我国人工智能国际科技竞争力及未来成长路径分析_人工智能_美国

2024-11-22 11:20:52 云服务

来源：中国科协创新计策研究院《创新研究报告》

我国人工智能国际科技竞争力及未来成长路径分析_人工智能_美国云服务

第16期（总第553期）2023-4-4

按：我国人工智能已取得了全球瞩目造诣，已经处于天下第一梯队。
算法、运用、硬件、数字根本举动步伐、数据、算力，是人工智能领域的“六架马车”，天下范围内，我国在数字根本举动步伐、人工智能运用、数据生产、算力培植等方面上风明显，但同时，比较美国，我国存在诸如核心算法及专利较少、硬件研发能力薄弱、顶尖人才流失落较为严重等问题。
我国应基于国情，方案人工智能未来发展路线，走出一条特色发展之路。

当前，人工智能（AI）已成为大国竞争的主沙场，我国已于2017年发布《新一代人工智能发展方案》，为我国未来人工智能的发展指明了方向、提出了哀求。
《新一代人工智能发展方案》提出我国到2030年人工智能理论、技能与运用总体达到天下领先水平，成为天下紧张人工智能创新中央的计策目标。
当前我国在人工智能领域虽然已取得显著造诣，进入天下人工智能领域第一梯队，但是和美国比较，我国硬件、研发等领域依然存在很大差距。

一、关于我国人工智能国际竞争力的一些基本判断

一是得益于国家大力支持，我国人工智能得以在短韶光内迅速崛起

虽然我国人工智能技能储备不多，发展历史较短，但是我国迅速捉住了人工智能发展机遇，在制度保障、资源投入、人才培养等方面给予充分支持，使我国在较短韶光内成功进入天下人工智能第一阵营。
如：

政策指引方面，2017年国务院便颁布了《国家新一代人工智能发展方案》，为我国人工智能发展供应制度保障；投入层面，2020年，虽然我国人工智能领域的私人投资远少于美国的236亿美元，但依然达到99亿美元，而同期欧盟仅为20亿美元，且中国拥有强大的公共投资机制；人才培养方面，截止2021年7月，我国已有35所高校建立了人工智能研究院。

当前，我国人工智能论文、专利等均已经超过或赶超美国，在人脸识别、语音视别、自然措辞翻译、无人机等技能运用领域已经开始引领天下。

二是我国已进入天下人工智能第一阵营，成为仅次于美国的人工智能大国

2020年，我国在人工智能领域的论文揭橥总量、引用总量均已超过美国，成功登顶天下。
2004年，我国人工智能论文量曾首次超过美国，此后于2017年再次超越美国居天下首位，并延续至今。
根据斯坦福大学发布的报告《人工智能索引报告2021》（Artificial Intelligence Index Report 2021），2019年，中国在世界人工智能出版物中所占的份额为22.4%，超过同期欧盟的16.4%及美国的14.6%。
不仅在数量上，2020年我国人工智能论文引用量也第一次超越美国（在过去十年中，美国的人工智能会议论文被引用次数一贯显著多于中国），占天下人工智能论文总引用量的20.7%，而美国这一比例为19.8%[1]（见图1）。

从国际人工智能专利层面看，根据英国产权办公室2019年发布的报告《人工智能：英国及环球人工智能专利概览》，1998－2017年间，美国和中国是天下范围内最大的人工智能专利申请国，个中，美国的总人工智能专利申请量靠近50000项，而中国则超过了40000项，远超日本（约15000项）、韩国（约7000项）、德国（约5000项）、英国（约2000项）、俄罗斯（约1500项）、法国（约1000项）等（见图2）。

约从2015年起，人工智能专利的增加紧张是由中国和美国所推动，虽然美国是人工智能专利申请总量最多的国家，但中国最近的增长幅度更大，自2014年以来每年的数字已超过美国[2]。

三是我国人工智能技能领域存在大而不强、人才流失落等征象

虽然我国在人工智能论文数量、引用量、专利总量等方面已经居于天下前列，但大而不强、影响力弱等征象非常突出。
如在更高质量的人工智能顶会论文引用量层面看，美国在过去21年中一贯处于领先地位，2020年，美国以40.1%的总引用率位居榜首，其次是中国（11.8%）和欧盟（10.9%）[3]。
2013－2017年间，天下人工智能论文生产量最多的科研组织均来自于美国（卡内基梅隆大学、MIT、微软、IBM、斯坦福大学），且其论文影响力均匀值达4.0，而中国仅为1.5[4]。
而在专利影响力方面，我国与美国也存在很大差距，根据英国产权办公室发布的报告《人工智能：英国及环球人工智能专利概览》，中国的大部分专利申请都是在中国海内单独公布，只有19%的专利在其他国家有同等申请，而美国这一比例则达到53%，英国更高达到88%。
此外，我国顶尖人工智能人才被美国“虹吸”征象严重，在人工智能人才吸引力方面，我国依然存在非常大的差距。

