杭州人工智能领域科研进展研究

金珺，朱晨希，赵苑婷，吴敏仪

(1.浙江大学管理学院, 杭州, 310058)

0 引言

2020 年初，人工智能被国家纳入“新基建”范畴，进一步助推人工智能产业发展。杭州在人工智能领域位居全国前列，在国家布局人工智能高地上承担重要角色，因此分析杭州人工智能领域的技术现状、提升杭州人工智能领域的技术实力显得尤为重要。本文通过研究投入和研发产出两个方面的数据展示及分析，从技术方面展现杭州人工智能产业最新发展成果，并对从INCOPAT 科技创新情报平台2012 年1 月1 日至2021 年12 月31 日检索出的人工智能专利数据进行专项分析，旨在为杭州在人工智能领域提前布局，建设“国家新一代人工智能创新发展试验区”提供参考。

1 研究投入

对人工智能产业的研究投入将直接影响人工智能产业的发展情况。本章从高校科研机构、研发人员和研发投入三个部分介绍杭州在人工智能产业方面的研究投入，通过梳理杭州设立人工智能专业的高校、国家级研究机构、人工智能相关的顶尖人才储备和人工智能领域的研发投入来分析杭州在人工智能产业方面的知识储备。

1.1 高校科研机构

1.1.1 在杭高校

目前，在政府大力引导和产业需求拉动的双重作用下，在杭高校都在积极探索人工智能领域人才的培养。

2018 年，杭州电子科技大学和浙江理工大学都成立了人工智能学院。杭州电子科技大学人工智能领域的研究特色集中在脑电信号、注意力机制、迁移学习、生成对抗网络等领域，浙江理工大学人工智能领域的研究特色集中在蚁群算法等领域。

2019 年，浙江大学设立人工智能交叉学科，浙江大学在脑机接口、数据挖掘、图像处理方面都优势明显，发挥人工智能理论研究的优势，发挥人工智能大数据科技创新联盟、大数据科研中心等平台的作用，深入推进人工智能学科建设、人才培养、理论研究、关键核心技术突破，进一步巩固和提升人工智能领域在全国高等院校中的领先地位。

2019 年，浙江工业大学成立了自动化与人工智能研究中心和人工智能系，在粒子群算法、人脸识别、路径规划、机器人、图像识别等领域都有技术研究和突破。

西湖大学等新型高等学校也持续发力人工智能领域研究。西湖大学依托智能医疗器械、机器智能、人工智能与机器人、智能无人系统、智能形变材料、生物大数据等8个重点独立实验室，开展人工智能理论与技术研究。

1.1.2 实验室

位于杭州的之江实验室瞄准国家实验室布局领域以及国家实施重大科技专项的重点领域，以大数据和云计算为基础，以泛智能、强实时、高安全为抓手，以未来网络计算和系统、泛化人工智能、泛在信息安全、无障感知互联、智能制造技术为方向，开展重大前沿基础研究和关键技术攻关。之江实验室牵头成立了“之江天枢人工智能开源平台”，联合北京一流科技等单位共同打造该国产化自主可控的人工智能开源平台。2022 年1 月，之江实验室联合清华大学成立光电智能计算联合研究中心将面向光电计算、人工智能等多个学科，开展多学科领域交叉融合的基础研究、应用开发、集成和快速迭代，促进科研成果转化，共同打造相关产业生态。

1.2 研发人员

2016 年，杭州深入实施全球引才“521”人才引育计划，吸引全球领域高端人才。“521”计划第5批102名入选人才中，人工智能领域人才共有11 名，入选人数在所有技术领域中排名第四。

2019 年，杭州继续推出“人才生态37 条”人才政策，激发人才活力；在第七届中国杭州大学生创业大赛中，人工智能领域的项目占在杭落地项目的14%。

根据脉脉数据研究院发布的2021 年新经济人才热点城市分布情况，杭州人工智能人才量指数位列第一，达到36.73；北京紧随其后，为28.51；上海和深圳位列第三和第五，分别为11.71 和8.28。杭州人工智能人才集中于阿里巴巴等科技领军企业中，不断涌现的人工智能创业公司以及相关细分领域的独角兽企业也吸纳了大量人工智能人才。

