3月底，美国国家科学基金会（NSF）启动了“未来制造业”项目征集，目标是通过对基础研究的支持，推动全新的或目前尚无法大规模推广的制造技术进入实用阶段。该项目的重点是实现全新的、可能具有变革性的制造能力，不支持对现有先进制造技术进行渐进式改进的项目提案[^1]。未来制造业项目拟定了3个研究方向。

　　1、未来网络制造业研究。该方向将在计算和制造业的交叉领域挖掘研究机会，利用创新传感器和执行器的融合、快速可靠的通信、云和边缘计算、数据分析、计算模型、人工智能和机器学习等技术提高通用性和可靠性，并减少制造过程和系统控制的成本。感兴趣的领域包括新一代智能系统、用于实时安全感测和机器学习的物流和网络、通过反馈实现过程参数控制的原位传感、制造商之间数据的安全可靠通信和共享方法等。其余资助重点还包括实时计量、质量控制和保证、不确定性量化、风险分析、网络控制方法以及用于多目标优化的新技术。

　　2、未来生态制造业研究。该方向将考虑涵盖整个制造生命周期的整体制造过程，研究能源消耗、健康和环境影响以及成本效益。新的解决方案将融合化学、生物学、材料学、工程学和经济学等多种学科的专业知识，利用生物方法研发新材料和新产品、废物增值的新工艺、补救污染物的新方法或实现新生物催化等。例如，材料基础研究可以使新的制造过程避免使用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）之类的聚合物，或者提高聚合物的回收经济性；利用生物/纳米界面最新研究进展，促进高度集成的生物/纳米制造系统开发；基于折纸的制造研究可能革命性地改变新材料和结构设计，提供取代实心混凝土或钢材的坚固且轻巧替代品。

　　3、未来生物制造业研究。该方向将推动治疗性细胞和分子、化学物质、药物、聚合物和燃料的生物制造，并推动生物技术在计算、信号处理和通信领域的应用。例如，系统生物学、化学、基因组学、材料学、生物反应器工程以及分离和纯化知识可以推动生物工厂生产基于细胞的小分子疗法，并扩大规模且使其多样化以满足个性化需求。研究还可以解决与无细胞蛋白质制造相关挑战，通过加强和扩展用于无细胞制造平台可维持多种原料的特定活性，以生产酶生物催化剂、生物传感器和疫苗等。研究还可以利用微环境-细胞-表型相互作用和合成生物学工具方面的进展来开发在纳米/生物界面工作的传感器、致动器、纳米材料或纳米机器，以及可调节细胞反应的计算工具。

　　未来制造业项目将通过研究资助、种子资助、网络等3种方式支持基础研究和教育工作。其中，研究资助为期5年，每年资助金额将根据参与规模分为两种类型，提案必须描述相关制造领域的当前技术水平，以及研究方案将如何解决特定挑战；必须提供令人信服的技术原理和技术方法，说明项目对经济、社区和整个社会的潜在利益和挑战。种子资助为期两年，提案应提出建立多学科研究团队的过程，共同制定未来制造业新发展方向并证明其可行性。网络资助为期不超过5年，项目将支持研究社区或多学科研究人员及利益相关方网络的建立，该网络将通过全社区努力，共同促进未来制造业的研究和教育，探索将未来制造业基础研究成果产业化的新方法。                         （黄健 郑颖）