2014年美国国家纳米技术计划（NNI）的第5次评估启动了面向未来10年纳米技术引发的“重大挑战”项目资助模式，2015年10月，美国白宫科技政策办公室（OSTP）发布了从100多项项目申请中遴选出的第一个重大挑战项目——纳米技术引发的重大挑战：未来计算^[1]。

未来10年，纳米技术和计算机科学领域的挑战在于如何超越基于冯诺依曼体系结构、基于晶体管数据处理器的计算机科学，建立起新的技术路径从而持续科技创新步伐，实现模拟人脑的智能、低能耗新型计算能力。其关键技术突破不仅局限于基本信息存储和处理的元器件及能源配置，而且体现在计算机分析图像、声音和模式识别的方式、数据挖掘和机器学习能力以及判断和解决问题的途径。重大挑战项目是美国白宫21世纪科技创新战略的有机组成部分，通过科学和技术的创新解决国家重大需求或面向全球问题。该项重大挑战项目将通过多学科联合创新变革未来计算：即纳米技术、计算机科学和神经系统科学的交叉融合推动未来计算能力的变革性发展。近期在新型低耗能传感和计算方法上的重大进展，包括神经形态、磁电、模拟系统，尤其是来自神经系统科学和认知科学的巨大推进，使得此项重大挑战项目目标有望实现。新计算能力是联邦政府多次投资、重点布局的未来纳米科技发展方向，其中包括美国国家科学基金会（NSF）资助的“计算探险”项目和“人工智能”项目，美国国防部高级研究计划局（DARPA）、半导体研究联盟（SRC）和高级情报研究计划署（IARPA）下属的MICrONS公司联合资助的项目：计算认知与机器智能，纳米级计算器件和系统，DARPA自适应塑料可伸缩电子神经形态系统（如模拟人类大脑的SyNAPSE芯片），DARPA智能数据分析之非传统信号处理（UPSIDE），DARPA半导体先进技术研发网络（STARnet）等。

上述多项突破需要借助于纳米级器件和材料集成到三维系统，需要10年甚至更长时间取得突破。这些纳米技术创新将在新的计算机体系中协同发展，同时还将有赖于对人类大脑的容错特征、低耗能系统等性能的更进一步认识和理解。                               

（吕晓蓉）