人工智能市場格局
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是利用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析方法賦予機(jī)器模擬、延申和拓展類人的智能的能力,本質(zhì)上是對(duì)人類思維過程的模擬。AI概念最早始于 1956 年 的達(dá)特茅斯會(huì)議,受限于算法和算力的不成熟,未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用和推廣。近年來,在大數(shù)據(jù)、算法和計(jì)算機(jī)能力三大要素的共同驅(qū)動(dòng)下,人工智能進(jìn)入高速發(fā)展階段。據(jù)中國電子學(xué)會(huì)預(yù)測,2022全球人工智能市場將達(dá)到1630億元,2018-2022年CAGR達(dá)31%。
人工智能賦能實(shí)體經(jīng)濟(jì),為生產(chǎn)和生活帶來革命性的轉(zhuǎn)變。人工智能作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心力量,將重塑生產(chǎn)、分配、交換和消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)各環(huán)節(jié),催生新業(yè)務(wù)、新模式和新產(chǎn)品。從衣食住行到醫(yī)療教育,人工智能技術(shù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域深度融合和落地應(yīng)用。同時(shí),人工智能具有強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)輻射效益,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)勁的引擎。據(jù)埃森哲預(yù)測,2035 年,人工智能將推動(dòng)中國勞動(dòng)生產(chǎn)率提高 27%,經(jīng)濟(jì)總增加值提升7.1 萬億美元。
多角度人工智能產(chǎn)業(yè)比較
目前,全球人工智能產(chǎn)業(yè)的生態(tài)系統(tǒng)正逐步成型。依據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系,可以將人工智能劃分為基礎(chǔ)支持層、中間技術(shù)層和下游應(yīng)用層?;A(chǔ)層是人工智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),主要提供硬件(芯片和傳感器)及軟件(算法模型)等基礎(chǔ)能力;技術(shù)層是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心, 以模擬人的智能相關(guān)特征為出發(fā)點(diǎn),將基礎(chǔ)能力轉(zhuǎn)化成人工智能技術(shù),如計(jì)算機(jī)視覺、智能語音、自然語言處理等應(yīng)用算法研發(fā)。其中,技術(shù)層能力可以廣泛應(yīng)用到多個(gè)不同的應(yīng)用領(lǐng)域;應(yīng)用層是人工智能產(chǎn)業(yè)的延伸,將技術(shù)應(yīng)用到具體行業(yè),涵蓋制造、交通、金融、醫(yī)療等 18 個(gè)領(lǐng)域,其中醫(yī)療、交通、制造等領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用開發(fā)受到廣泛關(guān)注。
戰(zhàn)略部署:大國角逐,布局各有側(cè)重
全球范圍內(nèi),中美“雙雄并立”構(gòu)成人工智能第一梯隊(duì),日本、英國、以色列和法國等發(fā)達(dá)國家乘勝追擊,構(gòu)成第二梯隊(duì)。同時(shí),在頂層設(shè)計(jì)上,多數(shù)國家強(qiáng)化人工智能戰(zhàn)略布局,并將人工智能上升至國家戰(zhàn)略,從政策、資本、需求三大方面為人工智能落地保駕護(hù)。后起之秀的中國,局部領(lǐng)域有所突破。中國人工智能起步較晚,發(fā)展之路幾經(jīng)沉浮。自2015年以來,政府密集出臺(tái)系列扶植政策,人工智能發(fā)展勢(shì)頭迅猛。由于初期我國政策側(cè)重互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,資金投向偏向終端市場。因此,相比美國產(chǎn)業(yè)布局,中國技術(shù)層(計(jì)算機(jī)視覺和語音識(shí)別)和應(yīng)用層走在世界前端,但基礎(chǔ)層核心領(lǐng)域(算法和硬件算力)比較薄弱,呈“頭重腳輕”的態(tài)勢(shì)。當(dāng)前我國人工智能在國家戰(zhàn)略層面上強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)、綜合布局。
美國引領(lǐng)人工智能前沿研究,布局慢熱而強(qiáng)勢(shì)。美國政府稍顯遲緩,2019 年人工智能國家級(jí)戰(zhàn)略(《美國人工智能倡議》)才姍姍來遲。但由于美國具有天時(shí)(5G 時(shí)代)地利(硅谷)人和(人才)的天然優(yōu)勢(shì),其在人工智能的競爭中已處于全方位領(lǐng)先狀態(tài)。總體來看, 美國重點(diǎn)領(lǐng)域布局前沿而全面,尤其是在算法和芯片腦科學(xué)等領(lǐng)域布局超前。此外,美國聚焦人工智能對(duì)國家安全和社會(huì)穩(wěn)定的影響和變革,并對(duì)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)安全十分重視。
倫理價(jià)值觀引領(lǐng),歐洲國家搶占規(guī)范制定的制高點(diǎn)。2018 年,歐洲 28 個(gè)成員國(含英國) 簽署了《人工智能合作宣言》,在人工智能領(lǐng)域形成合力。從國家層面來看,受限于文化和語言差異阻礙大數(shù)據(jù)集合的形成,歐洲各國在人工智能產(chǎn)業(yè)上不具備先發(fā)優(yōu)勢(shì),但歐洲國家在全球 AI倫理體系建設(shè)和規(guī)范的制定上搶占了“先機(jī)”。歐盟注重探討人工智能的社會(huì)倫理和標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)監(jiān)管方面占據(jù)全球領(lǐng)先地位。
