基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析.pdf

科 技 情 报 研 究SCIENTIFIC INFORMATION RESEARCH第5卷第3期Vol.5No.32023年7月Jul.2023收稿日期：2023-02-10修回日期：2023-03-08基金项目：国家教育部人文社会科学研究青年项目“基于领域实体的学科研究前沿识别体系构建研究”（编号：21YJC870003）；江苏省社科基金青年项目“面向前沿技术监测的领域知识分析模式研究”（编号：21TQC002）。作者简介：王立航，男，1997 年生，硕士研究生，主要研究方向：科技情报分析、知识发现，E-mail：；陈果，男，1986 年生，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：领域知识分析，科技情报分析，E-mail：。基于 NTIS 的美国政府人工智能科技合同分析王立航陈果南京理工大学经济管理学院，南京 210094摘要：目的/意义 科技合同是美国政府资助相关机构开展基础性、系统性研究的重要形式。文章创新性地探索利用科技合同揭示美国政府在人工智能领域的科技资助和战略布局。方法/过程 NTIS 科技报告的合同号字段，可用于揭示若干科技报告围绕同一合同目标开展持续性研究的情况。文章以 NTIS 中人工智能领域科技报告合同号为切入点，识别其中多个重要的科技合同，并逐一解读其背景信息；随后，进一步围绕最重要的4 个科技合同，以点带面地揭示它们在全领域和人工智能领域的研究主题。结果/结论 对重要科技合同的解读结果，能够深入揭示美国政府在引导人工智能研究上的战略布局和行业特点，弥补了传统基于科技论文、科技项目分析结果的片面性，表明基于 NTIS 的科技合同分析是跟踪美国科技战略布局的有效方法。关键词：人工智能；NTIS；科技报告；科技合同中图分类号：G352文献识别码：A文章编号：2096-7144（2023）03-0103-16DOI：10.19809/ki.kjqbyj.2023.03.0081引言近年来，世界范围内的科技大国都高度强调，将发展人工智能作为争夺新一轮科技浪潮至高点的战略布局。在此背景下，有必要对人工智能领域相关科技文献进行分析，以揭示其发展轨迹和研究前沿。当前已有大量研究以科技论文1、专利2、基金项目3等为数据源，分析了国内外人工智能领域发展现状和趋势。一方面，受数据源特点的影响，相关结果主要侧重于揭示人工智能领域在学界基础研究、产业界技术应用上的发展情况。另一方面，人工智能作为战略前沿性科技领域，各国政府在相当程度上主导或引导了该方面研究在解决国家战略前沿问题上的目标与方向。相比科技论文、专利、科研立项等数据源，科技报告能更直接地揭示政府面向重大战略问题的科技资助布局和预测细分科技领域研究趋势4。科技报告自 20 世纪初产生以来，已迅速成为继科技期刊之后的第二大传播科技最新成果的文献类型。相比传统科技期刊和专利文献，科技报告文献资源本身内容翔实、专深，具有更重要的学术价值和实103科 技 情 报 研 究第5卷第3期用价值5。目前，世界上主要发达国家都建立了完善的技术报告体系，积累了国家科研项目的完整资料，并有条件地向公众开放共享6。其中最为著名，同时也是规模最大、利用率最高的是美国政府的四大报告，由美国国家技术信息服务中心（National TechnicalInformation Service，NTIS）出版，该体系每年产生科技报告 60 多万件，占全世界科技报告总量的 80%左右7。NTIS科技报告为科研人员了解和利用先进的科技成果、提高研究目标提供了有效途径，是美国保持科研领先水平的重要支撑8。此外，在美国政府科技资助体系中，一些重大的、系统性的、持续性的研究，往往以科技合同的形式资助。重要科技合同所承载的项目，能够直接体现美国政府在重大战略问题上布局人工智能的决心和意向。因此，本文探索以美国科技报告中的科技合同号为切入点，以点带面揭示美国政府在人工智能领域的科技资助和战略布局。2相关研究评述本文相关的研究主要包括科技报告和文献分析方法的研究，下面将分别进行阐述。2.1科技报告研究目前，我国学者对科技报告的研究侧重于特点、体系和制度建设等理论层面，对科技报告的分析挖掘等实际应用相对较少。雷孝平等9以“国家科技报告服务系统”中收录的国家级科技计划项目资助的电动汽车领域的科技报告为数据来源，探索我国电动汽车领域的科技项目整体布局状况。