第五章  新一代人工智能中長(zhǎng)期技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

（一）技術(shù)趨勢(shì)

1、既有架構(gòu)面臨挑戰(zhàn)，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發(fā)展。人工智能推動(dòng)新一輪計(jì)算革命，深度學(xué)習(xí)需要海量數(shù)據(jù)并行運(yùn)算，傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)已無(wú)法支撐深度學(xué)習(xí)的大規(guī)模并行計(jì)算需求。目前使用的GPU、FPGA（可編程門陣列芯片）均非人工智能定制芯片，存在著一定的局限性，深度學(xué)習(xí)需要更適應(yīng)此類算法的新的底層硬件來(lái)加速計(jì)算過(guò)程。目前，谷歌公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出新型TPU（張量處理器），可以在芯片中節(jié)省出更多的操作時(shí)間，適用于更復(fù)雜和強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，并且能夠進(jìn)行快速部署；英特爾以167億美元收購(gòu)了FPGA廠商Altera后，也在研究CPU+FPGA的異構(gòu)方案，以達(dá)到更好適應(yīng)人工智能時(shí)代的定制化計(jì)算的目的。

量子計(jì)算引領(lǐng)下一代人工智能芯片發(fā)展潮流。對(duì)于目前的經(jīng)典計(jì)算機(jī)，處理器的計(jì)算性能已漸漸遠(yuǎn)離摩爾定律，在IBM推出5 nm制程工藝之后，CPU中晶體管的數(shù)量已很難再實(shí)現(xiàn)每?jī)赡攴环念A(yù)期。在更小尺寸的工藝條件下，晶體管性能受限于電子特性將變得不再可靠。量子計(jì)算將為人工智能帶來(lái)革命性的發(fā)展機(jī)遇，量子比特?cái)?shù)量會(huì)以指數(shù)增長(zhǎng)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統(tǒng)的快速實(shí)時(shí)處理成為可能。未來(lái)，車載智能系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)智能系統(tǒng)等領(lǐng)域或?qū)⑹紫葢?yīng)用量子計(jì)算芯片系統(tǒng)。

2、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展存在迫切需求，專用智能向通用智能升級(jí)

人類生產(chǎn)生活方式變革對(duì)人工智能提出了新的發(fā)展需要。隨著科技不斷發(fā)展和社會(huì)結(jié)構(gòu)深入變革，人類面臨著生活、生產(chǎn)、資源、環(huán)境等方面一系列需要回答的重大問(wèn)題，現(xiàn)有的認(rèn)知水平和治理能力面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。在博弈、識(shí)別、控制、預(yù)測(cè)等專業(yè)領(lǐng)域以及城市發(fā)展、生態(tài)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)管理、金融風(fēng)險(xiǎn)等宏觀系統(tǒng)方面，迫切需要一種范圍廣、集成度高、適應(yīng)力強(qiáng)的通用智慧，提供從輔助性決策工具到專業(yè)性解決方案的升級(jí)，顯著提升人類閱讀、管理、重組知識(shí)的能力。

通用人工智能具備連接人工智能和人類特征的優(yōu)勢(shì)。通用人工智能（Artificial General Intelligence，AGI）具備執(zhí)行一般智慧行為的能力，可以將人工智能和意識(shí)、感性、知識(shí)和自覺(jué)等人類的特征互相連結(jié)，具備減少對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的依賴性、提高處理任務(wù)的適用性以及實(shí)現(xiàn)機(jī)器自主認(rèn)知的糾偏性等特點(diǎn)。通用智能將具備處理多種類型任務(wù)和適應(yīng)未曾預(yù)料情形的能力，其實(shí)質(zhì)進(jìn)展將真正開(kāi)啟智能化革命的序幕，與現(xiàn)有物理及信息世界高度融合，深刻影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)方面。

3、技術(shù)平臺(tái)開(kāi)源化已成趨勢(shì)，圍繞超級(jí)智能生態(tài)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)即將展開(kāi)