日本尋求人工智能解決社會(huì)問題。日本以人工智能構(gòu)建“超智能社會(huì)”為引領(lǐng),將 2017 年確定為人工智能元年。由于日本的數(shù)據(jù)、技術(shù)和商業(yè)需求較為分散,難以系統(tǒng)地發(fā)展人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。因此,日本政府在機(jī)器人、醫(yī)療健康和自動(dòng)駕駛三大具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域重點(diǎn)布局,并著力解決本國在養(yǎng)老、教育和商業(yè)領(lǐng)域的國家難題。
基礎(chǔ)層面:技術(shù)薄弱,芯片之路任重道遠(yuǎn)
基礎(chǔ)層由于創(chuàng)新難度大、技術(shù)和資金壁壘高等特點(diǎn),底層基礎(chǔ)技術(shù)和高端產(chǎn)品市場主要被歐美日韓等少數(shù)國際巨頭壟斷。受限于技術(shù)積累與研發(fā)投入的不足,國內(nèi)在基礎(chǔ)層領(lǐng)域相對(duì)薄弱。具體而言,在 AI 芯片領(lǐng)域,國際科技巨頭芯片已基本構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài),而中國尚未掌握核心技術(shù),芯片布局難以與巨頭抗衡;在云計(jì)算領(lǐng)域,服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(SDN)、 開發(fā)語音等核心技術(shù)被掌握在亞馬遜、微軟等少數(shù)國外科技巨頭手中。雖國內(nèi)阿里、華為等科技公司也開始大力投入研發(fā),但核心技術(shù)積累尚不足以主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展;在智能傳感器領(lǐng)域,歐洲(BOSCH,ABB)、美國(霍尼韋爾)等國家或地區(qū)全面布局傳感器多種產(chǎn)品類型,而在中國也涌現(xiàn)了諸如匯頂科技的指紋傳感器等產(chǎn)品,但整體產(chǎn)業(yè)布局單一,呈現(xiàn)出明顯的短板。在數(shù)據(jù)領(lǐng)域,中國具有的得天獨(dú)厚的數(shù)據(jù)體量優(yōu)勢(shì),海量數(shù)據(jù)助推算法算力升級(jí)和產(chǎn)業(yè)落地,但我們也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,中國在數(shù)據(jù)公開力度、國際數(shù)據(jù)交換、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建等方面還有很長的路要走。
“無芯片不 AI”,以 AI 芯片為載體的計(jì)算力是人工智能發(fā)展水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn),我們將對(duì)AI芯片作詳細(xì)剖析,以期對(duì)中國在人工智能基礎(chǔ)層的競爭力更細(xì)致、準(zhǔn)確的把握。
依據(jù)部署位置,AI 芯片可劃分為云端(如數(shù)據(jù)中心等服務(wù)器端)和終端(應(yīng)用場景涵蓋手機(jī)、汽車、安防攝像頭等電子終端產(chǎn)品)芯片;依據(jù)承擔(dān)的功能,AI 芯片可劃分為訓(xùn)練和推斷芯片。訓(xùn)練端參數(shù)的形成涉及到海量數(shù)據(jù)和大規(guī)模計(jì)算,對(duì)算法、精度、處理能力要求非常高,僅適合在云端部署。目前,GPU(通用型)、FPGA(半定制化)、ASIC(全 定制化)成為 AI 芯片行業(yè)的主流技術(shù)路線。不同類型芯片各具優(yōu)勢(shì),在不同領(lǐng)域呈現(xiàn)多技術(shù)路徑并行發(fā)展態(tài)勢(shì)。我們將從三種技術(shù)路線分別剖析中國 AI 芯片在全球的競爭力。
GPU(Graphics Processing Unit)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)均已成熟,占領(lǐng) AI 芯片的主要市場份額。GPU 擅長大規(guī)模并行運(yùn)算,可平行處理海量信息,仍是 AI 芯片的首選。據(jù) IDC 預(yù)測, 2019 年 GPU 在云端訓(xùn)練市場占比高達(dá) 75%。在全球范圍內(nèi),英偉達(dá)和 AMD 形成雙寡頭壟斷,尤其是英偉達(dá)占 GPU 市場份額的 70%-80%。英偉達(dá)在云端訓(xùn)練和云端推理市場推出的 GPU Tesla V100 和 Tesla T4 產(chǎn)品具有極高性能和強(qiáng)大競爭力,其壟斷地位也在不斷強(qiáng)化。目前中國尚未“入局”云端訓(xùn)練市場。由于國外 GPU 巨頭具有豐富的芯片設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)沉淀,同時(shí)又具有強(qiáng)大的資金實(shí)力,中國短期內(nèi)無法撼動(dòng) GPU 芯片的市場格局。
FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片具有可硬件編程、配置高靈活性和低能耗等優(yōu)點(diǎn)。FPGA 技術(shù)壁壘高,市場呈雙寡頭壟斷:賽靈思(Xilinx)和英特爾(Intel)合計(jì)占市場份額近 90%,其中賽靈思的市場份額超過 50%,始終保持著全球 FPGA 霸主地位。國內(nèi)百度、阿里、京微齊力也在部署 FPGA 領(lǐng)域,但尚處于起步階段,技術(shù)差距較大。
