美国会听证会展示人工智能发展现状及趋势

当前，DARPA正将投资重点转向第三代人工智能技术，用于创建能在特定语境下进行推理的机器。DARPA资助了超过24个项目，探索提高人工智能技术水平的方法，实现语境推理能力；此外，还有超过55个项目正在利用机器学习或人工智能技术，包括管理电磁频谱、检测和修补网络漏洞等。DARPA认为，将这些技术纳入与作战人员合作的军事系统，有助于在时间敏感的复杂战场环境中进行决策，理解不完整和相互矛盾的海量信息，并利用无人系统安全、自主地执行关键任务。

DARPA已经开展的人工智能项目主要包括：

①“终身学习机器”（L2M）。2017年启动，探索能让机器学习且不会发生灾难性遗忘的方法，使系统能够在任务期间动态地学习和改进，将以前的技能和知识应用于新情况。该项目正在开发完整的系统及其组件，并探索生物有机体的学习机制，目标是将其转化为计算过程。项目仍处于早期阶段，已经发现并解决了与构建和训练自我再生神经网络相关的挑战。

②“可解释的人工智能”（XAI）。开发新的机器学习体系结构，可对机器决策做出准确的解释，帮助用户理解系统如何工作及其可信度。项目具体目标是创建一套机器学习技术，用于生成可解释模型同时保持较高的预测精度，以便人类用户理解、适当信任和有效管理新一代人工智能合作伙伴。

③“机器常识”（MCS）。2018年10月启动，旨在使机器通过学习或其他方式获得常识，将探索认知理解、自然语言处理、深度学习等人工智能研究领域的最新进展。该项目正在寻求两种方法来开发和评估不同的机器常识服务：一是创建从经验中学习并模仿认知核心领域的计算模型，将开发与人类在早期发展阶段一样思考和学习的系统；二是构建一个常识知识库，可通过从网上阅读，回答与常识现象相关的基于自然语言和图像的质询。

“下一代人工智能”（AI Next）计划于2018年9月启动，在未来数年为新项目和现有项目投资20多亿美元。其目的是巩固并应用第二代人工智能技术，并探索和创造第三代人工智能科学与技术。包括五个重点领域：

①新能力。人工智能技术常用于DARPA的研发项目,包括60多个正在进行的项目,如“电子复兴计划”以及实时分析复杂网络攻击、检测欺诈图像、构建全域作战动态杀伤链、人类语言技术、多模态自动目标识别、生物医学和假肢控制等领域的项目。DARPA还将利用人工智能技术实现国防部关键业务流程的自动化，如对软件系统的自动化认证。

②稳健人工智能。人工智能技术已显示出对各种任务的巨大价值，但其失效模式却鲜为人知。DARPA正致力于解决这一不足，通过开展重点研发，为国防部提供具有可靠性的人工智能技术。

③对抗性人工智能。机器学习系统很容易被输入信息的改变所欺骗，用于训练此类系统的数据可能被破坏，而软件本身也容易受到网络攻击。随着更多基于人工智能的系统的部署应用，必须大规模解决这些领域的问题。

④高性能人工智能。过去十年，计算机性能的提高使机器学习与大型数据集和软件库的结合运用获得成功。在较低电力条件下获得更好性能，对于实现数据中心和战术部署而言至关重要。DARPA已在最先进的数字处理器上演示了人工智能算法的模拟处理，其速度和功率效率均提高了1000倍，还在研究人工智能专用的硬件设计，并通过大幅降低对被标注的训练数据的需求，来解决目前机器学习效率低下的问题。

⑤下一代人工智能。DARPA于20多年前发明了可实现人脸识别和自动驾驶汽车的机器学习算法，在研发下一代人工智能算法方面处于领先地位。下一代人工智能算法将使计算机从工具转变为解决问题的伙伴，DARPA的研究目标是使人工智能系统能解释其行为，并获取常识知识和用其进行推理。

除了新的和正在进行的研究，DARPA于2018年7月宣布启动“人工智能探索”（AIE）项目，作为“下一代人工智能计划”的一个关键组成部分。该项目由一系列高风险、高回报的子项目组成；研究人员需在获得合同后18个月内，使新的人工智能概念具备可行性；这些子项目利用简化的合同程序和筹资机制，可在机会宣布后3个月内就从提案发展到项目工作启动。

