日本人工智能战略：机构、路线及生态系统

刘姣姣，黄膺旭，徐晓林

（华中科技大学公共管理学院/非传统安全研究中心，湖北武汉 430074）

伴随着大数据、深度学习技术的迅速发展及核心算法的突破，人工智能（AI）成为影响国家竞争优势的重要因素，世界多国均提出了人工智能战略，探索有效促进人工智能发展的机制建设。其中，日本政府高度重视人工智能战略部署，坚持以人工智能与本国优势产业相结合为发展思路，以解决本国社会发展问题为目标，以促进人工智能研发成果产业化为发展任务，相继出台了一系列政策推动人工智能发展。可见，日本以战略姿态紧追人工智能先进国家的发展步伐，后发之力不容忽视。我国在人工智能发展过程中面临与日本相似的问题，例如杰出人才缺乏、基础理论不足、核心算法缺乏等［1］，因此，借鉴日本人工智能战略规划经验对我国人工智能发展具有重要。政府机构以及咨询机构是日本人工智能规划战略的主体，其规划的发展路线清晰展示了日本人工智能战略的逻辑与内容，而生态系统建设是实现路线规划的保证，三者相辅相成，缺一不可。故而通过梳理和分析日本人工智能战略文件，本文从机构设置、发展路线规划、生态系统建设3 个方面对日本人工智能战略进行系统剖析，归纳并总结其发展特点，以期对我国人工智能发展提供启迪与借鉴。

1 日本人工智能发展机构

日本人工智能发展机构主要包括人工智能技术战略委员会、总务省、文部科学省以及经济产业省。人工智能技术战略委员会是人工智能发展的控制中枢，负责协调各方力量并推进人工智能战略；总务省、经济产业省、文部科学省依托所辖研究所进行人工智能研发，并受人工智能技术战略委员会管辖调配。各个研究中心的研发重点各有侧重，依据本部门的职责分工而定。另外，新能源和工业技术开发组织（New Energy and Industrial Technology Development Organization，NEDO）作为政策咨询机构，负责为制定人工智能战略提供信息以及专业知识支持。各主体权责明确，有序配合，构成了部门全面、职能完善的人工智能发展机制［2］。

1.1 人工智能技术战略委员会

人工智能技术战略委员会作为日本人工智能发展的控制中枢，主要职责是协调各方力量发展人工智能，并促进研发成果应用于社会生产生活之中。2016 年4 月18 日，在日本首相安倍晋三的指示下，人工智能技术战略委员会成立。其成员包括议长、顾问、三省大臣以及学术界、产业界的负责人等。在人工智能技术战略委员会之下，设研究协调委员会和产业协调委员会分别负责人工智能的研究开发和成果产业化。研究协调委员会由分属于总务省、文部科学省、经济产业省的各个研究所组成；产业协调委员会通过下设工作组，执行研发成果产业化任务。研究协调委员会与产业协调委员会相互配合，切实将人工智能研发成果转化为现实生产力。如图1 所示1）。

图1 日本人工智能技术战略委员会组织结构

1.2 总务省

总务省所辖的信息与通信技术研究所(National Institute of Information and Communications Technology，NICT)下设3 个研发中心，从不同角度开展人工智能技术的研发。

1.2.1 通用通信研究实验室（Universal Communication Research Institute，UCRI）

NICT 下设的通用通信研究实验室（UCRI）专注于社会知识解析技术研发，通过自动分析互联网上的数据、信息，提出有价值的问题与答案。目前日本正在进行该类研究的项目有信息分析系统“智慧X”和针对灾难的信息分析系统DISAANA。另外，UCRI 正在进行将信息服务平台发展为适应物联网的新平台的开发研究，目前该研究成果已经在互联网上完成测试，并通过Keihanna 信息通信开放实验室的研究促进委员会和高级语言信息论坛（ALAGIN）进行推广［3］。

1.2.2 高级语音翻译研究与发展促进中心（Advanced Speech Translation Research and Development Promotion Center，ASTREC）

NICT 的高级的语音翻译研究与发展中心（ASTREC）致力于研发多语种语音翻译技术，以打破日语与其他语言之间的界限。其中较突出的有VoiceTra，目前该项技术已经作为免费的智能手机应用程序发布，它支持29 种语言之间的翻译，包括一些文本输入或输出以及10 种语言的旅游对话，具有较高的实用性，受到了大众的欢迎。VoiceTra 技术预计会应用到2020 年的东京奥运会之中，NICT 也会与更多企业合作，扩大该技术的应用范围。