ASIC(Application Specific Integrated Circuits)是面向特定用戶需求設(shè)計(jì)的定制芯片,可滿足多種終端運(yùn)用。盡管 ASIC 需要大量的物理設(shè)計(jì)、時(shí)間、資金及驗(yàn)證,但在量產(chǎn)后,其性能、能耗、成本和可靠性都優(yōu)于 GPU 和 FPGA。與 GPU 與 FPGA 形成確定產(chǎn)品不 同,ASIC 僅是一種技術(shù)路線或方案,著力解決各應(yīng)用領(lǐng)域突出問題及管理需求。目前,ASIC 芯片市場競爭格局穩(wěn)定且分散。我國的 ASIC 技術(shù)與世界領(lǐng)先水平差距較小,部分領(lǐng)域處于世界前列。在海外,谷歌 TPU 是主導(dǎo)者;國內(nèi)初創(chuàng)芯片企業(yè)(如寒武紀(jì)、比特大陸和地平線),互聯(lián)網(wǎng)巨頭(如百度、華為和阿里)在細(xì)分領(lǐng)域也有所建樹。
總體來看,歐美日韓基本壟斷中高端云端芯片,國內(nèi)布局主要集中在終端 ASIC 芯片,部分領(lǐng)域處于世界前列,但多以初創(chuàng)企業(yè)為主,且尚未形成有影響力的“芯片?平臺(tái)?應(yīng)用”的生態(tài),不具備與傳統(tǒng)芯片巨頭(如英偉達(dá)、賽靈思)抗衡的實(shí)力;而在 GPU 和 FPGA 領(lǐng)域,中國尚處于追趕狀態(tài),高端芯片依賴海外進(jìn)口。
技術(shù)層面:乘勝追擊,國內(nèi)頭部企業(yè)各領(lǐng)風(fēng)騷
技術(shù)層是基于基礎(chǔ)理論和數(shù)據(jù)之上,面向細(xì)分應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)。中游技術(shù)類企業(yè)具有技術(shù)生態(tài)圈、資金和人才三重壁壘,是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心。相比較絕大多數(shù)上游和下游企業(yè)聚焦某一細(xì)分領(lǐng)域、技術(shù)層向產(chǎn)業(yè)鏈上下游擴(kuò)展較為容易。該層面包括算法理論(機(jī)器學(xué)習(xí))、開發(fā)平臺(tái)(開源框架)和應(yīng)用技術(shù)(計(jì)算機(jī)視覺、智能語音、生物特征識(shí)別、自然語言處理)。眾多國際科技巨頭和獨(dú)角獸均在該層級(jí)開展廣泛布局。近年來,我國技術(shù)層圍繞垂直領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā),在計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別等領(lǐng)域技術(shù)成熟,國內(nèi)頭部企業(yè)脫穎而出,競爭優(yōu)勢(shì)明顯。但算法理論和開發(fā)平臺(tái)的核心技術(shù)仍有所欠缺。
具體來看,在算法理論和開發(fā)平臺(tái)領(lǐng)域,國內(nèi)尚缺乏經(jīng)驗(yàn),發(fā)展較為緩慢。機(jī)器學(xué)習(xí)算法是人工智能的熱點(diǎn),開源框架成為國際科技巨頭和獨(dú)角獸布局的重點(diǎn)。開源深度學(xué)習(xí)平臺(tái)是允許公眾使用、復(fù)制和修改的源代碼,是人工智能應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的核心推動(dòng)力。目前,國際上廣泛使用的開源框架包括谷歌的 TensorFlow、臉書的 Torchnet 和微軟的DMTK等, 美國仍是該領(lǐng)域發(fā)展水平最高的國家。我國基礎(chǔ)理論體系尚不成熟,百度的PaddlePaddle、 騰訊的 Angle 等國內(nèi)企業(yè)的算法框架尚無法與國際主流產(chǎn)品競爭。
在應(yīng)用技術(shù)的部分領(lǐng)域,中國實(shí)力與歐美比肩。計(jì)算機(jī)視覺、智能語音、自然語言處理是三大主要技術(shù)方向,也是中國市場規(guī)模最大的三大商業(yè)化技術(shù)領(lǐng)域。受益于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),積累大量用戶數(shù)據(jù),國內(nèi)計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別領(lǐng)先全球。自然語言處理當(dāng)前市場競爭尚未成型,但國內(nèi)技術(shù)積累與國外相比存在一定差距。
作為落地最為成熟的技術(shù)之一,計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用場景廣泛。計(jì)算機(jī)視覺是利用計(jì)算機(jī)模擬人眼的識(shí)別、跟蹤和測量功能。其應(yīng)用場景廣泛,涵蓋了安防(人臉識(shí)別)、醫(yī)療(影像診斷)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)(視頻監(jiān)管)等。計(jì)算機(jī)視覺是中國人工智能市場最大的組成部分。據(jù)艾瑞咨詢數(shù)據(jù)顯示,2017 年,計(jì)算機(jī)視覺行業(yè)市場規(guī)模分別為 80 億元,占國內(nèi) AI 市場的 37%。由于政府市場干預(yù)、算法模型成熟度、數(shù)據(jù)可獲得性等因素的影響,計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)落地情況產(chǎn)生分化。我國計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)輸出主要在安防、金融和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。而美國計(jì)算機(jī)視覺下游主要集中在消費(fèi)、機(jī)器人和智能駕駛領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)競爭格局穩(wěn)定,國內(nèi)頭部企業(yè)脫穎而出。隨著終端市場工業(yè)檢測與測量逐漸趨于飽和,新的應(yīng)用場景尚在探索,當(dāng)前全球技術(shù)層市場進(jìn)入平穩(wěn)的增長期,市場競爭格局逐步穩(wěn)定,頭部企業(yè)技術(shù)差距逐漸縮小。中國在該領(lǐng)域技術(shù)積累豐富,技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品的結(jié)合走在國際前列。2018 年,在全球最權(quán)威的人臉識(shí)別算法測試(FRVT)中,國內(nèi)企業(yè)和研究院包攬前五名,中國技術(shù)世界領(lǐng)先。國內(nèi)計(jì)算機(jī)視覺行業(yè)集中度高,頭部企業(yè)脫穎而出。據(jù) IDC 統(tǒng)計(jì),2017 年,商湯科技、依圖科技、曠視科技、云從科技四家企業(yè)占國內(nèi)市場份額的 69.4%,其中商湯市場份額 20.6%排名第一。
