在美國(guó)聯(lián)邦政府下轄的眾多部門(mén)與機(jī)構(gòu)當(dāng)中，美國(guó)能源部在對(duì)科學(xué)、技術(shù)及創(chuàng)新的關(guān)注方面可謂一枝獨(dú)秀。很多人可能都對(duì)能源部旗下極具突破性的實(shí)驗(yàn)室、世界一流的研究機(jī)構(gòu)以及擁有頂尖學(xué)術(shù)成果的傳奇員工們有所耳聞。自第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，美國(guó)能源部一直挺立在科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的一切開(kāi)創(chuàng)性與變革性努力的最前沿。除了對(duì)原子能的開(kāi)發(fā)與利用，能源部還提出人類(lèi)基因組計(jì)劃倡議，并在其他創(chuàng)新、高性能計(jì)算等研究型工作當(dāng)中發(fā)揮著重要作用。

▲ 圖：美國(guó)能源部AI與技術(shù)辦公室主任Cheryl Ingstad

事實(shí)上，美國(guó)能源部在物理科學(xué)方面的研究遠(yuǎn)超任何其他美國(guó)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)，包括通過(guò)勞倫斯-伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、艾姆斯實(shí)驗(yàn)室、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室以及其他數(shù)十個(gè)機(jī)構(gòu)等，都為美國(guó)在計(jì)算、物理、化學(xué)、材料科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的研究提供了超過(guò)40%的資金。就在不久之前，能源部還運(yùn)行著全球性能最強(qiáng)大的兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)：Summit與Sierra。

憑借一系列研究、計(jì)算與資金實(shí)力，能源部也率先推動(dòng)對(duì)AI及其應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)中的相關(guān)研究。今年早些時(shí)候，Cheryl Ingstad被任命為能源部AI與技術(shù)辦公室主任。在本文中，她將分享她的部分見(jiàn)解。

問(wèn)：人們可能不太了解，能源部與AI其實(shí)有著密不可分的悠久歷史。您能簡(jiǎn)單介紹一下嗎？

Cheryl: 憑借著近80年的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)、無(wú)與倫比的研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施以及對(duì)于加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)烈訴求，我認(rèn)為能源部以及我們下轄的17所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為美國(guó)乃至世界范圍內(nèi)最強(qiáng)大的創(chuàng)新孵化場(chǎng)。

我們?cè)贏I方面的探索經(jīng)歷可以追溯到上世紀(jì)七十到八十年代，當(dāng)時(shí)主要是利用基于規(guī)則的早期機(jī)器學(xué)習(xí)方法操作大型實(shí)驗(yàn)設(shè)施（例如粒子加速器）并分析大規(guī)模數(shù)據(jù)集。

從1990年到2010年這二十年間，各實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量工作，將新興機(jī)器學(xué)習(xí)用于處理可能造成嚴(yán)重后果的各類(lèi)國(guó)家安全挑戰(zhàn)，例如網(wǎng)絡(luò)安全與核不擴(kuò)散原則等。在此期間，能源部也著手?jǐn)U展自有超級(jí)計(jì)算機(jī)上的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

可以說(shuō)，我們的部門(mén)一直在機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能領(lǐng)域持續(xù)投入，并在數(shù)十年中持續(xù)與私營(yíng)部門(mén)及學(xué)術(shù)界保持著密切合作。憑借著豐富的經(jīng)驗(yàn)與無(wú)與倫比的計(jì)算能力，能源部建立起無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)地位，推動(dòng)聯(lián)邦政府致力于發(fā)展、促進(jìn)并實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)做出的種種承諾。

問(wèn)：能源部一直在以多種先進(jìn)方式使用AI與ML技術(shù)。您能否分享一些關(guān)于AI應(yīng)用的具體案例？

Cheryl: 目前，能源部及其國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正領(lǐng)導(dǎo)超過(guò)600個(gè)不同的AI項(xiàng)目，旨在加強(qiáng)我們?cè)谀茉?、網(wǎng)絡(luò)以及國(guó)家安全方面的核心使命，同時(shí)加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

