美国政府侧重支持哪些先进信息技术？

宏观 证券研究报告 2024年06月17日 作者 美国政府侧重支持哪些先进信息技术？ 宋雪涛分析师 SAC执业证书编号：S1110517090003 "网络与信息技术研发计划"（NITRD）是美国政府用来资助计算、网络和软 songxuetao@tfzq.com 件等先进信息技术领域研究与开发的重要项目。NITRD的预算申请揭示了 美国政府在信息技术尖端领域所侧重的优先事项。 2024年的预算侧重投入于人工智能、高性能计算基础设施与应用、以及大规模数据管理和分析等重点领域。 2024年预算超过1000万美元的项目中预算增加主要涉及军事行动相关的网络安全和隐私、海军战场防空战传感器数据整合的人工智能技术、陆军高超音速武器项目相关的先进通信网络和系统、支持关键清洁能源技术研究的高性能计算系统、地质调查中应用的人工智能技术、针对COVID-19的大规模数据管理和分析等领域。 这些预算的增长体现了对提升国家安全、加速技术创新以及应对全球性挑战的重视。 风险提示：美国在2024年根据实际情况对不同领域追加补充资金；地缘政治摩擦加剧导致部分领域资金需求超出预算；美国AI领域应用场景发展不及预期；美国大选年清洁能源领域发展不确定性较大 相关报告 1《宏观报告：宏观-再论经济去金融 化》2024-06-16 2《宏观报告：宏观报告-通胀难放缓， 联储难作为》2024-06-14 3《宏观报告：宏观-6月市场的宏观 逻辑》2024-06-12 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1 一、什么是NITRD？ "网络与信息技术研发计划"（NITRD）是美国政府用来资助计算、网络和软件等先进信息技术领域研究与开发的重要项目。 作为美国最古老和规模最大的跨学科、多技术、多领域研发计划之一，NITRD汇集了22个成员机构，每年投入大量资金用于识别和研发先进网络和信息技术，并将其转化为联邦政府和国家所需的实际应用。 此外，NITRD不仅通过促进机构间的沟通与合作，实现了资源配置优化、研发效率提升和投资效益优化，还通过加强学术界和工业界合作，促进了美国创新生态系统的构建。 与2023年相比，NITRD在2024年的财政预算申请金额提升至109亿美元，这一显著增长主要得益于广义上人工智能研发的预算增加至31亿美元，显示美国出对这一关键技术领域的重视。 从2018年开始，人工智能领域就已经成为NITRD预算的一部分。考虑到AI技术在NITRD中多个领域的均有涉及，因此在2020年的预算报告中，NITRD首次单独列出了人工智能领域的预算，并同时公开了与AI技术相关的其他领域的资金分配情况，共同构成了广义上的人工智能研发预算。 图1：FY2022-FY2024美国NITRD相关机构的投资金额/预算申请金额 注： 1."FY2022"指的是2022财年最终的预算授权（实际数字），"FY2023"指的是根据2023财年通过的预算，而"FY2024"则指的是在2024财年总统预算申请； 2.图中FY2022和FY2023不包括追加的补充资金，其中，FY2022年追加补充资金为591.4百万美元、FY2023年追加补充资金为1,534.6百万美元； 3.DARPA的预算是独立于DOD和国防部长办公室（OSD）报告； 4.DOE/NNSA的预算单独列示，与DOE的其他办公室不同。 资料来源：SUPPLEMENTTOTHEPRESIDENT'SFY2024BUDGET，天风证券研究所 二、2024年NITRD预算重点领域是哪些？ 2024年的预算侧重投入于人工智能、高性能计算基础设施与应用、以及大规模数据管理和分析等重点领域。 