應(yīng)用層面:群雄逐鹿,格局未定
應(yīng)用層以底層技術(shù)能力為主導(dǎo),切入不同場景和應(yīng)用,提供產(chǎn)品和解決方案。受益于計(jì)算機(jī)視覺、圖像識(shí)別、自然語言處理等技術(shù)的快速發(fā)展,人工智能已廣泛地滲透和應(yīng)用于諸多垂直領(lǐng)域,產(chǎn)品形式也趨向多樣化。近年來,關(guān)注度較高的應(yīng)用場景主要包括安防、金融、教育、醫(yī)療、交通、廣告營銷等。從融合深度上,由于場景復(fù)雜度、技術(shù)成熟度和數(shù)據(jù)公開水平的不同,而導(dǎo)致各場景應(yīng)用成熟度不同。例如,政策導(dǎo)向和海量數(shù)據(jù)助推下,AI+安防、金融和客服領(lǐng)域有較為深入的應(yīng)用,醫(yī)療和教育領(lǐng)域是產(chǎn)品或服務(wù)單點(diǎn)式切入,尚未形成完整的解決方案。而由于基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜和數(shù)據(jù)獲取難度大,AI+制造業(yè)處于邊緣化。此外,AI+農(nóng)業(yè)國內(nèi)尚未產(chǎn)生成熟產(chǎn)品。
應(yīng)用場景市場空間廣闊,全球市場格局未定。受益于全球開源社區(qū),應(yīng)用層進(jìn)入門檻相對(duì)較低。目前,應(yīng)用層是人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中市場規(guī)模最大的層級(jí)。據(jù)中國電子學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì),2019 年,全球應(yīng)用層產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到 360.5 億元,約是技術(shù)層的 1.67 倍,基礎(chǔ)層的 2.53 倍。在全球范圍內(nèi),人工智能仍處在產(chǎn)業(yè)化和市場化的探索階段,落地場景的豐富度、用戶需求和解決方案的市場滲透率均有待提高。目前,國際上尚未出現(xiàn)擁有絕對(duì)主導(dǎo)權(quán)的壟斷企業(yè),在很多細(xì)分領(lǐng)域的市場競爭格局尚未定型。
中國側(cè)重應(yīng)用層產(chǎn)業(yè)布局,市場發(fā)展?jié)摿Υ?。歐洲、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的人工智能產(chǎn)業(yè)商業(yè)落地期較早,以谷歌、亞馬遜等企業(yè)為首的科技巨頭注重打造于從芯片、操作系統(tǒng)到應(yīng)用技術(shù)研發(fā)再到細(xì)分場景運(yùn)用的垂直生態(tài),市場整體發(fā)展相對(duì)成熟;而應(yīng)用層是我國人工智能市場最為活躍的領(lǐng)域,其市場規(guī)模和企業(yè)數(shù)量也在國內(nèi) AI 分布層級(jí)占比最大。據(jù)艾瑞咨詢統(tǒng)計(jì),2019 年,國內(nèi) 77%的人工智能企業(yè)分布在應(yīng)用層。得益于廣闊市場空間以及大規(guī)模的用戶基礎(chǔ),中國市場發(fā)展?jié)摿^大,且在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上已有部分企業(yè)居于世界前列。例如,中國 AI+安防技術(shù)、產(chǎn)品和解決方案引領(lǐng)全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展,??低?/u>和大華股份分別占據(jù)全球智能安防企業(yè)的第一名和第四名。
整體來看,國內(nèi)人工智能完整產(chǎn)業(yè)鏈已初步形成,但仍存在結(jié)構(gòu)性問題。從產(chǎn)業(yè)生態(tài)來看, 我國偏重于技術(shù)層和應(yīng)用層,尤其是終端產(chǎn)品落地應(yīng)用豐富,技術(shù)商業(yè)化程度比肩歐美。 但與美國等發(fā)達(dá)國家相比,我國在基礎(chǔ)層缺乏突破性、標(biāo)志性的研究成果,底層技術(shù)和基礎(chǔ)理論方面尚顯薄弱。初期國內(nèi)政策偏重互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,行業(yè)發(fā)展追求速度,資金投向追捧易于變現(xiàn)的終端應(yīng)用。人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為“浮躁”,導(dǎo)致研發(fā)周期長、資金投入大、見效慢的基礎(chǔ)層創(chuàng)新被市場忽略。“頭重腳輕”的發(fā)展態(tài)勢(shì)導(dǎo)致我國依賴國外開發(fā)工具、基礎(chǔ)器件等問題,不利于我國人工智能生態(tài)的布局和產(chǎn)業(yè)的長期發(fā)展。短期來看,應(yīng)用終端領(lǐng)域投資產(chǎn)出明顯,但其難以成為引導(dǎo)未來經(jīng)濟(jì)變革的核心驅(qū)動(dòng)力。中長期來看,人工智能發(fā)展根源于基礎(chǔ)層(算法、芯片等)研究有所突破。
透析人工智能發(fā)展?jié)摿?/p>