通过对项目信息、经费状况和报告关键词的统计分析，指出了我国目前对电动汽车技术研发的重视，以及未来的研发重点将集中在电池电力系统、电池的安全性和可靠性、控制策略及稳定性等方面。在 新能源汽车产业发展规划（20212035 年）10中，国家将电池技术列为新能源汽车的核心技术之一，为我国新能源汽车产业的发展提供更强有力的支持。张军亮569-70对“863 计划”生物和医药技术领域的科技报告进行分析，从研究主导机构、研究地域分布和研究联盟体系3 个方面展现了我国生物和医药技术领域的知识生产格局。该研究发现，科技报告领域的研究单位具有高集中性，主要集中于研究基础相对较高的高等院校和中科院等研究机构；中西部地区研究实力相对较弱，单位和区域协作还需要加强。郑佳等11以石墨烯领域的科技报告为研究对象，对中国石墨烯技术的研究热点和发展趋势进行了探讨，研究发现，我国学者对石墨烯的研究集中在纳米领域，技术发展保持上升态势。纳米石墨烯具有更高的导电性和通透性，以纳米石墨烯为原料的医学器件广泛应用于症状检测和生物成像，这促进了我国生物医学领域的进一步发展12。科技报告涉及的一些大型、持续性的科研项目通常以科技合同的方式来组织运作，项目承担方在同一合同下持续多年围绕既定科研目标系统地开展研究。科技合同是伴随着科学技术发展而产生的一种新型合同，最早由美国巴特尔研究所提出使用13。科技合同与技术研发、技术转让有关，也是科技成果产出和交换的法律文书。在NTIS数据库中，科技报告的题录信息包含合同号（Contract Number）字段，并且会出现多个科技报告具有共同的合同号。合同号是NTIS科技报告特有的字段，与科技论文、专利等不同，它能很好地体现出科技项目的持续性、系统性和重要性。因此，具有相当重要的分析价值。然而，却少有研究关注科技报告背后的合同号情况。2.2文献分析方法研究文献分析，是指对文献的主题内容及形式特征进行分析，它可以帮助研究者更好地理解和探索研究课题，收集课题中有价值的信息，提供有关课题的1042023年7月王立航，陈果：基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析深入见解。一般来说，文献分析的方法主要分为2种，即定性分析和定量分析。定性分析是对数据进行归纳、分类、比较，进而对某个或某类现象的性质和特征做出概括14。其中，主题分析法是定性分析中最为常见的一种形式。主题分析法旨在识别并提取文本数据中的主题或话题，它被广泛应用于自然语言处理、社交媒体分析、情感分析等领域15。相关研究包括：魏瑞斌16从关键词的角度对我国情报学研究中的热点主题进行了探讨；黄发良等17结合微博用户的相互关联性，提出了微博主题情感挖掘模型，有效识别微博用户的情感倾向；张柳等18基于 LDA 主题模型对微博话题下的内容进行分析，识别不同微博用户关注的主题特征，帮助舆情监管部门更高效地进行舆情监管和舆情引导。定量分析是一种通过数学和统计对定量数据进行分析和解释的方法，它旨在发现变量之间的关系、趋势和模式14310-318。常用的定量分析方法包括引文分析法、回归分析法、社会网络分析法等。相关研究包括：邱均平等19从引文量、高被引作者和高被引论文数量及被引次数、共被引次数3个方面，分析了“参考咨询”研究的现状，得出具有高影响力的作者、文献、研究热点等；刘刚等20利用回归分析法研究了高管类型与企业战略选择之间的匹配关系，帮助不同类型的企业选择适合自身的发展战略；马述忠等21基于农产品贸易数据，通过社会网络分析法研究了全球农产品贸易的整体格局，研究结果表明，网络中心性、网络联系强度和网络异质性对一国的全球农业价值链分工地位具有稳健、显著的促进作用。近年来，较多学者将定性和定量分析结合起来使用，这可以得出更加全面的分析结果和更为准确的研究结论。例如：徐庶睿22将引证关系和引文内容相结合，对跨学科引文内容进行交叉学科的主题分析；徐红等23运用 LDA 主题模型和共词分析法识别了农村阅读推广举措的主题，直观揭示了农村阅读推广的现状与趋势；刘健等24通过层次分析法，对图书馆网站评价的重点指标开展量化研究和权重计算，并指出高校图书馆网站的友好性和用户的参与性对提升用户满意度至关重要。本文将结合定性和定量分析，利用统计分析法、共词分析法和社会网络分析法挖掘美国人工智能科技合同的潜在信息，探索美国政府在人工智能领域的科技战略布局。3研究设计3.1研究目标本文拟在采集 NTIS 人工智能相关科技报告后，利用NTIS科技报告合同号揭示美国政府在人工智能领域的科技资助和战略布局。