二、我国在世界人工智能领域的竞争上风

比较美国、欧盟，中国在人工智能运用及支撑性根本举动步伐方面处于天下领先地位，中国人工智能技能的运用领域广泛、运用处景多样，数字根本举动步伐完善程度远超其它国家；同时，我国也是天下人工智能运用与数据生产、流利第一大国，各种型数据的生产、运用、流利更是远超天下其它国家，从而形成了我国在世界人工智能领域较为突出的比较竞争上风。

一是已建成天下最为完善的数字根本举动步伐体系

人工智能技能的发展，须要完善的数字根本举动步伐培植的支持，从而为数字化生活、数字化经济供应基本支撑，而我国近年通过政策支持，已经形成了较为完善的数字根本举动步伐，为我国人工智能技能的运用与发展奠定了根本。
根据中国信通院发布的《环球数字经济白皮书（2022年）》报告，2021年底，我国数字经济规模达7.1万亿美元，位居天下第二。
根据国务院发布的《“十四五”数字经济发展方案》，我国已建玉成球规模最大的光纤和第四代移动通信（4G）网络、第五代移动通信（5G）网络系统；中国网民规模达9.89亿，互联网遍及率70.4%，移动宽带用户遍及率达到108%，互联网协议第六版（IPv6）生动用户数达到4.6亿[5]。

二是已形玉成球范围内最为弘大的数字技能运用体系

我国人口浩瀚、企业重视人工智能技能运用，从而形成了发达的数字市场经济，当前我国已成为环球最大网络零售市场和最大移动支付交易市场，人工智能运用范围及利用强度天下领先。
2018年中国约有32%的企业利用了人工智能干系技能，超过美国的22%和欧盟的18%，我国的语音识别、图像识别、大数据处理等人工智能技能已在商业、交通、金融、医疗、教诲等领域广泛遍及[6]。
2019年，我国数字经济增加值占比近40%，成为环球最大网络零售市场和最大移动支付交易市场。
根据中国信息通信研究院2021年发布的《环球数字经济白皮书》，2020年，我国电子商务交易规模达37.21万亿元，全国网上零售额为11.76万亿元。
同时，在线教诲、在线医疗、远程办公等数字做事业发达发展，截止2020年底，用户规模分别达3.42亿、2.15亿和3.46亿。

三是我国是天下最大的数据生产与流利国

我国数据生产量远超美欧，是天下第一数据生产大国。
2018年我国利用移动支付的个人数量达5300万人，远超美国的550万人及欧盟的45万人。
从物联网数据看，2018年，中国的物联网数据量为1520万TB，是美国690万TB、欧盟535万TB的近三倍；中国在电子康健记录、遗传数据等方面均居天下首位，我国数据规模估量2025年将增至48.6ZB，成为数据量最大、类型最丰富的国家之一[7]。

四是算力培植稳步推进，并逐渐超过美国成为天下算力最强国

算力对人工智能至关主要，是其运行的根本“能源”来源，事关其整体运行能力，算力作为数字经济时期的关键生产力要素，如打算力指数均匀每提高1点，数字经济和GDP将分别增长3.5‰和1.8‰。
2022年3月17日，IDC、浪潮信息、清华大学环球家当研究院联合发布《2021-2022环球打算力指数评估报告》显示，过去5年，中国人工智能算力首次超越美国成为环球第一，人工智能做事器支出规模同比增长44.5%，在15个国家人工智能算力支出的增长中，中国贡献了近60%。
过去五年，我国总算力水平增幅程度也远超其他国家，达13.5%，而巴西和马来西亚算力增速均为8.4%，俄罗斯算力增速为8.2%，美国为5%[8]。

