美国研发预算备忘录由美国白宫预算管理办公室(OMB)与科学与技术政策办公室(OSTP)共同年度发布的纲领性文件，概括了美国政府下一财年针对科技研究发展(R&D)的优先支持领域的框架与愿景。
备忘录中包括对科技研究发展的整体定位、重点支持领域方向的描述、支持项目实施的要求以及相关政策制定及人才培养的框架。其中，美国R&D的主要支持对象集中在非营利研究机构(高校、实验室等)以及民营经济(Private Sector)中的相关企业。
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美国2021财政年度行政机构研究与发展预算优先事项备忘录总体制定了“5纵5横”的研发优先领域。其中，纵向的五大研发优先议题主要包含：国土安全、未来先进产业、未来能源与环境保护、医疗健康与生物经济以及太空探索与商业化。横向的五大优先交叉行动分别为：培育和利用多元化、高技能的劳动力;创建和支持反映美国价值观的研究环境;支持高风险和潜在高回报的变革性研究;充分利用数据的力量;建立、强化和扩展多部门战略合作伙伴关系。
美国2021财年研发备忘录重点领域及细分方向
01国土安全
2021财年备忘录中，国土安全的主要关注领域在先进军事能力、重要基础安全设施，以及安全电子领域。此外，关键矿产作为国土安全战略研发的重要一部分，是在历年备忘录中首次出现。
美国总统特朗普于2017年12月20日签署《关于确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略》(13817号)总统行政命令，对确保关键矿产安全和可靠供应作出全面部署，旨在改变美国关键矿物资源依赖国外供给的格局。
2019年6月，美国商务部发布了根据13817号行政令提交给总统的机构报告，具体提出围绕关键矿物供应的6项行动纲领：1、推进关键矿产供应链的转型研究、开发和部署;2、加强美国关键的矿产供应链和国防工业基地建设;3、加强与关键矿产相关的国际贸易与合作;4、提高对国内关键矿产资源的了解;5、改善在联邦土地上获取本土关键矿产资源的机会，并缩短联邦许可证审批时限;6、增加美国关键矿产资源劳动力供应。同时，该报告围绕纲领详细给出24项目标和61项建议。
2021财年，美国研发预算备忘录围绕以上纲领，将确保关键矿物安全可靠供应作为2021财年技术研发重点子领域，并进一步提出将关键矿产回收和可再生技术、重要矿产的可替代材料、关键矿物提取、分离、精炼和合金化工艺等作为研发优先事项。
02未来先进产业
未来先进产业主要包括人工智能、量子信息科学、高性能计算、以及先进制造。
人工智能领域，优先考虑2019年白宫政府发布的《维持美国人工智能领导力执行令》和《2019年国家人工智能研究与发展战略计划》中详述的且与八项战略相一致的基础研究和长期应用投资。包括开发新一代人工智能协作有效的方法，补充和增强人类能力的AI系统;构建AI系统安全方案;为AI培训和测试开发共享公共数据集和环境，实现对高质量数据集和环境的访问，以及测试和培训资源;通过标准和基准测量和评估AI技术等。
量子信息科学领域，根据美国《2018年国家量子计划AcP》和《2018年国防授权法》，优先研究和发展推进基础量子信息科学研究，基础设施建设和人才培养。重点方向包括：用于军事和商业应用的定位导航系统量子传感技术，对量子计算起到支持性的技术，维护网络安全系统的量子密码学，以及寻找通过量子信息理论可改进材料、化学甚至物理环境的新方法。
超性能计算方面，探索新的应用并支持研发工作，以实现超性能的未来计算范例、制造、设备和体系结构，以及开发可持续和可互操作的软件，打造数据维护和管理安全性环境。重点包括以量子计算、光子计算、类脑计算、神经拟态计算、知识计算等为主的高性能计算技术，研发超级计算机和人工智能应用。
先进制造方面，2018年10月，美国科学与技术委员会(National Science and Technology Council)发布先进制造领域发展战略(Strategy for AmericanLeadership in Advanced Manufacturing)，主要包括智能制造、数字制造以及先进工业机器人技术，还有由物联网、机器学习系统以及人工智能(AI)组成的工业互联网。
