Das National Artificial Intelligence Research Institutes ist ein Forschungs- und Entwicklungsprogramm der Vereinigten Staaten, das von der National Science Foundation (NSF) geleitet wird und große, multi-institutionelle Forschungszentren finanziert, die sich der Forschung zu künstlicher Intelligenz, der Bildung und der Entwicklung von Arbeitskräften widmen. Das Programm wurde 2019 angekündigt und vergab erste Zuschüsse im Jahr 2020. Die Institute bilden als kombiniertes Ökosystem das größte KI-Forschungsprogramm, das von der US-Bundesregierung finanziert wird. Das Programm vergibt bis zu 20 Millionen US-Dollar an jedes Institut über einen Zeitraum von fünf Jahren. Bis 2024 hatten vier Förderkohorten 27 verschiedene Institute geschaffen, die sich über mehr als 40 Bundesstaaten erstrecken, mit einer gesamten Fördermittelzuteilung von fast 500 Millionen US-Dollar.
Geschichte
Die NSF kündigte das Programm der Nationalen KI-Forschungsinstitute im Jahr 2019 an. Die erste Ausschreibung förderte sieben Institute, die ihre Arbeit im Jahr 2020 aufnahmen. Eine zweite Kohorte von 11 Instituten wurde 2021 hinzugefügt, und eine dritte Kohorte von sieben Instituten wurde im Mai 2023 angekündigt. Die Zuschüsse von 2023 im Wert von 140 Millionen US-Dollar etablierten Zentren, die sich auf Themen wie vertrauenswürdige KI, Cybersicherheit, Klima-Land-Interaktionen und inklusive Bildung konzentrieren. Zu diesen Instituten gehörten das KI-Institut für vertrauenswürdige KI in Recht und Gesellschaft, das KI-Institut für agentenbasierte Cyber-Bedrohungsaufklärung und -operation sowie das KI-Institut für künstliche und natürliche Intelligenz.
Im September 2024 kündigten die NSF und die Simons Foundation zwei NSF-Simons Nationale KI-Forschungsinstitute für Astronomie an. Das NSF-Simons KI-Institut für kosmische Ursprünge an der University of Texas at Austin und das NSF-Simons KI-Institut für den Himmel an der Northwestern University werden jeweils 20 Millionen US-Dollar an gemeinsamer Finanzierung erhalten, um KI auf große astronomische Datensätze anzuwenden. Diese beiden Zentren, die mehr als 500 teilnehmende Organisationen repräsentieren, schlossen sich 25 bestehenden Instituten an und erweiterten das Netzwerk auf 27 Institute.
Programmstruktur und Ziel
Jedes Nationale KI-Forschungsinstitut ist als langfristige, multi-institutionelle Zusammenarbeit konzipiert, die die grundlegende KI-Forschung vorantreibt und gleichzeitig eine reale Herausforderung adressiert. Laut einem Artikel in AI Magazine aus dem Jahr 2024 hatte das Programm bis Anfang 2024 25 Institute etabliert, die gemeinsam mehr als 100 Organisationen und 680 Fachleute umfassen. Die Institute verfolgen einen nutzungsinspirierten Forschungsrahmen, bei dem KI-Fortschritte durch Bedürfnisse in Bereichen wie Klima, Landwirtschaft, Energie, Gesundheit und Cybersicherheit motiviert sind.
Über die Forschung hinaus sind die Institute damit beauftragt, neue KI-Lehrpläne zu entwickeln, die Beteiligung an der KI-Arbeitskräfte zu verbreitern und Partnerschaften zwischen Wissenschaft, Industrie und Regierung zu fördern. Das Programm trägt zu allen neun strategischen Zielen des Nationalen Strategieplans für Forschung und Entwicklung künstlicher Intelligenz bei. Die Institute führen langfristige KI-Forschung durch, während sie Lehrpläne, Zertifikate und Öffentlichkeitsarbeit für K-12 entwickeln, um eine vielfältige KI-Arbeitskräfte auszubilden; sie arbeiten mit Industrie, gemeinnützigen Organisationen und staatlichen oder lokalen Regierungen für den Technologietransfer zusammen; und sie integrieren Überlegungen zu Ethik, Sicherheit und gesellschaftlichen Auswirkungen in das Design von KI-Systemen.