具体而言，有以下 2 个研究目标，目标一：挖掘主要合同号对应的科技资助基本信息（参与双方、合同内容）；目标二：针对主要合同号中的若干核心合同号，探索其开展人工智能研究时的整体背景，以及人工智能方面的研究细节。3.2数据来源NTIS 科技报告信息包含出版年份、摘要、关键词、合同号、项目发布者、合作作者、学科类目等关键性信息，其中，美国人工智能研究项目的合同号从“contract number”字段中抽取。研究中构造的数据集包括 NTIS人工智能科技报告数据集、NTIS中人工智能主要合同号的全领域科技报告数据集。3.2.1科技报告数据集构造NTIS 人工智能科技报告数据集构造：以限定检索词和年限的方式从NTIS数据库中采集与美国人工智 能 相 关 的 科 技 报 告，检 索 词 有：人 工 智 能（Artificial Intelligence）及专家头脑风暴后给定的与之紧密相关的神经网络（Neural Network）、遗传算法（Genetic Algorithm）等共 13 个。由于 NTIS 科技报告105科 技 情 报 研 究第5卷第3期的发布存在明显的时滞性，为避免近年报告数量不足的干扰影响，本文限定年份是20092021年。采集的数据经清洗后得到人工智能相关科技报告48982篇。3.2.2主要合同号全领域科技报告数据集构造NTIS中人工智能主要合同号的全领域科技报告数据集构造：构造该数据集是为了进一步分析人工智能主要合同号在全领域的研究背景，因为一个科技合同可能涉及多个领域研究。在对人工智能领域科技报告所含合同号字段进行数量统计后，将包含科技报告数量最多的4个合同号作为主要合同号，在NTIS 数据库中分别以这些合同号为限定条件，检索并采集20092021年对应合同号下全库科技报告的题录数据。3.3研究方法如上文所述，本文运用了统计分析法、共词分析法和社会网络分析法。在分析过程中，本文使用了Excel、Python、Gephi等分析软件。统计分析法是对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系进行统计分析，以定量数据来揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势等25。本文主要利用统计分析法对合同号在全领域的科技报告数量进行统计，探究其数量变化趋势。共词分析法，是统计文献中词对出现的次数，以此对这些词进行聚类分析，反映出这些词之间的亲疏关系，进而分析这些词所代表的主题变化26。共词分析法常应用于对某一领域主题、某一学科研究热点或研究进展进行研究27。本文使用Python对科技报告中的关键词进行共现矩阵的构建。社会网络分析，是量化社会网络中行为者之间的关系的一种研究方法28。社会网络分析更多地利用图形来揭示研究对象间的结构关系29，在文献计量领域利用社会网络分析可以直观地展现出关键词间的共现关系，弥补了传统统计方法的不足。本文在共词分析的基础上，借助于 Gephi 工具，利用社会网络分析法对关键词共现矩阵进行可视化分析。3.4实验流程针对研究目标，结合NTIS数据特点，本文采取的实验流程设置，如图1所示。图1 实验流程如图所示，实现挖掘主要合同号对应的科技资助基本信息（参与双方、合同内容）的研究目标，其具体实验流程：对 NTIS 人工智能科技报告数据集中报告的合同号字段进行统计，根据频次排序以明确其中的主要合同号，并查阅这些合同的资助方、承担方和合同主要内容，从而开展背景分析。实现针对若干1062023年7月核心合同号来探索美国人工智能整体研究背景和研究细节的研究目标，其具体实验流程如下：从主要合同号的全领域科技报告数据集中，提取若干核心合同对应的科技报告，统计其关键词并归纳出几个核心主题，代表这些合同研究的全局背景；随后，对这些合同在人工智能领域下的科技报告进行基于关键词共现的可视化分析。4美国人工智能主要科技合同及其背景信息对NTIS中人工智能相关科技报告的合同号字段进行统计后发现，共有 8 138篇科技报告带有合同号内容，占比 16.6%。包含不同数量科技报告的合同号数量分布情况，如图 2 所示，该图呈现出明显的长尾分布形态：大量合同号只包含极少数科技报告，其中，仅含1篇科技报告的合同号有7 010个，含2篇科技报告的合同号有 679 个，超过 10 篇科技报告的合同号只有71个，超过50篇科技报告的合同号仅有19个；包含科技报告数量最多的合同号是 DE-AC04-94AL85000，数量为282篇。