1.2.3 脑信息与通信研究中心（Center for Information and Neural Networks，CiNet）

NICT 脑信息与通信研究中心（CiNet）主要负责大脑功能研究，包括基础神经科学、视力和运动控制以及高级脑功能（疼痛、多感觉整合、高阶认知、决策、语言和社会神经科学等）3 个方面，发展目标是借助脑信息处理模式为信息网络的计算和控制提供一种全新的思维方式，并衍生新的通信技术。总务省颁布的《次世代人工知能推进战略》中对其工作内容进行了详细阐述，即CiNet 应尽快开展与神经影像相关的基础研究，以及高磁场fMRI、磁共振波谱（MRS）、高密度近红外光谱的研究，以使下一代成像技术（如相位差脑血流成像、温度功能成像、神经纤维功能成像和脑干神经核功能成像）尽早实现，为发展网络科学、物联网、传感器网络、便携式脑电图仪、可穿戴传感器、量子信息通信、沉浸式通信等技术奠定基础［2］。

1.3 文部科学省

文部科学省主要通过联合高校和企业力量提高日本在世界人工智能领域中的竞争力。2016 年4 月14 日，文部科学省在理化研究所（Rikagaku Kenkyusho/Institute of Physical and Chemical Research，RIKEN）建立了创新智能集成研究中心，以汇集优秀的科研人才发展人工智能基础理论及技术，该研究中心十分重视数据及人工智能成果的保护与正确应用，并积极培养数据科学家以及维护网络安全的优秀人才。隶属于文部科学省的科技振兴机构（Japan Science and Technology Agency，JST）主要为有前景的创新技术制定发展战略、提供研究资助和科技信息服务，因此，为了促进人工智能的发展，JST 下负责先进技术探索研究的ERATO （The Exploratory Research for Advanced Technology Research Funding Program）在“人机共生交互项目”中研究了各种信息传递手段（手势、面部表情、凝视和接触等），以推进社交机器人的研发。

1.4 经济产业省

经济产业省在日本国家先进工业科学技术研究所（The National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）内设立了人工智能研究中心，该中心的研究主题有两个，一个是以人脑的工作原理为基础进行神经计算研究，另一个则是深度学习。另外，该研究中心建设了一个大型的基础研究实验室，以改善研究人员的工作环境，加速人工智能的基准数据开发和评估方法创新，同时也为学术界、工业界与企业的合作提供了一个良好的交互平台，促进了产学研相结合。

1.5 新能源和工业技术开发组织

新能源和工业技术开发组织（NEDO）是日本的一家咨询公司，隶属于经济产业省，同时与企业、大学及研究所保持密切联系（如图2）。作为政府与企业、大学之间的桥梁，NEDO 借助高校、研究所以及企业的专业知识和信息为政府技术战略设计、政策制定提供建议。在人工智能发展过程中，NEDO依托经济产业省下的人工智能研究中心，并通过履行“下一代人工智能和机器人核心技术开发”项目，为日本人工智能战略的制定作出了突出贡献［4］。

图2 日本NEDO 的主要职能

2 日本人工智能发展路线

为了追赶人工智能发展潮流，日本有关各机构制定了一系列人工智能战略。其中，NEDO 在2017年发布的“Artificial Intelligence Technology Strategy”中阐述了日本人工智能发展计划，并绘制了详细的发展路线图，为日本人工智能发展打下基础。日本人工智能发展规划制定的指导思想是将优势产业与人工智能相结合，以增强研发成果的实用性与竞争力。基于此，日本将人工智能发展路线分为3 个方面，即人工智能与工业相结合、人工智能与医疗相结合和人工智能与交通相结合；每条发展路线均分为3 个阶段，2020 年以前为第一阶段，2020—2030年为第二阶段，2030 年以后为第三阶段；每一阶段发展重点均不相同，第一阶段注重基础技术的研发，第二阶段着力于完善技术，并扩大使用范围；三阶段计划全面运用成熟的人工智能技术，推动社会在2030 年以后进入新阶段（“社会5.0”）［5］。

