人工智能(AI)自诞生以来经历了大约60年的发展。2006年,深度学习算法的重大突破引发了人工智能的第三次爆发,这期间专利申请量激增,2006年至2016年的十年间,专利数量翻了四倍。
随着互联网的普及、传感网的渗透、大数据的涌现、信息社区的兴起,以及数据和信息在人类社会、物理空间和信息空间之间的交叉融合与相互作用,当今的人工智能所处的信息环境和数据基础已经发生了深刻的变化。人工智能的目标和理念正在经历重要调整,其科学基础和实现载体也面临着新的突破,人工智能正步入一个新的阶段,即人工智能2.0,也就是新一代人工智能。预计未来几年,新一代人工智能将带来技术和专利的又一次爆发。
新一代人工智能可以被定义为基于新兴信息环境和发展目标的人工智能。新的信息环境包括互联网、移动终端、网络社区、传感器网络和大数据。新的目标则涵盖了从宏观到微观的社会需求,如智能城市、智能经济、智能制造、智能医疗、智能家居和智能驾驶等。有望发展的新技术包括大数据智能、群体智能、跨媒体智能、混合增强智能和自主智能系统(智能无人系统)等。
通过对大数据智能、跨媒体智能、智能无人系统、群体智能和混合增强智能五个技术方向的专利申请进行检索,数据显示,从专利申请量和技术原创两个方面来看,中国目前处于领先地位,拥有较强的数量优势,其次是美国。
在混合增强智能领域,技术分支细分为基础理论、共性关键技术和支持平台三大类,共计19个三级分支。混合增强智能的专利申请量在2011年开始快速增长。技术原创国中,中国和美国明显领先其他国家。在中国和美国,混合增强智能的实际应用研究较多,未来可能有更多的应用出现。
在全球范围内,IBM在混合增强智能领域的专利申请量遥遥领先,其他主要申请人也都是外国企业。总体来看,有两大显著特征:一是国外的主要申请人以企业为主,而中国的主要申请人则以科研机构和高校为主,表明中国在这一领域可能仍处于研究阶段,产业化应用较少;二是尽管中国在原创国中占比最大,但在前五名的申请人中并未出现中国企业的身影,这表明美国和日本的企业在研发实力上依然强大。
跨媒体智能是新一代人工智能的重要组成部分,它通过视听感知、机器学习和语言计算等理论和方法,构建实体世界的一致语义表达,并通过对各种类型数据的分析、推理来获取知识,从而推动各类信息系统的智能化进程。跨媒体智能的技术分支包括跨媒体感知计算、跨媒体分析与推理以及智能计算芯片与系统,共计21个三级分支。
在全球专利申请量排名前二十的申请人中,中国申请人主要是高校和科研机构,包括中国科学院、清华大学和北京大学。在中国,中国科学院在跨媒体智能领域的专利申请量最大,其次是西安电子科技大学、索尼、电子科技大学和北京航空航天大学。
从全球专利申请量来看,排名前三的外国企业分别为IBM、索尼和松下。IBM在智能计算芯片和系统方面的规划较为全面,感知计算方面核心专利众多,而在分析推理方面相对较弱。索尼在感知计算传感器技术方面较为成熟,特别是在三维成像技术上,但在分析与推理方面相对较弱。松下则在早期以分析推理为主,后期转向视觉感知,但在感知计算和分析推理方面均未取得显著进展。
跨媒体智能中的智能芯片技术由国外企业主导,感知计算领域的核心专利众多,技术壁垒较高。在分析推理方面,全球领先的企业的规划尚不成熟,这可能是国内企业的一个突破口。
在跨媒体分析与推理分支中,前20名申请人仅占总申请量的28%,这意味着该领域的垄断尚未形成。从分支占比趋势来看,一致表征作为基础性技术,申请量占比逐渐下降,而智能描述生成和知识图谱构建技术则显示出上升趋势。尤其是智能描述生成技术,已成为申请量占比最高的技术分支,成为当前的热点。知识图谱构建技术虽然申请量较小,但已呈现出上升趋势,未来可能成为研究热点。
分析全球排名前20位的申请人占比走势可以发现,微软、松下和谷歌等大型人工智能公司在一致表征和关联理解挖掘这两个基础技术方面申请了大量的专利。智能描述生成技术是近年来各大公司竞争的热点,而知识图谱构建技术虽然总量较小,但已有上升趋势,可能会成为未来的热点。在全球前20名申请人中,只有中国科学院上榜,表明中国在该领域的研究还有一定差距。
通过对国内专利申请量排名靠前的科研院所(如中科院、浙江大学、北京大学、天津大学、清华大学)和企业(如光年有限、华为、百度)的规划特点进行分析,可以发现国内创新主体主要集中在基础技术领域,对于当前的热点技术——跨媒体描述与生成技术,未能及时跟进,而对于未来热点技术的规划几乎处于空白状态。
综上所述,混合增强智能是一种较新的技术分支。虽然中国在混合增强智能领域的申请量领先,但在全球排名前20的申请人中,中国无一企业上榜,进入前20的6个中国申请人均为科研院所。
跨媒体智能是新一代人工智能的核心技术之一。总体而言,其专利申请量增长迅速,正处于快速发展阶段。然而,中国的主要申请人依然是科研机构,没有一家企业进入前20名。具体来说,视觉和语言感知技术稳步发展,面向媒体智能感知的自主学习已经开始兴起,而城市全维度智能感知推理引擎的发展较为缓慢。一致表征技术日趋成熟,智能描述生成和知识图谱技术逐渐增长,知识演化与推理技术有待突破。在智能计算芯片领域,国外申请人占据较大优势。国内企业在积累技术的同时,应抓住专利布局的最佳时机,根据企业的发展目标进行国内外专利布局,为未来抢占国内外市场奠定基础。
新一代人工智能涉及多个技术领域,涵盖范围广泛,包括智能城市、智能制造、智能医疗、智能家居和智能驾驶等从宏观到微观的社会需求。这些技术领域、应用和相关社会需求的发展状况各不相同,需要通过多样化的激励、支持和孵化政策来促进新一代人工智能的发展。