基于人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,我們將從智能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、學(xué)術(shù)生態(tài)和創(chuàng)新環(huán)境三個(gè)維度,對(duì)中國、美國和歐洲 28 國人工智能發(fā)展?jié)摿M(jìn)行評(píng)估,并使用熵值法確定各指標(biāo)相應(yīng)權(quán)重后,利用理想值法(TOPSIS 法)構(gòu)建了一個(gè)代表人工智能發(fā)展?jié)摿φw情況的綜合指標(biāo)。
從智能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的角度
產(chǎn)業(yè)化程度:增長強(qiáng)勁,產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅次美國
中國人工智能尚在產(chǎn)業(yè)化初期,但市場發(fā)展?jié)摿^大。產(chǎn)業(yè)化程度是判斷人工智能發(fā)展活力的綜合指標(biāo),從市場規(guī)模角度,據(jù) IDC 數(shù)據(jù),2019 年,美國、西歐和中國的人工智能市場規(guī)模分別是 213、71.25 和 45 億美元,占全球市場份額依次為 57%、19%和 12%。中國與美國的市場規(guī)模存在較大差異,但近年來國內(nèi) AI 技術(shù)的快速發(fā)展帶動(dòng)市場規(guī)模高速增長,2019 年增速高達(dá) 64%,遠(yuǎn)高于美國(26%)和西歐(41%)。從企業(yè)數(shù)量角度,據(jù)清華大學(xué)科技政策研究中心,截至 2018 年 6 月,中國(1011 家)和美國(2028 家) 人工智能企業(yè)數(shù)全球遙遙領(lǐng)先,第三位英國(392 家)不及中國企業(yè)數(shù)的 40%。從企業(yè)布局角度,據(jù)騰訊研究院,中國 46%和 22%的人工智能企業(yè)分布在語音識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。橫向來看,美國在基礎(chǔ)層和技術(shù)層企業(yè)數(shù)量領(lǐng)先中國,尤其是在自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和技術(shù)平臺(tái)領(lǐng)域。而在應(yīng)用層面(智能機(jī)器人、智能無人機(jī)),中美差距略小。展望未來,在政策扶持、資本熱捧和數(shù)據(jù)規(guī)模先天優(yōu)勢(shì)下,中國人工智能產(chǎn)業(yè)將保持強(qiáng)勁的增長態(tài)勢(shì),發(fā)展?jié)摿^大。
技術(shù)創(chuàng)新能力:專利多而不優(yōu),海外布局仍有欠缺
專利申請(qǐng)量是衡量人工智能技術(shù)創(chuàng)新能力和發(fā)展?jié)撡|(zhì)的核心要素。在全球范圍內(nèi),人工智 能專利申請(qǐng)主要來源于中國、美國和日本。2000 年至 2018 年間,中美日三國 AI 專利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的 73.95%。中國雖在 AI 領(lǐng)域起步較晚,但自 2010 年起,專利產(chǎn)出量首超美國,并長期雄踞申請(qǐng)量首位。
從專利申請(qǐng)領(lǐng)域來看,深度學(xué)習(xí)、語音識(shí)別、人臉識(shí)別和機(jī)器人等熱門領(lǐng)域均成為各國重點(diǎn)布局領(lǐng)域。其中,美國幾乎全領(lǐng)域領(lǐng)跑,而中國在語音識(shí)別(中文語音識(shí)別正確率世界 第一)、文本挖掘、云計(jì)算領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。具體來看,多數(shù)國內(nèi)專利于 AI 科技熱潮興起后申請(qǐng),并集中在應(yīng)用端(如智能搜索、智能推薦),而 AI 芯片、基礎(chǔ)算法等關(guān)鍵領(lǐng)域和前沿領(lǐng)域?qū)@夹g(shù)主要仍被美國掌握。由此反映出中國 AI 發(fā)展存在基礎(chǔ)不牢,存在表面繁榮的結(jié)構(gòu)性不均衡問題。
從專利權(quán)人分布來看,中國高校和科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新占據(jù)主導(dǎo)地位,或?qū)е吕碚摗⒓夹g(shù)和產(chǎn)業(yè)割斷的市場格局。歐美日人工智能申請(qǐng)人集中在企業(yè),IBM、微軟、三星等巨頭企業(yè)已構(gòu)建了相對(duì)成熟的研發(fā)體系和策略,成為專利申請(qǐng)量最多的專利人之一。其中,IBM 擁有專利數(shù)量全球遙遙領(lǐng)先,截至 2018 年 12 月 31 日,共擁有 4079 件 AI 專利。而中國是全球唯一的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu) AI 專利申請(qǐng)高于企業(yè)的國家。由于高校與企業(yè)定位與利益追求本質(zhì)上存在差異,國內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新與市場需求是否有效結(jié)合的問題值得關(guān)注。
中國 AI 專利質(zhì)量參差不齊,海外市場布局仍有欠缺。盡管中國專利申請(qǐng)量遠(yuǎn)超美國,但技術(shù)“多而不強(qiáng),專而不優(yōu)”問題亟待調(diào)整。其一,中國 AI 專利國內(nèi)為主,高質(zhì)量 PCT 數(shù)量較少。PCT(Patent Cooperation Treaty)是由 WIPO 進(jìn)行管理,在全球范圍內(nèi)保護(hù)專利發(fā)明者的條約。PCT 通常被為是具有較高的技術(shù)價(jià)值。據(jù)中國專利保護(hù)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),美國 PCT 申請(qǐng)量占全球的 41%,國際應(yīng)用廣泛。而中國 PCT 數(shù)量(2568 件)相對(duì)較少,僅為美國 PCT 申請(qǐng)量的 1/4。目前,我國 AI 技術(shù)尚未形成規(guī)模性技術(shù)輸出,國際市場布局欠缺;其二,中國實(shí)用新型專利占比高,專利廢棄比例大。我國專利類別包括發(fā)明、實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)三類,技術(shù)難度依次降低。中國擁有 AI 專利中較多為門檻低的實(shí)用新型專利,如 2017 年,發(fā)明專利僅占申請(qǐng)總量的 23%。此外,據(jù)劍橋大學(xué)報(bào)告顯示,受高昂專利維護(hù)費(fèi)用影響,我國 61%的 AI 實(shí)用新型和 95%的外觀設(shè)計(jì)將于 5 年后失效,而美國 85.6%的專利仍能得到有效保留。
