新一代人工智能技术及产业发展趋势

文｜中国电子学会

未来，我国将成为全球人工智能产业发展的重要推动者，大批人工智能科技公司与初创企业快速成长，国内人工智能整体市场及投资规模仍将持续扩大。

一、技术趋势

1、既有架构面临挑战，新型人工智能芯片呼之欲出

人工智能芯片由非定制化向定制化方向发展。人工智能推动新一轮计算革命，深度学习需要海量数据并行运算，传统计算架构已无法支撑深度学习的大规模并行计算需求。目前使用的GPU、FPGA均非人工智能定制芯片，存在一定的局限性，深度学习需要更适应此类算法新的底层硬件来加速计算过程。目前，谷歌公司已经开发出新型TPU（张量处理器），可以在芯片中节省出更多的操作时间，适用于更复杂和强大的机器学习模型，并且能够进行快速部署；英特尔以167亿美元收购了FPGA厂商Altera后，也在研究CPU+FPGA 的异构方案，以达到更好适应人工智能时代的定制化计算目的。

量子计算引领下一代人工智能芯片发展潮流。对于目前的经典计算机，处理器的计算性能已渐渐远离摩尔定律，在IBM推出5nm制程工艺之后，CPU中晶体管的数量已很难再实现每两年翻一番的预期。在更小尺寸的工艺条件下，晶体管性能受限于电子特性将变得不再可靠。量子计算将为人工智能带来革命性的发展机遇，量子比特数量会以指数增长的形式快速上升，小型化的量子芯片可以使人工智能前端系统的快速实时处理成为可能。未来，车载智能系统、无人机智能系统等领域或将首先应用量子计算芯片系统。

2、经济社会发展存在迫切需求，专用智能向通用智能升级

随着科技不断发展和社会结构深入变革，人类面临着生活、生产、资源、环境等方面一系列需要回答的重大问题，现有的认知水平和治理能力面临着前所未有的挑战。在博弈、识别、控制、预测等专业领域以及城市发展、生态保护、经济管理、金融风险等宏观系统方面，迫切需要一种范围广、集成度高、适应力强的通用智慧，提供从辅助性决策工具到专业性解决方案的升级，显著提升人类阅读、管理、重组知识的能力。

通用人工智能具备连接人工智能和人类特征的优势。通用人工智能具备执行一般智慧行为的能力，可以将人工智能和意识、感性、知识和自觉等人类的特征互相连结，具备减少对领域知识的依赖性、提高处理任务的适用性以及实现机器自主认知的纠偏性等特点。通用智能将具备处理多种类型任务和适应未曾预料情形的能力，其实质进展将真正开启智能化革命的序幕，与现有物理及信息世界高度融合，深刻影响社会经济发展的各个方面。

3、技术平台开源化已成趋势，围绕超级智能生态系统的竞争即将展开

全球主流技术厂商纷纷围绕深度学习开放技术平台。

2015年12月，人工智能初创公司Open AI开源其研究成果OpenAI Gym，拉开了全球科技巨头开放各自深度学习技术平台的序幕，如谷歌和Facebook分别将深度学习平台TensorFlow和Torchnet全面开源，微软开源CNTK，DeepMind宣布开源深度学习训练平台Labyrinth并改名为DeepMindLab；国内百度公布了旗下的深度学习平台PaddlePaddle，腾讯公布一站式深度学习平台DI-X等。深度学习技术平台的开源化，一方面能够使平台吸引潜在用户，提高应用潜力，在深度学习领域进行持续创新；另一方面，各科技公司未来将围绕开源平台建立人工智能超级生态系统，进一步整合技术与应用，有效布局人工智能全产业链。

构建超级生态系统成为未来人工智能技术发展与竞争的主流。下一阶段，借助人工智能超级生态系统，科技公司可以将人工智能领域复杂的推理能力应用到之前缺乏机器学习经验的其它领域，更加方便地指导用户使用机器学习训练其商用模型，评估与优化系统潜力，同时利用收集到的数据对用户的下一步行为做出更好的规划与建议，促进应用水平提高。

二、产业趋势

1、人工智能产业仍将保持爆发式增长

以微软、谷歌、Facebook 以及百度、阿里、腾讯等为代表的国内外科技巨头纷纷积极卡位，布局人工智能全产业链，各路资本也竞相角逐人工智能产业潜在增长点，充分展示了对于未来市场的乐观预判。得益于人工智能技术的不断升级以及商业模式的推陈出新，全球人工智能产业需求将进一步放量，2020年全球人工智能产业规模将超过1100亿美元，年均增速达到47.8%，我国人工智能产业规模也将达到180亿美元，年均增速达到56.5%。在产业规模整体爆发式增长的背景下，基础层、技术层和应用层的各细分领域也将保持同步增长态势，尤其以应用层各产业领域的增长表现最为抢眼。

