「歐米伽未來研究所」關注科技未來發展趨勢,研究人類在歐米伽點演化過程中面臨的重大機會與挑戰。將不定期推薦和發布世界範圍重要科技研究進展和未來趨勢研究。(點這裡看廣義智能體理論)美國能源部(DOE)最近發布了2025年《人工智慧戰略》報告。這份長達45頁的文件清楚地表明,人工智慧已不再是其龐大科學研究體系中的輔助工具,而是被提升至關乎美國國家安全、科學發現和能源主導地位的核心驅動力。該策略的核心任務是,將人工智慧從國家實驗室中零散、專業的科學應用,轉變為整個能源部系統性的、可規模化的企業級能力。這份於2025年10月發布的報告,其野心並不僅限於技術研發。它直面了在聯邦機構內部署尖端技術所面臨的深層挑戰:根深蒂固的資料豎井、陳舊的基礎設施、以及在敏捷創新與高風險後果(尤其是在核安領域)之間尋求平衡的治理難題。能源部的使命是「透過變革性的科學技術解決方案,應對美國的能源、環境和核子挑戰,確保國家安全與繁榮」。新策略的發布,實質上是承認若無人工智慧的全面滲透,這項核心使命在未來將難以為繼。報告詳盡規劃了六大支柱,包括AI基礎設施、數據、勞動力、研發、治理與風險管理以及資源規劃。這不僅是一份技術藍圖,也是一份旨在重塑美國核心能力版圖的組織變革宣言。以「高後果系統」為核心的國家安全應用與許多專注於商業或消費者應用的AI策略不同,美國能源部的藍圖將國家安全置於最優先的地位,其措辭嚴謹而迫切。其應用的核心聚焦於「高後果系統」(high-consequence systems)——一個委婉的術語,背後直指美國的核威懾力量。該戰略明確指出,人工智慧的實施正在確保美國「保持威懾力的最前沿」。這項任務主要由國家核子安全局(NNSA)執行。報告詳細闡述了幾個關鍵的國家安全應用領域:首先是核子威懾與武庫管理。該策略強調,開發和部署新的人工智慧能力,包括任務導向的智能體、模型和硬件,旨在「加速核武庫(儲存)管理任務」。在禁止物理試驗的背景下,利用AI和機器學習進行高精度模擬、預測性維護和數位孿生,對於確保核武庫的可靠性和安全性至關重要。其次是核不擴散。能源部正在開發「用於核不擴散的多模態基礎模型」。這些模型不僅用於在安全環境中增強任務能力,還被賦予了一項關鍵的元任務:評估「外部專有模型」所帶來的核相關風險。這顯示DOE不僅在利用AI,還在防範AI自身(特別是強大的外部模型)可能帶來的擴散威脅。此外,NNSA還開發了一種「紅隊」能力,專門評估AI模型如何被非國家行為者或擴散國家用於推進核武能力。第三,在核安領域引入生成式AI。報告中最具突破性且風險最高的應用之一是「用於高後果系統工程設計的生成式AI」。能源部正引領將生成式AI應用於「核能事業」等領域的工程設計與數位保障。這項選擇的目的是利用AI加速設計迭代、提升可靠性,確保關鍵國家安全資產的完整性與現代化。第四是情報與反情報。該戰略提出,開發和部署「基於大語言模型(LLM)的工具,用於情報和反情報分析」。其目標是提高成品情報的及時性、準確性和影響力,為國家安全決策提供關鍵見解。最後是AI自身的安全性。能源部清醒地認識到,在關鍵基礎設施(如電網)或核子安全系統中使用AI必須以「信任」為前提。為此,網路安全、能源安全和緊急應變辦公室(CESER)在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)領導建立了一個「AI保障測試平台」。該平台將嚴格測試AI模型的漏洞、對抗性穩健性以及對關鍵能源應用的適用性,為設計安全的電網AI系統提供可操作的評估。算力與數據:建構「美國科學雲」與自主實驗室美國能源部擁有全球最強大的科學研究運算資源,新策略明確將其無與倫比的算力(Computing)和龐大的科學數據(Data)視為其AI雄心的兩大基石。