图2：FY2023和FY2024美国NITRD不同研究领域（PCAs）的预算金额（单位：百万美元） FY2023 ACNS–先进通信网络和系统 363.9675.0 1631.6 1787.6 483.3 633.3 196.9 1907.0 685.6 486.1 544.2 877.1 AI–人工智能 CHuman–计算支持的人机交互、通信和增强 CNPS–计算支持的网络物理系统 CSP–网络安全和隐私 FY2024 381.4721.4 1691.0 1872.4 499.8 664.6 238.0 2008.3 750.8 551.7 625.9 905.2 EdW–教育和人力资源 ENIT–网络和信息技术的电子设备EHCS–高性能计算系统的启用研发HCIA–高性能计算基础设施和应用IRAS–智能机器人和自主系统LSDMA–大规模数据管理和分析SPSQ–软件生产力、可持续性和质量 注：在PCAs下报告的AI预算并非NITRD完整的AI预算。在PCAs下报告的AI研发投资的例子包括机器视觉的通用方法的研发、机器学习、网络安全挑战、计算语言学算法，以及为神经形态计算进行优化的架构或芯片。在其他PCAs中报告的AI投资的例子包括机器人的研发（属于IRAS）、数据分析和管理生态系统的研发 （属于LSDMA）、人机交互（属于CHuman）、网络安全研究（属于CSP），以及通用神经形态计算（属于EHCS）。资料来源：SUPPLEMENTTOTHEPRESIDENT'SFY2024BUDGET，天风证券研究所 人工智能领域的发展持续聚焦于多个关键方向，包括开发通用AI系统、高效的组合优化技术，推动安全有效的人机协作方法，增强AI系统的安全性与可控性，建立共享的AI公共数据集和测试环境等。 2024年的人工智能发展重点依据白宫发布的《国家人工智能研发战略计划2023年》制定，我们认为延续了2020至2023年间根据《国家人工智能研发战略计划2019年》所确定的方向。 在过去几年，人工智能项目涵盖了一系列技术领域，如结合基本物理原理的AI方法、协作式AI系统、边缘计算的突破性AI功能、机器学习以及边缘网络和分布式AI等。 应用方面则广泛涉及教育、科研、网络安全与隐私保护、农业、食品、协作式AI护理伙伴、天气预测等。 2024年，人工智能领域的重点项目将继续扩展，包括但不限于以下三个关键领域。 一是推动人工智能评估，以强化研究社群、建立研究方法论、辅助制定行业标准，并促进技术成果的广泛应用。 二是通过“EarthCube”计划，打造一个开放、透明、包容的网络环境，促进地球科学领域内数据和知识的共享，提高对地球系统的理解和预测能力。 三是为防范和应对大流行病，开发与DOE领导计算系统互操作的自动化工作流程，帮助研究人员在生物事件期间产生的大量数据。 高性能计算基础设施与应用领域侧重于管理和运行强大的计算系统及基础设施，以支撑需要大量计算和数据处理的复杂应用，为各种高端计算需求提供强有力的支持。 这涵盖了一系列关键要素，包括但不限于软件与服务、通信技术、数据存储解决方案、数据管理基础设施、协调与支持服务等。 2024年的发展重点涉及计算神经科学等领域，并计划通过网络基础设施的建设来支持科学向更开放的形态转变。 大规模数据管理和分析致力于构建一个能够从数据中提炼出知识和洞察的生态系统，支持决策制定和科学探索。 这涵盖了对数据捕获、整理、追踪其来源、保护隐私、实施管理与治理、提供数据访问、进行深入分析、增强数据的可重用性，以及优化数据展示等一系列环节的创新和改进。 2024年的重点项目包括国家卫生研究院云平台的构建、地球科学开放科学生态系统的建设，以及跨学科的数据科学研究等。 三、2024年NITRD预算发生了哪些重大变化？ 在2024年，NITRD的资助中超过1000万美元的项目包括了一系列重大的研究与开发计划，并且反映出一些重要的变化和趋势。 1.国防高级研究计划局(DARPA) DARPA的预算缩减6680万美元，主要由两大因素导致： 一是人工智能领域的预算比去年下降了7840万美元，这表明在2023至2024财年期间， DARPA的一些人工智能项目已经逐步完成。 