新的前沿：为什么南加州大学（USC）要投资10亿美元来推动计算研究

一切都始于Richard Nixon的愤怒。1972年，总统仍然对《五角大楼文件》（即越南战争的秘密历史，由《纽约时报》和《华盛顿邮报》在前一年发布）感到愤怒。

Nixon在RAND公司找到了罪魁祸首，这家位于圣莫尼卡的智库的员工Daniel Ellsberg泄露了绝密文件。

南加州大学早期的计算机科学家Bob Balzer说：“Nixon将RAND的预算削减了一半。” 难民中有RAND公司新兴计算机科学部门的负责人Keith Uncapher。他和Balzer开始寻找新的家园。美国国防高级研究计划局（DARPA）已经承诺，如果他们愿意创建并领导一个设计、开发和运行早期互联网的中心，将为他们提供资金支持。

Uncapher最初联系了加州大学洛杉矶分校（UCLA），大学告诉他需要15个月来做出决定。他随即转向南加州大学，其董事会在仅仅五天后批准了这个概念。南加州大学信息科学研究所（ISI）应运而生。

最初被称为ARPANET的南加州大学信息科学研究所（ISI）在开发和管理互联网方面发挥了关键作用。在20世纪70年代，这涉及在ISI的12楼建立计算中心，将大型计算机连接到网络。（照片/南加州大学维特比工程学院提供）

自那以后的几十年来，ISI在全球范围内掀起了一场计算革命。ISI在开发和管理互联网（最初称为ARPANET）中的重要作用，帮助引发了人类历史上最令人难以置信的信息爆炸。这就是为什么《经济学人》曾经称南加州大学的Jonathan Postel和ARPANET的发起/创始人为“互联网之神”。

在接下来的几年里，南加州大学的计算机科学家通过域名系统（DNS）发明了.com命名系统，这是一种对互联网功能所必需的文本到数字IP地址系统。ISI科学家还开发了网络协议通话技术，即VoIP—Zoom等–并且推出了全球大学中第一台可运行的量子计算机。南加州大学的工程师和计算机科学家帮助开发了Google翻译和Oculus Rift，并率先在《阿凡达》等电影中首次使用了虚拟人类。

南加州大学信息科学研究所于1972年成立，是南加州大学计算领域的“宇宙大爆炸”时刻。（照片/南加州大学信息科学研究所提供）

基于在先进计算创新的50年传统，该大学启动了南加州大学“计算前沿”（Frontiers of Computing initiative）计划，这是一项超过10亿美元的投资，旨在巩固南加州大学在人工智能、机器学习和数据科学等高级计算研究中的领导地位，并以伦理为其核心。

除了成立新的高级计算学院，南加州大学还将在洛杉矶西区扩大其影响力，设立硅滩校区，成立新的学术部门，并制定强调人工智能、数据科学、伦理和工程的综合课程。

该计划是南加州大学校长Carol L. Folt的一项“登月计划”，是大力推进高级计算领域的卓越大学的重大举措。

启动“计算前沿”计划的初始投资为2.6亿美元，包括到2025年招聘30名新的重点领域教职员工和到2030年招聘60名新教职员工，这一切都得益于加利福尼亚州Lord基金会的支持。南加州大学的计算机科学系已更名为Thomas Lord计算机科学系。

Folt说：“很少有校长有机会设想这样一份礼物的用途。我们的时机恰到好处。随着人工智能的崛起，每个学生–实际上，每个职业–都必须发展和加强他们的计算能力。我们的“计算前沿”计划满足了南加州大学毕业生和教职员工的这一需求，并将使他们成为触及社会各个方面的领域的领导者。”

南加州大学“计算前沿“”计划还要求将人工智能融入南加州大学的所有专业学院–总共23所，包括新成立的高级计算学院–以激发创造力、协作和变革。这一举措将促进关于阿尔茨海默病和癌症的潜在治疗方法或改进治疗方法、更好的太阳能材料，甚至新的艺术、建筑和新闻文章创作方式的研究。

Folt说：“我知道我们有机会改变游戏规则。为了做到这一点，我们必须既勇敢又明智；既要有战略眼光又要有灵活性；并立即投资，以便我们可以在未来发展。我相信这就是我们所做的，我也相信我们将在未来的几十年里谈论这一天、这一次启动、这一项计划。”

计算创新服务社会福祉

南加州大学研究与创新高级副校长Ishwar K. Puri表示，南加州大学“计算前沿”计划将充分利用该大学庞大的人工智能、机器学习、数据科学、量子、伦理和政策专家团队，为以往难以解决的挑战寻找解决方案。他补充道，这将推动基础计算的进步，使南加州大学的计算优势能够在全校范围内融合和整合，以造福所有人。这与南加州大学Michelson融合生物科学中心的工作相呼应，该中心的工程师、科学家和医生正在解决医疗保健领域最紧迫的问题。