全球主流技術(shù)廠商紛紛圍繞深度學(xué)習(xí)開(kāi)放技術(shù)平臺(tái)。2015年12月，人工智能初創(chuàng)公司Open AI開(kāi)源其研究成果OpenAI Gym，拉開(kāi)了全球科技巨頭開(kāi)放各自的深度學(xué)習(xí)技術(shù)平臺(tái)的序幕，如谷歌和Facebook分別將深度學(xué)習(xí)平臺(tái)TensorFlow和Torchnet全面開(kāi)源，微軟開(kāi)源CNTK，DeepMind 宣布開(kāi)源深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺(tái)Labyrinth并改名為DeepMind Lab；國(guó)內(nèi)百度公布了旗下的深度學(xué)習(xí)平臺(tái)PaddlePaddle，騰訊公布一站式深度學(xué)習(xí)平臺(tái)DI-X等。深度學(xué)習(xí)技術(shù)平臺(tái)的開(kāi)源化，一方面能夠使平臺(tái)吸引潛在用戶，提高應(yīng)用潛力，在深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新；另一方面，各科技公司未來(lái)將圍繞開(kāi)源平臺(tái)建立人工智能超級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步整合技術(shù)與應(yīng)用，有效布局人工智能全產(chǎn)業(yè)鏈。

構(gòu)建超級(jí)生態(tài)系統(tǒng)成為未來(lái)人工智能技術(shù)發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)的主流。下一階段，借助人工智能超級(jí)生態(tài)系統(tǒng)，科技公司可以將人工智能領(lǐng)域復(fù)雜的推理能力應(yīng)用到之前缺乏機(jī)器學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的其它領(lǐng)域，更加方便地指導(dǎo)用戶使用機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練其商用模型，評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)潛力，同時(shí)利用收集到的數(shù)據(jù)對(duì)用戶的下一步行為做出更好的規(guī)劃與建議，促進(jìn)應(yīng)用水平提高。圍繞各自的生態(tài)系統(tǒng)，科技巨頭們將在人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)場(chǎng)展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，角逐行業(yè)優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)奪產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)話語(yǔ)權(quán)。

（二）產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)

1、人工智能產(chǎn)業(yè)仍將保持爆發(fā)式增長(zhǎng)

全球正在經(jīng)歷科技和產(chǎn)業(yè)高度耦合、深度迭加的新一輪變革，創(chuàng)新已由單一領(lǐng)域的離散式突破向跨領(lǐng)域的群體性突破轉(zhuǎn)變，由單一的產(chǎn)品創(chuàng)新向集大成的系統(tǒng)創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，信息、生命、材料、制造、能源等領(lǐng)域競(jìng)相出現(xiàn)重大突破。其中，人工智能的表現(xiàn)一枝獨(dú)秀，已歷史性地站在了變革的風(fēng)口，作為下一階段科技變革浪潮的新引擎，將滲透至各行各業(yè)，助力傳統(tǒng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式升級(jí)，帶來(lái)廣闊的發(fā)展前景與良好的市場(chǎng)機(jī)遇。以微軟、谷歌、Facebook以及百度、阿里、騰訊等為代表的國(guó)內(nèi)外科技巨頭紛紛積極卡位，布局人工智能全產(chǎn)業(yè)鏈，各路資本也競(jìng)相角逐人工智能產(chǎn)業(yè)潛在增長(zhǎng)點(diǎn)，充分展示了對(duì)于未來(lái)市場(chǎng)的樂(lè)觀預(yù)判。得益于人工智能技術(shù)的不斷升級(jí)以及商業(yè)模式的推陳出新，全球人工智能產(chǎn)業(yè)需求將進(jìn)一步放量，2020年全球人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過(guò)1100億美元，年均增速達(dá)到47.8%，我國(guó)人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模也將達(dá)到180億美元，年均增速達(dá)到56.5%。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模整體爆發(fā)式增長(zhǎng)的背景下，基礎(chǔ)層、技術(shù)層和應(yīng)用層的各細(xì)分領(lǐng)域也將保持同步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，尤其以應(yīng)用層各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的增長(zhǎng)表現(xiàn)最為搶眼。