我們使用AI技術(shù)推動(dòng)精準(zhǔn)的地下能源勘探，這不僅帶來(lái)了產(chǎn)量提升，同時(shí)也減少了對(duì)環(huán)境的破壞性影響。人工智能正幫助我們提高電網(wǎng)的可靠性與彈性，為美國(guó)的經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)家安全奠定了基礎(chǔ)。我們還使用AI增強(qiáng)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)攻擊防護(hù)水平?？梢哉f(shuō)在各個(gè)方面，能源部都在著力運(yùn)用AI這項(xiàng)突破性的技術(shù)。

但AI的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了能源部傳統(tǒng)認(rèn)知中的核心任務(wù)范疇，我們的實(shí)驗(yàn)室也正在使用AI技術(shù)提高農(nóng)作物產(chǎn)量、幫助預(yù)測(cè)地震等地質(zhì)活動(dòng)、加速新藥開(kāi)發(fā)并改善各類(lèi)致命疾病的診斷與治療方法。最近能源部憑借著全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一Summit的強(qiáng)大功能，配合自身在科學(xué)與AI方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為對(duì)抗COVID-19疫情貢獻(xiàn)了自己的力量。

問(wèn)：作為能源部人工智能與技術(shù)辦公室（AITO）的第一任主管，您是如何對(duì)能源部的AI技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)、交付與管理規(guī)劃的？

Cheryl: 首先，作為第一任美國(guó)政府民用AI技術(shù)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)者，我要榮幸地宣布，能源部AI與技術(shù)辦公室的成立對(duì)于AI發(fā)展具有重大意義。我們正面對(duì)一場(chǎng)巨大的變革，而AI將成為決定勝敗的關(guān)鍵所在。

之前我已經(jīng)提到，在龐大的能源部當(dāng)中，存在著數(shù)百個(gè)前景光明的技術(shù)項(xiàng)目。但在此之前，這些項(xiàng)目都是孤立存在，彼此之間缺乏協(xié)調(diào)與戰(zhàn)略規(guī)劃。

正因?yàn)槿绱?，去?月，前任能源部長(zhǎng)Perry才決定成立AITO以作為能源部AI工作的樞紐，著力評(píng)估、調(diào)協(xié)并推動(dòng)能源部在AI這一關(guān)鍵領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。

AITO的目標(biāo)非常簡(jiǎn)單：組織能源部?jī)?nèi)的各類(lèi)AI活動(dòng)（包括研發(fā)、應(yīng)用、政策乃至基礎(chǔ)設(shè)施工作），明確指定可加快項(xiàng)目成功的資源。最重要的是，對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，保證其如同激光一樣彼此聚焦以建立起統(tǒng)一的AI技術(shù)力量。

作為主管，我的首要任務(wù)是將AITO打造成能源部AI轉(zhuǎn)型道路上的推動(dòng)力。這種轉(zhuǎn)變絕非易事，其中必然會(huì)出現(xiàn)需要克服的挫折、障礙與挑戰(zhàn)。但我堅(jiān)信，通過(guò)合作，我們可以利用AI技術(shù)增強(qiáng)美國(guó)的能源、經(jīng)濟(jì)乃至國(guó)家安全，并給整個(gè)國(guó)家?guī)?lái)積極而持久的影響。

問(wèn)：您認(rèn)為公共部門(mén)在AI技術(shù)發(fā)展方面擁有哪些獨(dú)特的機(jī)會(huì)？

Cheryl: AI技術(shù)最令人興奮的一點(diǎn)，就是其實(shí)際應(yīng)用所帶來(lái)的潛在收益幾乎無(wú)窮無(wú)盡，完全取決于大家的想象力。在新任能源部長(zhǎng)Brouillette的引導(dǎo)下，能源部各計(jì)劃辦公室與實(shí)驗(yàn)室正在同AITO開(kāi)展合作，確定從運(yùn)營(yíng)到采購(gòu)的整體流程。正如部長(zhǎng)所言，我們能源部必須以身作則，率先展示AI技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