人才儲(chǔ)備:供需失衡,頂尖人才缺口大
人才的數(shù)量與質(zhì)量直接決定了人工智能的發(fā)展水平和潛力。目前,全球人工智能人才分布不均且短缺。據(jù)清華大學(xué)統(tǒng)計(jì),截至 2017 年,人才儲(chǔ)備排名前 10 的國家占全球總量的 61.8%。歐洲 28 國擁有 43064 名人工智能人才,位居全球第一,占全球總量的 21.1%。美國和中國分別以 28536、18232 列席第二、第三位。其中,中國基礎(chǔ)人才儲(chǔ)備尤顯薄弱。根據(jù)騰訊研究院,美國 AI 技術(shù)層人才是中國 2.26 倍,基礎(chǔ)層人才數(shù)是中國的 13.8 倍。
我國人工智能人才供需嚴(yán)重失衡,杰出人才缺口大。據(jù) BOSS 直聘測算,2017 年國內(nèi)人工智能人才僅能滿足企業(yè) 60%的需求,保守估計(jì)人才缺口已超過 100 萬。而在部分核心領(lǐng)域(語音識(shí)別、圖像識(shí)別等), AI 人才供給甚至不足市場需求的 40%,且這種趨勢(shì)隨 AI 企業(yè)的增加而愈發(fā)嚴(yán)重。在人工智能技術(shù)和應(yīng)用的摸索階段,杰出人才對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用,甚至影響技術(shù)路線的發(fā)展。美國(5158 人)、歐盟(5787 人)依托雄厚的科研創(chuàng)新能力和發(fā)展機(jī)會(huì)聚集了大量精英,其杰出人才數(shù)在全球遙遙領(lǐng)先,而中國杰出人才(977 人)比例仍明顯偏低,不足歐美的 1/5。
人才流入率和流出率可以衡量一國生態(tài)體系對(duì)外來人才吸引和留住本國人才的能力。根據(jù) Element AI 企業(yè)的劃分標(biāo)準(zhǔn),中國、美國等國家屬于 AI 人才流入與流出率均較低的錨定國(Anchored Countries),尤其是美國的人工智能人才總量保持相對(duì)穩(wěn)定。具體來看,國內(nèi)人工智能培育仍以本土為主,海外人才回流中國的 AI 人才數(shù)量僅占國內(nèi)人才總量的 9%,其中,美國是國內(nèi) AI人才回流的第一大來源大國,占所有回流中國人才比重的 43.9%。 可見國內(nèi)政策、技術(shù)、環(huán)境的發(fā)展對(duì)海外人才的吸引力仍有待加強(qiáng)。
從學(xué)術(shù)生態(tài)的角度
技術(shù)創(chuàng)新能力:科研產(chǎn)出表現(xiàn)強(qiáng)勁,產(chǎn)學(xué)融合尚待加強(qiáng)
科研能力是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。從論文產(chǎn)出數(shù)量來看,1998-2018 年,歐盟、中國、美國位列前三,合計(jì)發(fā)文量全球占比 69.64%。近些年,中國積極開展前瞻性科技布局, AI發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,從1998年占全球人工智能論文比例的8.9%增長至2018年的28.2%, CAGR17.94%。2018 年,中國以 24929 篇 AI 論文居世界首位。中國研究活動(dòng)的活躍從側(cè)面體現(xiàn)在人工智能發(fā)展?jié)摿^大。
我國論文影響力仍待提高,但與歐美差距逐年縮小。FWCI(Field-Weighted Citation Impact,加權(quán)引用影響力)指標(biāo)是目前國際公認(rèn)的定量評(píng)價(jià)科研論文質(zhì)量的最優(yōu)方法,我們利用 FWCI 表征標(biāo)準(zhǔn)化1后的論文影響力。當(dāng) FWCI≥1 時(shí),代表被考論文質(zhì)量達(dá)到或超過了世界平均水平。近 20 年,美國的 AI 論文加權(quán)引用影響力“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”,2018 年,F(xiàn)WCI 高于全球平均水平的 36.78%;歐洲保持相對(duì)平穩(wěn),與全球平均水平相當(dāng);中國 AI 領(lǐng)域論文影響力增幅明顯,2018 年,中國 FWCI 為 0.80,較 2010 年增長 44.23%,但論文影響力仍低于世界平均水平的 20%。從高被引前 1%論文數(shù)量來看,美國和中國高質(zhì)量論文產(chǎn)出為于全球第一、第二位,超出第三位英國論文產(chǎn)出量近 4 倍。綜合來看,中國頂尖高質(zhì)量論文產(chǎn)出與美國不分伯仲,但整體來看,AI 論文影響力與美國、歐美仍有差距。
從發(fā)文主體來看,科研機(jī)構(gòu)和高校是目前中國人工智能知識(shí)生產(chǎn)的絕對(duì)力量,反映出科研成果轉(zhuǎn)化的短板。而美國、歐盟和日本則呈現(xiàn)企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)和高校聯(lián)合參與的態(tài)勢(shì)。據(jù)Scopus 數(shù)據(jù)顯示,2018 年,美國企業(yè)署名 AI 論文比例是中國的 7.36 倍,歐盟的 1.92 倍。2012 年 至 2018 年,美國企業(yè)署名 AI 論文比例增長 43pct,同期中國企業(yè)署名 AI 論文僅增長 18pct。 此外,人工智能與市場應(yīng)用關(guān)聯(lián)密切,校企合作論文普遍存在。而我國校-企合作論文比例僅為 2.45%,與以色列(10.06%)、美國(9.53%)、日本(6.47%)差別較大。從產(chǎn)學(xué)結(jié)合的角度, 中國人工智能研究以學(xué)術(shù)界為驅(qū)動(dòng),企業(yè)在科研中參與程度較低,或難以實(shí)現(xiàn)以市場為導(dǎo)向。
