中美人工智能发展比较研究

范海荣，吴云峰，王 宁

（1.长春理工大学经济管理学院，吉林长春，130022；2.长春理工大学社会科学处，吉林长春，130022；3.中国联合通信有限公司吉林省分公司，吉林长春，130000）

一、引言

2016年3月，DeepMind公司所研发的人工智能机器人AIphaGo战胜围棋世界冠军李世石，成为第一个击败人类职业围棋选手的人工智能机器人，“人工智能”这一概念再次引发世人的强烈关注［1］。1956年，约翰·麦卡锡、马文·闵斯基等科学家聚集在达特茅斯学院讨论如何用机器模拟来模仿人类学习以及其他方面的智能，虽然最后没有达成共识，但是提出了“人工智能”这一概念，这也成为了“人工智能”这一学科诞生的标志。

从1956年到现在，“人工智能”经过六十多年的发展，已经成为一门广泛交叉的前沿学科，人工智能的迅速发展将深刻改变世界、改变人类社会生活。因此，世界各国都开始重视人工智能发展，英国、日本等发达国家纷纷发布人工智能相关战略，以期占领人工智能发展制高点。中美两国更是高度重视人工智能的发展，美国白宫发布多个关于人工智能发展的政府报告，中国将人工智能列为国家级战略的重点内容之一，并同时发布多个国家级政策支持人工智能的发展。

在这场以人工智能为主的科技发展浪潮中，中美两国近年来的发展最引人瞩目。美国作为人工智能的发源地，在这一领域一直遥遥领先于其他国家；中国的人工智能起步较晚，虽然总体和美国有一定差距，但是已经赶超欧洲国家和日本等发达国家，成为人工智能领域的后起之秀［2］。因此，与美国人工智能发展进行对比研究对中国未来人工智能产业的可持续发展具有重要意义。本文将从人工智能的基础研发、产业应用和扶持政策三个方面比较中美两国的人工智能发展［3］。

二、中美两国人工智能基础研发情况比较

（一）论文产出

衡量一个国家或地区基础研究和发展水平的重要指标之一便是科学论文产出。人工智能领域的论文自1998年开始逐渐增加，近几年由于越来越多的研究人员对人工智能的关注，这一领域的论文数量快速增加。1998年至2018年，全球人工智能领域论文总数突破63万篇，其中论文产出量最多的国家是美国，为14.91万篇，其次是中国，为14.18万篇。在整体数量上，中国和美国的差距并不明显，但是从论文发表机构上可以看出中国和美国之间的差别。图1和图2分别是全球人工智能论文产出数量最多的20个机构和企业。

图1 全球AI论文产出数量Top20机构（单位：篇）

图2 全球AI论文产出数量Top20企业（单位：篇）

在全球人工智能论文产出量最多的20个机构中，美国的科研机构数量最多，为7个，其次是中国，为6个，并且前三甲中，中国科学院系统为榜首，美国加州大学系统为第三。从机构层面看，中国和美国的几乎在同一个水平，并且中国有望超过美国。但是在企业层面，中国的成绩并不理想。全球人工智能论文产出量最多的20个企业中，来自美国的企业包括IBM、微软、谷歌、英特尔、微软亚洲研究院、通用电气共6家，并且IBM和微软的论文数量远远高于其他公司，而中国的企业只有一家。

论文的输出是人工智能研发实力的体现，中国在人工智能领域论文输出数量不断增加，这表明中国的科研力量在不断提高，现阶段已经达到和美国不分伯仲的水平。但是细分论文产出单位后可以发现，中国的论文产出单位并不均衡。中国论文产出的主力军是科研机构和大学，企业对这一领域的研究并不十分重视，而美国的论文产出单位相对平衡，就企业而言，美国公司在人工智能领域的研究远远领先于中国。

（二）人工智能人才的培养

人工智能对于国家未来的发展、科技的进步起着至关重要的作用。而人工智能技术从研发到应用，各个环节都离不开人才，他们是推动人工智能发展的关键因素，人工智能领域的竞争本质上是人才的竞争［4］。因此，为了推动人工智能的发展，各国都在增加对人工智能人才培养的投入。

