“创世纪计划”（Genesis Mission）是美国依据第14363号总统行政令设立的国家级AI赋能科学重大战略，由白宫科技政策办公室（OSTP）统筹跨部门协调工作，美国能源部（DOE）负责建设、运维统一算力底座——美国科学与安全平台。7月22日，白宫公布该计划联邦整体资金承诺总额超50亿美元^[1]，并同步启动一系列以任务为导向的国家科学技术挑战赛。DOE当日发布首批278项理工领域立项清单，国立卫生研究院（NIH）推出生物医药专项“生物创世纪计划”（Bio Genesis Mission），国家科学基金会（NSF）出台多项措施同步推进。整体计划依托AI和高性能计算重塑美国科研组织模式，稳固美国在能源、材料、生物医药、量子技术、生物安全等关键领域的全球竞争优势，并设定十年内美国整体科研创新效率翻倍的总体目标。

一、启动国家科学与技术挑战

此次公布的国家科学技术挑战聚焦五大战略方向，共计18项具体攻关任务。

1、促进美国公民健康与长寿

（1）探寻慢性病根源：卫生与公众服务部（HHS）联合环保署（EPA）、NSF及DOE，整合全国健康队列、化学监测与基础研究数据，利用高性能算力深入解析慢性病成因。

（2）攻克儿童癌症疗法：依托HHS构建的儿科癌症数据生态与国家癌症中心网络，利用DOE超算训练AI模型，加速罕见癌症疗法研发。

（3）加速新药研发与临床转化：HHS、DOE与战争部协同建设生物医学数据基础设施，整合多维数据，加速药物重定位与新疗法上市进程。

（4）改善退伍军人健康水平：退役军人事务部整合电子病历与基因组数据，借助DOE超算训练模型，实现疾病早期预警与风险识别。

2、保障基础设施与能源安全

（1）重塑美国基础设施全生命周期管理：交通部与DOE构建数字孪生与基础模型，加速新材料发现，实现基础设施预测性维护，打造更耐用、成本更低、更具韧性的建筑与交通设施。

（2）升级电网支撑美国经济：DOE利用AI与数字孪生技术优化电网规划，提升供电可靠性与经济性。

（3）管护美国自然资源：内政部整合关键矿产、水资源、地下能源与生物系统等数据，强化资源保护与科学管护。

3、巩固美国工业领先地位

（1）重振美国微电子产业：DOE打造AI驱动的全栈协同设计生态，整合前沿AI与大型制造数据集，加速半导体材料与制造研发。

（2）生物技术产业化巩固工业优势：DOE、HHS、NSF、战争部、内政部及农业部等合作整合生物反应器、关键矿产等领域数据，推动生物科技成果商业化。

（3）加快武器组件与系统研发：战争部与国家核安全管理局（NNSA）合作，将经验证的建模与仿真同AI智能体工作流结合，缩短常规武器和核武器部件（包括大型金属铸件和锻件）的设计、测试和认证周期。

4、拓展科学发现前沿

（1）挖掘数十年太空观测数据催生新发现：国家航空航天局（NASA）与DOE将利用物理信息驱动的AI智能体，深度分析超过150 PB的太空观测数据。

（2）建成AI驱动的自主实验室：DOE、HHS、NSF及国家标准与技术研究院（NIST）等联合建设自主实验室，借助机器人、边缘AI等技术，实现大规模实验自动化。

（3）促进量子系统实用化：DOE与战争部合作利用AI加速量子计算与传感技术的实用化进程，包括研制容错量子计算机等。

（4）预测生命系统：多部门协作整合全国生物数据集与AI模型，将分子构件与整体生命系统行为关联起来，加速健康、能源与农业领域发现。

（5）设计具有可预测功能的材料：DOE结合其世界领先的实验和计算能力、材料数据集以及基于物理的AI模型，构建“预测-合成-表征”闭环实验体系，加速新材料研发。

5、抵御新兴国家安全威胁

（1）生物威胁早期识别与溯源：疾控中心等多部门联合利用AI融合多源数据，实现生物异常特征的快速检测与精准溯源。

（2）加速用于战略威慑的新材料的研发、生产与认证：NNSA结合数十年的任务数据、专业测试设施和超级计算，构建AI工作流，为核安全企业开展新材料的自动化测试、实验和认证。

（3）通过核特征溯源加强威慑：NNSA利用AI技术快速追溯核材料与爆炸残骸的来源，强化法证归因能力。

二、DOE公布首批“创世纪计划”项目

7月22日，白宫公布相关举措后，DOE公布了“创世纪计划”的首批项目清单^[2]，旨在落实该计划任务，借助AI智能体框架、先进AI模型与软件及国家实验室高性能计算资源，开发AI驱动的科研工作流，加速能源、基础科学与国家安全领域的突破。首批入选的278个项目覆盖21个挑战领域，共有342家机构参与，87个项目由国家实验室牵头、168个由高校牵头、19个由企业牵头、4个由非营利组织牵头。其中最大单笔为核能领域一项为期3年、总额6000万美元的投资，利用AI加快核设施建设交付、降低运行成本。