中國人工智能高校數(shù)量實(shí)位于第二梯隊(duì),實(shí)力比肩美國。高校是人工智能人才供給和論文產(chǎn)出的核心載體。據(jù)騰訊研究院統(tǒng)計(jì),全球共 367 所高校設(shè)置人工智能相關(guān)學(xué)科,其中,美國(168 所)獨(dú)占鰲頭,占據(jù)全球的 45.7%。中國擁有 20 所高校與英國并列第三,數(shù)量上稍顯遜色。此外,中國高校實(shí)力普遍上升,表現(xiàn)強(qiáng)勁。據(jù)麻省理工學(xué)院 2019 年發(fā)布的 AI 高校實(shí)力 Top20 榜單中,中國清華大學(xué)、北京大學(xué)包攬前兩名,較 2018 年分別上升 1 個(gè)和 3 個(gè)名次。
從創(chuàng)新環(huán)境的角度
研發(fā)投入:中美研發(fā)投入差距收窄
中國研發(fā)高投入高強(qiáng)度,在全球研發(fā)表現(xiàn)中占據(jù)重要地位。從研發(fā)投入的角度,美國、中國、日本和德國始終是全球研發(fā)投入的主力軍。據(jù) IDC 統(tǒng)計(jì)顯示,2018 年四國的研發(fā)投入總和占全球總量的比例已達(dá) 60.77%。其中,美國憑借其強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力連續(xù)多年位居全球研發(fā)投入的榜首。近年來,中國研發(fā)投入呈現(xiàn)一路猛增的強(qiáng)進(jìn)勢(shì)頭,據(jù) Statista 統(tǒng)計(jì), 國內(nèi) 2019 年研發(fā)投入額為 5192 億美元,僅次于美國。且趨勢(shì)上與美國差距不斷縮小,2000 年至 2019 年,CAGR 高達(dá) 14.43%,同期美國 CAGR 僅 2.99%。由于經(jīng)濟(jì)疲軟等諸多原因,歐盟與日本則呈現(xiàn)較為緩慢的上升趨勢(shì)。據(jù)研發(fā)投入與強(qiáng)度增長的趨勢(shì)推測,中國或在 1-2 年內(nèi)取代美國的全球研發(fā)領(lǐng)先地位。從研發(fā)強(qiáng)度的角度,中國研發(fā)強(qiáng)度總體上呈逐步攀升的趨勢(shì),且漲幅較大。但對(duì)創(chuàng)新活動(dòng)投入強(qiáng)度的重視程度仍與美國和日本存在差距。2018 年中國研發(fā)強(qiáng)度 1.97%,低于日本和美國 1.53、0.87 個(gè)百分點(diǎn)。
資本投入:資金多而項(xiàng)目缺,資本投向側(cè)重終端市場
中美是全球人工智能“融資高地”。人工智能開發(fā)成本高,資本投入成為推動(dòng)技術(shù)開發(fā)的主力。在全球范圍內(nèi),美國是人工智能新增企投融資領(lǐng)先者,據(jù) CAPIQ 數(shù)據(jù)顯示,2010 年至 2019 年 10 月,美國 AI 企業(yè)累計(jì)融資 773 億美元,領(lǐng)先中國 320 億美元,占全球總?cè)谫Y額的 50.7%。尤其是特朗普政府以來,人工智能投資力度逐步加碼。中國作為全球第二大融資體,融資總額占全球 35.5%??紤]到已有格局和近期變化,其他國家和地區(qū)難以從規(guī)模上撼動(dòng)中美兩國。從人工智能新增企業(yè)數(shù)量來看,美國仍處于全球領(lǐng)先地位。2010 至 2018 年,美國累計(jì)新增企業(yè)數(shù)量 7022 家,較約是中國的 8 倍(870 家)。中國每年新增人工智能企業(yè)在 2016 年達(dá)到 179 家高點(diǎn)后逐漸下降,近兩年分別是 179 家( 2017 年), 151 家(2018 年),表明中國資本市場對(duì) AI 投資也日趨成熟和理性。整體來看,中國人工智能新增企業(yè)增勢(shì)緩慢,但融資總額漲幅迅猛。這一“資金多而項(xiàng)目缺”的態(tài)勢(shì)或是行業(yè)泡沫即將出現(xiàn)的預(yù)警。
相比較美國,中國資本投向側(cè)重易落地的終端市場。從融資層面來看,中國各領(lǐng)域發(fā)展較為均衡,應(yīng)用層是突出領(lǐng)域,如自動(dòng)駕駛、計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)與圖像、語音識(shí)別和無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的新增融資額均超過美國。而美國市場注重底層技術(shù)的發(fā)展。據(jù)騰訊研究院數(shù)據(jù)顯示,芯片和處理器是美國融資最多的領(lǐng)域,占總?cè)谫Y額的 31%。當(dāng)前中國對(duì)人工智能芯片市場高度重視,但受限于技術(shù)壁壘和投資門檻高,國內(nèi)芯片融資處于弱勢(shì)。
基于信息熵的 TOPSIS 法:綜合指標(biāo)評(píng)估(略)
數(shù)據(jù)結(jié)果顯示,美國綜合指標(biāo)及三大項(xiàng)目指標(biāo)評(píng)分絕對(duì)領(lǐng)先,中國第二,歐洲 28 國暫且落后。具體來看,美國在人工智能人才儲(chǔ)備、創(chuàng)新產(chǎn)出、融資規(guī)模方面優(yōu)勢(shì)明顯。中國作為后起之秀,盡管有所趕超,但總體水平與美國相比仍有差距,尤其是杰出人才資源、高質(zhì)量專利申請(qǐng)上存在明顯的缺陷和短板。但在論文數(shù)量和影響力、研發(fā)投入等指標(biāo)上,中國正快速發(fā)展,與美國差距收窄。從各指標(biāo)具體分析來看,我國人工智能研究主要分布在高校和科研機(jī)構(gòu),企業(yè)參與度較低,產(chǎn)出成果較多呈現(xiàn)條塊化、碎片化現(xiàn)象,缺乏與市場的系統(tǒng)性融合,這將不利于中國人工智能技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。此外,我國科研產(chǎn)出、企業(yè)數(shù)量和融資領(lǐng)域集中于產(chǎn)業(yè)鏈中下游,上游核心技術(shù)仍受制于國外企業(yè)。未來,若國內(nèi)底層技術(shù)領(lǐng)域仍未能實(shí)現(xiàn)突破,勢(shì)必導(dǎo)致人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨瓶頸。