例如，很多人不知道美國(guó)能源部其實(shí)擁有并運(yùn)營(yíng)著國(guó)內(nèi)一部分電網(wǎng)，約有10%的美國(guó)民眾依靠這部分電網(wǎng)獲得可靠且價(jià)格合理的電力資源。為此，我們擁有的一大實(shí)際機(jī)遇，就是開(kāi)發(fā)AI解決方案以改善服務(wù)體驗(yàn)并幫助客戶(hù)進(jìn)一步降低能源使用成本。

在機(jī)構(gòu)間協(xié)作方面，能源部正與多家機(jī)構(gòu)聯(lián)手，研究如何將AI技術(shù)應(yīng)用于更多重要任務(wù)當(dāng)中——我們的近期目標(biāo)是幫助納稅人更好地管理資金，同時(shí)增強(qiáng)聯(lián)邦政府向全體美國(guó)民眾提供的服務(wù)。

更具體地講，我們還有機(jī)會(huì)在政府?dāng)?shù)據(jù)集的安全存儲(chǔ)、管理與分析方面有所貢獻(xiàn)。聯(lián)邦政府下轄的各個(gè)機(jī)構(gòu)都會(huì)產(chǎn)生規(guī)模龐大，但目前仍未得到充分利用的數(shù)據(jù)。美國(guó)能源部擁有安全的飛地基礎(chǔ)設(shè)施、強(qiáng)大的原始計(jì)算能力以及廣泛的科學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，完全能夠充當(dāng)這些數(shù)據(jù)集的交換平臺(tái)與策劃方，保證美國(guó)政府能夠運(yùn)用AI之力應(yīng)對(duì)國(guó)家發(fā)展所必須解決的各類(lèi)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

問(wèn)：那么，公共部門(mén)在AI領(lǐng)域又面對(duì)著哪些獨(dú)特的挑戰(zhàn)？

Cheryl: 與其他突破性技術(shù)一樣，AI技術(shù)也給我們帶來(lái)了不少當(dāng)前及未來(lái)需要逐步解決的難題。

首先就是，AI支持型決策能否得到驗(yàn)證、值得依賴(lài)且保證不存在人為偏見(jiàn)。要解決這個(gè)問(wèn)題，就需要在數(shù)據(jù)安全性、道德倫理以及隱私合理性等方面加以關(guān)注。

另外，公共部門(mén)需要認(rèn)真考慮AI發(fā)展給勞動(dòng)力市場(chǎng)帶來(lái)的沖擊。具體來(lái)講，我們不僅要意識(shí)到以往眾多只能由人工完成的任務(wù)，未來(lái)都將由AI接手并實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化，此外我們還需要幫助民眾為AI普及之后出現(xiàn)的新型工作崗位做好準(zhǔn)備。再有，隨著各民族國(guó)家及非國(guó)家組織在AI能力方面的進(jìn)步，對(duì)抗性AI正越來(lái)越多地成為人們關(guān)注的議題。

這些擔(dān)憂(yōu)不無(wú)道理，AI這一突破性技術(shù)也確實(shí)可能帶來(lái)負(fù)面影響。而相關(guān)挑戰(zhàn)的答案，要求我們?cè)谂﹂_(kāi)發(fā)技術(shù)本身之余，充分發(fā)揮創(chuàng)新觀念與想象力。

