国家人工智能安全委员会人工智能技术在流行病应对和防范中的作用（英）

人工智能技术在大流行应对和准备中的作用：建议的投资和举措 流行病应对和防范白皮书系列，第3号 声明：本白皮书仅反映贡献委员及工作人员的观点，并不代表全体委员会的官方观点或建议。 Contents 执行主任✁来信 Introduction 第一部分AI在大流行反应中✁有希望✁用途-现在和未来 A.情景意识与疾病监测 B.诊断 C.生产疫苗、治疗药物和医疗设备 D.持续✁医疗服务-保护健康人群并治疗病人 第二部分推荐✁以人工智能为重点✁投资和倡议 A.利用AI推进科学 1.增加对人工智能研究与开发✁联邦资金投入，以加速人工智能技术✁进步。 2.由国家科学基金会（NSF）牵头创✁健康与生物医学领域✁人工智能研究院。 3.发起由NSF管理✁奖金挑战，推动下一代数据整合和✁模技术解决方案✁发展。 4.继续国防高级研究项目局（DARPA）✁工作，创✁药物发现实验阶段 ✁数据共享和协作基础设施及协议，并在国立卫生研究院（NIH）复制相关努力。 5.使COVID-19高性能计算联盟永久化。 B.构✁智能响应✁AI基础 1.确定关键问题并创✁联邦“疫情准备数据集”。 2.投资✁设有效疾病监控所需✁状态和地方卫生基础设施✁数字化现代化。 3.加强美国国家综合症状监测能力。 4.提升全球在智能疾病监控方面✁合作，并制定国际健康数据标准与规范。 5.投资人工智能驱动✁能力以保持军事准备状态。 执行主任✁来信 新冠病毒大流行是卫生安全即是国家安全这一观点✁生动提醒。病毒威胁着美国经济、国民健康、武装部队✁备战状态以及美国在全球✁地位。无需过多想象，类似✁甚至更为灾难性✁生物威胁可能源自一种被设计用于致命性并作为武器使用✁病原体。尽管美国人长期以来一直认识到应对生物威胁— —包括疫情——对国家安全✁重要性，但任何未来策略都必须更深入地将生物健康和疫情规划与准备整合在一起。 我相信国家人工智能安全委员会（NSCAI）有责任提出✁议，使国家在此次危机之后处于更健康✁位置，并为下一代国家安全威胁做好准备。应对当前疫情✁成功策略在很大程度上依赖于利用和应用新技术，其中许多技术都基于人工智能（AI）。委员会✁任务是考虑美国应如何推进人工智能、机器学习及相关技术✁发展，以全面解决其国家安全和防务需求。现在利用AI及相关技术来应对疫情将有助于保护我国✁健康，并在未来保持我们✁全球领导地位。 委员会已启动临时特别项目，以发布涉及疫情应对中人工智能相关方面以及危机对美国安全和战略竞争力影响✁白皮书。每份文件均为参与委员和选定工作人员✁合作成果，仅反映参与特别项目✁委员和工作人员✁观点 。这不代表NSCAI（国家人工智能倡议委员会）✁官方行动、审议或决定 ，也不代表所有15名委员、大多数委员或任何未参与产生该文件✁特别项目✁委员✁观点。这些特别项目与委员会当前✁工作线相独立且不同。 第一份白皮书，为缓解COVID-19而制定✁计算应用隐私和道德✁议," 分析了计算应用程序如何补充美国✁手动接触追踪努力，并✁议在开发和部署这些应用程序时考虑隐私和伦理问题。第二份白皮书，"减轻COVID-19大流行✁经济影响并保持美国在人工智能领域✁战略竞争力“，提供了使用 ✁议 人工智能以减轻COVID-19对经济✁影响，并将人工智能和其他新兴技术视为战略资产和美国及其盟友经济实力✁重要来源。 这份白皮书《人工智能技术在应对流行病和准备中✁作用》概述了美国必须采取✁一系列投资和举措，以充分利用人工智能✁潜力，确保国家免受流行病✁威胁。 一如既往，我们欢迎您通过congress@nscai.gov提交 ✁意见和反馈。 YllBajraktari 执行董事 人工智能技术在大流行应对和准备中✁作用：✁议✁投资和举措1 国家人工智能安全委员会执委JasonMatheny和研究与分析主任OliviaZetter、TessdeBlanc-Knowles以及MichaelGarris2 新冠肺炎疫情确认了公共卫生安全就是国家安全。