三、我国在世界人工智能领域的相对劣势

一是顶级研究职员缺少，保有量远掉队于美国

根据麦克罗波洛智库（MacroPolo）发布的报告《环球人工智能人才追踪》（The Global AI Talent Tracker），2019年，环球近59%的顶级人工智能研究职员（top-tier AI researchers）为美国大学和公司事情，而中国仅为11%。
麦肯锡咨询公司高等数据剖析师伊桑·巴纳吉（Ishan Banerjee）也指出，美国科研机构雇佣了天下近60%的顶级人工智能研究职员，是中国（10.6%）和欧洲（10.2%）的近六倍（见图3）[9]。

《环球人工智能人才追踪》报告剖析了2019年在国际人工智能顶会“神经信息处理系统进展大会”（NeurIPS）上做口头陈述的论文作者情形（口头陈述是NeurIPS最负盛名的论文种别，2019年的接管率为0.5%），结果创造，来自美国的口头陈述学者占大会口头陈述学者总数的65%，加拿大学者占10%居第二位，此后分别为法国8%居第三位、英国6%居第四位、以色列5%居第五位、荷兰3%居第六位，而中国学者仅仅是包含在剩余的4%之内。

二是面临严厉的来自美国的“人才虹吸”压力

美国的领先地位建立在吸引国际人才的根本之上，如约超过三分之二在美国事情的顶级人工智能研究职员，是在其他国家得到本科学位。
根据斯坦福大学2021年发布的《2021人工智能指数报告》，2019年北美人工智能新入学博士中，国际学生占比达64.3%，且这些国际学生博士毕业后，81.8%留在美国[10]。
2020年，《华尔街日报》北京分社保罗·莫祖尔（Paul Mozur）撰文称，在美国学习人工智能的中国公民每每会留在美国事情，他将中国人才称为“美国人工智能领域的秘密武器。
”[11]根据《环球人工智能人才追踪》报告，从天下顶级人工智能研究职员的来源地看，约29%来自于中国，而美国仅为20%。
但是，中国却经历了顶级人工智能研究职员的大量流失落窘境，中国的顶级人工智能研究职员，只有34%选择留在中国事情，而大约56%却前往美国事情（见图4）。

特殊是在美国攻读人工智能博士学位的中国留学生，他们在美国完成人工智能博士学位后，88%会选择留在美国事情，只有10%返回中国（见图5）。

三是核心专利严重缺位，人工智能家当生态面临安全隐患

中国在人工智能核心算法方面面临缺位问题，底层核心算法（如Dropout等）大部分节制在美国等手中，制约着我国全体人工智能家当的安全与可持续发展。
如在人工智能核心专利层面，1960年至2018年间，美国向美国专利牌号局所提交的高被引专利族群达28031，而中国仅为691[12]。
特殊是谷歌已持续对根本人工智能算法专利进行广泛布局，并构建完善家当生态（据赛迪智库统计，2016年至2018年间谷歌共发布专利项为1659，且以发明专利为主）。
这一状况严重影响了中国人工智能家当安全，如2019年谷歌提出作为当前深度学习最为根本性的算法Dropout的专利申请正式生效，引起行业震撼。

四是过度依赖国外算法，缺少有影响力的人工智能开源软件库

虽然在一些专用算法领域，我国已有所打破，如科大讯飞、百度、“天猫精灵”等均形成了一定的核心算法研究能力，但整体来讲，我国大部分人工智能企业（特殊是中小型人工智能运用类企业）紧张依赖国外开源算法及软件。
一个范例例子是：2021年，在环球持续蛋白质构造预测竞赛CAMEO中，来自中国华深智药的HeliXonAI，其均匀lDDT预测精确度达到了84.0（之前AlphaFold2模型预测精确度为81.9），然而，HeliXonAI的核心算法是基于开源的AlphaFold2。
根据斯坦福大学2021年发布的《2021人工智能指数报告》，2020年天下最受欢迎的人工智能开源软件，紧张是美国所研发的算法，如Google的TensorFlow处于绝对领先地位，其次还包括谷歌的另一款开源人工智能软件Keras，Facebook创建的PyTorch等（见图6）。

五是人工智能硬件领域大幅掉队于天下，难以供应足够的发展支撑

我国在人工智能硬件领域（设计、材料、制造等）差距甚大，关键性半导体材料及生产工艺技能的缺少，如大规模根本性的底层人工智能芯片（如GPU、FPGA、TPU）设计与制造基本处于空缺或尚处于发展初期；专用型或定制性人工智能芯片已有进展（华为昇腾910、阿里含光800、地平线自动驾驶芯片征程3、云天励飞视觉剖析芯片等），但性能及制造仍是短板。
更为主要的是，高端智能芯片的生产与加工等与美、日、韩依然存在差距，如当前我国电动汽车智能芯片紧张依赖于英伟达、高通等美国企业。
此外，用于提高人工智能硬件的底层数据库（如NVIDIA优化GPU的cuDNN等）海内鲜有涉及。