一般意义上讲，包含科技报告数量多的合同号图2 包含不同数量科技报告的合同号数量分布通常对应的是持续性更高、研究投入更集中的“大项目”。因此，本文将包含科技报告数量最多的 TOP10的合同号列出，结合详细题录数据和进一步查阅的资料，确定其承担方、资助方和合同主要内容，作为其背景信息，见表1。从表1中可以看出，TOP10的主要合同号对应的科技合同均为持续周期长、资助巨额资金的“战略性研究项目”，其中，一大半合同金额超过百亿美元，是跟踪美国政府在人工智能领域前瞻布局和战略落实不可忽略的分析对象。TOP10 的主要合同多以 DE 开头，即美国能源部科技报告，这类报告涉及能源研究与建设等多个领域。美国能源部是美联邦政府在基础科学研究方面最主要的管理和资助机构，下设 24个国家实验室和技术中心，超过3万名科学家在这些实验室和技术中心从事前沿研究，重点领域主要包括高能物理、核科学、等离子体科学、计算科学、材料科学，以及生物、化学、环境科学等。这些国家实验室在高能物理、核科学、等离子体科学、计算科学等领域的研究代表着国际领先水平49。除此之外，以FA开头和 NNA 开头的合同号，其资助机构分别是美国国防部和美国航空航天局。5TOP4合同号研究情况分析总体来看，NTIS 中涉及人工智能的科技合同均具有明显的行业实践性，大部分合同并非立项之初就针对人工智能，而是随着相应战略前沿科技领域王立航，陈果：基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析107科 技 情 报 研 究第5卷第3期表1 产出NTIS人工智能相关科技报告数量Top10的合同号背景信息合同号DE-AC04-94AL85000DE-AC05-00OR22725DE-AC05-76RL01830FA8721-05-C-0003DE-AC02-76SF00515DE-AC07-05ID14517DE-AC02-05CH11231DE-AC36-08GO28308FA8721-05-C-0002NNA08CG83C报告数量2822812212201911731611369288合同承担方桑迪亚国家实验室橡树岭国家实验室太平洋西北国家实验室卡 内 基-梅隆大学）斯坦福直线加速器中心爱达荷州国家实验室劳伦斯伯克利国家实验室国家可再生能源实验室麻省理工学院林肯实验室艾姆斯研究中心合同资助方美国能源部国家核安全局美国能源部科学办公室美国能源部科学办公室美国国防部电子系统中心美国能源部化石能源办公室美国能源部国家核安全局美国能源部科学办公室美国能源部能源效率和可再生能源办公室美国国防部电子系统中心美国国家航空航天局艾姆斯研究中心合同主要内容合同于 1993 年 10 月 15 日与洛克希德马丁公司签约，于 2018 年截止完成，资助金额达 481亿美元30。洛克希德马丁公司负责管理和运营桑迪亚国家实验室，它是世界最大武器生产商之一，也是世界 500 强。桑迪亚国家实验室主要从事核武器系统中非核部分的研究开发。故该合同所进行的项目更多与武器开发相关合同于 1999年 10月 15日与巴特尔有限责任公司签约，至今仍在执行期，资助金额达275亿美元31。合同内容指出美国能源部资助橡树岭国家实验室加快清洁能源和全球安全解决方案的部署，为国家创造经济增长机会。橡树岭国家实验室需要执行美国能源部高级研究计划局能源和国家核安全局计划的工作，包括科学、电力输送和能源可靠性、能源效率和可再生能源、核能、化石能源、环境管理等32。故该合同所进行的项目更多与核电相关合同于1978年9月15日与巴特尔纪念研究所签约，至今仍在执行期，资助金额达 254 亿美元33。合同内容包括：能源安全、核安全、科学发现与创新、环境责任和卓越管理。除此之外，实验室需要进行基础和应用研究与开发，以提高科学知识，国家的能源资源，国家安全，环境质量，并加强教育基础和国家经济竞争力34。故该合同所进行的项目更多与核领域和能源领域相关项目承担机构是卡内基梅隆大学宾夕法尼亚州匹兹堡的软件工程学院。合同签订于2005年7月5日，资助金额约为10.6亿美元，是自1990年开始的连续 3 个五年合同的续签，项目至今仍在执行期35。合同内容中指出：应提供研发工作所需的服务，以支撑高收益的软件工程领域（包括技术转型、软件工程支持以及研究和教育），满足国防部的任务需求并保障国防部系统的采办和维持36。故该合同所进行的项目更多与国防软件工程领域相关该合同签订于 1978 年 11 月 20 日，资助金额约为 120 亿美元，项目至今仍在执行期37。