1、从夸克到宇宙尺度的基础物理。支持27个项目，涵盖重离子碰撞与夸克-胶子等离子体、中微子物理、宇宙学、格点量子色动力学（QCD）、核数据评估、对撞机实验与电子-离子对撞机（EIC）的AI数据流与读出电子学、粒子与核物理基础模型等。

2、能源领域水资源预测。支持26个项目，涵盖流域及地表-地下水耦合预测基础模型、云微物理与降水过程、大气河与季节-年际预报、可用水量与洪水预测、水-能源安全、海洋-冰雪耦合模拟等。

3、生物技术。支持24个项目，涵盖蛋白质结构与功能预测及酶设计、基因组设计合成、微生物组工程、生物制造放大与过程控制、生物燃料（藻类与能源作物）、代谢工程与合成细胞等。

4、关键矿产供应链。支持20个项目，涵盖稀土分离化学与电化学分离、大陆尺度关键矿物来源填图与勘探、铀和锂等矿物的就地浸出优化、地热系统关键矿物表征与回收、无重稀土永磁体制造、电池废料中有价金属回收等。

5、材料设计。支持18个项目，涵盖薄膜材料闭环AI、分子催化剂与二维材料发现、量子材料输运、合金设计、非常规超导体发现、电池电极开发、材料疲劳寿命预测等。

6、地下战略能源资产开发。支持18个项目，涵盖增强型地热系统（EGS）压裂刺激设计与裂缝表征、裂缝系统数字孪生、钻井随钻实时表征、压裂设计与不确定性量化、地下多尺度耦合生物水文地球化学建模等。

7、聚变能。支持15个项目，涵盖聚变装置智能体设计与数字孪生、结构材料蠕变-疲劳寿命预测、磁体系统与超导带材制造、氘氚燃料循环、聚变电厂系统工程、中性束注入、电子回旋加热、等离子体诊断边缘AI、仿星器包层中子学优化等。

8、微电子。支持14个项目，涵盖神经形态电路与太赫兹成像、电子设计自动化（EDA）微电子协同设计、半导体器件等离子体沉积制造、静态随机存取存储器与新型逻辑器件、低温电子学、忆阻器存算一体、边缘AI硬件、宽禁带功率模块等。

9、量子算法。支持13个项目，涵盖量子纠错码发现与解码、拓扑量子码、变分量子算法（VQA）优化、量子化学与量子模拟、量子电路优化等。

10、高性能计算代码开发。支持13个项目，涵盖AI加速器上的代码生成与优化、计算物理代码的神经符号综合、科学问题到代码的强化学习、高性能计算工作负载性能表征、科学计算可信保证、代码智能基础模型等。

11、先进制造与工业生产率。支持12个项目，涵盖复合材料制造闭环数字孪生、电化学精炼、燃料电池与电解槽制造、钢铁热轧、核电模块焊接与检测、化工制造智能体AI、聚变靶材增材制造等。

12、AI科学推理。支持11个项目，涵盖贝叶斯科学推理基础模型、实验异常检测与因果学习、多智能体强化学习假设生成、组合式基础模型跨域推理、去中心化智能体科学探索等。

13、核能开发。支持10个项目，涵盖核燃料循环与乏燃料回收、熔盐堆自主运行、核燃料鉴定、先进堆许可与安全案例、闭式燃料循环优化、核设施运行优化等。

14、量子系统。支持10个项目，涵盖超导量子控制与微系统、里德伯阵列多维量子比特、冷原子量子传感、量子放大器、确定性量子发射器、极化靶自旋物理等。

15、电网扩容。支持9个项目，涵盖电网拓扑自主控制、极端天气下的电网韧性、可调度数据中心负荷整形、电磁暂态加速分析、配电网智能体、电网运行鲁棒AI等。

16、核设施修复与废物治理。支持9个项目，涵盖核废料玻璃固化、深地质处置库设计与性能评估、遗留场址文件智能处理、盐化学优化等。

17、网络安全。支持9个项目，涵盖AI科研工作流威胁溯源与归因、气隙安全隔离、科学工作流安全信任运行时、AI模型对抗鲁棒性与完整性防护等。

18、粒子加速器。支持8个项目，涵盖加速器数字孪生与自学习运行、激光等离子体尾场加速、离子加速器与同位素分离器、加速器共振控制、同步辐射光源运行等。

19、能源装备流体力学AI模型。支持7个项目，涵盖湍流大涡模拟亚网格模型、欧拉与拉格朗日流场物理基础模型、旋转叶片生成式设计、湍流强制对流代理模型、液滴碰撞聚并、流致振动建模等。

20、数据中心。支持1个项目，即AI智能体数据中心热管理技术。

21、自主实验室。支持4个项目，涵盖智能实验室AI工作流、多异构自主实验室并行实验、自主精密设施数字孪生、实验室机器人安全操作执行等。

三、NIH启动“生物创世纪计划”