根据全球AI 2000 入选学者的榜单，杭州的人工智能领先人才主要分布在阿里巴巴和浙大。阿里巴巴表现亮眼，入选学者数量从2021 年的10 人次上升至2022 年的14 人次，全球排名由去年第40 名上升至第20 名。阿里巴巴获得AI 2000 入选学者的研究领域主要集中在机器学习、数据挖掘、计算机视觉、深度学习和机器人。浙江大学2022 年的AI 2000 入选学者数量为6 名，落后于清华大学（20 名）、北京大学（8 名）和上海交通大学（7名），在国内高校中排名第四。浙江大学获得AI 2000 的入选学者包括杨易教授和2021年加入浙江大学CAD实验室的沈春华教授等。

1.3 研发投入

根据《2021 年浙江省人工智能产业发展报告》关于浙江省在人工智能产业的投入数据，如图1所示，2019年浙江省人工智能产业共有企业482 家，实现总营业收入1987亿元；研发投入158亿元，研发费用占营业总收入的8.0%，实现利润总额248亿元。

图1 浙江省人工智能产业发展情况

2020 年浙江省人工智能产业增加企业239 家，共有企业721 家，总营业收入2693.43 亿元，同比增长11.99%；利润总额337.41 亿元，同比增长14.84%，实现了产业规模和效益的双提升。

杭州在全省表现突出。数据显示，2019 年杭州市人工智能企业数量、营业收入分别占据全省的45.0%、58.3%，居全省第一，人工智能科技产业城市竞争力位居全国第四位。2020 年，杭州人工智能产业营业收入达1558 亿元、研发投入166 亿元。2021 年1-10 月，杭州人工智能产业营收达1580 亿元，同比增长27.3%，产业发展领跑全省。值得一提的是，2021 年杭州全市被纳入省人工智能产业统计监测人工智能企业达420 家，同比增长34%。

2 研究产出

人工智能产业的研究产出可以反映人工智能产业的发展情况。本章将从论文情况、专利情况、标准制定和获奖四个部分介绍杭州在人工智能产业方面的研究产出。依据DIMENSIONS 数据库对全球作者人工智能论文发表总篇数的统计结果，统计位于杭州的TOP100 学者数量；依据INCOPAT 科技创新情报平台2012 年1 月1 日至2021年12月31日检索出的人工智能专利数据进行专项分析，分析杭州在城市人工智能创造力方面的表现。

2.1 论文情况

根据中国知网（CNKI）数据库中在杭高校博硕士发表的人工智能相关论文，在杭高校博硕士发表的论文6637篇中博士论文852 篇，占比12.84%，硕士论文5785 篇，占比81.16%。分析各高校情况，浙江大学、浙江工业大学和杭州电子科技大学的论文总量排名位列前三，论文总量占比分别为50.14%、16.75%和16.01%，合计达82.90%。其中，浙江大学一所高校的论文总量占到半数以上，遥遥领先其他在杭高校[1]。

在未来计算研究领域，浙江大学位于中国发文规模Top10 科研机构中第七位，如图2 所示。国际合作方面，浙江大学国际合作论文百分比在中国发文规模Top10 科研机构中位列第一，达到54.55%，如图3所示[2]。

图2 未来计算领域中国发文规模Top10高校发文量和引文影响力

图3 未来计算领域中国发文规模Top10高校国际合作论文百分比

在脑-意识-人工智能研究领域，浙江大学位于中国发文规模Top10 科研机构中第六位，如图4 所示。国际合作方面，浙江大学位于中国发文规模Top10 科研机构中第三位，达到62.86%，如图5所示[3]。

图4 脑-意识-人工领域中国发文规模Top10高校发文量和引文影响力

图5 脑-意识-人工领域中国发文规模Top10高校国际合作论文百分比

2010-2018 年，杭州AI 论文全球占比为0.9%。相比之下，北京发表的AI 论文数量占据了全球的5.4%，上海AI论文数量占全球1.6%，位居全球第四，如图6所示[4]。

图6 20城市AI论文发表数量占全球百分比

从论文引用率来看，中国城市AI 论文的水平和影响力与发达国家城市相比仍有一定差距。2010-2016 年，论文引用率最高的旧金山达到10.62 次，杭州每篇AI 论文平均引用数为4.76 次，超过北京（3.97）和上海（4.09），如图7所示[4]。