展望:乘風(fēng)破浪,探尋彎道超車之路
國內(nèi)人工智能追趕速度迅猛,但基礎(chǔ)薄弱問題突出。在強(qiáng)有力的戰(zhàn)略引領(lǐng)和政策支持下、依托龐大的數(shù)據(jù)體量、豐富的應(yīng)用場景和高度的互聯(lián)網(wǎng)普及率,中國人工智能產(chǎn)業(yè)持續(xù)保持蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì),并躋身全球人工智能第一梯隊(duì)。技術(shù)上,我國人工智能論文和專利申請(qǐng)量長期雄踞世界首位,在國際技術(shù)競賽中多次拔得頭籌;產(chǎn)業(yè)上,以阿里巴巴、騰訊為代表的科技巨頭全面布局人工智能生態(tài),以寒武紀(jì)、科大訊飛、商湯科技為代表的初創(chuàng)企業(yè)深耕垂直領(lǐng)域,打造技術(shù)護(hù)城河。我國人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模、資本投入、企業(yè)數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,智能技術(shù)與實(shí)體融合持續(xù)加強(qiáng),落地場景不斷豐富。但我們也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到,與美國、歐洲相比,我國在產(chǎn)業(yè)鏈分布上更加集中于應(yīng)用落地端口。長期市場化導(dǎo)向?qū)е聡鴥?nèi)行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性失衡,基礎(chǔ)理論缺乏、原創(chuàng)算法薄弱、高端芯片依賴進(jìn)口等問題凸顯,這也反映出中國人工智能發(fā)展不牢的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。因此,站在科技創(chuàng)新的“巨型風(fēng)口”,我們更需要審慎后續(xù)技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,加大科研攻關(guān)力度,補(bǔ)齊技術(shù)短板。
從中短期看,技術(shù)優(yōu)化、落地場景的開拓和滲透是是最主要的增長點(diǎn);從長期看,智能生態(tài)體系建設(shè)才是彎道超車的必由之路。人工智能產(chǎn)業(yè)的核心競爭力在于生態(tài)體系的建設(shè),包括大數(shù)據(jù)、算法理論、底層技術(shù)、應(yīng)用生態(tài)、人才儲(chǔ)備等層面。而我國人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處于探索期,如何實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)的突破和拓寬人工智能技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)融合場景著力點(diǎn)在于人才儲(chǔ)備和持續(xù)的研發(fā)投入。從人才的角度,收窄技術(shù)差距的根本在于優(yōu)化人的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力。當(dāng)前政策應(yīng)側(cè)重建立人才培養(yǎng)體系,為人工智能打造人才資源池,尤其是在基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域突破人才瓶頸。同時(shí),打破“唯數(shù)量論”的科研評(píng)價(jià)和考核體系,改變?nèi)瞬偶?lì)機(jī)制勢(shì)在必行。我國人工智能專利申請(qǐng)和科研產(chǎn)出數(shù)量全球領(lǐng)先,但質(zhì)量堪憂。唯有從源頭改變?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制,才能扭轉(zhuǎn)“量多而質(zhì)優(yōu)”的問題。從研發(fā)的角度,企業(yè)技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新能力是解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)的關(guān)鍵?;A(chǔ)研究的投入周期長、不確定性大、和風(fēng)險(xiǎn)高特點(diǎn)決定了其難以短期內(nèi)獲得投資回報(bào),但基礎(chǔ)領(lǐng)域的突破將為經(jīng)濟(jì)帶來長期和廣泛的溢出效應(yīng),因此,國內(nèi)更應(yīng)關(guān)注底層技術(shù)的研發(fā)投入,扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)技術(shù)路徑,顛覆核心技術(shù)受制于人的被動(dòng)局面。此外,人工智能在賦能機(jī)器模擬人類進(jìn)行決策的同時(shí)產(chǎn)生的倫理道德、隱私保護(hù)和社會(huì)安全問題值得關(guān)注。由于法律法規(guī)存在滯后性,尚無法對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行有效監(jiān)管。我國應(yīng)加快人工智能倫理研究,及早識(shí)別人工智能治理風(fēng)險(xiǎn)。
? ? ? ?責(zé)任編輯:pj
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