合同部分内容：项目研究的主题涉及光子科学、应用能源、粒子物理学和粒子天体物理学、加速器科学与技术等38。故该合同所进行的项目更多与物理领域相关合同于 2004年 11月 9日与巴特尔能源联盟有限责任公司签约，至今仍在执行期，资助金额达172亿美元39。与合同相关的内容较少，仅了解该实验室研究的主题涉及：生物技术、化学工程、化学、计算机科学和工程、工程科学和生态学、地质学、材料科学、机械工程、传感器等40合同于 2005年 6月 1日与加利福尼亚大学董事会签约，至今仍在执行期，资助金额达123亿美元41。合同内容包括：项目研究领域聚焦能源科学、通识科学、物理科学、生物科学和计算科学。主要目标：教育和培训后代的科学家，促进该领域国家科学和技术的工程师教育目标；转让知识和技术创新并促进实验室研究计划与大学和工业之间的生产关系，以促进国民经济竞争力42。故该合同所进行的项目更多与科学领域相关合同于2008年7月29日与可持续能源联盟有限公司签约，至今仍在执行期，资助金额达65亿美元43。合同内容指出：实验室需要支持能源部的总体能源和科学任务，以促进基础科学，创新能源技术并提供以数据为依据的政策，以提高美国的经济增长和创造就业机会，能源安全和环境质量44。故该合同与能源利用领域十分相关合同签订于 2005年 4月 1日，资助金额约为 97亿美元，于 2015年截止45。合同相关的内容较少，林肯实验室的基本使命是把高科技应用到国家安全危急的问题上。研究范围集中在空间监控、导弹防御、战场监控、空中交通管制等领域46合同签订于 2008年 9月 29日，资助金额约为 3亿美元，于 2014年截止47。合同研究领域聚焦在人工智能、知识导向系统、知识发现和数据挖掘、软计算（包括神经网络和模糊控制方法）、纳米技术信息处理和传感器、受生物学启发的计算机系统和人类扩展、预测信号分析、基于模型的诊断推理、作战 V飞等481082023年7月图3 TOP4合同号在全领域上的科技报告数量变化研究的深入，不可避免地探索利用人工智能理论与技术解决相应问题。因此，有必要先考察这些重要合同号对应的全领域研究情况，再以此为背景更全面、有针对性地解读其在人工智能领域的研究主题。本文重点分析包含科技报告数量大于200的合同号，即排名前4的核心合同号对应的研究情况，包括这些合同号所包含全领域研究报告的年度变化情况，全领域研究报告的研究背景，以及在人工智能领域研究报告的研究主题。5.1TOP4合同号在全领域上的科技报告数量变化通过 NTIS 系统分别检索 TOP4 合同号，得到各自在不同年度发布的科技报告数量统计数据，按时间维度的数量变化趋势，如图3所示。如图3所示，TOP1合同号（DE-AC04-94AL85000）在 1993 年启动，19982000 年研究量有一个小增幅，20062011 年研究量爆发，并在 2011 年达到顶峰。在此之后，研究量便逐步下降。除此之外，2015年以后的大部分报告由于保密周期未开放，因此，并非正式数据量的反映，故不做分析，下述合同号也是如此。TOP2 合同号（DE-AC05-00OR22725）在 2000 年启动，20052013 年研究量爆发，并在 2013 年达到顶峰。在此之后，研究量直线下降。TOP3合同号（DE-AC05-76RL01830）在 2000 年启动，于 20042009 年研究量爆发。在 2009到 2010年中间，研究量有下降，但到2011年研究量有小幅度上涨并达到顶峰，之后，便直线下降。TOP4 合同号（FA8721-05-C-0003）在2005年启动。与上述合同号不同，它经历了3次研究量爆发，分别是 20052006 年，20082010 年，20132014 年，于 2014 年研究量达到顶峰。之后，便直线下降。综上所述，4 个合同的起始时间不同，但是相关科技报告的数量均在 20042006 年后有一个爆发。2004年，美国科技迎来高速发展期，联邦政府针对国家级科技计划的投入大幅提升，坚持基础研究与应用研究并重的原则，加强跨学科的交流合作，注重科技领域技术之间的交叉融合，促进研究成果向创新技术转化50。科学技术的巨大进步推动了人工智能的迅猛发展，进一步促进社会发展和人类进步。2011年后，4 个合同逐渐完结，相关科技报告的数量也迅速下降。王立航，陈果：基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析109科 技 情 报 研 究第5卷第3期5.2TOP4合同号的全领域研究背景及其在人工智能领域的研究主题针对特定合同号，本文在统计其全领域科技报告所含关键词信息后，对其进行主题归纳，以揭示该合同号在全领域场景下的研究背景。