图3 全球人工智能人才与杰出人才Top10国家（杰出人才占各国人才总量的比重）

从人才总量上看，截止2017年，全球人工智能人才投入总量达204575人，其中美国的人工智能人才投入量居世界首位，累计高达28536人，占总量的13.9%；中国投入量位居第二，累计为18232人，占总量的8.9%。人工智能杰出人才美国依旧独占鳌头，累计达5158人，占人才总数的18.1%；中国的人工智能人才虽然排名较高，但是杰出人才数量却为世界第六，累计为977人，占人才总量的5.4%。中国的杰出人才数量和美国差距过大，这将导致未来在高端和前沿领域的竞争力明显不足。

图4 中美人工智能热点领域团队人数分布对比图

目前人工智能的九大热点领域可以分为基础层、技术层和应用层三个层面。基础层主要为处理器/芯片领域；技术层主要包括自然语言处理、计算机视觉与图像和技术平台三大领域；应用层主要是智能无人机、自动驾驶/辅助驾驶、语音识别、机器应用学习和智能机器人五个领域。基础层上，美国人数为18000，占总人数的22.1%，中国人数为1300，占总人数的3.9%，美国人数是中国的13.8倍；技术层上，美国人数为29400，占总人数的37.3%，中国人数为7700，占总人数的23.2%，美国人数是中国的3.8倍；应用层上，美国人数为31300，占总人数的39.8%，中国人数为24200，占总人数的72.8%，美国人数为中国的1.3倍。在基础层和技术层，中国和美国之间存在较大差距，在应用层基本和美国持平。

整体来看，中国的人工智能人才在总数上位居世界第二，与美国的差距不大，但是杰出人才的数量和占比却远远小于美国的人数，甚至和英、法等发达国家相比也有一定的差距，这不利于中国未来在更高端和深入领域与其他国家竞争。另一方面，从热门领域来看，美国的人工智能人才分布均匀，并且主要集中在基础层和应用层；而中国的人工智能人才分布严重失衡，七成以上的人才集中在应用层，基础层的占比不到百分之五，基础层的人才太过薄弱。

三、中美两国人工智能产业应用情况比较

（一）企业数量

美国的人工智能企业起步于1991年，中国人工智能企业发展始于1996年，晚于美国5年，经过多年的努力，在企业数量上中国虽然已经追平了美国3～4年的时间差距，但是美国依旧远超中国。有关资料显示，截止到2018年6月，全球的人工智能企业数量为4925家，美国依旧位居第一，为2028家。中国（不含港澳台地区）人工智能企业总数为1011家，为全球第二，中国的企业总数是第三名的2.6倍。从整体上看，中国的人工智能企业数量远超欧洲国家、日本等发达国家，但是想追赶美国，仍需要加快发展速度。

图5 中美人工智能各领域企业数量分布图

另一方面，在人工智能框架体系上，中美人工智能公司的重点不同。美国更加注重基础层和技术层的发展，无论是论文还是人才投入，都在基础层和技术层投入更多的精力，而中国的企业则是对应用层表现出强烈的发展意愿。由上图可知，基础层的企业数量中国为14家，美国33家，是中国的2.36倍；技术层的企业数量，中国273家，美国586家，是中国的2.15倍；应用层的企业数量，中国304家，美国397家，这一领域中国和美国基本持平，这也体现了中国企业更愿意发展人工智能的应用领域。

（二）巨头公司的产业布局

目前，中美的巨头公司都投入了越来越多的资源抢占人工智能市场。美国的苹果、微软、Facebook、亚马逊、IBM和谷歌这六大巨头公司在基础层、技术层和应用层三个层次均有布局，其目标是卡住人工智能的全产业链战略要点；中国的巨头公司“BAT”根据自身的优势，将重点放在人工智能应用层的布局。

在基础层，美国巨头企业致力于各类人工智能芯片的研发和算法的完善，以掌握人工智能产业的核心技术；中国巨头企业中，只有百度研发的DuerOS芯片，所以在这一层面上，美国具有明显的优势；在技术层，以深度学习框架为例，美国巨头企业继谷歌、Facebook、微软之后，IBM也成为开源机器学习系统的巨头，与之相比，中国只有百度一家开放深度学习平台；在应用层，中国具备了与美国不相上下的实力，中国巨头在计算机视觉与语音识别、智能机器人等领域突出，美国巨头公司专注于智能无人机、智能机器以及其他领域的研究。