图7 20城市AI论文发表引用率

同时，近年来中国城市AI 论文质量的快速提升更加值得引起关注。2010-2016 年间，北京AI 论文篇均引用数从1.83 次迅速提高到了5.24 次。杭州论文篇均引用数从1.69次提高到了5.89次，已接近欧美发达国家城市平均水平，如图8所示[4]。

图8 中国城市人工智能论文应用率增长趋势

以DIMENSIONS 数据库对全球作者AI 论文发表总篇数的统计结果为依据，统计了全球成果最丰富、科研最活跃的TOP 100 人工智能研究学者。以作者署名论文通讯地址统计，全球TOP 100 AI 研究学者中，共有42 人以专职、兼职或合作等各种形式在北京开展科研工作。其次是上海，共有15 人，之后是新加坡有13 人，纽约有8 人，伦敦和香港各有7 人。杭州有4 位TOP 100 的人工智能研究学者，落后于北京、上海，与深圳相近，如图9所示[5]。

图9 Top100人工智能研究学者人数

在顶级刊物Nature 上，在杭实验室和研究机构也有一席之地。2022 年3 月14 日，之江实验室数字反应堆计算材料研究团队在基于人工智能的计算材料与性能预测方面获重要研究进展，成果发表于最新一期的《自然·催化》（Nature Catalysis）上。2021 年9 月24 日，达摩院量子实验室与阿里云ECS 合作者在量子计算经典模拟课题上的研究成果在Nature 子刊Nature Computational Science（NCS，自然计算科学）上发表。

2.2 专利情况

本文采用INCOPAT 科技创新情报平台进行专利检索分析[5]，检索内容根据《战略性新兴产业分类与国际专利分类参照关系表（2021）》[6]，围绕人工智能开展2012 年-2021年期间的专项分析[7]。

根据全国在2012 年至2021 年间的人工智能专利申请量，如图10 所示，从全国来看，2012 年至2021 年这十年间，杭州的人工智能专利数量总数（30751 件）位居全国第五，仅次于北京（105441 件）、深圳（74234 件）、上海（43789 件）和广州（31335 件）。值得注意的是，在2020年，杭州的人工智能专利数量（7652 件）就已经超过广州（6647 件），位居第四。在2021 年，杭州的人工智能专利数量（8372 件）也超过广州（6985 件），保持住了全国第四的位置。

图10 2012-2021年全国人工智能专利地市分布

根据杭州在2012 年至2021 年的杭州人工智能专利申请量，如图11 所示，杭州的人工智能专利申请量逐年上升，从2012 年的347 件逐渐提高至2021 年的8372 件，可谓增长迅速。从2012年到2015年，杭州的人工智能专利数量增长处于稳步增长的阶段，2015 年杭州的人工智能专利数量还未突破1000 件。从2018 年至2021 年，杭州的人工智能专利数量处于飞速增长阶段，年增长量突破2000件。

图11 2012-2021年杭州人工智能专利申请量

将专利申请人分为企业、大专院校、个人、科研单位、机关团体和其他，如图12 所示，杭州的人工智能专利中来自企业的有19340 件，占比61%，在增加人工智能专利的数量方面做出巨大贡献；来自大专院校的有10003 件，占比32%；而来自科研单位的只有737件，占比2%。

图12 杭州人工智能专利申请人占比

对于申请人工智能专利的机构进行合并，申请量排名靠前的杭州各申请人（如图13 所示）中，排名前三的都是高校，分别是浙江大学、杭州电子科技大学和浙江工业大学。其中，浙江大学在人工智能专利数量上占绝对优势，有3393 件；杭州电子科技大学和浙江工业大学的人工智能专利数量接近，分别为2288件和2187件。企业中人工智能专利数量最多的是支付宝（杭州）信息技术有限公司，专利数量有1387 件；紧随其后的是杭州海康威视数字技术股份有限公司、浙江大华技术有限公司，人工智能专利数量分别为1269件、1226件。

图13 杭州各申请人的人工智能专利数量

2.3 标准制定

2017 年12 月，杭州发布《加快推动杭州未来产业发展的指导意见》，提出率先布局人工智能等重点前沿领域。根据现有网络资料的整理，杭州非常重视人工智能相关产业标准的制定与实施，围绕重点产业和前沿产业，在技术学习框架国际标准、超声人工智能数据标准、云原生人工智能国际标准和产品智能化标准的制定上都有所参与，带动了人工智能整体水平的提升，进一步提高了杭州在人工智能领域的话语权，如表1 所示。蚂蚁集团牵头成立的标准IEEE Std 2830，进一步通过规范隐私计算的技术标准，为保护数据隐私和释放数据价值提供可落地的技术标准方案。浙江大学、浙江求是数理医学研究院等四家机构配合国家药监局器审中心，制定中国超声人工智能医疗装备国家审评标准以及“一带一路”国家推广方案，加快实现产学研一体化，共同推动中国智能医疗装备走向世界前沿。