对于各合同号在人工智能领域的研究主题揭示，本文对其所包含的人工智能相关科技报告的关键词进行词干提取，以排除英语词形变化的干扰，再进行共现可视化分析，并将关键词共现关系导入Gephi，进行类团划分和分析。5.2.1TOP1合同号（DE-AC04-94AL85000）通过上文合同号背景信息可知，DE-AC04-94AL85000 合同承担方为洛克希德 马丁公司，研究内容与武器开发相关。故该合同全领域研究主题集中在武器的性能评估、武器开发的仿真设计、武器中的计算机系统研究，见表2。表2列举了3个研究背景主题包含的主要关键词。如图 4 所示，DE-AC04-94AL85000 合同在人工表2 DE-AC04-94AL85000的全领域研究背景主题研究背景主题性能评估数学与仿真计算机技术与系统相关包含的主要关键词Performance evaluation（性能评估）、Evaluation（评估）、Testing（评测）、Monitoring（监控）、Reliability（可靠性）、Accuracy（准确性）、Detection（检测）等Simulation（仿真技术）、Mathemat model（数学模型）、Computerized simulation（计算机模拟）、Optimization（优化）、Implementation（应用）、Validation（验证）等Computer codes（计算机代码）、Design（设计）、Research and development（研究与开发）、Computer architecture（计算机架构）、Algorithm（算法）、Parallel processing（并行处理）、Implementation（应用）、Fabrication（制作）等智能领域的研究主题主要包括3个类团。三角形节点类团是武器设计中的仿真和评估问题，例如仿真技术、设计、性能评估、评测等。矩形节点类团是武器中的计算问题，例如计算机、算法、计算机代码、计算机模拟等。五边形节点类团与放射性污染监控管理相关，包括监控、放射性废物管理、合规、环境质量、环境政策等。由此可见，美国政府在早期就投入大量资金，主导利用人工智能技术解决武器开发中的仿真设计、计算问题。该合同即是一个典型的代表，其持续时间长达 25 年，资金高达 481 亿美元。为保持军事领先，美国政府积极推进计算机处理、机器人和人工智能等先进技术来研发各种新型武器。2023 年美国国防预算再创新高，其重点投入领域就包括人工智能51。对于我国而言，要紧盯新一轮科技革命和产业变革，深刻认识智能化技术对武器装备的影响，高度重视“人工智能+武器”的发展思路。5.2.2TOP2合同号（DE-AC05-00OR22725）通过上文合同号背景信息可知，DE-AC05-00OR22725 合同所进行的项目立足于核电领域。该合同全领域研究的研究主题及其主要关键词，见表3。从表 3 可以发现，其研究主要包括核反应研究、核电利用、仿真技术3个方面。如图 5 所示，DE-AC05-00OR22725 合同在人工智能领域的研究主题主要可划分为4个类团。三角形节点类团以算法节点为中心，主要是智能监测的研究，例如侦测、监控方式、图像、模式识别、数据库管理等。五边形节点类团以设计为中心，主要是核能模型研究，涵盖了设计、性能、转变、能量模型、超级计算机、效率等内容。矩形节点类团与核仿真技术相关，例如计算机代码、基准测试、关键性、交叉区域等。六边形节点类团是核反应相关的研究，例如核反应堆、高通量同位素反应堆、科学研究、铀氧化物、中子束等。1102023年7月图4 DE-AC04-94AL85000在人工智能领域的关键词共现表3 DE-AC05-00OR22725的全领域研究背景主题研究背景主题核反应研究核电利用仿真技术包含的主要关键词Nuclear reactors（核反应堆）、Nuclear fuels（核燃料）、Nuclear power plants（核电站）、Safety（安全）、Irradiation（放射）、Neutrons（中子）、Neutron sources（中子源）、Criticality（危机程度）、Spent fuels（乏燃料）等Energy efficiency（能源效率）、Energy consumption（能源消耗）、Energy conservation（节能）、Electricity（电力）、Market（市场）、Uranium（铀）、Carbon（碳）、Alloys（合金类）等Simulation（仿真技术）、Implementation（应用）、Research and development（研究与发展）、Testing（测试）、Optimization（优化）、Algorithms（算法）、Validation（有效性）等由此可见，美国政府较早就主导利用人工智能技术加强核电的智能监测和核反应模型设计、仿真，以提高核能的安全性和利用效率。