Institute
Das Programm vergibt Institute durch thematische Ausschreibungen, oft in Partnerschaft mit anderen Bundesbehörden oder privaten Stiftungen. Beispiele sind das KI-Institut für resiliente Landwirtschaft (AIIRA), das 2021 gestartet wurde und KI-gesteuerte digitale Zwillinge und Vorhersagemodelle entwickelt, um die landwirtschaftliche Resilienz zu verbessern; das KI-Institut für engagiertes Lernen (EngageAI), das narratives Lernen und Mensch-KI-Zusammenarbeit untersucht; und das KI-Institut für agentenbasierte Cyber-Bedrohungsaufklärung und -operation (ACTION), das 2023 etabliert wurde und KI-Agenten baut, um Cyber-Bedrohungen vorherzusehen und zu mildern. Das NSF-Simons KI-Institut für kosmische Ursprünge und das NSF-Simons KI-Institut für den Himmel (beide 2024 angekündigt) wenden KI-Techniken auf Astrophysik und Kosmologie an und umfassen Öffentlichkeitsarbeit und Programme zur Arbeitskräfteentwicklung.
Finanzierungsmechanismus
Die Kohorte von 2020 umfasste das KI-Institut für Forschung zu vertrauenswürdiger KI in Wetter, Klima und Küstenozeanographie an der University of Oklahoma; das KI-Institut für Grundlagen des maschinellen Lernens an der University of Texas at Austin; das KI-Institut für Schüler-KI-Teaming an der University of Colorado Boulder; das KI-Institut für zukünftige landwirtschaftliche Resilienz, Management und Nachhaltigkeit (AIFARMS) an der University of Illinois Urbana-Champaign; das KI-Institut für molekulare Entdeckung, synthetische Strategie und Fertigung an der University of Illinois Urbana-Champaign; das Institut für künstliche Intelligenz und fundamentale Interaktionen (IAIFI) am Massachusetts Institute of Technology; und das USDA-NIFA KI-Institut für landwirtschaftliche KI (AgAID) an der Washington State University, eine gemeinsame NSF/USDA-Auszeichnung.
Die Kohorte von 2021 umfasste das KI-Institut für Edge-Computing mit Nutzung von Netzwerken der nächsten Generation (ATHENA) an der Duke University; das KI-Institut für Erwachsenenbildung und Online-Lernen (ALOE) an der Georgia State University und dem Georgia Tech-Konsortium; und das KI-Institut für resiliente Landwirtschaft an der Iowa State University. Die Kohorte von 2023 fügte das Institut für vertrauenswürdige KI in Recht und Gesellschaft (TRAILS) an der University of Maryland hinzu; das KI-Institut für agentenbasierte Cyber-Bedrohungsaufklärung und -operation (ACTION) an der University of California, Santa Barbara; das KI-Institut für Klima-Land-Interaktionen, Minderung, Anpassung und Abwägungen (AI-CLIMATE) an der University of Minnesota; und das KI-Institut für außergewöhnliche Bildung an der University at Buffalo.
Rezeption und Auswirkungen
Fachpublikationen, die die Zuschüsse von 2023 behandelten, beschrieben die Nationalen KI-Forschungsinstitute als kritischen Bestandteil der KI-Innovationsinfrastruktur der Vereinigten Staaten. Campus Technology berichtete, dass die NSF-Investition von 140 Millionen US-Dollar in die Kohorte von 2023 das Netzwerk auf fast jeden Bundesstaat ausweitete und die kumulative Investition des Programms auf etwa 500 Millionen US-Dollar erhöhte. Das EdTech-Magazin stellte fest, dass NSF-Direktor Sethuraman Panchanathan die Institute als „kritischen Bestandteil unseres nationalen Ökosystems für KI-Innovation, Infrastruktur, Technologie, Bildung und Partnerschaften“ bezeichnete. Das Technologie-Nachrichtenportal für Regierungen GovTech schrieb, dass die NSF-Simons-Institute von 2024 sich 25 bestehenden Instituten anschließen und Kooperationen zwischen mehr als 500 Institutionen weltweit repräsentieren. Ein Bundesforschungs- und -entwicklungsbericht von 2024 charakterisierte das Programm als das größte KI-Forschungssystem des Landes und verzeichnete Bundesinvestitionen von 118,5 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2023 und 69 Millionen US-Dollar im Geschäftsjahr 2024.