四、政策建议

一是启动“人工智能根本层技能计策储备操持”，确保人工智能家当生态整体安全

当前条件下，我国应采纳“扬长补短”模式，重视补足短板，研究方向“下沉”——由追求纯挚的运用领先转向底层核心技能占领，掩护我国人工智能家当生态的稳定性与安全性。
我国应应时启动“人工智能根本层技能计策储备操持”，由工信部等部门进行专项帮助，如“核心算法专项操持”“前辈智能半导系统编制造工艺操持”“人工智能根本架构创新与推广操持”等，并整合各个社会力量，组建占领人工智能领域“卡脖子”问题的“国家队”。
此外，还可以举办类似于美国国防部高等研究操持局（DARPA）“大寻衅”那样的、面向大学或全社会的竞赛项目，如“核心算法创新大赛”等。

二是加快培养本土人工智能人才，推动顶尖人才回流，并积极构建国际人才培养新渠道

人工智能人才，特殊是顶尖人工智能人才是中美人工智能竞争的最主要一环，为应对美国对中国人工智能顶尖人才的“虹吸效应”，一方面，我国应加快本土人工智能人才的培养，加快大学人工智能研究院、专业性人工智能研究机构培植步伐，或是大学、科研机构与企业共同培养人工智能人才，为本土人工智能人才培养供应充足平台；另一方面，应加快制订、推进专项的“国际人工智能人才引进操持”，设立“人才引进绿色通道”，积极与美国等争取、争夺与人工智能干系的顶尖人才，特殊是鼓励本国人才回流；此外，积极拓展国际人工智能人才培养渠道，鼓励企业在与中国关系较为友好、且在数学等领域具有较好根本的国家（如俄罗斯等）设立人工智能研发机构，形成人工智能人才培养的国际化局势，积极吸纳国际智力资源为我所用。

三是积极构建中国特色的人工智能伦理管理体系，确保负任务人工智能技能的发展

统筹发展与安全，找好发展与安全的平衡点，既不能由于规制过度而阻碍技能创新运用，也不能由于规制不当而引发不可逆转的风险。
在管理路径上，坚持从技能、法律和伦理三方面共同推动符合人工智能阶段性发展特色的规制体系，特殊是要加强人工智能安全、隐私保护等方面的技能研发，强化伦理管理和风险戒备的技能支撑，实现“以技制技”。

文章来源：

中国科协创新计策研究院科研项目“天下紧张国家人工智能技能优先领域的设置及启迪研究”

参考文献：

[1]Stanford University.Artificial Intelligence Index Report 2021.2021.

[2]UK Intellectual Property Office.Artificial Intelligence A worldwide overview of AI patents and patenting by the UK AI sector.2019

https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/817610/Artificial_Intelligence_-_A_worldwide_overview_of_AI_patents.pdf

[3]Stanford University.Artificial Intelligence Index Report 2021.2021.

[4]DANIEL CASTRO,MICHAEL MCLAUGHLIN,ELINE CHIVOT.Who Is Winning the AI Race:China,the EU or the United States?2019:23

[5]中华公民共和国国务院.《国务院关于印发“十四五”数字经济发展方案的关照》.2022年1月12日.

[6]DANIEL CASTRO,MICHAEL MCLAUGHLIN,ELINE CHIVOT.Who Is Winning the AI Race:China,the EU or the United States?2019:1－20

[7]熊鸿儒，田杰棠.突出重围:数据跨境流动规则的“中国方案”.学术前沿.2021(9).

[8]付佳.最新报告:中国AI算力过去5岁首年月次超越美国，成为环球第一.2022-03-25

https://www.sohu.com/a/532575677_121118710

[9]Paul Mozur，Cade Metz.A U.S. Secret Weapon in A.I.:Chinese Talent.June 9,2020

https://www.nytimes.com/2020/06/09/technology/china-ai-research-education.html

[10]Stanford University.Artificial Intelligence Index Report 2021.2021.

[11]Paul Mozur，Cade Metz. A U.S. Secret Weapon in A.I.: Chinese Talent.June 9, 2020

https://www.nytimes.com/2020/06/09/technology/china-ai-research-education.html