人工智能产业高质量发展的前景与挑战

颜冰

作为数字经济发展的引领性和代表性技术，人工智能与制造业的深度融合前景广阔。有报告显示，未来5年全球人工智能产业将保持年均30%以上的增长率，并在2025年规模超过6万亿美元。人工智能已成为国际竞争的新焦点，是中国实现高水平科技自强自立的关键领域。虽然中国在人工智能应用领域具有优势，但在基础研究、根技术等方面仍存在“卡脖子”问题。面对日益激烈的竞争态势，如何推动人工智能产业实现高质量发展？为此，我们专访了中国国际发展知识中心副主任、国务院发展研究中心研究员魏际刚。

人工智能成为大国竞争的新焦点

《领导文萃》：人工智能为何成为当今大国竞争的焦点？当前人工智能产业核心技术呈现出怎样的全球竞争态势？中国在全球竞争中处在什么地位？

魏际刚：21世纪从互联网时代迈进智能时代，人工智能作为新的通用目的技术，正在深刻推动人类社会的发展进程。人工智能技术有望成为扩展知识、增加繁荣并丰富人类体验的最强大工具，将是创新经济的基础和国家巨大力量的来源，人工智能将会深刻影响我们的经济、社会、和国家安全。

人工智能正在成为大国竞争的新焦点。美国在加大投入以推动其人工智能产业发展的同时，还通过实体名单等各种措施严防中国人工智能产业发展。美国从政府组织、投资、人才等方面的政策机制入手，以确保美国在人工智能领域关键技术持续领先。美国白宫连续发布《维护美国人工智能领导力的行政命令》和《美国人工智能计划》，将保护美国在人工智能及其相关关键技术的优势和严防战略竞争对手以及敌对国家的获取列入国家人工智能战略。2021年5月以来，又提出《2021美国创新与竞争法案》等，作为美国重塑国际秩序、重振美国领导力的航母级提案，其中关于科技竞争的《无尽前沿法案》，将人工智能作为美国10个最关键的新兴科技领域之一。

欧盟通过建立基于欧洲价值观和规则的人工智能解决路径并向全世界推广，以求实现其全球性的行业领导地位，落实支撑欧洲的“技术数字主权”。

中国高度重视人工智能发展。习近平总书记在党的十九大报告中指出，要“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”。《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）》等多个国家政策陆续出台。“十四五”规划和2035年远景目標纲要也做出了相关部署：“要在事关发展全局和国家安全的基础核心领域，瞄准人工智能、量子信息、集成电路、先进制造、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域，前瞻部署一批战略性、储备性技术研发项目，瞄准未来科技和产业发展的制高点。”

人工智能产业的核心技术是以人工智能芯片、系统软件和人工智能开发框架为代表的基础软硬件技术。人工智能基础设施层AI芯片、芯片使能（即系统软件）和AI框架，基本被美国厂家所占据，英伟达（Nvidia）的人工智能高端芯片占我国90%以上高价值市场份额。美国谷歌和脸书以开源和免费人工智能框架抢占人工智能算法创新源头。在技术应用上，我国也仅仅在计算机视觉上有一定的积累和优势，其他的如自然语言处理、人机交互等方面依然是美国企业占据主导地位。在行业应用功能上，我们在金融、安防、医疗、城市大脑、自动驾驶等等有很多应用，但是这些应用绝大部分都是依托于美国的人工智能根技术，这样会导致我国的人工智能长在别国的“黑土地”上，随时都会出现受制于人的情况。整体的竞争态势非常严峻。

《领导文萃》：能否具体介绍一下美国是如何实施其人工智能战略，积极推动人工智能研究开发和产业应用，以保持竞争优势的？

魏际刚：美国将人工智能作为战略优先领域，采取一系列措施来保持其优势地位，同时严防竞争对手获取关键技术。

一是联邦政府统筹协调人工智能战略事宜。2021年1月，美国白宫成立国家人工智能倡议办公室，统筹协调人工智能研究和决策中政府部门、企业、学界和其他利益相关者;负责监督和实施国家人工智能战略，消除人工智能发展、创新及军民合作障碍，定期更新国家人工智能战略。