2.1 人工智能与工业相结合的发展路线

人工智能与工业相结合的发展路线主要包括利用人工智能提高社会的创造力、实现供需匹配、人工智能与人类合作、人工智能机器人的操作状态实时评估4 个方面（如图3）。运用人工智能提高社会创造力，为日本寻找到新的经济增长点，同时增加了社会财富，丰富了人类的物质生活；运用人工智能实现供需匹配，实质是对现有的交易方式进行改革，以实现资源的最优配置，提高资源配置的效率；人工智能与人类合作，实质是人类与人工智能相互取长补短，将人类从简单重复的工作中解救出来，从事更加复杂或有创造性的工作；人工智能操作状态实时评估，能预防人工智能机器人出现故障，提高生产效率，同时为人工智能自我诊断及自我修复的实现打下基础。达到以上目标，不仅需要机器信息处理技术、尖端智能自主技术提升作为支撑，完善、推广技术同样重要，因此将研发技术与推广技术分别作为计划第一阶段和第二阶段的重点任务是日本实现建设“社会5.0”目标的必经之路。2030年之后，日本的工业将快速发展，物质资料极大丰富，人民幸福感显著提升。

图3 日本人工智能与工业相结合的发展路线

在该发展路径的指引下，日本在将人工智能与工业相结合领域已经取得诸多成就，如日本制作所公司开发出Hitachi 人工智能 Technology/H、Cyber-PoC 等系统能分析企业员工的动态数据以及用户反馈数据，帮助企业改善经营和服务模式；那科公司于2015 年研发出可与人共同作业的人类协调型机器人CR35iA，并在不断更新以使机器人更具实用性；东京大学石川正俊教授研发团队开发出可大幅度减轻工业机器人指令动作负担的技术，使机器可在几厘米到几十厘米的较粗略指令中完成精确工作任务；日立制作所开发的人形机器人在行走速度、语言种类以及应用场所上均有较大的发展［6］。

2.2 人工智能与医疗相结合的发展路线

图4 日本人工智能与医疗相结合的发展路线

人工智能与医疗相结合的发展路线图主要分为高速远程交流、图像识别、生命体征传感器、药物发现、再生医学、手术机器人以及语音识别7 个发展方向（如图4）2）。利用人工智能发展高速远程交流并与诊断设备相结合，将推动远程医疗发展，降低公民进行健康检查的时间成本；人工智能图像识别应用于医疗，能协助医生诊断；利用生命体征传感器搜集用户的健康数据并据此设计个性化食谱，将帮助用户保持健康；人工智能技术与药物发现相结合，利用人工智能预测药物效果，将提高新药发现效率；利用再生医学将人造器官替代病变器官，能延长人类寿命；人工智能手术机器人协助医生手术或独立手术都将减轻医生工作负担、减低医疗成本；利用语音识别机器人为患者提供步行辅助将降低医疗看护成本，同时可以帮助患者克服行动障碍。实现以上目标，需要人机交互、语音交流、远程交流、信息感知等技术的支撑，因此这些技术需要不断发展完善。到2030 年，日本先进的医疗将帮助人们保持健康并延长寿命，提高人民的生活质量。

目前，日本人工智能在医疗上的应用范围正在逐步发展扩大，如LSI 医疗公司、东芝医疗系统公司等5 家医疗设备商与日本自治医科大学合作研发了WHITE JACK 系统，通过使机器学习以往的病例记录对患者的病情进行诊断，并给出医疗建议，以降低误诊风险，该系统已经于2016 年在自治医科大学开始试验应用；京都医科大学利用人工智能系统预测新药的毒性和致癌性，且准确率已经达到 95%以上［6］；岛津制作所于2018 年开发出了运用人工智能2 min 内判别癌症的技术［7］；另外，日本政府计划通过搜集5 000 份匿名医疗数据，在2023 年制成世界最大的医疗大数据［8］。可见，人工智能与医疗相结合已经在日本政府的近期计划之中。

2.3 人工智能与交通相结合的发展路线

人工智能与交通相结合的发展路线主要从供需匹配下的共享经济、路面信息实时搜集、自动驾驶技术、虚拟现实技术、旅游个人数据搜集5 个方面展开（如图5）2）。通过供需匹配技术预订运输设备，将推动汽车共享行业发展，促进共享经济成熟，同时可以发展多用途自备车，增加汽车利用率、减轻交通拥堵并减少运输资源浪费；进一步发展全球定位技术、全面安装路面传感器、建设交通管制系统，将有助于全面搜集路面信息，为自动运输技术打下基础；推动自动驾驶技术不断升级，令失误率为于0，将使完全自动驾驶成为现实；通过发展虚拟现实技术实现远程办公和虚拟办公，可以打破空间界限、提高办公效率；利用人工智能搜集个人旅游数据并与其他人工智能技术相结合，将改善游客的旅游体验并增加旅游地的经济收益。到2030 年，以上技术经过不断发展，将使日本居民出行更加安全、舒适、高效。

