NSF計劃2019年在十大理念投入3億美元
? NSF’s 10 Big Ideas
撰文 | 馮水寒
責(zé)編 | 葉水送
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近年來，全世界的科學(xué)和工程領(lǐng)域都獲得長足發(fā)展。早在2016年，美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation，NSF）公布了10個大膽的、長期的涉及研究和工程領(lǐng)域的理念，確定了未來值得投資的科學(xué)和工程領(lǐng)域，這也被稱為“NSF’s 10 Big Ideas”。
憑借其廣泛的資助組合，NSF有推進(jìn)這一系列尖端研究議程和進(jìn)程的獨特優(yōu)勢。當(dāng)然，這也需要與產(chǎn)業(yè)界、私人基金會、科學(xué)研究院和學(xué)會、大學(xué)以及教育部門合作。通過資助能夠推動國家繁榮、安全、健康和發(fā)展的基礎(chǔ)研究工程。
2018年年底，NSF也公布了2019年的10大預(yù)測。2019年NSF將在它們上分別投入3000萬美元，進(jìn)而支持和確保美國在這些領(lǐng)域發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。
1 前沿技術(shù)推動的人類未來工作
這主要包括了建立人與技術(shù)伙伴關(guān)系、提升人類的工作效率、闡明社會技術(shù)的藍(lán)圖、培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)興趣四個研究主題。了解不斷發(fā)展的技術(shù)如何積極改善工人的生活以及人們?nèi)绾胃倪M(jìn)這些技術(shù)，特別是在工作領(lǐng)域。前沿技術(shù)推動人類的未來工作使NSF研究團體凝聚在一起，開展關(guān)于人類、社會和技術(shù)間相互作用的基礎(chǔ)科學(xué)研究，這將有助于塑造未來的工作，增加工人的機會以及發(fā)展美國生產(chǎn)力。
2 日益融合的研究
確立頗具挑戰(zhàn)性的研究問題，并促進(jìn)期間所需的合作。當(dāng)今的重大挑戰(zhàn)主要包括了保護人類健康，了解食物、能量和水的聯(lián)系，多尺度探索宇宙奧秘，單靠某一門學(xué)科是無法解決的，它需要將各個領(lǐng)域的思想、方法和技術(shù)融合在一起，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)。幾十年來，NSF一直支持跨學(xué)科研究，以協(xié)調(diào)互惠的方式融合學(xué)科，促進(jìn)成功探究強有力的合作。
3 利用數(shù)據(jù)帶來的革命
主要包括了研究（NSF各個科學(xué)部）、教育（以教育研究框架為基礎(chǔ)的創(chuàng)新）、先進(jìn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施（加速數(shù)據(jù)密集型研究）三個主要方向，促使NSF的研究團體探尋數(shù)據(jù)科學(xué)和工程的基礎(chǔ)研究，發(fā)展有凝聚力的、聯(lián)合的、國家層面的方法，發(fā)展符合21世紀(jì)數(shù)據(jù)分析要求的人才隊伍。
4 中等規(guī)模的研究基礎(chǔ)設(shè)施
建立靈活的流程，資助中等規(guī)模的實驗研究。NSF的科學(xué)和工程項目越來越多地依賴空間、成本和實施時間各不相同的基礎(chǔ)設(shè)施——從重要的觀測站到全國范圍的傳感器網(wǎng)絡(luò)，再到小型實驗。而其中造成的差錯可能會導(dǎo)致錯過一些機會，讓基礎(chǔ)科學(xué)無法運轉(zhuǎn)。因此，需要一種新的研究基礎(chǔ)設(shè)施方法（更加動態(tài)和靈活的方法）來應(yīng)對這一新的現(xiàn)實，這對國家的經(jīng)濟、安全和競爭力有著深遠(yuǎn)影響。
5 邁向新北極
在整個北極地區(qū)，建立包含移動和固定的平臺和工具的觀測網(wǎng)絡(luò)，以便記錄和了解北極快速的生物、物理、化學(xué)以及社會變化過程。目前的對北極觀測很少，不足以發(fā)現(xiàn)或模擬北極系統(tǒng)變化的過程以及評估這些變化對地球系統(tǒng)環(huán)境和經(jīng)濟的影響。因此，新北極觀測網(wǎng)絡(luò)的建立意義重大。
6 NSF的2026計劃
“NSF 2026計劃”于2018年夏季推出，它將允許系統(tǒng)性投入到長期項目的開發(fā)中，并抓住關(guān)鍵利益相關(guān)者對其可能存在的想象?！癗SF 2026計劃”旨在超越現(xiàn)有的科學(xué)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)操作程序，確保不受限于任何特定“計劃框”，在邊界領(lǐng)域持續(xù)探索前沿和承擔(dān)相應(yīng)風(fēng)險。這一計劃能夠以一種新的方式打破邊界，彌補現(xiàn)存的不足，抓住新的機會。
7 STEM
STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母縮寫，通過將技術(shù)和工程學(xué)并入常規(guī)課程，創(chuàng)造一種“元學(xué)科”，從而對數(shù)學(xué)、科學(xué)等學(xué)科的教學(xué)進(jìn)行徹底革新。
NSF INCLUDES計劃旨在改變教育和職業(yè)的發(fā)展途徑，幫助以及擴大科學(xué)和工程的參與。該計劃將會吸引慈善組織、聯(lián)邦機構(gòu)和科學(xué)專業(yè)協(xié)會等合作伙伴。事實上，這一計劃的發(fā)展也將為NSF項目融入包容性和多元化思維方式提供借鑒。
8 量子躍進(jìn)
利用量子力學(xué)，來觀察、操縱、控制粒子和能量在原子以及亞原子尺度上的行為，從而發(fā)展用于傳感、計算、建模和通信的下一代技術(shù)，并使其更加精準(zhǔn)、高效。為了實現(xiàn)這些，研究人員需要了解量子力學(xué)，加強對量子材料的研究。
9 探尋生命的奧秘
該項目旨在闡明生物體的內(nèi)在規(guī)律，預(yù)測生物體的表型，探尋生命奧秘，這將使得我們能夠解決目前理解生命世界面臨的最大挑戰(zhàn)。
10 宇宙的窗口
科學(xué)家使用強大的、綜合的新觀測方法，可對物質(zhì)和能量本質(zhì)以及行為進(jìn)行獨特的見解，該項目能回答人類面臨的最深刻的問題。如今，我們能夠用之前完全不同的方法觀察周圍的世界，也希望能進(jìn)一步擴大觀察的范圍。
注：文中圖片均來自NSF
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