2021年1月，美國總統科學技術顧問委員會（PCAST）向美國總統和國會提交《網絡和信息技術研發計劃評估報告》，強調了微電子學和未來產業（IotF）的重要性，提出進一步加強網絡和信息技術研發（NITRD）計劃，以確保美國在當前和未來的全球領導地位和公共投資回報。

NITRD計劃是美國聯邦政府最早實施、最大的、跨部門的信息技術領域正式計劃。該計劃是美國先進網絡和信息技術（NIT）研發的主要政府資助來源，如計算機、網絡和軟件等。PCAST定期對NITRD計劃進行評估，本次報告評估了2015年以來NITRD計劃的進展情況，著重探討了六個美國國家利益相關的NIT新興趨勢和領域，并根據調查結果提出了建議。

一

美國利益相關的新趨勢和領域

1. 微電子學

微電子學是NIT的基礎，從材料到半導體工藝器件，從片上系統到多芯片組件，幾乎涉足NIT的方方面面。微電子學領域，美國面臨的三個挑戰包括：1）隨著晶體管尺寸的縮小，微電子技術受限于物理極限和散熱問題，需要新的技術范式來支持相關性能的持續增長。2）美國面臨著微電子學供應鏈安全方面的挑戰，該挑戰與制造業成本和微電子產業全球化密切相關。3）商業處理器的脆弱性與硬件設計的網絡安全影響緊密相關，提升研究人員、技術人員和決策者對此的解釋和理解的至關重要。

2. 未來產業

人工智能（AI）、量子信息科學（QIS）、先進通信網絡、先進制造、生物技術等IotF具有促進美國經濟繁榮和確保美國國家安全的潛力。它們有助于促進未來科學發現和經濟創新，它們的協同作用將促進彼此及相關重要領域的突破發展。其中，AI、QIS、先進通信網絡屬于NIT范疇：1）AI技術增加了信息濫用的風險，同時正在改變網絡安全的格局。隨著AI應用新方式的不斷出現，設計和評估AI系統可靠性的原則和方法至關重要。2）QIS的發展可能帶來新通信技術、新傳感方式以及計算和仿真的新范式，具有全方位顛覆NIT現有格局的潛力。量子計算也將帶來網絡安全風險，如量子算法能破解現有電子通信和存儲數據的加密方法。后量子密碼、量子通信、量子網絡等仍將是今后的重點研究方向。3）先進通信網絡將促進自動駕駛、精細農業、遠程醫療等的發展和應用，但面臨著頻譜使用方面的挑戰。

3. 跨部門合作

政產學間合作機制將加速NIT發展，跨部門協調有助于加速研究成果的轉移轉化。PCAST在2020年的工作報告中強調了新型跨部門合作伙伴關系的重要性，提出跨部門研究所以促進政府、產業界、學術界和非營利組織間的創新研發伙伴關系，又稱“IotF聯合體”。除了具有跨部門合作特點外，“IotF聯合體”具有跨學科特點，利用至少2個IotF領域組合來解決未來社會的共同挑戰。

4. 研發成果轉化

2015年評估報告指出了NITRD研究成果轉化的重要性。NITRD一些工作組的戰略計劃強調了成果轉化。《聯邦網絡安全研究和發展戰略計劃》建議聯邦政府通過研究聯盟、小企業創新研究獎勵、系統集成商論壇等支持成果轉化。《未來先進計算生態系統戰略計劃》《國家人工智能研發戰略計劃2019》均強調了政府、產業界和學術界合作在加速成果轉化中的重要性。“逆向轉化”，即總結現有實例的經驗和教訓來推動基礎研究，這將促進創新周期循環，加速成果轉化的前瞻性部署同時反哺基礎研究創新。

5. 與國家科學和技術理事會（NSTC）進行相關協調

NIT技術已成為科技進步的關鍵，引起了NSTC許多小組委員會的重點關注。例如，美國地球觀測小組委員會、全球變化研究小組委員會和地球系統可預測性快速跟蹤行動委員會等都需要協調有關大規模數據和高性能計算使用方面的研究。納米科學、工程和技術委員會（NSET）負責監督NNI和NITRD在微電子學研究方面的重疊利益，這可能會幫助維持后摩爾時代計算性能的持續增長。PCAST認為通過國家協調辦公室（NCO）網絡，可以進一步加強一些領域的融合發展機會。此外，一些聯邦機構指定同一位專家擔任多個小組委員會或機構間工作組（IWG）成員，以促進相關領域工作的交流和協調。

6. 勞動力發展和培訓的新方法

2018年美國STEM（科學、技術、工程、數學）教育戰略計劃將多樣性和包容性作為其目標之一，強調：1）建立戰略合作伙伴關系；2）讓學生參與學科融合；3）建立計算能力。在勞動力發展方面，NITRD計劃與該戰略的這些目標和重點高度一致，并且已經深度參與其中。為確保美國在NIT的領先地位并培養未來科學家，PCAST認為有必要擴大各級各層面NIT的受培訓人數，同時應繼續保持NIT及相關領域的全球人才高地，重新強調吸引和留住國際優秀人才。

