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摘要：《2018人工智能产业创新评估白皮书》由中国人工智能学会、国家工信安全中心、华夏幸福产业研究院、思保环球联合发布。白皮书聚焦人工智能的使能技术与应用场景两个层面，基于论文、专利、人才、行业壁垒等多个维度，创新性地构建了人工智能产业创新评估体系，客观评价了当前人工智能产业的创新发展水平，为政府、企业、投资机构布局人工智能提供了借鉴和参考。
研究范围和评价体系
随着人工智能迎来第三次发展浪潮，在全球主要国家的积极推动下，社会各界对人工智能的投入与期许空前高涨。构建科学客观的创新评估体系，准确评估当前人工智能产业的创新发展水平，对人工智能产业健康有序发展具有重要的现实意义。报告结合人工智能细分技术的发展和应用水平，聚焦语音交互、文本处理、计算机视觉和深度学习四项使能技术，以及交通、医疗、制造、安防、零售等八大重点应用场景，对人工智能产业创新水平进行了客观的评价。
图 1 人工智能产业创新评估范围
为客观分析四项核心使能技术和八个重点应用场景当前所处的发展阶段，报告基于现有学界产业创新评估的研究成果，结合人工智能产业的行业属性，采用定量和定性分析相结合，构建了科学客观的人工智能产业创新评估体系。体系下设使能技术就绪度指数和应用场景融合度指数两个一级评估指标，并在使能技术就绪度下设立了理论、应用、性能驱动力三个二级指标，在应用场景融合度下设立了资源、技术、数据、场景、环境驱动力五个二级指标。
图 2 人工智能产业创新评估体系
人工智能使能技术就绪度
深度学习技术的发展，推动以语音交互、文本处理、计算机视觉为代表的人工智能快速发展，并在多个场景迅速落地。为客观评价以深度学习为代表的四项使能技术的发展水平，报告从理论研究、应用研究和技术性能三个维度进行了评估，分别计算出四项使能技术的就绪度指数。
图 3 人工智能使能技术就绪度评估维度
从使能技术就绪度指数来看，深度学习就绪度最高。作为人工智能的主流算法，深度学习就绪度最高（8.3），经处于技术成熟期；计算机视觉（7.7）和语音交互（6.2）次之，处于技术应用的探索期，主要体现在以语音助手和医疗影像诊断为代表的产品已经逐渐进入实用阶段；文本处理则仍处于技术爬坡期，技术进展缓慢使其离真正实用仍存在较大距离。
图 4 人工智能使能技术就绪度指数
从使能技术实际发展情况来看，深度学习和计算机视觉是布局重点。在理论研究（论文产出）方面，四项使能技术从2013年开始逐渐成为研究热点，其中深度学习是学界关注重点，其次是计算机视觉。语音交互和文本处理的论文产出增速较为平稳，但文本处理论文产出量和引用频次均为最低。在应用研究（专利申请）方面，计算机视觉和深度学习专利申请占比较高，但平均专利强度较低，专利布局仍处于起步阶段；语音交互专利申请比例低但平均强度较高，表明语音交互关注度呈现逐渐下降趋势。
图 5 人工智能使能技术实际发展情况
从中美两国使能技术发展水平来看，美国四项使能技术的理论研究和应用研究均大幅领先于中国。在理论研究方面，中美文本处理领域的差距最小，深度学习领域差距最大；在应用研究方面，深度学习领域的差距最小，语音交互领域的差距最大。具体来看，美国四项使能技术的论文影响力和平均专利强度要远高于中国，中国论文和专利“多而不强”的局面依然存在。同时我们还发现，中国四项使能技术专利申请量均居首位，特别是相关研发机构近三年活跃度较高，超过54%的专利均在近三年申请。
图 6 中美两国使能技术发展水平对比
从使能技术人才分布来看，美国人工智能领域四项使能技术相关的高端人才遥遥领先于其他国家。统计发现，美国人工智能高端人才超过1.3万，中国不足0.5万，与美国相比差距悬殊。从细分技术领域来看，计算机视觉相关的高端人才占比最高，达38%，其中美国5432人，中国1892人。从中国人工智能使能技术研发人才分布来看，北京、广东、江苏、上海和浙江五省市人才优势明显，其中北京、广东人工智能研发人才超过万人。
图 7 全球人工智能使能技术人才分布
人工智能应用场景融合度
随着以深度学习为代表的使能技术的发展，大量科技企业从特定的行业或场景出发，推动人工智能使能技术与行业加速融合，提供差异化的新产品、新服务和解决方案，形成了丰富的“AI+”应用场景，成为人工智能产业快速发展的重要驱动力。本报告从资源、技术、数据、场景和环境五个驱动力维度对八个“AI+”场景进行了评估，分别计算出了八大应用场景的融合度。
图 8 人工智能应用场景融合度评估维
从应用场景融合度指数来看，人工智能与各行业依然处在人工智能融合的早期。根据应用场景融合度指数显示，汽车（3.9）、医疗（3.8）和家居（3.7）是人工智能融合度相对较高的三个场景；零售（3.5）、机器人（3.3）和安防（3.2）次之；制造（3.0）和教育（2.8）融合度指数较低。
图 9 人工智能应用领域融合度指数
从应用场景的融合实际情况来看，汽车、医疗、家居是布局重点。在技术驱动力方面，人工智能在各个领域的专利申请自2014年开始爆发式增长，其中汽车和医疗领域增长明显，而教育和零售领域增长相对缓慢。在资源驱动力方面，人工智能的研发机构和研发人才主要集中在汽车、医疗、家居领域，从事零售、教育的人工智能研发机构和人才相对较少。结合近三年专利申请情况来看，专利布局重点更是主要集中在汽车、医疗、家居和安防领域，人工智能与机器人的融合则是新的应用热点。