其中，智能制造和数字制造推动着美国生产力的持续增长，广泛地使用快速通信技术给美国提供了巨大生产效益的提高，实现从设计到零件生产的集成，从而生产出有保证的优质产品。
美国将先进的工业机器人技术应用于生产，从而减轻了人工劳力，降低了制造成本，提高了质量，并能快速响应不断变化的需求。美国将先进机器人技术逐步投放到航空航天、汽车、电子、生物技术和纺织等关键工业领域。
云计算、数据分析与人工智能的融合是美国工业物联网(IIoT)的关键推动力，使各个制造商可以从集体网络中获取技术及商业信息。机器学习从大量生产经验中获取制造信息，从而在生产过程中不断优化整个流程，实现产量和质量的提升。随着可用数据的增多，工业物联网系统的覆盖范围也越广，数据的管理和计算也使得机器学习和AI应用程序实现更大的工业价值。
此外，医药制造业也是本次研发备忘录重点提及的领域。医药制造业指用于小分子化学药、疫苗、酶、抗体、细胞、微生物、组织器官等生产制造的科学技术研究，其基本原则是实现低成本、自动化、可持续，主要目标是扩大美国医药生产制造能力，降低医药短缺风险。本备忘录医药制药业主要包括制药工艺及设备、微生物制造工艺及设备、细胞及组织制造工艺及设备。
03未来能源与环境保护
未来能源技术领域，更加注重美国能源如何安全有效地利用。在能源的开发和利用上，美国持续关注包括化石能源、可再生能源和核能在内的能源结构，主要涉及化石能源高效及清洁地开发利用和对后期环境污染的防护和治理上。对于可再生能源，注重前期能源技术的研究和利用，加强可再生能源的科技实力以支持后期的多种应用场景。在核能的开发上，美国促进在先进反应堆技术上的发展，并通过多功能的先进试验堆重新建立美国的快速中子辐照能力。此外，美国联邦在能源领域的资助倾向于科研机构和私营主体的研发项目，以促进能源生产和存储技术的后期研究、开发和商业化。
海洋领域主要包括专属经济区水域内开发自然资源(如渔业资源、矿产资源)等经济活动的相关技术与研究。此外，海洋生态系统变化因人类活动和气候变化不断收到威胁，海洋领域还包括应对海洋生态系统变化的相关技术与研究。
04医疗健康与生物经济
本次研究备忘录提及的医疗健康技术领域主要包括以下九个具体技术方向：阿片类药物、传染病预防和诊断、抗菌药、慢性疾病治疗、基因治疗、神经科学、医疗信息化、艾滋病防治、老年及病残护理。
阿片类药物是一种中枢神经止痛药，主要用于中到重度疼痛治疗，例如癌痛，包括可待因、双氢可待因、氢吗啡酮、羟考酮、美沙酮、吗啡、芬太尼等。反复使用阿片类物质将引起机体耐受成瘾，还会为健康带来一系列严重副作用，比如易患肝炎、易引起HIV感染、败血症等，同时心理和社会损害也很明显。美国阿片类药物滥用现象严重，每年因药物过量使用造成的死亡人数达60000人，50岁以下美国人意外死亡的主要原因之一。本备忘录中阿片类药物领域仅指阿片类药物。
传染病是由各种病原体引起的能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传播的一类疾病，其中大多数病原体是微生物。本备忘录中，传染病的预防是指疫苗研发，传染病的诊断指微生物检测、用于病原体检测的体外诊断试剂研发等。
凡对细菌和其他微生物具有抑制和杀灭作用的物质统称为抗菌药。抗菌药包括人工合成抗菌药和抗生素。本备忘录中抗菌药主要包括抗细菌药、抗真菌药、抗病毒药，不包括抗寄生虫药物。
慢性疾病全称是慢性非传染性疾病，是对一类起病隐匿、病程长且病情迁延不愈、病因复杂的疾病的概括性总称。常见的慢性病如糖尿病、慢性哮喘、高血压、冠心病等。本备忘录慢性疾病治疗主要包括心血管系统慢性疾病、呼吸系统慢性疾病、代谢系统慢性疾病，以及骨骼肌肉相关慢性疾病。
基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞、或将靶细胞中致病基因删去以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病，以达到治疗目的。本备忘录中基因治疗领域指的是带有遗传物质的医药制品，主要指基因治疗药物，如RNA药物、基因转化药物等。