二調查結果及建議 1. 有關NITRD計劃整體執行

調查結果1：NITRD計劃（包含NITRD NCO和小組委員會），有助于確保美國NIT研發的適當和有效，包括NIT研發的資助、管理、協調、實施和活動。

小組委員會、NCO、IWG三方組織結構是協調、管理、指導、執行NIT研發活動的有效機制。通過NITRD小組委員會和IWG建立的長期關系促進了NITRD各機構之間有益信息共享和工作協調。

聯邦政府需要對NIT領域的基礎研究進行持續的支持，協調各機構支持這項工作對國家利益至關重要。

2015年以來，NITRD開展的工作回應了2015年評估意見，而這些工作仍需持續進行。

NITRD預算補充呈現的信息無法進行縱向跟蹤和比較；NIT發展迅速，5~6年的審查周期太長。

建議1：現有NITRD計劃模式及其協調各參與機構NIT領域基礎研究的方法應該持續，但需要調整。

將5~6年的審查周期調整為3年。

NITRD計劃應逐步改進現有組織結構，而不應進行大規模重組。

啟動新的IWG和項目組成領域（PCA），并在預算補充中注明是否為新增。

2.有關NITRD計劃跨部門合作

調查結果2：NITRD計劃不僅在協調聯邦政府活動方面有效，而且可以通過強化政產學研合作和國際合作來加速創新和與國際同行并跑。

有些IWG未將跨部門會議作為其工作的一部分加以強調。

有些IWG的戰略計劃未將成果轉移轉化和跨部門合作作為核心要素。

建議2：NITRD計劃應審查現有的組織結構和業務，為跨部門和國際合作提供機會。

采取更有力的措施擴大跨部門合作，加強外聯和公眾影響力。

跟蹤國際同行相關工作并適當參與其中，加強與NSTC國際科技協調小組委員會協調工作。

3.有關未來產業

調查結果3：IotF對美國經濟和研究競爭力至關重要，加強相關領域的協調十分必要，NITRD協調組適合發揮這一協調作用。

NITRD計劃的AI活動是IotF領域協調方面的典范。AI IWG成立于2018年，AI PCA成立于2020年。

除了AI領域外，NITRD計劃對其他4個IotF領域尚未有明顯的側重。

建議3：NITRD計劃應審查現有組織結構和業務，加強NIT相關的IotF領域協調工作。

繼續維持NITRD計劃的AI協調工作，以及NITRD IWG、NSTC AI特設委員會、MLAI小組委員會間的協調工作。

通過小組委員會、大規模網絡（LSN）和無線頻譜研發（WSRD）工作組強化NITRD先進通信網絡研發的協調工作，尤其在頻譜共享方面。

加強與國家量子協調辦公室（NQCO）和NSTC QIS小組委員的協調，尤其關于后量子密碼研發和其他影響NIT發展的QIS研究方向；強化NIT在實現綜合量子信息系統的作用。

與生物防御研發小組委員會和生物科學小組委員會等NSTC機構合作，協調生物技術領域相關工作。

與NSTC先進制造小組委員會和美國制造研究所合作，協調先進制造領域相關工作。

4.有關微電子學

調查結果4：微電子學是NIT的基礎，高效和安全的微電子學供應鏈對NIT產業至關重要。

NITRD協調微電子學研究的努力表明其在該領域的空白。盡管NNI有微電子學重點領域，但截至2020年，雙方沒有明確的NNI-NITRD聯合計劃來確保NNI在該領域的研究可以無縫對接到NITRD的研究系統中。

在微電子學研發活動中，軟硬件和系統架構之間缺乏研發協調和聯合研究計劃。

建議4：NITRD計劃應明確將微電子學納入其研發計劃中。

可以采取獨立IWG形式，或者將硬件/組件研發納入現有的IWG中。

應當加強NNI-NITRD協調，以確保研發戰略與項目計劃保持一致。

5.有關勞動力及人才發展

調查結果5：NITRD計劃應加大協調和整合NIT領域聯邦機構的教育和勞動力培養工作。

NITRD計劃已經參與協調NIT教育和勞動力培養工作。如何培養下一代具備網絡技術能力的個人和專業人才已納入多個NITRD IWG的優先事項。

有必要擴大NIT領域各級專業人才數量。

美國必須繼續成為NIT及相關領域全球人才高地，吸引和留住國際優秀人才。

建議5：NITRD計劃應進一步研究如何協調參與機構，如IWG或其他跨機構組織，確保它們的支持：

NIT領域的STEM教育，包括博士研究生獎學金。

2年制和4年制教育機構的計算科學交叉和融合項目（CS+X）。

培訓和再教育非技術勞動力，擴大網絡技術勞動力隊伍。

多樣性和包容性的NIT勞動力，包括各級技術人員、工程師、科學家。

加強吸引和留住國際優秀人才。

原文標題：【政策規劃】美國網絡和信息技術研發計劃評估報告

文章出處：【微信公眾號：集成電路研發競爭情報】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq