2018年第31期（总第1828期） 2018年5月11日（星期五）
科技创新能力与人工智能技术的全球竞争
[导读：当前，全球主要国家都在提高科技创新能力上下足功夫，但从对比来看，中美两国明显处于前列，中国增长幅度最大，美国创新能力最强，日德两国相比之下增长较慢。而在近年最具代表性的人工智能技术的竞争中，中美也成为最具实力的竞争对手。]
全球主要国家的科技创新力竞争
创新能力的国际对比
日本经济新闻最近对中美德日韩5个国家显示创新能力的4个指标做了统计和分析，将2006年和2016年的数据进行了比较。
从表中可以看出，综合4个指标的“创新能力指数”方面，中国增长幅度最大，从2006年到2016年增长了6.34倍，美国则是创新能力最强大的国家，日本和德国的创新能力相对增长较慢。从各个分项指标看，中国的增长幅度都是最大的。如显示“盈利能力”的上市企业的营业利润来看，中国增长了7.3倍，日本增长11%，远远低于中国。此外，显示产业的“新陈代谢能力”的股票上市不足10年的企业的总市值方面，日本下降了约一半，德国下降了三分之一多，而中国则增长了6.3倍。显示“基础研究能力”的科技领域重要论文数量，中美德韩几国大幅增加，但日本却减少2%。在显示“应用开发能力”的国际专利申请数量上，中国的增长率也是高得惊人。
另据日本总务省统计，包括政府等在内的整体的研发费用，2017年，美国为5000亿美元，中国为4100亿美元，日本为1800亿美元，分列世界前3位。而从占国内生产总值（GDP）之比来看，日本为3.6%，超过美国（2.8%）和中国（2.1%）。在规模上，日本依然称得上“研究开发大国”。但在作为研发基础的基础研究方面，日本增长乏力的趋势显著，隐忧众多。日本大和总研的高级经济学家长内智表示，“将来要与中美竞争，研发的进一步高效化不可或缺”。
日经新闻指出，虽然日本经济复苏、股价走高，但整个社会缺乏激情。原因在于，受到持续创造新产业的美国和快速增长的中国挤压，日本“技术立国”的招牌正在褪色。运用技术推动社会和产业变革的创新能力面临考验。全球正处于不断发展的人工智能（AI）等新的产业革命进程中。如何重建技术立国？这一挑战将决定日本未来的面貌。
另外，日本企业还提出了一个重要的问题：“如果AI的使用在全球范围扩大，驱动计算机的电力将日趋不足”。日本新创企业PEZY Computing社长齐藤元章怀着这样的问题意识而致力于开发超级计算机。在全球的超算开发领域，自2013年以后，中国在计算速度上一马当先，另一方面，也存在如何控制耗电量的难题。PEZY Computing等2家日本新创企业在半导体电路方面下工夫，通过将设备直接浸入液体加以冷却的自主手法，抑制电力消耗。2017年10月，这两家企业宣布，开发出了日本计算速度最快、节能性能全球顶级的超级计算机。长内智认为，研究开发直接关系到产业的增长力。通过“选择与集中”东山再起、创出利润新高的今天，正是日本企业加快为将来进行新的播种的时期。日经新闻认为，日本如果通过改变技术优先的思路，构筑认真倾听市场需求、孕育“有用技术”的“新创造循环”，就能将日本重新带到最前列。
中美引领全球科研合作
根据日本文部科学省科学技术与学术政策研究所发布的“科学技术指标2017”和“科学研究标杆分析法2017”的研究动向调查显示，在科学研究领域，呈现美国和中国引领全球、加强彼此联系的局面。
在化学和物理学等8个主要领域，主要国家被其他研究者大量引用、被认为质量高的前10%的论文（Top10%论文）数量（2013-2015年平均）比较结果显示，美国在物理学（份额占43%）、临床医学（49.3%）等4个领域论文数居首，中国也在化学（33%）和工学（29.2%）等4个领域跃居首位，日本只有排名第5位的化学（5.6%）比较突出。日本在研究经费和研究人员数量方面居世界第3位，但在产生世界性影响的“受关注论文”数量上远远落后于中美，也落后于英国和德国等欧洲国家。日本面临着必须采取根本性对策的局面。