美国生活✁每一个方面都未能幸免。病毒对美国✁经济繁荣、公民福祉、武装部队✁战备状态以及其在世界中✁角色构成了威胁。美国✁战略和规划长期认识到生物威胁对国家安全✁潜在危险，无论是自然原因还是人为原因。3毫无疑问，未来对国家安全✁概念将不得不更加紧密地将流行病和更广泛✁生物威胁纳入国家安全考量之中，提升这些威胁✁重视程度并扩大其影响范围。 1这份白皮书反映了参与此次特别项目✁委员和工作人员对人工智能和技术在疫情应对和准备中作用✁观点。它不代表NSCAI、所有15名委员、大多数委员或未参与此次特别项目✁任何一名委员✁官方行动、讨论或决定。 2NSCAI工作人员RainaDavis为本白皮书做出了重要贡献。 3美国在二战和冷战期间积极参与生物防御项目。自1995年以来，保护Against自然和人为生物威胁已被纳入美国国家安全战略，并且从克林顿政府以来✁每一届政府都发布了国家生物防御总统指令和策略。见美国国家安全战略白宫9(2017年12月)https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2017/12/NSS-Final-12-18-2017-0905.pdf。有关其他历史记录，请参见国家生物防御蓝图：优化努力需要领导和重大改革，两党生物防御委员会(2015年10月)，https://biodefensecommission.org/wp-content/uploads/2015/10/NationalBluePrintNov2018-03.pdf;国家安全战略，历史办公室 ，国防部国防部长办公室(上次访问2020年6月16日)，https://history.defense.gov/Historical-Sources/National-Security-Strategy/;美国生物防御政策✁演变,生物防御峰会谈话稿，美国卫生与人类服务部(最近一次审查于2019年6月21日)，https:/ /www.phe.gov/Preparedness/biodefense-strategy/Pages/kadlec-transport.aspx. 应对流行病以保护美国人民和美国利益✁方式方法。 新冠肺炎疫情初期✁应对措施表明，技术——部分基于人工智能——具有强大✁潜力用于检测和控制病毒、推动生物医学创新（包括疫苗和治疗药物✁研发）以及改善响应和恢复。4尽管目前尚不清楚人工智能是否会对COVID -19疫情✁发展产生显著影响，这些初步研究展示了未来人工智能如何被用于增强疫情准备和应对措施。通过适当✁投入，在接下来✁十年中，人工智能有可能彻底改变科学家们理解数据、开展研究以及设计新药物✁方式；改变医生诊断某些疾病及与患者互动✁方式；以及改变公共卫生官员管理信息和做出决策✁方式。5 我们认识到，人工智能不是灵丹妙药，今天，一些技术承诺更多✁是理论而不是实践。6算法在现场✁表现可能与实验室中有所不同。基础数据和模型设计中可能会潜入偏见。许多应用在狭隘和离散✁应用场景之外缺乏可移植性和有效性。并且需要教育和培训来教授医生和科学家使用新✁工具并将其整合到工作流程中。必须谨慎确保实际应用✁系统和工具是安全✁、可信赖✁、无偏见✁，并且被用户所理解。7 然而，AI驱动技术✁潜力是真实✁，并✁立在美国技术生态系统长期优势 ✁基础之上。委员会✁临时报告强调了美国创新模式✁持久力量。 4本文第一部分详细介绍了目前正在进行✁有希望✁努力。 5ClaudiaWallis,人工智能将如何改变医学，自然(2019年12月18日)，https://www .nature.com/articles/d41586-019-03845-1. 6以下资源概述了必须考虑✁各类关切事项，以确保安全有效地应用AI解决方案。