然而,報告也坦率地指出了最大的障礙:「不均衡的機構採用、持續的資料豎井、資料使用限制以及遺留基礎設施的複雜性」。在基礎建設層面,能源部擁有無可匹敵的優勢。截至2025年9月,該機構運作著世界上最快的三台超級電腦:LLNL的El Capitan、橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的Frontier和阿貢國家實驗室(ANL)的Aurora。這些百億億級(Exascale)運算系統是DOE訓練和部署最先進AI模型的引擎。但真正的挑戰在於數據。能源部作為“首屈一指的科學和數據驅動機構”,其數據集本身就是“關鍵的國家資產”。問題在於,這些數據分散在17個國家實驗室中,格式各異且難以存取。為了解決這個問題,該策略提出了一個宏大的解決方案:「美國科學雲」(American Science Cloud, AmSC)。根據《One Big Beautiful Bill (OBBB) Act》法案的授權,DOE正動員其國家實驗室「為人工智慧和機器學習應用建置和預處理科學數據」。 AmSC的目標是成為一個連接政府、學術界和私營部門的基礎設施,利用雲端運算技術促進跨學科的科學研究、資料共享和運算分析。這實質上是一項龐大的資料治理和資料工程任務。為了實現這一目標,該策略詳述了「數據」支柱下的幾個關鍵目標:現代化資料基礎架構和管理: 建立強大的資料管理框架和標準,特別是優先採用「API優先」的方法,以減少部署時間並提高資料品質、可用性和共享性。加強資料治理: 能源部已經設立了首席資料長(CDO)職位和企業資料管理計劃,並成立了一個「資料治理委員會」。此舉旨在將數據作為策略資產進行管理,確保治理在企業層面有效,同時響應特定領域的獨特需求,而不是「一刀切」。提高資料可存取性和策展: 能源部正在積極推進其“開放資料計劃”,使其在data.gov上的3700多個資料集更易於查找、存取、互通和重複使用(即FAIR原則)。報告特別強調,要確保公共資料是「機器可讀的」並採用開放格式,以優化其用於AI訓練的效用。動員DOE的科學數據: 該戰略要求與美國工業界合作,對整個DOE體系的科學數據進行策展,「以便對其進行結構化、清理和預處理,使其適用於AI和機器學習模型」。在解決了算力和數據之後,策略描繪了科學發現的未來圖景:「自主實驗室」(Autonomous Laboratories)。報告明確提出,將「擴大對自主實驗室和AI引導設計工作流程的投資」。這意味著由人工智慧協調、自我驅動的實驗室,它們利用DOE產生的獨特科學資料湖,在內部和雲端運算資源的驅動下開發模型。這種模式將用於加速材料發現、同位素生產或生物技術創新,以實現科學發現的自動化。從能源主導到內部治理:AI的全面滲透在解決了國家安全和科研基礎這兩大核心之後,該戰略將目光投向了其第三大任務:能源主導。報告詳細闡述了AI如何全面滲透到能源生產、分配和監管的各個環節,同時輔以強大的內部治理、勞動力和資源規劃作為保障。在「能源主導」方面,AI的應用極為廣泛且具有高度的針對性:核能運作: 報告重點在於「提高反應器的自主運作能力」和「降低核能運作和維護成本」。其核心項目是GEMINA(Generating Electricity Managed by Intelligent Nuclear Assets),該計劃專注於為先進核反應器開發數位孿生技術,利用AI進行先進控制、預測性維護和故障檢測。聚變能源: AI/ML技術正被應用於聚變等離子體控制和預測,以加速這一前沿能源的探索。