它们有潜力为全球性挑战提供解决方案，彻底改变我们的工作、学习和娱乐方式，开启科学突破并塑造世界舞台上的力量平衡。在美国释放这种潜力需要对人工智能创新生态系统进行投资，特别是为了解决与建立一个人工智能劳动力队伍相关的脆弱性，为所有社区提供可行和可访问的路径，加强供应链，扩大对必要研究基础设施的访问，加速人工智能的应用，并提高人工智能系统的可信度。

TIP投资包括：在特定领域的人工智能应用上进行有针对性的投资，如生物技术、先进材料和先进制造，以加速有效解决方案的开发并促进经济竞争力；建立适合特定领域或与社会、国家和地缘战略挑战相关的人工智能模型训练的高质量数据集；支持创建试验平台，供研究和创新社区在一系列现实场景中原型设计和测试基于人工智能的解决方案，帮助加速创新向实践的转化，并鼓励进行健全的安全评估；通过支持多部门合作推进构建安全、信任、透明和问责制的人工智能系统方法论，推动负责任的人工智能系统开发和部署；通过社区大学、再培训计划和强调数据科学技能的体验学习机会，或在传统课程中结合负责任和道德的人工智能教学，开发包容性的路径，增加劳动力发展机会。

2、先进通信技术和沉浸式技术

通信和沉浸式技术的进步有潜力加速信息流动，转变协作能力，推动实时决策，并加速释放经济潜力。在美国推进先进通信能力对于许多其他关键技术领域也至关重要。特别是，美国有机会在边缘/近边缘计算、动态频谱共享、沉浸式技术以及低地球轨道卫星通信的发展和采用方面领先，这将振兴该领域，增加服务获取并带来积极的消费者、工业、社会和国家安全影响。高级云技术可以支持在网络边缘进行计算，促进结合感知、预测和自动决策的新应用。这些和其他能力也在使增强现实、虚拟现实、混合现实和扩展现实的方法上实现创新，这些在工业自动化、教育、娱乐和远程医疗等领域有众多用例。

TIP投资包括：利用美国在云和边缘设备方面的优势，激发对互联网接入网络及其使用方法的重新构想；扩大美国在频谱相关技术（如动态频谱共享和软件定义无线电）方面的领先地位，以经济高效地使用更高频率的无线电频段；建立在美国在高带宽/低延迟低地球轨道卫星通信领域的领导地位；投资于转化研究与开发，振兴服务于大多数美国家庭和企业的本地有线/光纤基础设施；支持试验平台和获取客户及政府测试环境的途径；扩展研究生奖学金、实习生和学徒计划，以创造更多进入高级通信和沉浸式技术行业的技术职业路径。

3、生物技术、医疗技术、基因组学和合成生物学

生物学、化学、材料、工程和计算机科学的融合使生物技术有潜力重塑从农业到制药行业的各个领域。日益增长的全球竞争以及与生物安全和生物安全相关的担忧使得保持美国的领导地位成为经济竞争力和国家安全的优先事项。实现生物技术在应用领域的变革潜力并服务于国家安全需要长期投资、提高制造能力、扩大支持研究成果转化的基础设施以及发展美国的人才基础。

TIP投资包括：加速以应用为导向的生物技术、基因组学和合成生物学研究转化；支持获取仪器和原型制作设施，以帮助将实验室的想法转化为具有商业潜力的产品；扩大劳动力发展机会，重点放在社区和技术学院的机会；与工业界合作开发技术和工艺创新，特别是利用人工智能以提高生物制造的速度、可靠性和效率；创建实验室规模的环境和基于软件的模型，准确模拟大规模制造；在特定领域如蛋白质设计、酶、分子识别、无细胞技术构建创新生态系统，这些领域有潜力引领新产业。

4、数据存储、数据管理、分布式账本技术以及网络安全，包括生物识别技术

快速的技术革新使得大量数据的生成、收集、共享、分析以及无缝流动成为可能。这些进步，结合人工智能的迅速采用，为从累积数据中提取价值以支持基于证据的决策能力、加速科学发现和创新（包括进一步加速人工智能的发展），以及获得巨大的社会和经济效益提供了前所未有的机会。然而，利用这些数据来释放这种潜力需要安全高效的存储解决方案、强大的网络安全措施，以及可靠安全的数据共享和记录保持方法。当考虑到生物识别数据以及如何负责任地利用生物识别方法进行认证和个性化时，这些要求变得更加关键。

TIP投资包括：通过奖金挑战和漏洞赏金等机制激励对数据管理技术的创造性使用，特别是增强隐私的技术；培养国家和区域性努力，以建立数据存储和生物识别设备制造的劳动力；支持创建测试和实验环境沙盒，用于增强隐私、分布式账本和网络安全技术；鼓励开发开源工具和数据集，帮助组织实施和测试增强隐私的技术和网络安全能力；培养受使用启发的研发，以推进应用创新模型、方法或构建。

三、确保TIP投资安全

根据《2020财年国防授权法》第1746节、《2021财年国防授权法》第223节以及2022年《芯片和科学法案》的要求，TIP将与美国国家科学基金会（NSF）研究安全战略和政策办公室主任领导的举措协调实施研究安全措施。这些措施包括所有TIP资助机会中全面披露当前和待定研究资助的要求，符合联邦披露要求。

TIP为其重大投资采取了额外的研究安全要求，要求每个区域创新引擎指定其领导团队的一名成员作为研究安全联系人，负责根据国家安全总统备忘录及其实施指南，来监督NSF引擎的活动、研究成果和共享资源的研究安全。TIP在关键技术领域投资时，包括推进开源资源的投资，将与NSF研究安全战略和政策办公室主任密切协调，继续在其项目中实施研究安全最佳实践，并建立研究社区的能力，以减轻外国干预的风险。这些努力将特别得益于研究安全战略和政策办公室主任最近采取的行动，建立一个信息交换所，授权研究社区识别和减轻外国干预，提高对研究安全风险规模和范围的定量理解，为美国各地的研究人员和机构开发研究安全培训模块，实施超出实施指南要求的外国财务披露要求，并创建工具以识别NSF资助研究人员与国外研究人员之间潜在的外国干预。                        （张秋菊）