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翻译 | AI Engineering:工程师有一代人的机会利用人工智能做出贡献

课题组 陆新征课题组
2024年05月28日 23:59
以下新闻稿翻译自《New Report: Engineers Have a Generational Opportunity to Harness AI for Good》https://informedinfrastructure.com/
由美国国家科学基金会(NSF)资助的“工程研究愿景联盟”(Engineering Research Visioning Alliance,ERVA)发布的一份新报告确定了利用“AI工程(AI Engineering)”这一代人的机遇所需的关键研究方向。所谓“AI工程”,是指人工智能与工程领域的加速融合,旨在为社会带来益处。
2023年底的一项民意调查显示,美国公众对人工智能的进展感到担忧多于兴奋。在其发展的关键转折点,至关重要的是人工智能系统需要采纳工程学科对安全和系统的承诺,以造福更广泛的社会。根据这份名为《AI工程 | 造福社会的战略研究框架(AI Engineering | A Strategic Research Framework to Benefit Society)》的新报告,工程师在利用AI的潜力并塑造其未来方向上具有独特的领导地位。同时,AI也有潜力使工程伟业更大、更高效,前提是工程师需要具备应用AI于流程和任务的技能。
加州大学Irvine分校的电气工程与计算机科学教授、研究副校长Pramod Khargonekar表示:“AI与工程领域的这种新兴融合代表了一个深刻的机会,不仅可以取得突破性的研究进展,还能应对当今社会面临的一些最紧迫的挑战。”他还是该愿景活动的主席。他说:“通过利用AI增强工程研究和创新,反之亦然,我们可以取得前所未有的进展,为所有人创造一个更光明的未来。
Khargonekar和陶氏化学的Birgit “Bea” Braun,他们在活动的主题任务小组中担任职务,将在2024年6月20日中午东部时间举行的公开网络研讨会上介绍报告的关键发现。
AI工程基于工程流程和文化对安全、健康和公共福祉伦理的坚定承诺。根据报告,通过政府、工业界和学术界之间的协作,AI和工程从业者可以解决AI工程的“宏大挑战”,这些挑战分为三个行动类别:
  • 设计、制造与运营创建安全、可靠和值得信赖的AI系统,这将使工程师能够转变制造质量和效率,构建具有从摇篮到坟墓的意识的AI工程系统,并以前所未有的方式扩展工程

  • AI工程与社会:构建安全且富有成效的人工智能合作系统,减少失误,并确保技术的伦理基础

  • 国家AI工程倡议:克服信息障碍和领域及学科孤岛,实现工程师和AI从业者在政府、工业界和学术界之间的国家级协作,同时通过新的高等教育机构和学术课程培养新的AI工程劳动力


在一个技术迅速进步和社会转型的时代,AI工程是一个关键学科,有望改变我们世界的未来。通过无缝整合AI能力与成熟的工程原则,从业者可以在各个领域解锁前所未有的创新。
《AI工程 | 造福社会的战略研究框架》是ERVA发布的第八份报告,该倡议由NSF资助,旨在帮助确定未来的工程研究方向。关于召集来自学术界、工业界和政府机构的28名工程研究人员的愿景活动的执行摘要和完整报告,可以在ERVA的网站(https://www.ervacommunity.org/)上找到。
ERVA由美国国家科学基金会资助。

《AI Engineering: A Strategic Research Framework to Benefit Society》报告部分内容节选

摘要

人工智能(AI)与工程的战略融合,被视为AI工程,代表了一代人的机会,通过增强国家竞争力、国家安全和整体经济增长,为社会利益超级增强工程。AI工程是从这种融合和综合中新兴起的领域,将通过利用工程学科的传统优势与该领域的突破性发展来推进我们国家的利益。AI工程将是双向的和互惠的:它唤起了一个未来的愿景,在这个愿景中,工程方法使AI更优越,同时AI也使工程系统更加优越。AI工程基于对安全、健康和公共福利伦理的工程流程和文化的坚定承诺,并且是本报告中贯穿始终的主要术语。
美国工程企业定位于领导AI工程创造和发展所必需的研究和教育,从而增强美国在AI和工程技术领域的领导地位。工程研究人员必须通过现有和新系统的演变来帮助定义未来的AI系统,即便他们利用现有的AI系统来推动工程的未来。

