中国人工智能创新处于什么发展水平
◎编辑｜数字经济先锋号
◎来源｜北京工业大学学报
◎作者｜王山陈昌兵
人工智能作为新技术创新的代表与引领未来、重塑传统行业结构的前沿性与战略性技术，逐渐成为全球新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。世界各国在以创新为主的人工智能新技术方面展开了激烈的角逐与残酷的竞争。
目前，我国人工智能技术创新水平如何？技术处于何种发展阶段？我国发展人工智能的优势在哪？未来我国人工智能发展趋势如何？本文即将告诉你答案。
指标体系的构建
基于技术创新大数据，本文创新性地构建多指标测度体系与技术创新综合发展指数；根据综合发展指数模拟各国人工智能技术创新Ｓ演化曲线，描绘动态演变轨迹并定位中美技术创新发展位置。重点结合五维度在不同阶段的权重分布，比较中美新技术创新发展差距，探讨影响我国人工智能新技术创新发展的主要因素。提出提高新技术创新水平的具体措施与发展建议，助力实现我国人工智能关键核心技术突破、摆脱被先发国家控制的劣势地位。
表１人工智能技术创新发展水平多指标测度体系
根据技术创新周期不同发展阶段可能呈现出的特征与各特征之间的内在逻辑关系，同时结合人工智能新技术创新发展影响因素与技术创新发展测度相关参考文献，我们选择了基础研究、技术创新、科技布局、产业规模与技术进步５个维度来测度人工智能技术创新发展水平（如表一所示）。
根据指标熵权计算式得到的人工智能技术创新水平各测度指标的权重值（Ｗj）（如表二所示）。从单个指标权重看，首先体现产业规模的人工智能技术融资规模指标权重最高，然后为人工智能新增企业数指标；其次为体现技术创新程度的人工智能技术优先权年专利申请量指标，研发课题数指标权重最低。从分析维度看，首先产业规模维度权重最大；其次为技术创新维度与科技布局维度，基础研究维度权重值最小。综上可知，产业规模与技术创新维度各参数动态变化对人工智能技术创新所处发展阶段的判断具有显著影响。
表２人工智能技术创新水平测度指标权重值
中美等国的对比与分析
根据分析，目前，我国人工智能技术正处于快速发展的技术成长期后期，技术创新十分活跃，未来将涌入更多的企业和科研机构，竞争也将越来越激烈。而美国人工智能技术萌芽于1990年，于2005年步入技术成长期，2020年开始走向成熟，并预计于2034年进入技术衰退期，目前正处于开展商业应用的技术成熟期，创新动力将持续增强。（拟合优度是指回归直线对观测值的拟合程度。度量拟合优度的统计量是可决系数（亦称确定系数）Ｒ²。Ｒ²最大值为１，越接近１，说明回归直线对观测值的拟合程度越好，表三可见各国人工智能技术创新Ｓ演化曲线拟合优度Ｒ²均在０.９以上，拟合效果较为理想。——数字经济先锋号注）
表３中美等国人工智能技术创新发展阶段判定
日本、英国、法国与德国作为较早启动人工智能新技术研究开发与科研成果推广应用的主要发达国家，同样具有较大的先发优势，其技术创新发展水平早期均位列世界前沿且技术发展历程与演化轨迹比较相似，均在1990年左右进入技术创新萌芽期，后经技术不断地积累､发展与突破，分别于2005年与2019年左右步入技术创新成长期与成熟期，目前技术已经成熟。
图１中美等国人工智能技术创新周期Ｓ曲线
得益于雄厚的科技与经济实力，美国人工智能技术创新累计综合发展指数遥遥领先于其他各国，日英法德４国作为人工智能新技术创新发展早期的追随者与前期领导者，在人工智能技术领域，同样具有较高的发展水平与先发优势，鉴于人工智能技术创新是一个显著的动态累计过程，且发展周期较长，美日等世界主要发达国家并未因前期先发优势而形成技术发展垄断局面，因而为后发国家的技术追赶提供了巨大的机会窗口。
由图１技术创新演变曲线可预测出，在技术经验渐进性积累与自主创新能力不断提升的条件下，我国正逐步缩小与美国在人工智能新技术创新赛道上的发展差距，预计将在人工智能新技术创新发展的成熟期实现技术的追赶与超越。
目前，中国人工智能技术创新累计综合发展指数已超越英法德日４国，但与技术创新水平处于全球领先地位的美国相比仍有较大发展差距。本文从人工智能新技术创新累计综合发展指数增长率探索未来中国是否能反超美国并掌握创新发展的主导权，图２是各国人工智能技术创新累计综合发展指数增长率变化结果。
图２拟合中美等国人工智能技术创新累计综合发展指数增长率
由图２可知，1985-2003年，美国、英国、法国、德国与日本人工智能技术创新累计综合发展指数增长速率基本处于快速上升状态，尤其是美国。而我国的人工智能技术创新起步晚于美国，在基础研究原创性成果的不足或某些前沿领域的投入缺失的情况下错失了先发优势。但在国家大力扶持与自主创新能力不断提升的情况下，我国人工智能技术发展呈现出了非常强劲的增长态势。