問(wèn)：能源部如何努力讓自有數(shù)據(jù)為AI/ML應(yīng)用做好準(zhǔn)備？

Cheryl: 這是個(gè)好問(wèn)題。如您所知，數(shù)據(jù)可以說(shuō)是AI項(xiàng)目成功的關(guān)鍵性前提。AI項(xiàng)目的最終表現(xiàn)，完全取決于我們?yōu)槠涮峁┰鯓拥臄?shù)據(jù)。以此為基礎(chǔ)，能源部的高層領(lǐng)導(dǎo)一直在通過(guò)數(shù)據(jù)治理委員會(huì)充分利用我們已經(jīng)擁有的大量遺留數(shù)據(jù)，并保證對(duì)后續(xù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)整理、標(biāo)記與保護(hù)。只有這樣，我們才有可能建立起及時(shí)且可驗(yàn)證的AI解決方案。

我們的一大核心目標(biāo)，就是將關(guān)鍵數(shù)據(jù)集以更廣泛、更輕松的方式交付給實(shí)驗(yàn)室的研究人員。我們希望減少各領(lǐng)域?qū)＜以跀?shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)管理方面耗費(fèi)的時(shí)間，將寶貴精力真正投入到AI的成功應(yīng)用當(dāng)中。

問(wèn)：能源部擁有全球最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，那么它們是如何應(yīng)用于AI項(xiàng)目的？

Cheryl: 目前，能源部對(duì)于計(jì)算能力以及創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的追求，確實(shí)達(dá)到了無(wú)與倫比的程度。

我們擁有全球速度最快、性能最強(qiáng)的三臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)中的兩臺(tái)，而且能源部很快將部署三臺(tái)下一代百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，這將幫助我們以更加驚人的速度處理海量數(shù)據(jù)。

在迫切需要AI洞見(jiàn)時(shí)（例如聯(lián)邦政府在面對(duì)COVID-19疫情時(shí)），能源部的超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠在幾小時(shí)甚至幾分鐘之內(nèi)，完成其他系統(tǒng)需要數(shù)周乃至數(shù)月才能完成的計(jì)算任務(wù)。

事實(shí)上，能源部也是COVID-19高性能計(jì)算聯(lián)盟的主要合作伙伴之一。參與各方利用AI技術(shù)分析大量數(shù)據(jù)，希望從中發(fā)現(xiàn)關(guān)于冠狀病毒的新穎見(jiàn)解。

問(wèn)：AI技術(shù)對(duì)于能源部未來(lái)的發(fā)展愿景又有著怎樣的重要作用？

Cheryl: 我堅(jiān)信，如同一百多年前出現(xiàn)的電力一樣，AI技術(shù)也將給我們的日常生活帶來(lái)巨大的變化。Brouillette部長(zhǎng)也意識(shí)到了這一點(diǎn)，他的愿景是通過(guò)加快技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、交付與應(yīng)用，將能源部轉(zhuǎn)變?yōu)槊绹?guó)政府當(dāng)中民用AI領(lǐng)域的牽頭機(jī)構(gòu)。

如今，AI技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)能源部的眾多關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域發(fā)揮作用包括美國(guó)的能源可靠性、環(huán)境管理、核安全、國(guó)家情報(bào)與科學(xué)發(fā)現(xiàn)等等。它還在改變著我們應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的方式，幫助我們保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、為情報(bào)機(jī)構(gòu)提供信息支持，甚至改變著我們檢測(cè)及應(yīng)對(duì)惡意網(wǎng)絡(luò)威脅的具體方式。

能源部還負(fù)責(zé)制定對(duì)于國(guó)家擁有重大影響的安全決策。在各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域建立安全且可信賴(lài)的AI解決方案，自然也要求能源部突破當(dāng)前我們對(duì)于AI前沿的認(rèn)知邊界。

問(wèn)：能源部對(duì)于AI應(yīng)用層面的道德規(guī)范與負(fù)責(zé)任態(tài)度又有著怎樣的看法？

Cheryl: 正如總統(tǒng)在《人工智能行政令》中所明確指出，美國(guó)在AI的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用方面必須處于領(lǐng)先地位，我們需要借此保證隨著AI技術(shù)在日常生活中的普及，其同時(shí)也能體現(xiàn)美國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)價(jià)值觀以及各項(xiàng)基本權(quán)利的尊重。