二是国防部成立专门组织推进专项研究和实施。为解决军事复杂场景需求与人工智能融合的困难，2018年美国国防部成立联合人工智能中心（JAIC）推动应用研究，建设和运营国防统一人工智能平台，加速国防无人作战系统、自主攻击系统、人机交互系统等共性技术的研究和产品开发。

三是增加研发投资，推进技术突破。未来5年美国政府将投资64亿美元用于政府非国防领域的人工智能研究、公共数据集建设和应用开发与落地研究。2021年，国防部人工智能科研预算达到8.4亿美元，用于国防人工智能科研平台建设、应用开发及下一代人工智能理论和芯片架构研究。

四是培养和吸引人才，抢占人工智能战略制高点。培养高水平人工智能研发专家和高学历人才，通过STEM教育培养各层次实用人才。通过设立奖学金、提供就职机会和特殊晋升渠道等，吸引并留住全球人才。

五是重塑半导体安全供应体系，严控人工智能技术和产品出口。通过《美国芯片法案》，以投资税收返还、抵免等方式鼓励私营部门发展半导体技术创新和投入。建设包含美国、荷兰、日本在内的国际晶圆厂联盟，提升美国半导体设计、制造、封装和测试能力。与盟友及合作伙伴协同，建立广泛统一的安全联盟，在人工智能技术和产品早期开发阶段嵌入安全设计，防止竞争对手获取关键技术。

六是孤立与压制战略竞争对手。一方面，美国通过技术、标准和应用方面的合作，与 G7、北约、欧盟、印度、越南、韩国等建立联盟关系，为其人工智能行业打开国际市场。发起成立了由美国领导的人工智能伙伴组织（PAI），吸收除中国大陆外的全球130多个人工智能领军企业和研究机构加入。另一方面，美国将我国视作战略竞争对手，通过实体清单等手段打压我国人工智能企业发展。2019年开始，美国发布实体清单（EL）和军事最终用户清单（MEU），通过审查最终用户和用途，对人工智能技术和产品的出口贸易做出限制，通过美国外国投资委员会严格管控外国企业收购美国人工智能企业和技术的商业行为。2020年1月，美国政府限制人工智能软件出口的新规正式生效。

中国人工智能产业发展成就与面临的问题

《领导文萃》：2017年，国务院发布了《新一代人工智能发展规划》。经过近5年的发展，中国人工智能产业取得了哪些成果？

魏际刚：中国人工智能产业近年来一直保持高速增长态势，主要原因是受政策支持、技术积累、庞大的内需市场等因素的驱动。中国人工智能产业在互联网、公安等领域的应用已经处于国际前列，逐步形成了相对完善的产业体系，华为、寒武纪、百度等一批骨干企业纷纷涌现。在此次新冠疫情中，我们可以看到人工智能产业在抗疫方面的重要作用，展现了与医疗等行业交叉的商业价值和社会价值。中国人工智能产业已经进入活跃期，市场前景广阔。

《领导文萃》：当前中国的人工智能产业存在哪些制约发展的问题？

魏际刚：中国人工智能产业存在芯片和开发框架的关键自主根技术落后、基础设施薄弱、行业落地困难、顶尖人才缺乏等问题。

首先，关键自主根技术落后。中国人工智能产业的发展，尤其是政府、军事等领域的关键应用，主要建立在美国根技术的基础上。除了前面提到的英伟达的人工智能高端芯片以及Google和Facebook的人工智能框架，TensorFlow和PyTorch占中国份额已达到85%以上，其中TensorFlow一周的下载量超中国所有自主人工智能框架2020年下载量之和。人工智能基础算法的30多个专利掌握在谷歌手里。中国人工智能基础软件、应用软件、算法等需要借助国外技术才能发展和演进，高端芯片等“命门”也掌握在美国手里。如果长期持续在国外根技术基础上发展人工智能产业，将导致中国错失自主发展的历史性机遇。