“世界需要工程师和计算机科学家来解决我们面临的重大挑战，”南加州大学Viterbi工程学院院长Yannis C. Yortsos表示，该学院将监督新的高级计算学院。“新学院将通过制定重新构想的工程课程来实现这一目标，同时强调在我们快速变化的世界中的技术伦理。”

负责监督量子信息科学的南加州大学Dornsife文理学院院长Amber Miller表示：“我对扩展南加州大学在量子计算领域长期领导地位的前景感到特别兴奋。这一潜力巨大，不仅可以在应用领域，如密码学和地震模拟等方面取得巨大进展，还可以在研究领域，如黑洞、计算生物学和量子材料等方面取得基础性的突破。”

南加州大学的计算领导地位已经根深蒂固：根据美国国家科学基金会（NSF）的数据，该大学在计算机科学研究方面的联邦资助中名列全国前五。

南加州大学计算领导力还延伸到了对计算工具的伦理应用，比如人工智能，Puri指出。2016年，该大学成立了人工智能社会中心(CAIS)，这是最早关注社会福祉的人工智能中心之一，也是唯一一个工程学和社会工作两者并重的学术中心。

CAIS研究人员通过创建数据丰富的模型来识别主要贩运路线并成功阻止了非法动物贸易的路径，而且还研究了人工智能驱动方法来增加对有自杀风险的军事人员的早期干预。，。它还与洛杉矶市水电局合作，找到了地震损害概率最高的地区，并建议在重大地震后最需要供水的地方升级城市水管，如消防站和医院。

为了加强对以人为中心的人工智能的承诺，南加州大学于2023年春季成立了生成式人工智能与社会中心。该中心将启动研究，召集专家，并在计算领域扩大大学在全国的领导地位，特别关注生成式人工智能在艺术和教育等领域的伦理使用和创新。

Folt说：“随着这一起飞，南加州大学正在表明我们的激情、创新精神和在高级计算领域的革命中能够担当领导者的能力。我们在理解和影响这一新兴技术如何改变我们的生活、工作和娱乐方式上处于独特的地位。我们的学校长期以来在创意艺术、媒体、健康、医学、教育、工程和商业等领域处于领导地位。南加州大学还将跨学科合作，大力探索伦理和生成式人工智能在各个领域的应用与发展的交叉点。”

南加州大学的承诺也延伸到企业合作。Puri表示：“大学最近与亚马逊合作，成立了南加州大学+亚马逊安全可信机器学习中心，旨在支持基础研究和开发新的机器学习隐私、安全和可信度方法。”

该中心的研究由Salman Avestimehr教授领导，包括保护患者数据，消除人工智能中的人为偏见，并使技术更加可追溯。

南加州大学研究人员运用人工智能和机器学习来解决复杂问题的其他示例包括：

Paul Thompson，南加州大学Mark和Mary Stevens神经影像学和信息学研究所的副主任，正在开发最先进的人工智能方法，以筛选大量的阿尔茨海默病患者数据库，从而提高精准诊断和治疗。

Wael Abd-Almageed，南加州大学信息科学研究所(ISI)的计算机视觉、面部识别和生物特征专家，已经开发出一种深度伪造检测系统，该系统被公认为行业基准并广泛用于识别信息错误和遏制其在网络上传播。

Massoud Pedram，绿色计算专家，最近荣获了备受瞩目的NSF探险奖，旨在彻底改变计算设备，使其能效提高100倍或处理速度提高10倍。

Puri说道：“‘计算前沿’计划是将新的计算工具应用于加速和扩大科学发现影响的巨大机会。它不仅具有与众不同的解决问题的能力，还具有能够迅速解决问题的速度。这是至关重要的，因为气候变化等问题危及我们的星球，我们必须从现在开始解决这些问题，以确保生活质量，也希望提高生活质量。”

一个激发创新的枢纽

洛杉矶是美国最充满活力的科技生态系统之一。这里拥有一个最多样化、最具创新力和创造力的人口，使得南加州成为一个激发创新的孵化器，Folt指出。通过与当地公司、创业者、学校和校友建立合作关系，南加州大学“计算前沿”计划承诺催化并加速这一过程。

南加州大学Viterbi工程学院院长Yannis C. Yortsos说，计算课程、项目和学位可用性的增加和质量的提高将影响从艺术专业到计算机科学专业的所有南加州大学的学生。

Folt表示：“我们正在采取的强大而全面的方法是南加州大学树立方向和节奏的又一个例子，我们看到其他人紧随其后/纷纷效仿。”

南加州大学的新硅滩校区是自1952年卫生科学校区（HSC）成立以来南加州的第一个校区，将大学置于一个快速发展的创业区域的中心。以其两个强大的研究机构–南加州大学信息科学研究所（ISI）和南加州大学创意技术研究所（ICT）为支柱，硅滩将成为应用研究和创新的新枢纽。它将南加州大学与包括谷歌、亚马逊、SpaceX等领先科技公司校园在内的西区科技走廊紧密相连。