核工业是高科技战略产业，是国家安全的重要基石，人工智能的应用对其具有重要意义。2022 年国际原子能机构新出版人工智能促进核应用、科学和技术加速发展 中提出52：通过实现核设施的数字模拟与人工智能系统真正结合，核工业可以对复杂的程序进行优化，改进反应堆的设计、性能和安全。我国在 “十四五”能源领域科技创新规划 中也重点提出建设智慧核电，积极推进落实新一代人工智能在核能行业的发展53。美国政府 20 余年前资助的这一合同研究中，对人工智能技术的利用已按此方向持续推进，这也反映出美国政府在科技发展战略规划上的前瞻性。5.2.3TOP3合同号（DE-AC05-76RL01830）查阅上文合同号背景信息可知，DE-AC05-王立航，陈果：基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析111科 技 情 报 研 究第5卷第3期76RL01830 合同主要是围绕核污染问题开展研究。该合同全领域研究主题集中在核废物处理、核污染防治、建筑物设计、核电利用4个方面，见表4。如图 6 所示，DE-AC05-76RL01830 合同在人工图5 DE-AC05-00OR22725在人工智能领域的关键词共现表4 DE-AC05-76RL01830的全领域研究背景主题研究背景主题放射性废物处理核污染防治建筑物设计核电利用包含的主要关键词Radioactive waste processing（放 射 性 废 物 处 理）、Radioactive wastes（放 射 性 废 物）、Radioactive waste management（放射性废物管理）、Contamination（污染）、Radioactive wastestorage（放射性废物储存）、Radionuclide migration（放射性核素迁移）等Ground water（地下水）、Sediments（沉积物）、Columbia River（哥伦比亚河）、Soils（土壤）、Dams（水坝）、Environmental sciences（环境科学）、Salmon（鲑鱼）等Buildings（建筑物）、Design（设计）、Construction（施工）、Houses（房屋）、Boreholes（钻孔）、Glass（玻璃）、Quality control（质量控制）等Energy efficiency（能 源 效 率）、Energy savings（节 约 能 源）、Energy conservation（节 能）、Electricity（电力）、Market（市场）、Uranium（铀）等智能领域的研究主题主要包括4个类团。矩形节点类团与核电利用相关，细分内容有：能源效率、建筑物、气候、节能、能源消耗等。三角形节点类团与核废料处理相关，主要涉及汉福德核保留区、哥伦比亚河、地震、沉积物、鲑鱼、栖息地、地下水等。值得一提的是，1944年，美国汉福特原子能工厂通过哥伦比亚河将大量人工核素排入太平洋，标志着人类海洋放射性污染的开始54。五边形节点类团与核污染监测相关，例如有合规、空气污染监测、排气系统、环境保护、放射性排出物、环境质量等。六边形节点类团与核污染防治相关，包括监控方式、资源、大气化学、空气污染、城市地区、环境暴露等。由此可见，在该合同的研究中，美国政府特别关注通过人工智能技术解决核污染监测和防治等问题。核污染监测和防治事关公众健康和环境安全。日本福岛核事故时，预测扩散方向的“紧急时辐射影响1122023年7月迅速预测网络系统”未能用于居民疏散，因而被灾民起诉。针对这一问题，日本研究人员近年开发出应对核污染事故的人工智能系统。此外，在核废料处理和放射性污染治理中，使用人工智能设备能够有效降低工作人员受辐照剂量和劳动强度；利用人工智能来处理和分析数据，能够帮助治理受放射性污染的土地、水资源等。这些近年来核安全领域的热点问题，在该合同中均有涉及。