DIU旨在利用商业领域优势，为人工智能、网络、太空等新兴技术领域寻求先进商业解决方案并进行快速样机开发，以应对从战术层面到整个国防层面的军事挑战。其独特之处在于，致力在大约24个月的时间框架内开发和部署商业软硬件及方法。该机构在硅谷、波士顿、奥斯汀和华盛顿特区均设有办事处，这些地区的初创企业、顶尖科技公司和高校正在开展活跃的人工智能研发活动，构成了核心创新生态系统，这不仅有助于加深DIU与领先企业的联系，也将使国防部与风险投资公司建立更紧密的关系。DIU通过采用“商业方案开放征集”（CSO）招标流程（利用其他交易授权），更紧密地匹配商业条款和签约速度，降低其进入国防市场的壁垒，使国防部能比使用传统采办系统更快、更便宜地获得最佳商业技术。自从在2016年6月首次使用CSO流程开展竞争性招标以来，DIU已向103家公司授予合同，其中43家是首次与国防部合作的非传统承包商。

DIU寻求利用商业人工智能方案解决国防部问题，为国防部带来新能力，并鼓励非传统技术公司与国防部合作，扩大国家安全创新基础。

为了加强政府部门间的协调，DIU将与DARPA和联合人工智能中心及其他致力于人工智能的国防部门进行合作，并将其获得的商业知识以及与潜在供应商的关系提供给各军种及其实验室。其人工智能项目涉及与陆海空军等部门及参联会的合作。DIU还与国防创新委员会和新成立的国会人工智能委员会合作，以利用参与这些委员会的商业软件行业高管提供的方法和经验。DIU将与联合人工智能中心建立密切的伙伴关系，寻求在国防部的“国家任务计划”（NMI）中发挥领先作用，证明商业技术可通过快速样机开发用于解决关键国家安全挑战，为未来通过联合人工智能中心扩展其技术奠定基础。DIU希望引入商业部门所追求的人工智能开发方面的关键要素，如持续的反馈循环、使用数据进行活跃的试验以及迭代开发等，以实现可测量的结果并带来任务影响。

DIU人工智能投资组合聚焦于了解、跟踪和审查商业公司解决美军领导层和国防部合作伙伴确定的重要问题的能力，推动商业人工智能、机器学习和数据科学经验与军事作战人员的结合。其他投资组合也会采用基于人工智能的解决方案，但DIU的人工智能投资组合将优先处理三个具有重要影响的领域:

①计算机视觉：利用人工智能和机器学习，进行自动化目标识别和基础设施评估；例如，DIU正在为人道主义援助和救灾开发计算机视觉算法样机。

②大数据集分析和预测：利用人工智能和机器学习，比人类分析师更高效、更划算地理解大数据集和模式；例如，DIU正在为空军和陆军平台开发预测性维护应用程序的样机。

③战略推理：利用人工智能和机器学习，在充满不确定性、信息缺失和猜测的环境中，为自上而下的规划提供信息；例如，DIU正在为高层战略问题推理、绘制事件概率链、制定替代策略的应用程序开发样机。

此外，DIU还与联合人工智能中心建立了战略伙伴关系。该机构利用商业能力开发人工智能应用程序样机，然后验证和衡量其对任务要求的适用性，在成功后转移至联合人工智能中心，以扩展技术并集成到该中心的“国家任务计划”。其与联合人工智能中心的合作还寻求实现制度化的评估，即根据与特定任务需求相关的量化指标，严格评估人工智能性能。其人工智能投资组合的样机项目将推动制定指标，建立基准，并为构建通用基础提供支持。

（一）主要任务

联合人工智能中心于2018年6月建立，其任务是加速交付基于人工智能的能力，扩大人工智能在整个国防部的影响，并协调国防部的人工智能活动。该中心期望利用人工智能改革国防部，包括：通过快速交付能力来解决关键任务；为扩大人工智能对联合部队的影响建立通用基础；推动人工智能计划、政策和标准，寻求在开发强健、弹性、合乎伦理和安全的人工智能解决方案方面引领世界；吸引和培养世界一流的人工智能人才队伍和具备人工智能能力的员工队伍。