其次，基础设施建设薄弱，算力昂贵稀缺，行业开放数据集不足。尽管中国互联网行业产生了海量结构化数据，带动算法技术快速成熟，但大规模开放行业数据集缺乏。比如，互联网图片识别常用的ImageNet数据集有14197122张图片，而工业视觉常用的工业质检数据集仅1000张左右。但工业质检的准确率需要达到99.99%，对比互联网95%的准确率要求更高，更需要大规模高质量的数据集进行训练。大规模高质量的数据集是人工智能发展的基础，也是人工智能与实体经济融合的关键。据统计，国内大量行业数据资源集中在教育、医疗、交通管理等公共部门，占比高达75%。互联网等行业的数据集更是由少数几家巨头掌握。由于国内人工智能数据生产、交易和治理机制缺位，政府部门和企业出于法律和商业利益考虑，大量高质量数据的共享与传播受到限制，无法得到有效利用。

再次，應用门槛高，落地领域不均衡，整体智能化水平较低。人工智能需与各行业的业务流程、信息系统、生产系统等跨领域深度融合才能产生价值。目前，中国85%以上人工智能算力集中在互联网、公安行业，在教育、医疗、养老、环境保护、城市运行、司法服务、交通、能源、制造等领域尚未得到深度应用。此外，工业领域细分子行业多、应用场景复杂，相应的算法模型需要订制，人工智能应用快速复制存在困难。

最后，顶尖人才储备少。人工智能专业人员除需具备相应的硬件、软件、算法知识外，同时还需具备行业知识、人工智能知识、信息系统知识等。根据清华大学AMiner数据平台每年发布的“AI2000人工智能全球最具影响力学者榜单”，中国入选全球AI2000学者数量为196人，虽然位居第二，但仅占全球9.8%，约为美国高层次学者数量的1/6。高层次人才的短缺也直接导致我国人工智能关键根技术和算法创新方面能力的匮乏。推动中国人工智能产业的发展亟须建设高水平的人才队伍和创新团队。

中国人工智能产业的前景分析

《领导文萃》：您刚才谈到我国人工智能关键根技术和算法创新方面能力的匮乏，那么这个瓶颈应如何突破？依靠开源代码和算法是否足够支撑人工智能产业发展？如果可以的话，为什么要有自己的底层框架和核心算法？

魏际刚：从当前的情况来看，国内的人工智能绝大部分都是基于英伟达的芯片、系统软件以及Google和Facebook的开源框架来进行开发的。开源根社区对于一个国家的IT产业是否具备独立演进能力、能否长期持续发展至关重要。主要体现在如下几个方面：

一是根社区的开源协议遵循所在国的司法解释。虽然开源协议一般遵循无歧视原则，但所在国可以修改法律，对开源协议和社区施加额外的约束，限制特定国家和企业参与社区的权利。比如美国将华为列入实体清单以后，Docker社区曾暂停华为参与社区活动的权益，虽然经过斡旋重新开放，但也在一定程度上证明所在国法律对社区开放性、公正性的威胁。

二是社区项目的代码托管受所在国出口管制条例约束。社区是无形的组织，但开发者在社区的贡献以代码的形式完成知识的沉淀，并最终在代码托管平台上留存。以全球最大的代码托管社区GitHub为例，其贸易管制申明中明确指出，需要遵守美国出口管理条例，将配合美国监管机构，在允许的范围内向受制裁市场的开发者提供免费代码协作服务。

三是社区所在国的司法管辖。所在国可以国家安全等理由限制特定国家和地区的企业使用开源社区的技术。比如美国要求不对受制裁国家开放含美国元素的技术，而Apache等位于美国的开源社区只能限制来源于叙利亚、伊朗等国的IP访问请求。

四是中国不缺开发者，缺的是根社区。当前我国IT技术和系统的根在美国。中国是世界上最大的IT消费市场之一，我国信息系统大量使用开源社区的技术和产品。但全球4大开源社区、10大开源项目均在美国，我国几乎所有的信息系统都基于美国社区的技术来构建的。另一方面，中国开发者是美国开源社区第二大人才来源国和最大贡献方，以GitHub 2019年数据为例，来自中国的开发者占据活跃开发者的14%，贡献了550万个项目。

值得注意的是，根技术若不能突破发展，我国将难以与生态成熟、市场广阔、用户众多的少数先进国家竞争，甚至错失历史性发展机遇。应综合施策，充分发挥制度与市场优势，加强人工智能产业发展的战略与战术谋划，促进人工智能自主根技术发展，建设集约化人工智能基础设施，加快人工智能与产业深度融合，培育多层次人才，确保我国在中长期国际竞争中处于领先地位。