日本为达到这些目标在不断探索，并收获一定成果，如在2016 北美车展上，日本正式发布了全新的 IDS 概念车，该车通过搭载最新的安全技术、道路识别技术以及驾驶控制技术实现自主驾驶；欧姆龙公司于2016 年6 月发布了实时监控驾驶员状态的感应技术，根据驾驶员不同的驾驶状态选择不同的驾驶模式，如果出现驾驶员无法驾驶的情况（例如打瞌睡）汽车将自动停在路肩；富士通公司通过在欧美提供云计算基础服务平台搜集各汽车厂商的行使数据，并将数据反馈到车载人工智能上来降低事故发生的几率［6］。

图5 日本人工智能与交通相结合的发展路线

日本制定人工智能发展路线图，不仅明确了人工智能发展方向以及各阶段的发展任务，同时为日后调整人工智能发展计划提供了依据；在计划终期，该路线图将用来衡量目标完成情况、开展工作总结，为制定下一阶段的发展规划提供参考。

3 日本人工智能生态系统建设

美国智库战略与国际研究中心 (Center for Strategic and International Studies，CSIS)［9］在“Artificial Intelligence and National Security:The Importance of the AI Ecosystem”报告中阐释了人工智能生态系统的组成，认为人工智能生态系统主要包括技术基础、人才、数据、投资环境、社会环境5 个方面。构建生态系统有利于克服人工智能发展面临的问题，为人工智能的快速发展做好准备。与之相似，日本也计划从加大研发力度、培养人力资源、维护数据环境、提供启动支持、促进居民理解5 个方面展开人工智能生态系统建设，为其人工智能发展路线图的顺利推进提供保证［5］。

3.1 加大研发力度，攻克技术难关

目前，日本人工智能领域的论文尤其高质量的论文数量不足，专利数量较少［10］，为了改变这一状况，日本认识到研究基础理论、攻克核心技术的必要性，因此计划从确定研发重点、树立研发目标、坚持产学研结合三方面来促进人工智能技术研发。

首先，日本确定自动驾驶、神经影像、智能医疗等技术为研发重点，以期解决日本正面临的人口老龄化、劳动力匮乏等社会问题，提高人们的生活质量。随后，日本政府依据研发重点相对应确定了具体的研发目标，以便评估研发成果。最后，研发人工智能核心技术需要政府、企业以及高校共同参与，加强产学研结合，其中，政府将加大对人工智能项目的扶持力度，为促进人工智能研发创造良好的环境；企业加强与高校、科研院所的联系，促进人工智能研究成果产业化、社会化；高校通过开设专业课程，为人工智能发展培养各类型的人才，做好人才储备。

3.2 培养优秀人才，储备人力资源

人才是促进人工智能发展的关键动力，为了做好人才储备，日本计划分3 个阶段培养人才：第一阶段，培养、引进人工智能的杰出人才。人工智能技术向前发展，需要极具创新力的杰出人才推动，但由于培养杰出人才周期较长，在人工智能杰出人才紧缺的现状下，引进别国的杰出人才是快速增加本国杰出人才的重要途径，为此，日本计划提高人工智能领域的薪资水平、改善工作环境，以吸引国内外优秀的研究人员。第二阶段，培养优秀的企业家、创业家。人工智能核心技术难题被攻克后，需要优秀的企业家、创业者将人工智能研发成果产业化，为日本经济制造新的增长点，因此，需要加强大学与企业合作，完善学科布局，加强相关专业建设；同时，增加社会实践及实习机会，有针对性地培养学生的相关素质。第三阶段，培养大量人工智能基层从业者。人工智能技术产业化必需建立一个完整的产业链，从人工智能设备的制造到组装、从机器人的辅助到监测均需要大量的劳动力，对社会剩余劳动力进行培训升级，实现人才结构优化，将为人工智能全面发展做好准备，因此，日本计划创新工人培训方法，令工人通过系统学习以及实践来提高自身价值、适应社会的需求。日本人才培养的3 个阶段层层推进，覆盖范围逐渐扩大，形成了一个完整的人才培养计划。

3.3 加强数据维护，保证发展基础

数据是人工智能发展不可或缺的条件之一，加强数据维护是人工智能发展的必然要求。日本的数据维护主要从3 个方面展开，分别是重点领域的数据维护、产学研相结合的数据共享与维护以及私营企业的数据维护。其中，重点发展领域的数据维护需要建立并维护最新的AI 数据测试台，开展以维护数据为目标的项目；产学研相结合的数据共享与维护需要建立支持系统，并不断模拟与改善系统运行；私营企业拥有海量的用户数据，有效利用这些用户数据将推动人工智能发展。因此，日本颁布了《促进公共和私人数据利用基本法》，以规范私营企业使用数据的行为，促使私营企业合理合法地开放数据，实现数据共享。

