Fachliche Stärken des Forschungssystems: USA
Übersicht
Die USA sind ein starker Forschungs- und Entwicklungsstandort. Forschung auf Spitzenniveau wird im gesamten Fächerspekturm durchgeführt, exzellente Forschungsinfrastruktur und Kooperationspartner findet man in den USA zu jedem Themenfeld.
Der Spezialisierungsindex dient dazu, das wissenschaftliche Profil eines Landes darzustellen. Er zeigt an, in welchen Bereichen ein Land im Vergleich zum gesamten weltweiten Publikationsaufkommen stark oder schwach vertreten ist. Ein negatives Vorzeichen stellt eine unterdurchschnittliche Spezialisierung dar. Der Indikator ist auf einen Wertebereich von -100 (stark negative Spezialisierung) bis +100 (stark positive Spezialisierung) normalisiert. Er geht zurück auf frühere Indikatoren für die Handelsspezialisierung und baut auf dem Konzept des komparativen Vorteils auf.
Die USA weisen gegenüber dem weltweiten Publikationsaufkommen eine besonders starke Spezialisierung (+25 und mehr) in den Fachgebieten Sozialwissenschaften (ohne Schwerpunkt Wirtschaftswissenschaften), Medizintechnik und Medizin auf (Quelle: Monitoring des Asiatisch-Pazifischen Forschungsraums (APRA) - 2. Bericht (2020), S. 185, 222, Datenquelle: Scopus Elsevier 2016-18).
Präsident Trump benennt für seine zweite Amtszeit (2025-29) die folgenden fachlichen Prioritäten (Fact Sheet January 23, 2025: President Donald J. Trump Launches PCAST to Restore American Leadership in Science and Technology):
- Lancierung nationaler Initiativen zur Förderung von Innovationen in kritischen Technologien, darunter die amerikanische Initiative für Künstliche Intelligenz (KI) und die Nationale Quanten-Initiative, die der Forschung, strategischen Investitionen und der Qualifizierung von Arbeitskräften in transformativen Bereichen Priorität einräumt.
- Förderung aufkommender Technologien durch die Ausarbeitung regulatorischer und nicht-regulatorischer Rahmenbedingungen für Bereiche wie autonome Fahrsysteme, unbemannte Flugsysteme und Biotechnologie, die einen ausgewogenen Ansatz für Innovation und Sicherheit gewährleisten.
- Beschleunigung bahnbrechender Forschung und Zusammenarbeit durch Initiativen wie die „National AI Research Resource“, Frequenzversteigerungen, um wertvolle Frequenzen für 5G und Innovationen freizugeben, und Investitionen in weltweit führende Supercomputersysteme.
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Digitaler Wandel
Unter den weltweit 10 größten Investoren in Forschung und Entwicklung (FuE) finden sich fünf Unternehmen mit Hauptsitz in den USA, die gleichzeitig ihre Hauptaktivität im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) haben. Es sind dies die Internetdienstleister Alphabet (Google) (weltweit Rang 1 mit 39,8 Milliarden EUR) und Meta (ehemals Facebook) (Rang 2 mit 33,2 Milliarden), der Softwareproduzent/ Softwaredienstleister Microsoft (Rang 4 mit 26,8 Milliarden) sowie die Hardwareproduzenten Apple (Rang 3 mit 27,2 Milliarden) und Intel (Rang 8 mit 14,6 Milliarden). Allein diese fünf Unternehmen investierten im Jahr 2023 zusammengenommen über 141 Milliarden EUR in Forschung und Entwicklung (FuE). Bei den Gesamtinvestitionen der Unternehmen in die FuE zu IKT- Hardware belegten die USA mit 124 Milliarden EUR entsprechend einem Anteil von 43,3 Prozent weltweit den Spitzenrang. Noch größer ist der Abstand zu anderen Ländern bei IKT-Software: Hier haben Unternehmen in den USA mit FuE-Investitionen von 181 Milliarden EUR einen Anteil von 70 Prozent an den weltweiten Gesamtinvestitionen (Quelle: 2024 EU Industrial R&D Investment Scoreoboard, S. 25 und 66 ff. Anm.: FuE-Ausgaben je Unternehmen im IRI umfassen Ausgaben für Aktivitäten im Hauptsitzland, aber auch allen anderen Ländern). Als regionaler Schwerpunkt in den USA gilt Kalifornien (siehe Porträt Hightech-Region Silicon Valley).