同在7月22日，NIH启动“生物创世纪计划”^[3]，将综合运用AI、先进计算、创新政策与治理方法以及公私合作伙伴关系，建设面向未来的智能化生物医学研究生态。

1、目标。该计划的目标是，在未来5~10年内将美国生物医学创新速度提高一倍，并力争在十年内将科研发现转化为患者可获得成果所需的时间缩短一半。为实现这一目标，NIH提出重构科研人员、研究机构、数据资源、临床基础设施和计算平台之间的协作方式，而非仅在现有科研流程中增加AI工具。

2、重点领域。该计划聚焦6项重点挑战，包括：利用AI模拟和预测复杂生命系统的行为；加快生物学发现向美国国内生物制造转化；加强生物威胁的早期发现与溯源；利用AI推动儿童癌症研究和治疗方法开发；加快药物发现、药物重定位与临床转化；利用AI和先进数据资源研究慢性疾病的根本成因。这6项任务与国家“创世纪计划”的健康、生物制造、生命系统研究和生物安全方向相互衔接，但更加突出临床转化和患者健康效益。

3、资助计划。NIH表示，与上述重点挑战相关的2026财年已承担资金和2027财年计划资金合计超过12亿美元，后续还将推出新的专项资助机会。有关投入除支持具体科研项目外，还将用于完善数据、算力、临床研究、公私合作和治理基础设施。

四、NSF出台多项措施推进

7月22日，NSF宣布系列重大举措，以落实特朗普政府AI优先事项并推进“创世纪计划”^[4]。NSF此次行动合计投资超过5.8亿美元，涵盖可编程自动化实验室、数据基础设施与数据集优化，构成对“创世纪计划”的系统性支撑。

1、“创世纪计划”项目征集。NSF发布致同事信“通过‘创世纪计划’开启AI驱动科学发现的新时代”，鼓励研究者利用现有NSF资助机会提交聚焦AI驱动科学发现与基础研究的项目。重点方向包括：构建AI赋能科学研究（AI for Science）的基础，包括利用AI优化的自主或半自主实验室，结合新的科学数据集和AI模型以实现跨科学领域的假设生成和发现，利用AI寻求跨学科重大科学问题的答案；支撑国家科技挑战的基础研究；AI for Science劳动力与能力建设。

2、可编程云实验室测试平台。NSF宣布通过“可编程云实验室测试平台计划”向全美20个研究团队资助3.8亿美元^[5]，并获Astera研究所逾2000万美元配套慈善资金，建设覆盖全美的AI驱动自动化实验室国家网络。该计划为期4年，将资助团队测试、规模化及演示自动化科学与工程的新方法与新工具。项目将建成远程可访问的实验网络，支持研究人员自定义AI驱动工作流程，涵盖生物技术、生物化学、化学、软材料、二维材料、金属、材料表征与电子学等多个学科领域。

3、下一代科学数据基础设施。NSF通过“综合数据系统与服务”（IDSS）计划资助8300万美元，用于扩大数据基础设施资源的获取途径，使科研人员能够结合计算和AI资源，加速科学发现和创新^[6]。IDSS计划此次资助两个方向的6个项目：①国家级综合数据系统和服务。支持2个项目：AI驱动的科学架构（FabAID），将构建一个国家级数据架构，连接存储库、计算资源和网络基础设施（包括国家人工智能研究资源NAIRR），以简化AI驱动科学研究对大规模科学数据集的访问和管理；国家级数据平台（NDP），将创建一个AI就绪的生态系统，整合全美各地的分布式数据、计算设施和AI资源，以支持可互操作、可扩展和可复现的AI驱动的科学工作流程。②向国家级运营过渡。支持4个项目：交互式发现实验室（iDLab），将提供一个统一的基于网络的平台，将科研人员连接到NSF支持的高性能计算节点和云系统中的计算和数据资源，从而简化AI驱动的科学研究的工作流程，并通过基于浏览器的环境扩展STEM教育和培训；BRIDGE国家中心，将提供一个开放的、基于云的基础设施，用于可重用的数据科学工作流程、数据集和机器学习模型，以提高可重复性并加速AI驱动的发现；国家级科学数据平台（NSDF），将把试点项目发展成为一项全国性服务，通过标准化框架将科研人员与分布式科学数据连接起来，使数据更易于查找、访问和重用；促进科学发展的多学科科学环境（MESA），将开发一个AI驱动的数据平台，该平台利用元数据自动化和智能代理来连接和组织跨学科的科学数据，从而实现可互操作和可复现的AI工作流程。

4、跨科学和工程的AI就绪数据集。NSF宣布通过新启动的“解锁AI驱动科学发现的数据价值”计划^[7]，拟投资最高1亿美元，帮助研究界挖掘现有科学数据集的潜力，使之适应AI就绪、可互操作与可复用的需求。与传统资助仅支持收集新数据不同，该项目侧重于增加现有科学数据集的价值，并实现AI驱动的新见解和跨学科研究。该项目聚焦开发用于特征提取、元数据生成和多个数据集集成的新方法，通过AI工具和系统为自动化分析构建强健的数据管道等。

（李晨曦 岳芳 郑颖 邢颖 董金鑫 王海霞 李永干）