3.4 提供启动支持，实现优势互补

在人工智能浪潮下，大量的创新创业公司涌现出来，其中不乏极具前景和创新力的公司，但人工智能技术和产品的研发、推广需要大量的资金和强大的技术支持，而这往往是创新创业公司最缺乏的，在这种情况下，日本政府计划建立一个开放式的创新平台，令拥有庞大资金以及熟练技术的大公司为创业公司提供资金及技术支持，创新创业公司则为大公司注入发展活力，企业之间优势互补，共同发展。

3.5 促进居民理解，减小发展阻力

人工智能发展与人工智能威胁论往往相伴而生。基于大数据及深度学习发展起来的人工智能，拥有十分强大、人类难以超越的能力，令不少群众感到威胁与恐慌，从而反对人工智能继续发展［11］，为此，日本政府计划通过加强宣传教育增进公众理解，令公众了解发展人工智能的作用与必要性，帮助公众树立积极的心态，正确面对发展人工智能的益处与风险，以减小社会阻力。

4 日本人工智能战略对我国的启示

4.1 确立以本国优势及社会问题为导向发展思路

我国科研水平和科研能力稳步提升、高科技公司迅速成长、海量的数据资源以及巨大的应用市场均为人工智能发展创造了得天独厚的条件［12］，但缺少重大原创成果、基础理论不足、核心算法缺乏和法律政策体系不健全亦是不可忽视的问题［13］，而各国对我国的技术封锁将令我国的人工智能发展更加艰难。在此种背景下，我国需以自身优势和社会问题为平衡点，将“求先进”与“求平稳”完美结合，稳步发展人工智能，避免掉入“科技竞赛”的怪圈、舍本逐末［14］。

4.2 完善人工智能发展机制，加强组织协同治理

目前，我国人工智能发展机制也已具雏形，国家科技体制改革和创新体系建设领导小组、新一代人工智能发展规划推进办公室及新一代人工智能战略咨询委员会先后成立，这标志着我国人工智能进入了全面启动实施阶段，但随着对人工智能发展质量的要求不断提高，这些主要相关领导机构依然需要不断发展完善。借鉴日本人工智能发展机制建设经验，建议我国首先继续完善人工智能发展领导机构的部门设置，科学划分各部门的权力以及责任，以建立高效运转的组织体系；其次，建立并完善组织运行制度，保证人工智能发展领导机构自动、高效运转，促进各机构的协同治理；最后，不断完善人工智能咨询机构的组织结构以及规章制度，保证其独立性，以提高人工智能政策制定的科学性、专业性和全面性［15］。

4.3 细化发展路线，落实人工智能发展规划

近年来，我国出台了《新一代人工智能发展规划》《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020 年)》等一系列政策文件指导人工智能发展，但由于存在政策目标粗略、任务主体模糊等问题，阻碍了政策落实以及规划的控制与监督［16］。借鉴日本制定人工智能战略的经验，建议我国在制定人工智能战略时不断细化、深入战略内容，制定详细的发展目标、发展路线以及发展任务，并明确任务主体；另外，为增强政策文件的直观性，建议政策制定机构灵活运用图表，以加深有关执行机构和人民群众对政策的认识。

4.4 加强利益相关者合作，构建人工智能生态系统

人工智能的发展需要基础理论、技术、数据、人才以及社会大众等诸多方面的支持。目前，虽然我国的语音识别技术、深度学习技术都已经有实质性进展，但依然存在算法薄弱、数据利用率低、杰出人才缺乏等问题［1］。日本在发展人工智能过程中也遇到相似的问题，因此强调以政府、企业、高校为中心，构建人工智能生态系统，以保证人工智能的研发以及成果产业化。有鉴于此，建议我国政府、企业、高校以及科研院所应加强合作，构建人工智能生态圈。具体而言，政府不断完善人工智能政策、制度以及规范，同时大力宣传人工智能相关常识与知识，为人工智能发展提供良好的制度环境以及社会环境；企业不断提高创新力，注重人工智能研究成果的实用性以及产业化，以促进经济发展；高校积极开设人工智能学科，依据社会需求培养各类人才，为人工智能发展储备人力资源。

注释：

1）根据《次世代人工知能推进战略》数据整理。

2）根据“Artificial Intelligence Technology Strategy”数据整理。