2、我國(guó)將成為全球人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)者

人工智能已受到世界各主要科技強(qiáng)國(guó)的廣泛關(guān)注，成為以新一輪科技革命為基礎(chǔ)的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。歐盟的“人腦計(jì)劃”、日本的“人工智能/大數(shù)據(jù)/物聯(lián)網(wǎng)/網(wǎng)絡(luò)安全綜合項(xiàng)目”以及美國(guó)的《國(guó)家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》，都將人工智能全面提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。目前，美國(guó)仍然是全球人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)者，憑借著數(shù)量眾多、實(shí)力雄厚的科技企業(yè)和資源豐富、人才濟(jì)濟(jì)的高校與科研機(jī)構(gòu)，美國(guó)從人工智能的底層技術(shù)到應(yīng)用市場(chǎng)都擁有無(wú)可比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。我國(guó)目前已經(jīng)是人工智能大國(guó)，影響力穩(wěn)步提升，從2016年起將人工智能領(lǐng)域建設(shè)已上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面，相關(guān)政策進(jìn)入全面爆發(fā)期。得益于人工智能產(chǎn)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的積極影響和良好的應(yīng)用市場(chǎng)背景，未來(lái)幾年內(nèi)有望持續(xù)獲得國(guó)家大力支持，眾多企業(yè)、高校及科研機(jī)構(gòu)也將不斷加大技術(shù)及應(yīng)用研發(fā)投入力度，共同推動(dòng)我國(guó)保持并發(fā)展自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，深度參與全球人工智能產(chǎn)業(yè)合作競(jìng)爭(zhēng)。

3、智能芯片、智能機(jī)器人及智能駕駛等熱點(diǎn)應(yīng)用將持續(xù)受到關(guān)注

人工智能目前已經(jīng)跨越了單純依靠數(shù)據(jù)獲取來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)提升與推動(dòng)應(yīng)用發(fā)展的階段，傳統(tǒng)的API（Application Programming Interface，應(yīng)用程序編程接口）開(kāi)放和積木式創(chuàng)新已經(jīng)無(wú)法滿足人工智能的技術(shù)發(fā)展，數(shù)據(jù)與應(yīng)用的迭代式螺旋上升發(fā)展將推動(dòng)人工智能應(yīng)用層產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。在下一階段，預(yù)期智能芯片、智能機(jī)器人及智能駕駛等產(chǎn)業(yè)將率先落地，憑借技術(shù)的早期積累與資本的持續(xù)注入占據(jù)相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。智能芯片領(lǐng)域?qū)⒂涩F(xiàn)有的CPU+GPU與CPU+FPGA異構(gòu)模式，向新型人工智能專用芯片及量子芯片過(guò)渡，顛覆現(xiàn)有芯片產(chǎn)業(yè)格局；智能機(jī)器人將會(huì)應(yīng)用到越來(lái)越多的特定場(chǎng)景之中，實(shí)力雄厚的機(jī)器人公司或?qū)⑹紫乳_(kāi)發(fā)出適用于多個(gè)商業(yè)領(lǐng)域的通用型機(jī)器人，輕松適應(yīng)不同環(huán)境；智能駕駛領(lǐng)域也將成為未來(lái)科技公司競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)，絕大部分車輛將達(dá)到2至3級(jí)駕駛能力（部分自動(dòng)化和有條件自動(dòng)化駕駛），而4至5級(jí)的駕駛（高度自動(dòng)化和完全自動(dòng)化駕駛）將會(huì)創(chuàng)造更大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。

4、“平臺(tái)+場(chǎng)景應(yīng)用”主導(dǎo)的新型商業(yè)模式即將出現(xiàn)