AI工程学:简介

AI工程学是一个新兴概念,它将工程学与AI的优势有机结合。在这种相互促进的关系中,AI工程学利用AI能够改善工程系统的理念,而系统的工程方法又能够优化AI技术。我们对AI工程学的愿景建立在两个相互支持的支柱之上。
第一个支柱包括利用AI工程改进技术系统的能力。预计AI将成为完整工程周期的一个不可或缺的组成部分,从基础工程科学和工程设计到制造、测试、运营和回收。通过系统地整合当前和未来的AI技术,这些核心工程活动可以得到显著改善。工程化的工业产品和系统在现代人类文明的各个方面的广泛使用,使得整合的潜在影响深远,特别是当考虑到对过程和系统转型的影响时。
第二个支柱将工程领域的知识、技术、工具和文化带入可解释的、可信赖的、可靠的AI支持的网络物理系统的创新之中。这一支柱将基于并扩展所有相关工程学科的框架。工程学的知识、工具和技术将彻底改变AI实现的硬件。在现有的AI与工程领域(如信号处理、信息理论、控制理论和传统的基于物理的建模与仿真技术)之间的联系基础上,将创造出下一代AI方法、模型和算法。这些进步将涵盖AI工程学的两个方向:一方面是预测,另一方面是决策或控制。这些跨学科融合的最重要好处将体现在安全性、可靠性和可信赖性的提高,以及AI支持的网络物理系统的能源效率和环境可持续性的提升。
……
当以这种双边方式发展时,AI工程将最佳地定位以补充人类,共建一个更加繁荣的社会。工程学有着满足人类需求和愿望的悠久历史。工程系统在自然法则的约束下工作,以满足人类的需求和欲望。工程师使用强大的设计和合成技术,创造安全而实用的解决方案以改善人类状况。美国专业工程师协会的道德守则明确承诺:“工程师应当将公众的安全、健康和福祉放在首位。”AI工程将在这些工程文化基础上建立,创造出生产性、经济性、可靠性和可信赖性的未来技术系统,并推动人类的繁荣。
为了实现这一潜力并最好地服务于社会需求,AI工程必须作为一个具有强大理论基础的广泛跨学科领域发展,并结合引人注目的应用。这些理论基础将通过跨尺度建模、人工智能团队建模以及数学分析、合成和设计方法和工具得到增强。AI工程将重新定义从实践者和学术角度对AI的方法。AI工程课程将培养一代新的工程师,他们将与计算机科学、生物学、医学、物理科学、社会和行为科学、法律、商业和人文学科的专家一起,为工业、卫生、商务、能源、气候、农业和关键基础设施构建可靠和可信赖的系统。通过利用强大的AI工程基础,各领域的教育景观将发生翻天覆地的变化。这种变化类似于数学和计算在所有工程领域的广泛使用。
AI工程为人类未来提供了一个乐观的展望,随着AI革命的加速,工程领域至少在过去两个世纪已经演变以帮助人类文明解决重大问题,创造繁荣并提高生活质量。AI工程可以同时利用和塑造AI的未来发展,以应对21世纪及以后的挑战。
下面突出介绍了分为三大类的重大挑战机会。这些仅是对未来十年及以后所设想的巨大机会的示例性描述,而非详尽描述。

Design, Manufacturing, and Operations

  • Design safe, secure, reliable, and trustworthy AI systems.

  • Transform manufacturing quality, efficiency, cost, and time-to-market through AI Engineering.

  • Build and operate AI-engineered systems with cradle-to-grave state awareness.

  • Overcome scaling challenges in engineering.

AI Engineering for Humans and Society

  • Construct engineered systems for safe, reliable, and productive human-AI team collaboration.

  • Mitigate rare event consequences via AI.

  • Incorporate ethics in all facets of AI Engineering.


National Initiatives for AI Engineering

  • Enable collection, curation, and sharing of datasets to advance AI Engineering.

  • Ensure equitable access to computational resources for AI Engineering.

  • Develop engineering domain-specific foundation models.

  • Establish dedicated research institutes for AI Engineering.

  • Create new education and training programs for AI Engineering.

结论

AI工程是美国维持和提升在工程和技术领域的全球领导地位、增强美国经济竞争力、国家安全和公共健康的极具吸引力的机会。它将促进新的发现和发明,加速设计,转变制造效率和可持续性,提高工程产品、系统和过程的运营效能。在未来五到十年内,工程、技术、经济和社会的整个景观将与通常情况下想象的大不相同。
本报告概述了AI工程新兴领域的主要主题、重大挑战和机会。预计这些领域在未来几年内将保持活跃,但AI是一个快速发展的领域,预计未来几年将出现重大突破。考虑到这一点,本报告中的重大挑战机会的具体细节可能需要定期重新评估。
实现AI工程的全部潜力需要学术界、工业界和政府机构的人员与组织之间的融合、协调和合作。目前的努力远远不足;挑战是巨大的,全球竞争是激烈的。目前必须动员大规模的财政、技术、人力和组织资源来满足迅速扩大的需求。如果没有领导者在跨部门间进行强有力的、主动的、协调一致的和合作的行动,这种情况是不会发生的。
译者按:我们在AI帮助下做了一个粗略的翻译,翻译的不妥之处请大家海涵。

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