美国国家科学基金会（NSF）已经委托南加州大学领导美国西部的初创企业生态系统。2021年，南加州大学Viterbi工程学院获得了1500万美元的奖金，用于启动NSF I-Corps Hub：西部地区，这是全国仅有的五个枢纽之一。这一新近成立的中心，与加州大学洛杉矶分校（UCLA）、科罗拉多大学（University of Colorado）以及包括加州理工学院（the California Institute of Technology）在内的五家附属机构合作，将加速技术商业化，将实验室中的突破性发现推向市场。

Folt说，在这个过程中，南加州大学及其硅滩的合作伙伴将激发一种创新文化，促进就业创造、经济增长，以及深度科技产品和服务的开发，从而改善人们的生活。

南加州大学在创业领域有着令人羡慕的记录。由两名前南加州大学教授共同创立的Second Spectrum是美国国家篮球协会和英格兰超级联赛的主要体育分析公司。Relativity Space，由南加州大学Vitetbi校友Jordan Noone和Tim Ellis共同创立的该公司设计和制造了Terran 1——全球首个完全3D打印的火箭，一些金融专家对齐估值高达42亿美元。开发了美国顶尖的虚拟心脏康复项目的Moving Analytics是由南加州大学校友和博士后研究员Harsh Vathsangam与他的博士导师、计算机科学Fletcher Jones基金会冠名主席和工程学院执行副院长Gaurav Sukhatme共同创立。

南加州大学Marshall商学院院长Geoff Garrett表示：“日益迅速的计算革命所带来的其商业机会和社会影响是巨大的，而南加州大学在这两方面都处于前沿。凭借我们的整个学术部门都致力于数据科学，以及在所有商业项目中分布的技术熟练的教职员工，我们不仅能够专注于诸如人工智能和区块链等技术的尖端商业应用，还能够理解和塑造它们对社会的影响。”

英伟达（Nvidia）首席科学官Bill Dally是计算机图形和人工智能技术的关键创新者，他认为南加州大学“计算前沿”计划将产生深远的影响。他说：“如果你有一所真正强大的大学，那么产业将围绕着它而兴起，因为校友和教授会创办小公司，将研究成果商业化。在南加州地区做出如此巨大的努力，不禁会推动洛杉矶地区的计算产业复苏。而且‘计算前沿’计划将使我们在计算领域领先于许多国际竞争对手。”

预计于2024年开放的，占地为116,000平方英尺的Allen博士和Charlotte Ginsburg人本计算大厅将成为南加州大学计算机科学的未来之家。（插图/由HOK提供）

培养下一代科技人才

随着基础设施和人才的变化，高级计算概念将嵌入到全校本科课程中，加强跨学科性，并为非工程学生提供数据科学和人工智能的双学位选项。这种综合的一个早期示例是南加州大学Viterbi工程学院和南加州大学Marshall商学院联合提供的新的商业分析学士学位。

南加州大学Viterbi工程学院院长Yannis C. Yortsos表示，计算课程、项目和学位可用性的增加和质量的提高将影响从艺术专业到计算机科学专业的所有南加州大学学生。

这种重新构想的技术教育和数字人才培养也突显了大学对多样性和包容性的承诺。今年秋天，大约30%的南加州大学新生来自历史上曾被边缘化的群体。南加州大学Viterbi工程学院和南加州大学Marshall商学院新生中有一半是女性。为了进一步推动平等和包容性，“计算前沿”计划设想建立新的科技合作伙伴关系，以增加来自科技领域少数群体的学生的实习机会和奖学金。

Yortsos说：“我们正在培养人才储备，以确保南加州大学培养的科技工作者反映了洛杉矶地区的多样性。我们希望看到这种模式在高等教育和科技行业的其他领域得以采用。”

1982年毕业于南加州大学的Google工程副总裁兼科技巨头负责人工智能团队的Marian Croak补充道：“‘计算前沿’计划将不仅带来科学和技术领域的突破性进展，还将扩大这一关键领域，吸引更多少数群体的人才。”

南加州大学“计算前沿”计划正值关键时刻：技术的快速变革需要更多受过良好教育的工作者。咨询公司Korn Ferry的一份报告发现，到2030年，全球有超过8500万个职位可能因缺乏熟练劳动力而无法填补。如果预计的600万高科技和其他领域的工人短缺成为现实，那么仅美国就将损失1620亿美元的科技销售额。

作为美国计算机科学学位颁发量排名第一的研究型大学，南加州大学预计在未来十年内将有2.8万多名毕业生，而他们将精通不同学科和学位的计算相关技能。行业领袖们知道南加州大学的“计算前沿”计划将进一步将南加州大学定位为西海岸科技人才的主要来源。

英伟达（Nvidia）的Dally表示：“南加州大学开展这样的计划将创造大量人才。希望我们能够雇佣一帮这些人才。”

编辑：Paul McQuiston 和 Marc Ballon

头图：南加州大学“计算前沿”计划将创建新的南加州高级计算学院和硅滩新校区，将高科技解决方案应用于世界上最大的挑战。（插图由Josh Cochran提供）