電網控制與彈性: 策略強調使用「實體資訊機器學習」(Physics-informed ML)來控制電網。這種演算法能夠顯著減少電網控制迴路的計算負荷,使營運商能夠快速完成複雜的緊急評估,這對於維護日益複雜和可再生能源驅動的電網的彈性至關重要。基礎設施完整性: 先進基礎設施完整性模型(AIIM)是一個多模型AI系統,用於評估和預報關鍵能源基礎設施(如天然氣管道、海上平台)的完整性,目前正擴展到井筒完整性評估。加速審批流程: 官僚主義的拖延是能源基礎建設的主要障礙之一。能源部推出了「PermitAl」工具,該工具利用AI「簡化能源基礎設施審批」。透過對過去50年的12萬份國家環境政策法(NEPA)文件進行訓練,PermitAl可以幫助分析師在幾小時內(而非幾周)完成新許可證的環境審查摘要和分類。為了支撐如此廣泛且高風險的應用,該策略在「治理與風險管理」方面尤為謹慎和成熟。能源部意識到,「一刀切」的治理方法會扼殺創新或在某些領域監管不足。因此,其核心是「比例化的AI治理架構」(Proportional Al Governance Frameworks):分級治理方法: 實施一種「分級方法」(graded approach)進行治理和風險管理。這意味著監督的嚴格程度與AI應用的風險和影響成正比。低風險的內部工具(如生產力套件Joulix AI)可以敏捷創新,而高風險應用(如核能係統)則必須接受「強有力的審查」和「多方面的回應以最小化風險暴露」。明確的領導結構: DOE的AI治理由資訊長辦公室(OCIO)、關鍵和新興技術辦公室(CET)以及首席人工智慧長(CAIO)共同領導。此外,也設立了「AI治理委員會」作為協調整個企業AI活動的主要論壇。報告指出,選擇這種多方共治模式是為了「利用多樣化的專業知識並確保更廣泛的部門支持」。內部政策制定: 能源部正在更新和創建內部AI指南,其「GenAl(生成式AI)政策」預計將於2025年12月發布。在「AI就緒勞動力」方面,該策略的重點不僅僅是招募資料科學家,而是「交叉培訓」。報告敏銳地指出,「實驗科學家必須擁有將AI實施到其工作流程中的工具,而AI科學家需要與領域專家密切合作來應對科學挑戰」。這需要透過實習、獎學金和學術聯盟建立早期職業AI人才管道,並加強國家實驗室與區域學術課程的合作。最後,該策略以一種非常務實的方式結束,指向聯邦機構最大的痛點:“資源追蹤和規劃”,特別是採購。報告坦率地指出,必須「加快採購時間」。其策略目標包括:為AI技術和資料服務建立“明確的加急採購”和“預先批准的供應商名單”,並為預先審查過的雲端服務實施“一攬子使用授權(ATU)批准”。這些措施旨在打破官僚主義的瓶頸,使能源部能夠「以產業的速度前進」。結論:一場防禦性與進攻性並存的變革美國能源部2025年《人工智慧戰略》是一份雄心勃勃的藍圖。它具有顯著的雙重性:一方面,它是一項防禦性戰略,旨在利用AI保護和管理美國最敏感的「高後果系統」——核武庫;另一方面,它又是一項進攻性戰略,旨在釋放其無與倫比的計算資源和科學數據,透過「美國科學雲」和「自主實驗室」等項目,加速科學發現和鞏固能源主導地位。這份報告的深刻之處在於它坦誠地承認了實施這一願景的巨大障礙——資料豎井、遺留系統和製度慣性。該策略的成敗,最終可能不在於其研發出了多麼先進的模型,而在於它能否成功執行那些不那麼光鮮亮麗,但卻至關重要的組織變革:真正實現數據的“API優先”、在17個國家實驗室之間推行勞動力“交叉培訓”,以及徹底改革其緩慢的“採購”流程。透過這份策略,美國能源部明確表示,AI不再只是一個研究主題,而是其未來運作的底層作業系統,是從原子到電網,確保美國核心能力在21世紀保持領先的根本保障。(歐米伽未來研究所2025)