人工智能领域的竞争，主要是巨头之间的较量。中国的巨头在应用层和美国的差距并不明显，但是在基础层和技术层存在较大的差距，未来中国巨头企业应逐渐重视基础层和技术层相关领域的研发。

四、政策扶持

经过六十多年的演进，人工智能发展进入新阶段，成为国际竞争的热点领域。世界各国主要发达国家都把发展人工智能作为提升国家竞争力的主导战略，力图在新一轮国际竞争中抢占先机，掌握主动权。因此，中美两国都高度重视人工智能的发展，将其列入国家层面的发展战略，纷纷出台政策和报告推进其发展。

中国政府不断增强对人工智能的重视程度，从支持人工智能发展的宏观战略和以人工智能为主题的具体措施两个方面着手推进人工智能的发展。如2016年国务院颁布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出推动人工智能、物联网和云计算与各行业全面融合渗透，构建智能协同、万物互联、融合创新的新一代信息技术产业体系；随后，在2017年颁布的《新一代人工智能发展规划》中计划通过三个时间段逐步实现总体目标，目前的战略目标是到2020年，中国人工智能的总体技术和应用达到世界先进水平，并且成为新的重要经济增长点［5］。

美国也持续关注着人工智能的发展，早在2013年就提出了对于研发类似人类大脑的计算机具有革命性意义的“脑计划”。近几年，美国加快了推进人工智能发展的步伐，2016年连续出台了三个国家层面的重量级报告［6］。《为人工智能未来做好准备》报告的发布是为了帮助美国应对未来人工智能的发展趋势，同时就联邦机构以及相关者如何采取下一步措施给出了具体建议；《国家人工智能研究和发展战略计划》描绘了联邦政府对人工智能研发的资助规划；《人工智能、自动化和经济》报告主要研究人工智能驱动的自动化对经济和就业产生的影响，同时提出了三个主要的国家层面战略。

表1 中美巨头公司人工智能领域布局

五、总结及建议

经过多年的持续积累，中国在人工智能领域取得了比较满意的成绩，国际科技论文发表量和人工智能人才数量均位列世界第二，在人工智能应用层和美国公司基本持平。但是从持续发展的角度看，中国在人工智能基础层面的竞争力和美国存在明显差距。美国的科研院所和企业均注重人工智能领域的基础研发，相比较而言，企业的成就高于科研院所，而中国的成绩主要来自科研院所，可见中国的产学研结合明显弱于美国；美国的一般人才和杰出人才分布比较均匀，并且在杰出人才数量上占有绝对的优势，中国一般人才较多，杰出人才过少，远远不能满足未来的发展需求，也不利于在人工智能高端和前沿领域形成高水平创新成果；美国企业布局比较均匀，立足于人工智能全产业链的发展，近几年人工智能的发展在应用层面的机会较多，中国企业主要集中在应用层面，不注重基础理论、核心算法、高端芯片等方面的投入，没有形成自己的核心竞争力，不利于未来在人工智能领域的全面发展［7］。

面对这些不足之处，中国应积极采取措施逐渐减小与美国的差距。在基础研究方面，借鉴斯坦福大学的模式，构建适合中国的产学研合作模式，促进企业与科研院所的合作，加快人工智能技术成果商业化速度，同时鼓励企业将注意力逐渐由应用转向研发。在人才队伍建设方面，将杰出人工智能人才的培养列为重中之重，以培养和引进相结合的方式，培养高水平人工智能创新人才和团队，加大杰出人工智能人才引进力度，特别是加快引进全球青年人才和高端人才的速度，形成中国的杰出人工智能人才队伍。在产业应用层面，一方面企业要改变短期跟风的发展方式，将眼光放长远，提早布局，进行深入的研究，夯实基础，形成自身的核心竞争力；另一方面，政府要鼓励企业积极做好研发工作，同时进一步净化、清理金融环境，让企业愿意把大量的资金投入到研发中去。

表2 中国人工智能相关政策

表3 美国人工智能相关政策