現(xiàn)有的人工智能技術(shù)主要聚焦于為服務(wù)商提供解決方案，直接面對(duì)消費(fèi)者端的產(chǎn)品相對(duì)較少。未來(lái)，隨著人工智能產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展以及市場(chǎng)化機(jī)制的不斷成熟，平臺(tái)化趨勢(shì)會(huì)更加突出，將出現(xiàn)若干主導(dǎo)平臺(tái)加廣泛場(chǎng)景應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)格局，催生出更多新型的商業(yè)模式。通過(guò)海量?jī)?yōu)質(zhì)的多維數(shù)據(jù)結(jié)合大規(guī)模計(jì)算力的投入，以應(yīng)用場(chǎng)景為接口，人工智能產(chǎn)業(yè)將構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)的商業(yè)模式，滿足用戶復(fù)雜多變的實(shí)際需求。同時(shí)，具備新型芯片、移動(dòng)智能設(shè)備、大型服務(wù)器、無(wú)人車、機(jī)器人等設(shè)備研發(fā)制造能力的企業(yè)也能夠結(jié)合應(yīng)用環(huán)境，提供高效、低成本的運(yùn)算能力和服務(wù)，與相關(guān)行業(yè)進(jìn)行深度整合，從基礎(chǔ)設(shè)施提供逐漸向產(chǎn)業(yè)鏈下游服務(wù)延伸拓展。

5、科技巨頭企業(yè)的優(yōu)勢(shì)地位將受到初創(chuàng)公司的挑戰(zhàn)

目前全球人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實(shí)際上是由少數(shù)科技巨頭公司主導(dǎo)，包括國(guó)內(nèi)的BAT（百度、阿里、騰訊），以及國(guó)外的FAMGA（指Facebook、亞馬遜、微軟、谷歌和蘋果，截至2017年7月全球市值最高的五個(gè)公司）。憑借著強(qiáng)大的技術(shù)和資本壟斷能力，科技巨頭公司在目前代表著全球人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最前沿，強(qiáng)勢(shì)保持人工智能科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)地位。但除科技巨頭之外，全世界還有千余家人工智能初創(chuàng)企業(yè)，半數(shù)以上已經(jīng)獲得投資機(jī)構(gòu)青睞，數(shù)量以美國(guó)和中國(guó)居多。短期來(lái)看，科技巨頭們雖然在人工智能各領(lǐng)域都已投下棋子，但大多是為企業(yè)自身以及企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行服務(wù)，業(yè)務(wù)面廣卻并非無(wú)懈可擊，初創(chuàng)公司往往聚焦于行業(yè)某細(xì)分領(lǐng)域并深入探索，與科技巨頭在某些領(lǐng)域相比存在一定的比較優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，廣闊的市場(chǎng)容量對(duì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提出了更加層次化的需求，初創(chuàng)企業(yè)可以結(jié)合自身特點(diǎn)進(jìn)行選擇化競(jìng)爭(zhēng)，避開(kāi)與科技巨頭的直接較量。

6、行業(yè)監(jiān)管問(wèn)題迫切需要引起各方重視

任何新興科技產(chǎn)業(yè)從誕生到具體落地，都需要面臨技術(shù)、商業(yè)、法律和政策層面的諸多挑戰(zhàn)。在當(dāng)前人工智能產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段的同時(shí)，必須認(rèn)真考慮到未來(lái)行業(yè)監(jiān)管措施的制定與實(shí)施。人工智能開(kāi)發(fā)者在收集和使用數(shù)據(jù)的過(guò)程中，需要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段保護(hù)個(gè)人隱私安全，防止個(gè)人信息的泄露、篡改及損毀；在訓(xùn)練和設(shè)計(jì)過(guò)程中需要具備廣泛的包容性，應(yīng)該充分考慮弱勢(shì)群體的利益，并對(duì)道德與法律的極端情況設(shè)置特別的判斷規(guī)則；在技術(shù)或者產(chǎn)品的研發(fā)流程中，必須設(shè)置行政許可和準(zhǔn)入限制，研判如何發(fā)放人工智能產(chǎn)品在各細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用牌照。人工智能行業(yè)的監(jiān)管問(wèn)題不是單獨(dú)哪一個(gè)群體面臨的問(wèn)題，具有廣泛的社會(huì)性、系統(tǒng)性與復(fù)雜性，需要企業(yè)、政府、用戶、科技社團(tuán)等第三方組織共同參與、群策群力，構(gòu)建促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)良好發(fā)展的創(chuàng)新應(yīng)用生態(tài)環(huán)境。