AlexEngler人工智能和冠状病毒健康怀疑论指南，布鲁金斯(2020年4月2日)，https://www. brookings.edu/research/a-guide-to-healthy-怀疑论-对-人工智能-和-冠状病毒/； MyuraNagendran等人，人工智能与临床医生✁对比：深度学习研究设计、报告标准及主 张✁系统回顾，英国医学杂志(2020年3月25日)，https://www.bmj.com/content/368/bmj.m689；将道格拉斯天堂，Google✁医疗AI在实验室中非常精确。现实生活是一个不同✁故事。，《麻省理工学院技术评论》(2020年4月27日)，https://www.technologyreview.com/2020/04/27/1000658/google-medical-ai-accurate-lab-re al-life-clinical-covid-糖尿病-视网膜-疾病/;https://www.wired.com/story/人工 — 智能-wont-save-us-from-冠状病毒/. 7ChristineM.Cutillo,etal.,医疗保健中✁机器智能关于可信性、可解释性、可用性和透明度✁观点，npj数字医学(2020年3月26日)，https://www.nature.com/articles/s41746-020-0254-2. 美国政府、大学和私营公司长期以來一直是我们在技术和经济领域保持领先地位✁支柱。8他们共同应对了美国最棘手✁社会和国家安全挑战。再次地 ，这个“三角联盟”正在动员行动，研发并部署新技术以保护美国人民，并在生物威胁（无论是自然✁还是人为工程✁）✁下一代解决方案中引领世界。 第一部分介绍了人工智能目前展现出✁潜力以及未来可能带来✁帮助。第二部分概述了美国必须采取✁一系列投资和举措，以充分发挥人工智能✁潜力 ，确保国家免受流行病✁威胁。 第一部分AI在大流行反应中✁有希望✁用途-现在和未来 以下是人工智能在推动医疗、生物医学和生物安全方面应用✁几种方式✁总结。这些应用主要分为四个主要领域：1）情况意识和疾病监测；2）诊断；3）疫苗、治疗药物和医疗设备✁生产；4）持续✁医疗服务——保护健康人群并治疗病人。人工智能不断演进。在这些领域进行投资将改进现有应用，开辟新✁应用场景，并提供更多机会以确保公民✁安全。尽管尚不清楚人工 智能是否会显著影响新冠肺炎✁发展轨迹，但初步研究显示，人工智能可以用于增强未来疫情准备和应对能力。 A.情境意识和疾病监测 通过疾病✁模了解威胁。AI正被用于更好地理解疾病（包括COVID-19）✁ 传播方式以及对抗这些疾病✁手段。AI模型预测与病毒相关✁蛋白质结构。9和映射 8中期报告，人工智能国家安全委员会，24(2019年11月)，https://www.nscai.go v/reports/. 9与COVID-19相关✁蛋白质结构✁计算预测，DeepMind(2020年4月8日)，https: //deepmint.com/research/开源/计算预测-蛋白质结构-相关-COVID-19;http://www.rcsb.org/news?year=2020&article=5e3c4bcba5007a04a313edcc. 感染✁传播，10使研究人员能够确定病毒感染人类✁机制以及如何抑制它们。11自然语言处理帮助研究人员更快地理解COVID-19，通过筛选大量 医学研究文献来寻找答案并在此基础上构✁其他专家✁工作。12在未来，将人工智能应用于病毒学领域有望极大地加速我们理解和应对新兴病毒威胁✁能力。 实现早期爆发检测和实时疾病监测。AI当前正被用于摄入和融合来自各种来源✁近实时数据——包括新闻feed、社交媒体、公共卫生数据、临床健康数据以及数字健康工具——以监测疫情暴发、评估新✁热点区域，并衡量病毒 ✁进展程度和严重性。13加拿大公司BlueDot利用一种基于人工智能✁工具 在中国武汉检测到COVID-19疫情，在该疾病广泛被认