从以上可以看出，人工智能的发展如果基于国外的开源社区和算法发展，将面临很大的断供风险，我国有市场，有人才，具备打造自己的开源根社区培育自主可控的产业生态的能力。

值得注意的是，根技术若不能突破发展，我国将难以与生态成熟、市场广阔、用户众多的少数先进国家竞争，甚至错失历史性发展机遇。应综合施策，充分发挥制度与市场优势，加强人工智能产业发展的战略与战术谋划，促进人工智能自主根技术发展，建设集约化人工智能基础设施，加快人工智能与产业深度融合，培育多层次人才，确保我国在中长期国际竞争中处于领先地位。

《领导文萃》：中国在人工智能芯片领域是否存在换道超车的可能性？

魏际刚：当前中国在人工智能芯片领域，已经有众多的厂家入局，但是大多数是推理芯片聚焦在特定的应用，市场比较分散，不具备打造生态的能力。目前只有少数几个厂家训练和推理并重，在人工智能芯片领域，国家当前也在牵引集约化的算力建设，人工智能计算中心在各地政府的主导和推动下也迅速地发展起来，我国集约建设的人工智能算力还是过于偏小，无法满足产业的需求。

在当前芯片制造制程受限的情况下，除了人工智能芯片，我们还需要在软硬件协同创新上下功夫，以更好地发挥芯片的算力，同时做好软件的生态，把人工智能生态培育在我国的“黑土地”上，这里面特别重要的是人工智能框架，这个可以看作是人工智能的操作系统，发展我国人工智能框架根技术的战略机会已经来临。虽然源于美国的TensorFlow、PyTorch等盛行，但全球人工智能框架领域尚没有完全成熟，还面临诸多挑战，包括超大模型的挑战、AI与科学计算结合的新机会新挑战、多样性算力芯片蓬勃发展的挑战、AI应用在各行业处于应用上升期面临各种行业应用的挑战、AI编程与AI生产部署的挑战等等。

中国可以抓住这些机会打造人工智能框架的根技术，支持快速创新，拓展应用生态，成为发展我国AI产业的桥头堡，争取在以下几点完成弯道超车。

一是，配套国内自研AI硬件（如昇腾，鲲鹏等），全面协同优化实现性能最优：支持国产硬件使能，软硬件垂直打通;二是，开源开放的AI生态体系：国内自主把控开源节奏和社区运营，聚集AI产业的各种领先创新技术，发展繁荣的国产AI技术生态;三是，原创原生应用模型：基于原创模型，实现最佳的运行性能和推理精度。

《领导文萃》：数据泄露、算法偏见、个人隐私、伦理责任、技术滥用等安全隐患和风险，也会影响人工智能的发展。如何从立法和行业监管角度引导人工智能的健康发展？

魏际刚：在国务院发布的《新一代人工智能发展规划》中，明确提出人工智能治理“三步走”战略目标：到2020年部分领域的人工智能伦理规范和政策法规初步建立;到2025年初步建立人工智能法律法规、伦理规范和政策体系，形成安全评估和管控能力;到2030年建成更加完善的人工智能法律法规、伦理规范和政策体系。国家新一代人工智能治理专业委员会于2019年6月发布《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》，提出八项治理原则以发展负责可信的人工智能。

行业层面不断探索人工智能治理实践方案。中国人工智能产业发展联盟于2019年8月发布《人工智能行业自律公约》，旨在引导和规范行业从业者行为，并于2020年8月发布了《可信AI操作指引》，从实际操作层面对落地可信 AI系统进行了细节性规范。全国信息安全标准化技术委员会TC260工作组，于2020年11月发布《网络安全标准实践指南——人工智能伦理道德规范指引》意见征求稿，针对可能产生的人工智能伦理道德问题，提出了安全开展人工智能相关活动引领要求。