Weltweite Aufmerksamkeit hat in den letzten Jahren die Halbleiterindustrie erregt, insbesondere durch eine Knappheit an Chips, die im Zuge der Covid-19-Pandemie auftrat. Dies lenkte die Aufmerksamkeit auf die Tatsache, dass zwar FuE zu Halbleitern in den USA konzentriert ist, die Produktion der Chips jedoch überwiegend in den asiatischen Ländern Südkorea und Taiwan stattfindet. Unter dem 2022 verabschiedeten „Chips and Science Act“ wird der Neuaufbau von Entwicklungs- und Produktionskapazitäten für Chips in den USA mit milliardenschweren Subventionen und Steuererleichterungen unterstützt. Federführend ist das National Institute of Standards and Technology (NIST), das dem Handelsministerium untersteht. (Überblick Initiativen unter „CHIPS for America"). Am 7. Oktober 2022 traten Regelungen in Kraft, nach denen US-amerikanische Unternehmen mit bestimmten chinesischen Chipherstellern zu Halbleitertechnologien nicht mehr kooperieren dürfen. Zur Unterstützung von FuE-Aktivitäten sind 11 Milliarden USD vorgesehen. Ein neues nationales Halbleitertechnologie-Zentrum, das National Semiconductor Technology Center (NSTC), soll ein FuE-Programm entwerfen und die Umsetzung koordinieren. Als öffentlich-private Partnerschaft wird das NSTC Akteure aus Wissenschaft, Wirtschaft, Bildung und Politik entlang der gesamten Halbleiter-Wertschöpfungskette zusammenbringen.
Der Schwerpunkt der digitalen FuE-Investitionen in den USA liegt traditionell bei privaten Unternehmen. Unter der Präsidentschaft Bidens hatte die US-amerikanische Regierung auch die öffentlichen FuE-Investitionen deutlich ausgebaut. Die Investitionen der US-amerikanischen Bundesregierung in die Entwicklung digitaler Technologien werden unter dem „Networking and Information Technology Research and Development (NITRD) Program" koordiniert. Etwa 23 Förderorganisationen stellen dafür jährlich etwa 11,1 Milliarden USD zur Verfügung. Digitale Förderschwerpunkte in den USA waren unter anderem industrielle Fertigung, die Quanteninformationswissenschaften sowie Künstliche Intelligenz (KI). Eine Zwischenbilanz wurde 2022 in einem Bericht zu Zukunftstechnologien („OSTP Report on the Industries of the Future Act“) gezogen.
Bereits unter Präsident Obama wurde zwischen 2012 und 2016 ein Netzwerk von Innovationsinstituten zur industriellen Fertigung (Manufacturing USA) zu Themen wie Smart Manufacturing, Robotik, 3D-Druck etc. gegründet. Hinter den Instituten stehen große öffentlich-private Partnerschaften von bis zu mehreren hundert Teilnehmern, die typischerweise Unternehmen, Hochschulen und gemeinnützige Einrichtungen verbinden. Die Konsortien, die in den staatlichen Ausschreibungen für die Institutsträgerschaft erfolgreich sind, erhalten einen großzügigen staatlichen Zuschuss, je nach Institut durch das Verteidigungsministerium (U.S. Department of Defense) oder das Energieministerium (U.S. Department of Energy).