因此，可以预见，在当前快速增长态势下，再加上后天技术的积累以及先发的数据优势，我国必将在人工智能新技术这一赛道上领跑全球。
影响因素动态分析
我国人工智能新技术创新发展速度较快，但关键核心技术水平与美国相比仍有差距。技术创新是一个多阶段过程，不同发展阶段因所需资源、条件不同而影响因素权重不同。本节创新性地引入技术创新不同阶段变量，动态分析不同阶段下人工智能技术创新的多指标测度体系中维度权重变化。进一步深入剖析我国人工智能新技术创新发展的影响因素。
由表四可以看出，中美两国在人工智能技术的发展阶段、技术创新和技术进步等方面存在差异。美国在人工智能新技术基础研究投入、技术创新布局、技术产业链上游的占据等方面具有较为显著的优势，而我国在科技布局、产业规模和融资份额等方面具有一定优势。但是，我国与美国相比，技术进步较为缓慢，尤其是在芯片领域存在较大差距，这将对我国的人工智能产业化形成不利影响。
因此，我们应该着眼于加强人工智能领域的基础研究，不断提升自主创新能力，积极推动技术创新和进步，在技术产业链上游抢占制高点，实现由技术跟随到技术引领的转变。同时，也需要加强与市场的有效结合，促进技术产业化的发展，让科技创新更好地服务于经济社会的发展，实现以科技创新驱动高质量发展的目标。
表４人工智能技术不同发展阶段影响因素权重分布
通过与美国的比较不难看出，我国人工智能新技术创新在基础研究、技术创新与技术进步维度，仍有相当发展空间，由于缺乏占据世界产业制高点的核心技术，存在若干被他国“卡脖子”的领域。
图３中美等国人工智能技术创新逐年发展指数
虽然我国人工智能新技术研发起步较晚，基础研究薄弱，技术创新累计综合发展指数与美国存在较大差距，但由技术创新逐年综合发展指数（图3）可知，我国人工智能新技术创新发展指数自2003年开始逐年上升，正不断缩小与美国人工智能技术创新累计综合发展指数的差距。作为后起之秀，在经历长期以技术跟随为主的技术潜伏期与萌芽期，以及二次创新为主的技术成长期后，依靠后发优势，我国于2017年反超自2003年以来技术创新逐年发展指数呈逐步下降态势的美国，跃居全球首位。
结论及建议
本文基于人工智能技术创新科研大数据，提出了人工智能技术创新水平多指标测度体系与技术创新综合发展指数计算模型，并通过绘制技术创新生命周期Ｓ演化曲线，对我国与世界主要发达国家在人工智能技术创新方面的发展阶段进行了评估与预测，深度剖析了我国与美国等国之间在技术创新、科技布局、产业规模、技术进步等方面的差距。
基于这些结论，本文提出了几点建议。首先，要强化基础研究，加大对基础研究长期稳定的支持力度，同时引导企业增加基础研究投入，提高我国基础研究水平和源头创新能力。
其次，要推动应用研究与基础研究的融合贯通，坚持问题导向、目标导向，设立重大科技计划项目，支持设立联合攻关团队（校企联合或校校联合等），或以企业为主导并协调高校和有关科研院所的资源，对有关人工智能的应用技术进行研究开发（委托研究、联合研究等形式）。
此外，还建议要产业化市场化发展，中国目前以高校为主、各自为战的人工智能研发体系不利于中国人工智能产业对前沿技术的把握和整体技术创新水平的进一步提升，也不利于技术的快速转化应用。建议培育一批技术先进、世界领先的企业，并带动产业上下游协同发展，形成持续创新能力、技术全球领先的产业集群。
最后，要完善技术创新机制，应鼓励企业培育和引进掌握关键核心技术的科技领军人才和团队，为产业发展提供智力支持；建立综合的关键核心技术突破与创新机制，将短期与中长期科技积累相结合，建立国家基础研究、产业科技等方面的公私结合的综合创新体系，将产业发展创新需求、国家战略创新需求、科研好奇创新需求等三大方面的创新动力综合起来，并重结合，实现“远水”和“近渴”的融合。
综上所述，通过实施这些建议，我国在人工智能技术创新方面可以进一步提升自身的科技水平和创新能力，缩小与美国等发达国家的差距，加速我国在人工智能领域的发展进程。
原文来源：王山，陈昌兵．中美人工智能技术创新的动态比较——基于人工智能技术创新大数据的多Ｓ曲线模型分析［Ｊ／ＯＬ］．北京工业大学学报（社会科学版）。（因篇幅原因，本文有部分删减）
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中国人工智能芯片现在的发展情况怎样