（二）地位与作用

作为执行《国防部人工智能战略》的关键机构，联合人工智能中心致力于推动整个国防部的人工智能能力交付，在人工智能交付的整个寿命周期发挥作用，重点关注短期内的样机开发、项目实施和作战应用，以满足当前需求。相比之下，研究与工程副国防部长（USD(R&E)）管辖内的人工智能项目聚焦于基础研究、长期技术开发及创新概念。双方将相互补充，并进行有效协作，同时成功发挥各自职能，以支持《国防部人工智能战略》实施。该中心已经与USD(R&E)下属的DARPA、国防创新小组和战略能力办公室合作，以增强近期和未来人工智能工作的统筹协调。

除了推动人工智能能力交付外，联合人工智能中心还在协调国防部人工智能活动方面发挥重要作用，以避免重复工作和成本超支，共享经验教训，并建立企业级方法推动人工智能转化。该中心将协调年度开支超过1500万美元的所有国防部人工智能相关项目。

（三）运行方式

联合人工智能中心将在整个寿命周期发挥作用，包括问题识别、样机开发、集成、扩展、转化和维护。该中心重视商业能力，并与军种及其他联合部队相关部门合作，系统地识别并选择新的人工智能任务计划，然后成立跨职能团队，快速获取样机，并推动在整个国防部扩展能力。为此，该中心正与领先的商业和学术伙伴就样机开发进行合作，并在数据管理、测试与评估、已交付能力评估、项目保护和网络安全等领域采用标准化流程。

其运行方式在国防部人工智能探路者项目“专家工程”有所体现。该项目已成功识别并开始解决将人工智能集成到作战的关键挑战，并为人工智能交付建立了一套初始数据、工具和基础设施，以及用于签约和采办、测试与评估、作战评估和项目保护的初始模板。

联合人工智能中心的早期项目具有双重目的：一是向最终用户交付基于人工智能的新能力；二是逐步发展对于扩大人工智能在国防部的影响必不可少的通用基础，包括共享的数据、可重用工具、框架、库、标准以及人工智能云和边缘服务，该中心将确保整个国防部能利用这种通用基础以加速人工智能发展。

该中心的人工智能能力交付项目分为“国家任务计划”（NMI）和“部门任务计划”（CMI） 两类。①“国家任务计划”旨在解决作战或业务改革方面的紧迫挑战，通常针对《国防战略》中的关键作战问题或由任务负责人提出，由联合人工智能中心推动开展，需要多军种创新、协调，并由该中心人员和国防部主题专家组成的跨职能团队负责执行。执行这些项目对于建立初步的通用基础必不可少。②“部门任务计划”旨在利用人工智能解决部门级挑战。该中心将与项目相关部门密切合作，通过资金支持、使用通用基础、与工业界和学术界合作等措施，帮助推动和加速部门人工智能的部署；相关部门在与该中心的协作下，负责确定和实施项目执行所需的组织结构。预计2020财年“部门任务计划”预算将迅速增长。

早期“国家任务计划”领域包括：①感知。提高情报、监视、侦察数据的处理、开发和传播能力，包括“专家工程”的工作。②预测性维护。为决策者提供计算工具，帮助预测、诊断和管理维护问题，降低成本并提高可用性、作战效能和安全性。③人道主义援助和救灾。减少搜索发现、资源分配决策和执行救援行动所需的时间。④网络感知。检测和阻止先进对手渗透和操纵“国防部信息网络”，提高安全性并保护敏感信息。该中心还在为2020财年的另一项重要“国家任务计划”制定问题，该项目将侧重于《国防战略》以及对抗匹敌和近似匹敌对手的行动。

该中心已与各军种和关键部门建立了强大合作关系。例如，与陆军新成立的人工智能任务工作组合作开展预测性维护，与国防创新小组合作将其数据知识应用于特种作战司令部和空军装备的可用性，与网络司令部和国家安全局合作制定新的网络相关任务计划。

该中心还将成为整个政府在开展人工智能工作方面的一个关键资源。在伦理、人道主义考虑以及短期和长期人工智能安全方面，该中心正与国防创新委员会密切合作，促进广泛对话，并为制定国防领域的人工智能原则提供投入。参与国家安全委员会和国家科技委员会人工智能特别委员会的相关工作，提供人工智能作战应用方面的政策和研发工作相关观点。在与国会的关系方面，作为人工智能国家安全委员会（《2019财年国防授权法》要求设立）与国防部的联络员。

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