美國(guó)有權(quán)利、也有義務(wù)引領(lǐng)AI技術(shù)發(fā)展，并與私營(yíng)部門(mén)、學(xué)術(shù)界以及志同道合的盟友們建立合作關(guān)系，共同塑造出更美好的未來(lái)AI發(fā)展態(tài)勢(shì)。

問(wèn)：能源部打算如何幫助勞動(dòng)力市場(chǎng)為AI時(shí)代的到來(lái)做好準(zhǔn)備？

Cheryl: AI正在創(chuàng)造全新的職業(yè)道路，同時(shí)改變著每個(gè)人的生活。為此，我們經(jīng)濟(jì)體系中的各個(gè)部門(mén)都在以不同的角度努力應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。在能源部，我們一方面增強(qiáng)現(xiàn)有員工的AI能力，同時(shí)也在為未來(lái)需求吸納更多人才，希望借此保證能源部能夠充分利用這項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化并完成各項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的基本任務(wù)。

為此，我們已經(jīng)開(kāi)始組織在線培訓(xùn)課程與教育研討會(huì)，希望提高聯(lián)邦政府雇員的整體技術(shù)水平。在教育計(jì)劃的制定中，我們結(jié)合了來(lái)自各實(shí)驗(yàn)室、私營(yíng)部門(mén)以及高等教育合作伙伴的意見(jiàn)，幫助非專(zhuān)業(yè)人士了解AI的奧秘、鼓勵(lì)員工以創(chuàng)造性方式思考AI解決方案如何幫助其高效處理工作，同時(shí)也引導(dǎo)他們積極解決由AI技術(shù)帶來(lái)的一系列道德、法律與社會(huì)問(wèn)題。

對(duì)于能源部來(lái)說(shuō)，要真正為AI的全面普及做好準(zhǔn)備，首先需要由AI技術(shù)專(zhuān)家對(duì)AI技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化調(diào)整。為此，我們通過(guò)各國(guó)家實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)、獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃、研究經(jīng)費(fèi)、交流通道以及客座教授計(jì)劃等制定起多項(xiàng)平等戰(zhàn)略，借此培養(yǎng)、招募并保留具備強(qiáng)大專(zhuān)業(yè)知識(shí)的廣泛AI人才。

但除了能源部，我認(rèn)為我們需要在國(guó)家層面發(fā)起一項(xiàng)與STEM類(lèi)似的綜合性教育計(jì)劃，激發(fā)人們對(duì)于AI相關(guān)課程的興趣。此外，我們還應(yīng)制定適當(dāng)?shù)姆侄问秸n程，保證未來(lái)的勞動(dòng)力在教育過(guò)程中充分了解AI這一具有突破性的技術(shù)成果。

問(wèn)：能源部如何在AI探索中引入行業(yè)及私營(yíng)部門(mén)的力量？

Cheryl: 我們辦公室最近剛剛發(fā)布了第一項(xiàng)信息征集令（RFI），要求AI社區(qū)就最重要的AI技術(shù)與應(yīng)用方式提出自己的看法，探討這些技術(shù)與應(yīng)用方式如何保證美國(guó)能夠在未來(lái)十年中保持AI領(lǐng)先地位。我期待看到業(yè)界的回復(fù)，也希望他們的真知灼見(jiàn)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)能夠在不久的未來(lái)成為攻克AI挑戰(zhàn)的重要武器。

問(wèn)：在未來(lái)幾年中，您自己最期待看到哪些AI技術(shù)突破？

Cheryl: 我最期待看到如何開(kāi)發(fā)并組合多種AI技術(shù)，例如將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自然語(yǔ)言處理以及稀疏數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，借此創(chuàng)造出能夠改變國(guó)家安全、企業(yè)、行業(yè)乃至醫(yī)療保健領(lǐng)域的突破性解決方案。在醫(yī)療保健方面，我認(rèn)為AI將迸發(fā)出幾乎無(wú)窮無(wú)盡的診療與護(hù)理潛能。