美国能源部人工智能战略

美国能源部人工智能战略

美国能源部（DOE）致力于通过变革性科学和技术解决方案来解决能源、环境和核挑战，确保美国的安全和繁荣。人工智能（AI）作为一项变革性技术，对 DOE 的核心科学、能源和国防使命产生直接影响。DOE 自 20 世纪 60 年代以来一直处于 AI 前沿，支持基础研究，推动硬件设计、开放和 secure 研究以及应用开发。

AI 应用案例

• 部门运营：AI 工具支持部门运营，简化选址、许可和合规审查等复杂活动。例如，Joulix AI 应用套件、数据分析和机器学习（DAMaL）工具以及项目管理 AI 工具。
• 国家安全：AI 用于维持和增强国家安全能力，包括核威慑、核不扩散、物理安全系统、情报和反情报分析、加速器操作和实验规划、AI 保障测试平台以及生成式 AI 用于高后果系统的工程设计。
• 科学发现与创新：AI 加速先进材料和科学发现的发现、设计和生产，包括材料发现和设计、同位素生产效率、材料和组件制造以及 AI 加速科学发现。
• 能源主导：AI 应用于核能领域，提高效率、自主性和加速先进核反应堆技术的部署，包括增加反应堆自主运行、降低核能运营和维护成本、GEMINA 计划、AI/ML 用于聚变等离子体控制和预测、AI 用于遗留清理以及物理信息 ML 用于电网控制。

DOE AI 成熟度目标

DOE 拥有强大的 AI 基础设施和能力，但其 AI 的全面整合仍面临挑战，如部门间采用不均、数据孤岛和数据使用限制。为应对这些挑战，DOE 优先考虑扩大值得信赖的 AI 采用，确保数据质量和访问，培养技能型劳动力，并建立强大的安全 AI 基础设施。

关键举措

• AI 使能基础设施：DOE 投资于先进计算基础设施（如 exascale 计算系统）、多样化的 AI 测试床和专用研究设施（如 NREL 的 ARIES、NNSA 的核安全平台和 AmSC）以及数字协作生态系统（如安全云平台和能源科学网络）。
• 数据：DOE 致力于获取、管理和准备高质量数据，以支持其多样化使命上的 AI 创新。近期成就包括开放数据计划、研究数据管理、简化数据管理和分析以及数据治理结构。
• AI 做准备的工作队伍：DOE 通过战略招聘、技能发展和跨学科合作，培养和维持一支具备必要技能的 AI 做准备的工作队伍。近期成就包括人才招聘和发展、内部 AI 素养知识共享以及 AI 专业知识的应用。
• 研究和开发：DOE 致力于推进国家 AI 能力，以加速科学突破，增强国内能源生产和弹性，并加强国家安全。近期成就包括加速科学发现、基础设施弹性和应用能源、AI 用于国家安全以及 AI 用于遗留清理。
• 治理和风险管理：DOE 致力于建立企业范围内的 AI 创新能力，通过强大的治理和全面的风险管理，同时开发必要的运营结构和基础设施来降低与 AI 相关的风险。近期成就包括集中协调和分布式框架、部门领导以及发布 GenAI 参考指南。
• 资源跟踪和规划：DOE 建立了系统来识别、跟踪和规划 AI 投资资源，确保资金战略分配到高优先级倡议，采购协调，并最大程度地提高 AI 解决方案部署的效率。近期成就包括 AI 中心、AI 用例清单以及标准化资源管理。

战略目标

• AI 使能基础设施：建立强大的测试环境、自动化和自主实验、AI 操作和可扩展部署以及 AI 基础设施的安全。
• 数据：现代化数据基础设施和管理、加强数据治理、增强数据可访问性和管理、保护关键数据资产、优化数据敏捷性和可追溯性以及动员 DOE 的科学数据。
• AI 做准备的工作队伍：人才招聘和发展、有针对性的培训和技能提升、战略合作伙伴关系和知识共享以及培养人才。
• 研究和开发：AI 与 HPC 和量子技术的融合、先进 AI 硬件、软件和算法、设计大型挑战、促进研究环境适应性、支持数据中心研发、道德 AI 开发以及将 AI 集成到部署的技术应用。
• 治理和风险管理：实施比例 AI 治理框架、加强 AI 风险管理实践以及建立治理能力和文化。
• 资源跟踪和规划：加速采购时间、建立明确的快速采购、实施空白授权以使用（ATU）批准、维持投资和协作部署以及标准化资源管理。