推动人工智能基础研究与产业转化的必由之路

《领导文萃》：从基础研究到产业转化，是一条漫长而艰辛的科技创新之路。有哪些途径可以将这条科技成果产业化之路缩至最短？

魏际刚：产学研用联合，打通供需两端，是将基础研究快速进行产业转化的有效路径：

一是加强研究机构和商业机构的对接，考虑组建联合实验室，让基础研究更接近市场，牵引市场需求的同时，也通过市场来反向驱动基础研究。二是政府牵引加大基础研究的投入，从高校到企业，重视基础研究的投入，才有可能实现市场创新商业创新，形成正向循环。三是政府加大人工智能应用的牵引，如人工智能行业渗透率，加大政府对人工智能的采购，反向驱动人工智能的基础研究，加速基础研究的成果转换。四是加快政府主导的人工智能计算中心建设，打造人工智能生态创新中心，加快人工智能基礎研究和产业的对接，加速产业聚集和成果转换，如华为和鹏城实验室合作的盘古大模型，在“一带一路”小语种的翻译上可以做出很大的贡献，比如短时天气预报（2-3小时的天气预报），对应对极端天气的情况能起到很好的预警作用，减少灾害的发生。

《领导文萃》：如何推动企业参与人工智能产业转化，以加快人工智能与其他行业的融合创新，实现人工智能规模化应用？

魏际刚：一方面，鼓励领先地区结合当地优势产业，聚集龙头企业和科研院所的创新力量，配合人工智能计算中心，建设区域人工智能生态创新中心，面向传统企业提供关键人工智能共性技术，赋能企业数字化、智能化发展，打造产业集聚效应。鼓励行业龙头企业联合高校院所，采用产学研合作模式创建一批国家级或省级人工智能重点实验室、新型研发机构、工程（技术）研究开发中心、企业技术中心等公共技术创新平台，促进人工智能前沿核心技术和应用技术开发研究，开展科技成果转化和行业标准制定等工作，掌握核心技术，形成自主知识产权。培育具有重大引领带动作用的人工智能产业，加快促进人工智能与各产业领域深度融合，推动形成数据驱动的智能经济形态。出台相关奖励和减税等鼓励政策，大规模推动企业智能化升级，提供算力补贴给符合申请规定的企业，对其制定免税、减税等激励措施，鼓励创新投入。鼓励企业与高校合作开展尖端科研工作。

另一方面，在人工智能产业聚集的重点区域围绕重点行业，如医疗、交通、安全、制造、能源等建立“人工智能+”国家重点实验室，以人工智能技术在行业的应用落地为核心，开展行业智能基础研究和应用创新工作。通过人工智能技术与行业应用场景的结合，制定相关技术框架、标准、规范，形成具有行业引领和示范作用的系统性原创成果，力求实现关键技术的突破与集成。加强行业人工智能实验室研究成果的衔接与转化，构筑面向该行业的人工智能技术支撑和赋能能力，促进我国各行业智能化发展。

人工智能作为新的通用目的技术，其基础研究需要由政府统筹，主导制定出科学、长期的规划。发挥市场的牵引作用。遵循市场规律，坚持应用导向，突出企业在技术路线选择和行业产品标准制定中的主体作用，加快人工智能科技成果商业化应用，形成竞争优势。总结来说，政府是基础研究的火车头，基础研究机构是车身，市场是催化剂，只有这样才能形成正向的循环。

《领导文萃》：基础研究处于应用技术的前端。如何看待政府与市场在基础研究中的作用和角色？

魏际刚：基础研究具有研究周期长、资源投入大、辐射面广的特点，仅仅依靠政府或者仅仅依靠市场都是不现实的。人工智能作为新的通用目的技术，其基础研究需要由政府统筹，主导制定出科学、长期的规划。发挥市场的牵引作用，遵循市场规律，坚持应用导向，突出企业在技术路线选择和行业产品标准制定中的主体作用，加快人工智能科技成果商业化应用，形成竞争优势。总的来说，政府是基础研究的火车头，基础研究机构是车身，市场是催化剂，只有这样才能形成正向的循环。

《领导文萃》：自主创新是开放环境下的创新，决不能关起门来搞。如何实施更加开放包容、互惠共享的国际科技合作战略？为适应新技术、新场景的科技创新，需要建立哪些必要的基础规则？