图 10 人工智能专利在各应用场景的分布
从全球应用场景融合整体水平来看，美国应用融合优势明显。在八大应用领域中，美国人工智能研发人员数量占据一半左右，而中国各领域人工智能研发人员普遍偏少。在专利申请量方面，除医疗领域外，中国的专利申请规模均超过美国，特别是在机器人和制造两个领域专利优势明显。在专利申请强度方面，美国大幅度领先中国，中国专利质量仍有待提升。具体到应用场景来看，美国医疗领域人工智能专利规模和强度优势显著，中国机器人和制造领域人工智能专利申请实力具有一定的优势。
图 11 中国人工智能应用领域研发实力对比
从应用场景融合的主要瓶颈来看。高质量数据缺乏、行业壁垒高、应用场景不清晰是当前人工智能与行业深度融合的主要瓶颈。从数据积累程度来看，汽车、医疗和机器人三个领域具备一定的数据优势，而家居和制造两个领域数据积累明显不足。从数据开放程度来看，汽车、教育和机器人三个领域数据开放程度较高，而医疗和制造两个领域数据开放程度相对较低。从场景介入壁垒来看，医疗、制造的行业壁垒较高，人工智能企业较难进入。
图 12 人工智能各应用场景数据和场景优势比较
人工智能产业发展水平评价
通过使能技术和应用场景融合情况评价，我们可以发现，人工智能整体发展仍处于初级阶段。从使能技术发展来看，深度学习已经成为当前主流的人工智能算法，是目前理论研究的重点方向；深度学习技术已处于成熟期，并越来越多地应用到各种实际场景中，也逐渐显现出一定的发展瓶颈；计算机视觉和语音交互尚处于技术应用初期，两项技术均开始在不同的场景中尝试应用落地；而文本处理仍处于技术爬坡期，技术进展缓慢。从应用融合来看，基于报告对应用场景发展阶段的划分，目前人工智能在汽车、医疗、家居、零售、机器人和安防行业处在融合的培育期，而在制造和教育行业仍处在融合的萌芽期。
人工智能产业发展研判与展望
01、使能技术
语音交互。语音交互技术存在对大规模数据依赖性强，远场识别准确率低、复杂场景识别效果欠佳等技术瓶颈，特别是语义理解技术尚未真正突破严重制约着语音交互技术的规模化商用。语音交互下一步将重点提升在远场识别尤其是复杂环境下的识别率，而智能家居无疑仍然是语音交互技术应用探索的最佳场景。
文本处理。场景、学习和数据获取是文本处理技术面临的主要困难，增强学习、视觉语言融合、联合学习将是未来文本技术的主要突破方向。发展中的文本处理技术将率先渗透到数字化程度高、政策和社会性障碍低、个性化元素强的行业。
计算机视觉。计算机视觉的瓶颈在于复杂程度高、鲁棒性低、数据匮乏和算力成本过高。计算机视觉的发展重点在于利用非监督学习和迁移学习方法降低数据依赖，提升算法试用领域，并实现与文字、语音技术的深度融合。
深度学习。深度学习依赖于多层神经网络下的梯度下降和随之而来的大量参数不断优化，但是多层梯度下降后的结果是非线性的和非凹的，深度学习方法的有效性难以得到理论证明。未来深度学习的发展方向主要是对深度学习机制的理解和实际模型的借鉴性研究。
02、应用场景融合
AI+汽车。以无人驾驶为主导的智能汽车是人工智融合度较高的应用场景，传统的汽车行业将被新的技术和商业模式所革新。但智能汽车的发展依然面临着车辆软硬件技术、人工智能算法、以及政策和商业化不成熟等多重挑战。
AI+医疗。快速发展的智能医疗领域已经出现虚拟助手、辅助诊疗、智能影像、药物研发、精准医疗等多种新实践。底层医疗数据的数量质量参差不齐、复合人才体系缺乏、医疗行业应用场景磨合难度大、行业壁垒高等都制约着人工智能技术的深度应用。
AI+家居。人工智能与家居的融合是当前业界探索的重点。人工智能在交互、决策和服务三个层面优化、提升家居产品性能。产品价格高、用户隐私保障难、语音识别率低、互联互通难等是智能家居发展面临的主要挑战。
AI+零售。人工智能助力零售行业线上线下深度融合，并带来消费场景的进一步延伸，全面提升了用户消费体验。当前，基于应用场景的技术提升和可靠性存在挑战。另外，如何有效打通C端和B端是智能零售行业亟需解决的难题。
AI+机器人。人工智能推动机器人从机械化迈向智能化。智能机器人在工业和服务领域逐渐成为人类重要助手，如协助机器人、物流机器人及公共服务机器人等。但受制于人机交互、环境感知和机器学习等技术水平限制，目前机器人智能化程度依然较低。
AI+安防。人工智能在安防行业处于探索应用阶段。智能安防以算法、算力、数据作为发展的三大要素，在产品落地上主要体现在视频结构化、生物识别、物体特征识别三个方面。人工智能将推动安防行业逐渐向城市化、综合化和主动化方向发展。
AI+制造。人工智能从研发创新、质量控制、故障诊断、运营管理等多个方面，推动制造业转型升级，是实现智能制造的核心驱动力。然而制造业与人工智能的融合仍处于培育期。缺乏高质量行业数据、企业计算能力不足、通讯标准无法协调是实现人工智能与制造业深度融合的主要障碍。
AI+教育。人工智能技术应用于教育领域，可有效改善教、学、练、作业、测评、管理等多个环节，实现合理配置教育教学内容，科学实施因材施教。高质量的学习轨迹数据缺乏和技术本身尚未成熟，造成人工智能和教育领域的融合程度远落后于其他行业。