表1 杭州人工智能相关产业标准

《人工智能训练师职业能力要求》团体标准中国贸促会商业行业委员会、阿里巴巴2019年以太网供电（PoE）技术与应用白皮书2018年IoT产品智能化评级标准杭州海康威视数字技术股份有限公司、全国信标委信息技术设备互连分委会通用布缆系统工作组、全国信标委信息技术设备互连分委会、山东省计算中心（国家超级计算济南中心）、福禄克测试仪器(上海)有限公司阿里巴巴人工智能实验室2018年

2.4 科技获奖

根据现有网络资料的整理，在杭企业和高校在人工智能领域硕果累累，获得了较多的国家级和国际大奖。下文分析主要聚焦部分国家科技奖和企业的国际获奖。

杭州研究机构多项技术获得了国家科学技术大奖，如浙江大学的“真实感图形的实时计算理论与方法”“广域协同的高端的总规模可编程自动化系统及应用”及杭州电子科大的“固态存储控制器芯片关键技术及产业化”。2020 年，浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室周昆教授一项关于真实感图形实时计算研究的研究以及浙江大学工业控制技术国家重点实验室的王文海教授领衔的“广域协同的高端大规模可编程自动化系统及应用”获国家科学技术进步奖二等奖。

此外，2021 年，阿里巴巴-浙江大学前沿技术联合研究中心研发的“数字创意智能设计引擎”获得世界人工智能大会的最高奖项SAIL 奖（Super AI Leader，卓越人工智能引领者）。2021 年，浙江大学联合达摩院、阿里云完成的“超大规模高性能图神经网络计算平台及其应用”在中国电子学会公布的“2021 中国电子学会科学技术奖”中获得科技进步一等奖。2022 年，浙江大学的潘云鹤教授获得中国人工智能学会组织的2021 年吴文俊人工智能科学技术奖中唯一的一个最高成就奖。

杭州的企业也取得了较大成就。例如海康威视曾被评获“2019 年度中国十大最强人工智能研究实力机构”，大华股份成功入选“2021 年度中国十大最强人工智能研究实力机构”。海康威视的机器视觉“软硬双核”——21MP CXP-12 相机、VM 算法开发平台分别荣获“视觉系统设计创新奖VSDC Innovators Awards 2021”比赛的白金奖和金奖。大华股份在2018 年凭借基于深度学习技术研发的目标检测技术刷新了KITTI（The KITTI Vision Benchmark Suite）中2D 车辆类目标检测任务的记录，超越了一流的AI 算法公司和顶尖的学术研究机构，这标志着大华股份在目标检测领域处于世界领先水平。

3 杭州和国内其他人工智能技术重点发展城市的比较

根据IDC发布的2021年中国城市人工智能计算力发展图（如图14所示），在2021年中国人工智能城市排行榜中排名前五的城市依次为北京、杭州、深圳、南京、上海[8]。本文选择北京、上海、深圳3 个典型城市和杭州进行比较分析。

图14 2021年中国城市人工智能计算力发展

3.1 北京

北京作为人工智能行业发展领跑城市，在人才数量、商业环境、政策扶持方面展现出明显优势。北京人工智能高影响力学者的研究方向以应用研究为主，主要集中在各大高校院所。北京不仅拥有大量AI 相关的成熟企业，也是汇聚全国独角兽企业最多的城市，其中多数企业建立在北京五大人工智能产业聚集区，形成聚集效应。算力支持方面，北京市已依托中科院计算机网络信息中心建设了超级云计算中心，总核心数共27 万核，服务用户（机构用户）数超过30000 家。在2020 年，北京超级云计算中心荣获2020 HPC TOP100榜单中国超算TOP3，通用CPU算力第一。