魏际刚：国际方面，要求同存异，包容协作。以构建人类命运共同体为最终目标，面对各国对人工智能科技伦理的关切建立互信，支持联合国在人工智能科技伦理和标准规范制定中发挥领导作用，携手打造开放、公平、公正、非歧视的发展环境。推动落实二十国集团人工智能原则，引领全球人工智能健康发展。

为适应新技术、新场景的科技创新，实施更加开放包容、互惠共享的国际科技合作战略，要坚持国家新一代人工智能治理专业委员会《新一代人工智能治理原则》提出的和谐友好、公平公正、包容共享、尊重隐私、安全可控、共担责任、开放协作、敏捷治理等八条原则，既要立足国家发展全局，又要准确把握全球人工智能发展态势，加强沟通，消除误解，建立互信，努力构建科技突破、产业发展、全球合作的良好局面。

从战略高度推动人工智能根技术发展

《领导文萃》：如何明确中国人工智能根技术发展路线，促进人工智能根技术突破和创新，支撑人工智能产业高质量发展？

魏际刚：从国家层面来看，可以成立人工智能根技术发展领导小组，对人工智能技术体系进行整体规划设计并统筹推进规划落地。应培育一批人工智能高端芯片、框架领域的头部企业，构建基于根技术的生态体系，推动其在各行业、各场景中广泛应用。建议启动“人工智能根技术”国家重点研发专项，重点扶持人工智能高端芯片、框架自主研发，资金投入上与美国在人工智能基础技术上的投入相当，力争三年内形成可持续、不依赖国外技术的根技术路线，并在部分领域实现国际领先。

从技术层面来看，围绕高性能芯片，发展适用于人工智能计算范式的内核架构、内存系统、高速互联、协处理机制和芯片封装等技术;围绕人工智能框架，发展安全可信体系和人工智能应用使能软件，高性能使能基础软件，完善统一编程接口、动态计算图执行、弹性计算等技术;基于人工智能芯片和开发框架，发展软硬件协同和系统级优化技术，构建异构软件编程及开发体系。

从国际合作层面来看，应加强与欧洲AI4EU联盟等人工智能组织的联系，建立技术生态合作，与欧盟人工智能高级专家组（AIHLEG）的专家进行互动;与欧洲大型ICT技术公司和行业独角兽加强商业联系，发挥顶级合作伙伴在欧盟内部的影响力，在交通、制造、医疗等重点行业树立样板，强化中欧人工智能领域经济联系;识别欧盟重点高校顶级教授，通过顾问、招聘等模式建立合作关系，聚焦德法等国重点高校，落地高校教学合作;对欧盟政策、法律保持跟踪，在标准领域，引导中欧形成基于我国人工智能技术路线根技术的统一标准，形成类似于5G通信领域的标准联盟。确保在美國技术被阻断的背景下，中国仍可获得全球人工智能的领先技术、思想，相互交流促进，避免封闭发展。

《领导文萃》：基础设施是经济社会发展的基石，其中既包括传统基础设施也包括新型基础设施。应从哪些方面推动人工智能新型基础设施建设？

魏际刚：可以从人工智能计算中心、高质量公共数据集、数据生产和流动机制建设等角度着手。第一，通过政府主导，配套国家和地方产业发展资金，集约化规划和建设一批人工智能计算中心。并在此基础上，搭建算力公共服务平台、人工智能应用创新孵化平台、产业聚合以及协同创新平台、人才培养及标准孵化平台。第二，推动数据开放，特别是政府公共部门（政务、医疗）和央企（能源、交通、金融）定期发布脱敏数据。数据集存储在国家投资和管理的计算中心和创新中心供行业企业免费使用，人工智能计算中心及平台提供数据集安全可信及开放共享。鼓励民营部门开发脱敏数据集给教育和科研机构使用。第三，推进数据生产和流动机制的建设，调动政府部门、产业界、学术界、公众等创新主体实现良性互动。明确数据格式、元数据标准，开发标准库和工具包，制定并统一数据标注规范、存储安全标准、使用方法等;推动政府机构间、政府与企业之间、企业与企业之间的数据分级访问，增强数据保护意识;鼓励各类机构为人工智能训练和测试开发公共数据集，提高数据可用性。