人工智能芯片产业链上游主要是为人工智能芯片企业提供算法和IP的行业，目前比较流行的算法有神经网络算法，其中提供算法的知名企业大部分为国外巨头，如谷歌、微软、亚马逊等；人工智能芯片行业主要分为芯片设计和芯片制造两个子类，我国芯片设计企业在近几年发展较快，涌现了一大批像海思、寒武纪、比特大陆这样的优质企业。除此之外一些开发工具厂商与半导体封装与测试厂商也为人工智能芯片行业提供一些核心技术和零部件；当前我国人工智能芯片行业的下游应用场景主要聚集在云端、自动驾驶、智能手机、无人机、智能、安防等领域。由于后发优势，中国人工智能芯片暂时集中在芯片设计领域，绝大部分芯片设计企业依靠国外的IP核设计芯片。
全球人工智能芯片行业市场规模维持稳步上升
芯片设计企业依然是当前AI芯片市场的主要力量，包括英伟达、英特尔、AMD、高通、三星、恩智浦、博通、华为海思、联发科、Marvell（美满）、赛灵思等，另外，还包括不直接参与芯片设计，只做芯片IP授权的ARM公司。其中，英伟达、英特尔竞争力最为强劲。
市场根据AI芯片功能及部署场景将AI芯片分为：训练/推断、云端/终端两个维度进行划分。训练端由于需要对大量原始数据进行运算处理，因此对于硬件的算力、计算精度，以及数据存储和带宽等都有较高要求，此外在云端的训练芯片应该有较好的通用性和可编程能力。推理端对于硬件性能要求没有推断端高，实证证明一定范围的低精度运算可达到同等推理效果，但同时这要求模型训练精度要达到较高水平。
根据IDC数据显示，2017年，整体AI芯片市场规模达到40亿美元，到2022年，整体AI芯片市场规模将会达到352亿美元，CAGR大于55%。
中国人工智能市场市场规模保持高速增长
自从50多年前集成电路被发明之后，芯片产业一直按照摩尔定律的规律高速发展，逐渐形成了寡头垄断的局面。新中国成立之初，由于多年的内战，以及抗美援朝战争，没有能够抓住芯片产业刚刚兴起的契机。而改革开放之后，为了快速发展经济，在世界站稳脚跟，中国各界也没有对芯片这类投资风险高的产业给予足够的重视和支持，导致与国外的差距越拉越大，更加难以打破巨头的垄断。以至于到现在，国人用的芯片还基本都是进口芯片，几乎看不见国产芯片的身影。
近年来，虽然我国在核心芯片集成能力上大幅提升，但由于核心芯片关键技术缺失，因此在实际设计和生产中仍需要大量引进发达国家和地区的技术和产品。另外，从产业链来看，AI芯片可分为设计、制造和封装3个主要环节，其中设计环节需要EDA和逻辑电路设计验证等软硬件平台的支撑，芯片制造和封装环节需要相关材料和技术的支撑。
随着我国政府不断加大对于人工智能和芯片领域的投入，接下来几年将是我国AI芯片技术和市场成熟的重要阶段，未来产业竞争格局将取决于这几年各企业的技术和市场发展情况。在这种情况下，我国应抓住这一时间窗口，坚持集成创新的思路，通过引人成熟技术，实现AI芯片产业的“弯道超车”。
根据调研数据机构赛迪顾问在2019世界人工智能大会上发布的《中国人工智能芯片产业发展白皮书》的数据显示，2018年中国AI芯片市场继续保持高速增长，整体市场规模达到80.08亿元，同比增长50.2%。
目前，我国AI芯片企业主要聚集在北京市、上海市、江浙一带以及广东省地区。这四个地区凭借各自的优势培养或者吸引了一大批AI芯片企业。如北京市是AI人才和企业集聚地，科技创新、平台服务等全国领先，这就为AI芯片设计或者制造企业创造了良好的发展条件，也为AI芯片企业提供了丰富的人才资源;而广东省自改革开放以来就一直是中国制造业企业的集聚地，产业链完善，为AI芯片企业的成长提供了先天优势。
从区域结构上看，2018年我国华北、华东和中南地区稳居AI芯片区域市场三甲。市场份额分别达到20.8%、30.6%和29.3%。在市场增速方面，随着大数据中心在西部地区加快投入建设，西南、西北地区云端AI芯片市场规模呈现高速增长，市场份额进一步提升。
中国AI芯片市场将进一步发展成熟
目前，我国人工智能芯片行业发展尚处于起步阶段。长期以来，中国在CPU、GPU、DSP处理器设计上一直处于追赶地位，绝大部分芯片设计企业依靠国外的IP核设计芯片，在自主创新上受到极大影响。但是，人工智能的兴起，给中国在处理器领域实现弯道超车的提供了绝佳机会。人工智能领域的应用目前还处于面向行业应用阶段，生态上尚未形成垄断，国产处理器厂商与国外竞争对手在人工智能这一赛道上处于同一起跑线上，因此，基于新兴技术和应用市场，中国在建立人工智能生态圈上将大有可为。
受宏观政策环境、技术进步与升级、人工智能应用普及等众多利好因素的影响，中国AI芯片市场将进一步发展成熟。预计未来几年内，中国芯片市场规模将保持40%-50%的增长速度，2024年，市场将达785亿。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国人工智能芯片行业市场需求分析与投资前景预测》，同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。
责任编辑：Ct