3.2 上海

在研发培养方面，上海已经形成一批高水平的平台型研发机构。同时，上海人工智能产业集聚效应非常明显，上海拥有千余家人工智能核心企业，其人工智能产业产值达到千亿级别，国内外科技巨头在上海围绕产业生态的布局已逐步成熟。在人工智能场景应用圈方面，上海也初步构建了各行业的智能应用小生态圈，为此后人工智能技术在应用层面的发展奠定了良好的基础[9]。算力支持方面，2020 年商汤上海新一代人工智能计算与赋能平台项目启动建设，将打造集大规模AI 算力、工业级AI 算法、开放式AI 服务于一体的城市级AI 计算平台。上海市有10 所大学设置了人工智能专业，包括上海交大、同济大学、复旦大学等。同时，上海市拥有上海人工智能实验室、上海脑科学与类脑研究中心、上海人工智能算法研究院等多家研究机构。

3.3 深圳

深圳是我国珠三角数字经济产业集群中的优势城市，拥有华为、中兴、大疆、平安等一大批在全国乃至全球领先的科技企业。同时，深圳还建有国家级超算研究中心，为城市提供算力支持。算力支持方面，2009 年，国家超级计算深圳中心获科技部批准成立，它属于世界上最早布局云计算、大数据、人工智能的超算中心。深圳市缺乏具备强影响力大学，但近年来深圳市大力支持非大学科研机构建设，已使得该局面大大改善：深圳市AI 大学创新能力排名第二十三位，非大学科研机构创新能力排名第二位。在人工智能的学术研究方面，以深圳市人工智能与机器人研究院（AIRS）为主，依托多个世界顶级研究机构，汇聚全球人才，促进人工智能在工业、医疗、金融等方面的应用研发[9]。

3.4 杭州和三城的比较

和北京、深圳相比，杭州在算力方面布局较晚，还没有国家级超算研究中心，但在2021 年杭州数据中心正式投入使用，也有之江实验室牵头的智能超算研究中心落地。之江实验室的超算研究中心联合清华大学、国家超级计算无锡中心等单位在2021 年还获得了超算应用领域的国际最高奖项“戈登贝尔奖”。在知识储备方面，杭州设立人工智能专业的高校数量比其他城市少，人工智能相关的国家重点学科数量也相对较少。在科研成果方面，在人工智能专利数量上杭州虽然也排在北京、上海、深圳之后，但杭州的人工智能专利数量每年稳步增长，在2020 年就已经超过了广州成为全国排名第四的城市，未来潜力巨大。

与北京、上海、深圳相比，杭州逐步形成了以应用为引导的人工智能技术和产业生态系统。杭州在人工智能产业发展成效方面表现优秀，特别是在人工智能企业规模、（准）独角兽数量上。杭州创新发展程度较高，在样本城市中排第三名。以阿里巴巴、海康威视等为代表的企业，已在城市交通、安防、医疗等领域产出多项数字化、智慧化成果服务。截至2020 年6 月，杭州市共有独角兽企业31 家，准独角兽企业142 家。其中，人工智能领域企业16家，数量增长75%，平均估值达274亿美元。杭州还是国家新一代人工智能创新发展试验区，通过加快推进市级人工智能创新发展示范区建设，推进中国（杭州）人工智能小镇、萧山信息港小镇、萧山机器人小镇等园区协同发展。

4 结语

在人工智能这一新技术的支撑下，中国各地加速发展智能产业，不断推动产业升级，使各地在人工智能开发和智能产业推广上迈向更高的台阶。在人工智能“下一个十年”的重要历史进程中，杭州一方面需要发挥自身创新优势，运用好阿里巴巴、浙江大学、达摩院、之江实验室这种科研兼应用领域的“大树”，鼓励和引导企业与高校、科研机构密切合作，打造一批人工智能科技创新与成果转化平台[10]，积极支持人工智能领域的众创、众包等新模式创新创业，使杭州成为人工智能新产业、新业态的策源地，成为未来全球人工智能领袖企业孵化诞生的热土；同时开放吸纳全球高端智力[11]，形成全球人工智能理论发展与技术创新的新高地、学术与研发网络的新枢纽[12]。

另一方面，算力的差距将影响城市在创新发展、企业规模、产业覆盖度等方面的差距，而杭州和北京、深圳等城市相比，在算力支撑能力方面还存在一定差距。因此，杭州今后需加快布局算力相关基础设施，积极推动算力部署，为杭州成为人工智能理论发展和技术创新新高地奠定扎实的基础。