5.2.4TOP4合同号（FA8721-05-C-0003）查阅上文合同号背景信息可知，FA8721-05-C-0003 合同项目围绕国防软件开展研究。该合同全领域研究内容集中在国防软件开发、网络安全、软件项目管理等3个主题上，见表5。如图7所示，该合同在人工智能领域的研究主题图6 DE-AC05-76RL01830在人工智能领域的关键词共现表5 FA8721-05-C-0003的全领域研究背景主题研究背景主题软件开发网络安全项目管理包含的主要关键词Software engineering（软件工程）、Computer programs（计算机程序）、Computer architecture（计算机架构）、Software architecture（软件架构）、Agile software development（敏捷软件开发）、Coding（编程）等Computer network security（计算机网络安全）、Risk management（风险管理）、Threats（威胁）、Information security（信息安全）、Computer security（计算机安全）、Risk（风险）、Security（安全）、Risk analysis（风险分析）等Briefing charts（简 报 图）、Management planning and control（管 理 计 划 与 控 制）、Projectmanagement（项目管理）、Decision making（决策）、Life cycle management（生命周期管理）、Strategy（战略）等主要包括3个类团。三角形节点类团与国防软件工程相关，包括软件工程、计算机程序、计算机架构、软件架构、系统工程等。矩形节点类团与国防系统安全相关，包含计算机网络安全、风险管理、风险分析、信息王立航，陈果：基于NTIS的美国政府人工智能科技合同分析113科 技 情 报 研 究第5卷第3期安全、网络安全等。五边形节点类团和国防软件质量保障相关，主要是质量保障、安全、生命周期管理、软件安全性、软件保障教育、计算机程序可靠性等内容。由此可见，该合同在保障美国国防部系统采办和维持的过程中，针对国防软件系统面临的开发、安图7 FA8721-05-C-0003在人工智能领域的关键词共现全和质量保障问题，持续探索人工智能技术的应用。人工智能技术可以有效提高大规模软件的流程开发速度，同时降低运营成本。近年来，得益于美国国防部相应措施，其大规模、高难度军用软件开发能力持续提升，开发周期和成本不断缩降，智能化水平不断提升。此外，在网络安全中，人工智能技术的持续学习特点使之能有效实时监测和响应网络入侵威胁和软件漏洞。DARPA 在 2016年的网络挑战赛展示了人工智能在网络战中的巨大潜力。6结语本文识别了美国人工智能领域政府资助的TOP10 科技合同，并对其进行了背景解读。随后对TOP4 科技合同的全领域研究背景和在人工智能领域研究主题进行了分析，TOP1 合同中的人工智能研究用于解决武器开发中的仿真设计、计算问题；TOP2合同中的人工智能研究用于解决核电的智能监测和核反应模型设计、仿真；TOP3 合同中的人工智能研究用于解决核污染监测和防治；TOP4 合同中的人工智能研究用于解决国防软件系统面临的开发、安全和质量保障问题。通过对 NTIS 科技报告合同号的分析，可以发现美国政府主导的人工智能研究的特点是：一是明确的问题解决导向，注重围绕国家安全重大问题中的具体难点，不断探寻基于人工智能的解决方案；二是兼具前瞻性和持续性，一些典型的科技合同早在 201142023年7月世纪八九十年代已启动，持续至今近二三十年。从本文的分析中可知，产出人工智能相关科技报告最多的科技项目，其初衷都不是从人工智能技术出发去解决问题，而是在持续性地解决国家重大安全问题中，发现某些具体需求难点，促进了人工智能技术研究的发展。这种重大问题解决导向下形成的人工智能研究反而具有较强的前瞻性，早期研究构筑起明确的方向和坚实的基础，进而在若干年后不断涌现出人工智能研究新热点（如人工智能+武器，人工智能+核电，人工智能+网络安全）。这对我国的科技战略规划具有重要的启示：应在国家安全重大问题解决导向下，探索、检验解决难点问题的新技术新方案，催生新的、持续性的研究方向。本文研究表明，NTIS 科技合同是一种有用的科技情报分析资源，与以往基于科技论文、专利、基金项目的分析结果不同，基于 NTIS 的科技合同分析能更好地揭示美国政府在新