二是先进通信网络和系统的预算减少了1460万美元，由于“NetworkUniversalPersistence”项目在2024财年的结束以及“MissionIntegratedNetworkControl”项目的减少。 其中，“NetworkUniversalPersistence”项目聚焦于先进无线电技术研发，通过架构设计，优化网络性能，特别是在信号频繁衰减的多变环境中，确保数据传输稳定性。 “MissionIntegratedNetworkControl”项目通过高效利用可用的通信、计算或存储资源，实现数据的即时与可靠分发，提升数据传输效率和稳定性，从而确保关键数据能够安全、准确地传输至目标用户。 但是，网络安全和隐私领域增长了2370万美元，这部分增长主要是由于“Carcosa”和“Constellation”两个新项目的启动。 “Carcosa”项目不仅研发能在战术行动中为军事人员提供支援的网络技术，特别是提升军事人员在实际战场环境中对其周围战场态势的感知能力，还将网络技术集成到工具中，满足不同网络知识背景的军事人员的操作需求。 “Constellation”项目则致力于开发一系列技术、功能和原型系统，支持全面的军事网络空间行动，以威慑、干扰和战胜敌方的网络行动，同时保护美国的网络安全。 该项目的关键技术涵盖了人工智能、机器学习、数据科学，以及具备弹性的软件、网络和计算系统，还包括数据与信息安全以及网络威胁情报。 2.美国国土安全部（DHS） DHS的预算减少了3020万美元，这一减少主要是因为其科学技术局在网络安全和隐私项目上的1150万美元的预算缩减。 这笔缩减主要是由于针对跨国有组织犯罪的打击以及反网络活动的资金有所降低。 3.美国国防部(DOD) DOD预算增加了7820万美元。其中，人工智能领域获得了3270万美元的增长，这部分得益于海军“CooperativeEngagementCapabilityIncrementII”项目的资金增加。 该项目将对现有的“CooperativeEngagementCapability”（CEC）系统的硬件和软件进行 升级，目的是引入更高级的功能，并增强系统处理更广泛问题的能力。 CEC是美国海军推进的一项研发计划，目的是通过整合所有的防空战（AAW）传感器数据，形成一个统一的、实时更新的复合轨迹图像，以此来支持综合火力控制，大幅提升战斗部队在空中防御方面的能力，从而有效应对复杂沿海环境中的新兴空中威胁，并解决网络安全问题。 先进通信网络和系统的资金增加了2820万美元，这部分增加主要是由于陆军“Hypersonics”项目的资金注入。 美国陆军的“Long-RangeHypersonicWeapon”项目自2020年开始得到资金投入。根据陆军提交的预算申请，该远程高超音速武器项目的研发测试与评估工作预计将在2027年完成，预计总投资额将达到53亿美元。 另外，智能机器人和自主系统、网络安全和隐私领域分别增加了1710万美元、1310万美元。 此外，由于一些空军项目在2023财年已经完成，大规模数据管理和分析领域的预算减少了2430万美元。 4.美国能源部(DOE) DOE的预算增加了1.219亿美元，这一增长主要来自于三个关键领域。 一是高性能计算系统的启用研发领域资金增加了5500万美元，这笔资金将用于建设新的微电子中心，支持“EnergyEarthshots”计划的基础计算机科学研究。 该计划旨在为下一代关键清洁能源技术设定技术和成本目标，目标是到2035年实现更加充裕、成本效益更高、更加可靠的清洁能源解决方案，以应对气候变化带来的挑战。 二是高性能计算基础设施和应用领域增加了4630万美元，主要用于Aurora超级计算机系统的运营和应用数学领域需求的增长。 三是在教育领域，科学办公室增加了1130万美元，用于计算科学研究生奖