2、我国将成为全球人工智能产业发展的重要推动者

人工智能已受到世界各主要科技强国的广泛关注，成为以新一轮科技革命为基础的国家竞争制高点。欧盟的“人脑计划”、日本的“人工智能/大数据/物联网/网络安全综合项目”以及美国的《国家人工智能研究与发展战略规划》，都将人工智能全面提升到国家战略层面。目前，美国仍然是全球人工智能产业发展的主导者，凭借着数量众多、实力雄厚的科技企业和资源丰富、人才济济的高校与科研机构，美国从人工智能的底层技术到应用市场都拥有无可比拟的巨大优势。我国目前已经是人工智能大国，影响力稳步提升，从2016年起人工智能领域建设已上升至国家战略层面，相关政策进入全面爆发期。得益于人工智能产业对经济的积极影响和良好的应用市场背景，未来几年内有望持续获得国家大力支持，众多企业、高校及科研机构也将不断加大技术及应用研发投入力度，共同推动我国保持并发展自身竞争优势，深度参与全球人工智能产业合作竞争。

3、智能芯片、智能机器人及智能驾驶等热点应用将持续受到关注

人工智能目前已经跨越了单纯依靠数据获取来实现技术提升与推动应用发展的阶段，传统的 API（应用程序编程接口）开放和积木式创新已经无法满足人工智能的技术发展，数据与应用的迭代式螺旋上升发展将推动人工智能应用层产业的跨越式发展。在下一阶段，预期智能芯片、智能机器人及智能驾驶等产业将率先落地，凭借技术的早期积累与资本的持续注入占据相当的市场份额。智能芯片领域将由现有的CPU+GPU与CPU+FPGA异构模式，向新型人工智能专用芯片及量子芯片过渡，颠覆现有芯片产业格局；智能机器人将会应用到越来越多的特定场景之中，实力雄厚的机器人公司或将首先开发出适用于多个商业领域的通用型机器人，轻松适应不同环境；智能驾驶领域也将成为未来科技公司竞争的主战场，绝大部分车辆将达到2至3级驾驶能力，而4至5级的驾驶将会创造更大的产业发展机遇。

4、“平台+场景应用”主导的新型商业模式即将出现

现有的人工智能技术主要聚焦于为服务商提供解决方案，直接面对消费者端的产品相对较少。未来，随着人工智能产业的深入发展以及市场化机制的不断成熟，平台化趋势会更加突出，将出现若干主导平台加广泛场景应用的竞争格局，催生出更多新型的商业模式。通过海量优质的多维数据结合大规模计算力的投入，以应用场景为接口，人工智能产业将构建起覆盖全产业链生态的商业模式，满足用户复杂多变的实际需求。同时，具备新型芯片、移动智能设备、大型服务器、无人车、机器人等设备研发制造能力的企业也能够结合应用环境，提供高效、低成本的运算能力和服务，与相关行业进行深度整合，从基础设施提供逐渐向产业链下游服务延伸拓展。

5、科技巨头企业的优势地位将受到初创公司的挑战

目前全球人工智能产业的发展实际上是由少数科技巨头公司主导，包括国内的BAT（百度、阿里、腾讯），以及国外的FAMGA（指Facebook、亚马逊、微软、谷歌和苹果）。凭借着强大的技术和资本垄断能力，科技巨头公司在目前代表着全球人工智能产业发展的最前沿，强势保持人工智能科技创新与产业发展的优势地位。但除科技巨头之外，全世界还有千余家人工智能初创企业，半数以上已经获得投资机构青睐，数量以美国和中国居多。短期来看，科技巨头们虽然在人工智能各领域都已投下棋子，但大多是为企业自身以及企业相关业务进行服务，业务面广却并非无懈可击，初创公司往往聚焦于行业某细分领域并深入探索，与科技巨头在某些领域相比存在一定的比较优势。

6、行业监管问题迫切需要引起各方重视

任何新兴科技产业从诞生到具体落地，都需要面临技术、商业、法律和政策层面的诸多挑战。在当前人工智能产业正处于蓬勃发展阶段的同时，必须认真考虑到未来行业监管措施的制定与实施。人工智能开发者在收集和使用数据的过程中，需要采取适当的技术手段保护个人隐私安全，防止个人信息的泄露、篡改及损毁；在训练和设计过程中需要具备广泛的包容性，应该充分考虑弱势群体的利益，并对道德与法律的极端情况设置特别的判断规则；在技术或者产品的研发流程中，必须设置行政许可和准入限制，研判如何发放人工智能产品在各细分领域的应用牌照。人工智能行业的监管问题不是单独哪一个群体面临的问题，具有广泛的社会性、系统性与复杂性，需要企业、政府、用户、科技社团等第三方组织共同参与、群策群力，构建促进人工智能产业良好发展的创新应用生态环境。