神经科学是指寻求解释神智活动的生物学机制，即细胞生物学和分子生物学机制的科学。本备忘录神经科学领域主要包括神经科学医疗器械研究，如脑起搏器;神经科学诊疗药物研究，如帕金森病、老年痴呆病药物。
本备忘录中医疗信息化不仅指医疗服务信息化，还包括健康监测、疾病监测、医保信息化、信息科学在医疗器械、医药生物当中的应用，这将有助于提高医疗服务效率、医疗创新效率、医疗突发情况应对能力等。
艾滋病是由人类免疫缺陷病毒引起的一类传染病，目前尚无彻底治疗药物。本备忘录主要包括艾滋病的预防和治疗，艾滋病的预防研究以艾滋病疫苗研发为主，艾滋病的治疗研究主要指靶向人类免疫缺陷病毒的药物研究。
本备忘录中，老年及病残护理包括老年及病残人士康复设备研究、老年及病残人士辅助设备研究、医院病人护理设备研究、老年及病残人士辅助系统开发、智能服药系统及设备研发、外骨骼机器人研发等。
此外，医疗健康还涉及退伍军人相关议题。近年来，美国退伍军人自杀率大幅上升。为此，美国制定了相应政策路线图以应对退伍军人自杀问题(the Executive Order on a National Roadmap to Empower Veterans andEnd Suicide)。退伍军人健康技术领域，主要关注退伍军人的身体和精神健康，推动相关数据平台的创建及对军人身心健康数据建设性的分析，并开展相应的基础与应用研究。
生物经济领域，指推动医疗、药物、制造业、农业等领域经济发展的生物技术、组学(基因组学、蛋白质组学，和代谢物组学等)、生物领域数据分析以及应对生物安全问题采取的系列有效预防和控制措施。
05太空探索与商业化
为响应特朗普政府关于美国在2024年前重返月球，利用月球作为未来人类探索火星的试验田，确保美国在太空中领导地位的呼吁。美国21财年研发备忘录将太空探索及商业化作为研发优先事项。
这一优先事项主要强调以下几方面内容：应优先支持美国在太空领域的长期航天飞行、空间制造和组装、原位资源利用、长期低温燃料储存和管理以及先进的空间相关动力和推进能力的技术研发项目;应优先进行示范和飞行试验，以确保在太空和天体上进行商业活动的工业基础，加速私营企业在实现政府既定目标和促进太空经济方面的进展;应对涉及先进材料、增材制造和机器学习能力在太空和地球上广泛的潜在应用的研发项目予以支持。
此外，与2019财年相比，2021财年美国研发重点领域发生了一系列明显变化。
2019财年和2021财年重点领域对比
观点总结如下：
一是备忘录内容更加详实。2019财年美国研发备忘录对各个研发领域都只是泛泛而谈，描述了大方向的布局和期望，2021财备忘录篇幅从4页增长到9页，在确定重点研发领域的基础上进一步明确各领域的细分方向。如，医疗健康领域，2019年备忘录只进行了“新药”“新技术”“促进高效健康发展”等大方向描述，2021财年备忘录则具体到阿片类药物、艾滋病、神经科学等细分方向。
二是减少了“军方优势”领域的强调。2019年美国政府将“军方优势”单独列为一个重点研发领域，并明确强调要加强导弹防御系统、非对称性战略威慑武器、新式武器系统、C4ISR系统的功能迭代。2021财年只在国土安全中提到军事相关研发，关注力度有所下降。
三是首次将“关键矿产”作为重点方向提出。美国强调，要在加强本土矿产资源的采集和再回收，加强本土供应链的完善和劳动力的供应，加强矿产相关的国家贸易与合作等。美国这一举措可能与中美贸易相关。
四是增加了“先进制造”重点方向。2019财年备忘录几乎不涉及制造相关的描述，2021财年备忘录则用了较大篇幅来强调先进制造业，包括智能制造、数字制造、工业机器人、工业物联网、医药制造业等细分方向。
五是加强对“环境保护”的关注。能源领域，2019财年备忘录中提到“可再生能源”，但2021财年进一步强调了能源的清洁开发和后续环境污染的防护和治理;海洋领域，是2021年备忘录中新增的重点方向，备忘录强调要减少人类活动对海洋生态系统和气候变化的影响，加强相关技术的研究开发。
六是增加了“太空探索和商业化”重点领域。该领域在2019财备忘录中没有提到，美国增加该领域的研发可能与其近年来在太空探索方面进展缓慢有关。2021财年备忘录中强调，要加强长期航天飞行、空间推进等技术的开发，加强私营企业参与太空商业化，加强新材俩和人工智能在控太空探索上的应用。