Die jährlichen Investitionen der Regierung in die Quanteninformationswissenschaften und -technologien (QIST) haben sich zwischen 2019 und 2022 unter der National Quantum Initiative (NQI) fast verdoppelt (von 449 auf 877 Mio. USD). 17 Hochschulen, 10 Unternehmen sowie 5 Nationale Laboratorien führen unter dem sogenannten „Quantum Leap Challenges Institutes (QLCI) program“ große multidisziplinäre Projekte zur Entwicklung und Anwendung von QIST durch. Bei der Integration von QIST in die Forschungsarbeiten der Nationalen Laboratorien des Energieministeriums (DoE) unterstüzen neue National QIS Research Centers. Die sogenannte „Q-12 Education Partnership” soll bereits in der Schule das Interesse an dem Fachgebiet zu wecken und Talente zu fördern. International hat die Biden Administration eine Vielzahl von Abkommen mit gleichgesinnten Ländern abgeschlossen, vor allem in Europa (u.a. den skandinavischen Ländern), aber auch in Asien (Südkorea, siehe unter Regierungs- und Ressortabkommen mit internationalen Partnern).
Das Unternehmen OpenAI erregte Aufsehen, als es im November 2022 unter dem Namen ChatGPT einen Chatbot zur Verfügung stellte, der Künstliche Intelligenz (KI) für das Generieren von Texten einsetzt. Seitdem überschlagen sich die Ankündigungen von Unternehmen aus den USA, neue KI-Anwendungen auf den Markt zu bringen. Zuvor hatte die US-amerikanische Regierung die jährlichen Fördermittel für nicht sicherheitsbezogenen FuE für KI zwischen 2019 und 2022 um fast 50 Prozent erhöht (von 1,115 auf 1,670 Milliarden USD). Bereits 2016 hatte die Regierung eine Nationale KI-Strategie angenommen, die seit der Überarbeitung 2019 einen Schwerpunkt auf öffentlich-private Partnerschaften legt. Zwischen 2020 und 2022 wurden unter der National AI Initiative achtzehn National AI Research Institutes gegründet, alle davon mit Industriepartnern. Im Mai 2023 kündigte die Regierung an, sieben weitere Institute zu finanzieren (Übersichtskarte Institute). Zusätzlich wurde die Nationale KI-Strategie 2023 erneut aktualisiert und dabei ein Fokus auf internationale Kooperation mit gleichgesinnten Ländern gelegt. Seit Januar 2024 wird in einem zweijährigen Pilotverfahren der Aufbau der Infrastruktur „National Artificial Intelligence Research Resource“ (NAIRR) vorbereitet. Ziel ist es, US-Forschenden Rechenkapazitäten, Daten, Software und Training zur Verfügung zu stellen, um diese zur Teilnahme an KI-Forschung und Entwicklung zu befähigen.
Unter der Präsidentschaft Bidens (2021-2025) wurde zudem ein Schwerpunkt auf die Sicherheit von KI gelegt, indem Sicherheitstests für bestimmte Anwendungen zwingend vorgeschrieben waren. Die USA beteiligte sich auch an internationalen Beschlüssen zu diesem Thema, gemeinsam mit vielen westlichen Industrieländern.
Unter der Präsidentschaft Trumps (2025-2029) deuten sich folgende Änderungen an: KI wird weiterhin als herausragende Schlüsseltechnologie anerkannt. Um die amerikanische Führungsrolle in diesem Bereich abzusichern, wird ein AI Action Plan entwickelt. Jedoch entfällt der Fokus auf Sicherheit, der als innovationseinschränkend angesehen wird. Bisher vorgeschriebene Sicherheitstests sind nicht mehr länger erforderlich (siehe Fact Sheet, January 23, 2025: President Donald J. Trump Takes Action to Enhance America’s AI Leadership). Vor dem Hintergrund der großen Haushaltsdefizite setzt die USA unter Trump besonders stark auf Initiativen aus der Privatwirtschaft. Dazu passt, dass der Präsident kurz nach seiner Amtsübernahme das Projekt „Stargate“ vorstellte: Drei Unternehmen (darunter das für Chat GPT verantwortliche Unternehmen OpenAI) haben sich dazu bekannt, in den kommenden vier Jahren milliardenschweren Investitionen in die Entwicklung und Optimierung von KI zu tätigen.