此外，调查还得出了证明中美在科研领域接近的分析结果。分析美国2013-2015年与他国一起发表的论文的共同研究伙伴国后发现，在8个主要领域中，中国在6个领域居首。此外，物理学领域美国的第一大研究伙伴国是德国，临床医学领域则是英国。日本排名最高的是居第5位的材料科学领域。在2003-2005年，还存在一些日美合作关系，如日本在化学和材料科学领域居第3位等。但在中国崛起的背景下，对美国来说，日本的存在感正在下降。
全球企业研发的增长
根据日经新闻最新的报道，从截至2017年的10年的增长率来看，亚洲增长4.1倍，美国增长86%，日本增长12%。在AI（人工智能）等IT领域，以美国企业为中心掀起了投资热潮，第4次工业革命不断被推进。
日本经济新闻通过对东京证券交易所主板（东证一部）上市企业、美国标准普尔500指数、欧洲STOXX 600指数、日经亚洲300指数的构成企业过去10年的研发费用进行了比较。在世界前100家企业中，日本企业为17家，相比10年前的24家有所减少。
从全球研发费用跻身前列的企业来看，已完全从汽车和医药等转变为IT。如今世界最大研究开发企业美国亚马逊的相关费用达到226亿美元，增加至10年前的28倍。AI开发人员2017年达到5千人，在1年时间里增加了5倍。
在亚洲，除了10年里增加4倍，居世界第3位的韩国三星电子外，中国的阿里巴巴增长明显。阿里巴巴2017年在中美俄等7个地点建立设施，宣布今后3年向研究开发投入总计150亿美元。
在日本，曾居世界第3位的丰田研发费用按美元计算增加26%，但排名跌落至第10位。排名后退明显的是日本的家电及电子企业。松下从第15位降至第36位，而索尼从第18位降至第35位。各企业撤出了半导体等需要巨额研发费用的业务。此外还受到锁定物联网（IoT）等领域、进行重点投资产生的影响。
中国正在成为知识产权“强国”
据日经新闻报道，中国正在成为知识产权“强国”。世界知识产权组织（WIPO）2018年3月21日公布的2017年国际专利申请数量显示，中国超过日本，首次升至全球第2。从企业来看，通信设备厂商华为技术等中国企业继上年之后，再次包揽第1和第2位。在日本技术立国的地位出现动摇的背景下，知识产权领域逐渐走向中美两强的时代。
中国的专利申请数从2003年起每年以超过10%的速度增长，2017年同比增长13%，达48882件。日本也增长了7%，增至48208件，不过还是被中国夺走了自2003年起一直占据的第2的位置。首位的美国申请数达到56624件。全球整体的申请数量同比增加5%，达到24.35万件，刷新历史最高纪录。其中，来自东亚的申请数占一半，技术创新的中心正在从欧美向中国和韩国转移。
另据WIPO预测，3年之内中国的申请数将超越美国。WIPO总干事弗朗西斯·加利表示“在中国经济持续增长的背景下，希望在新市场推广自己创意的中国创新者急剧增加”。
从专利申请数排名前10的企业来看，中日韩企业占7家。居于首位的华为是全球知名的智能手机厂商，被认为掌握着新一代高速无线技术领域约10%的专利。排在第2位的是中国中兴通讯。日本方面和上年一样，三菱电机排名最高，位居第4，索尼排在第9位。
中国在2016-2020年的五年计划中提出“建设知识产权强国”的目标。将完善知识产权的保护制度、加大对侵犯知识产权行为的处罚力度，举全国之力改善知识产权市场环境。在中国，以往模仿他国技术的现象横行，不过近年来无人机和360度摄像头等中国企业独创的产品越来越多。
教育机构的专利申请数方面，排名前10的高校中，加利福尼亚大学等美国的大学占7所，韩国的大学占3所。日本排名最高的是东京大学，位居第13位。
根据中国国家知识产权局数据，2016年，中国发明专利申请数量为133.9万个，根据日本科学技术振兴机构报告，日本2016年的发明专利申请数量为31.8万个；根据日本的统计，大学发明专利申请数量，中国2015年为13.7万，日本2016年为7223个；电脑软件知识产权注册，2015年中国为29万个，日本2012年为142个；专利认证数量，2016年中国为1.2万个，日本为200个；但在知识产权出口额方面，中国2015年为44亿美元，而日本为220亿美元。
人工智能技术的中美竞争
中国挑战美国人工智能主导地位
当前人工智能热潮的一个最显著特点是，中国突然崛起为全球人工智能强国。美国在人工智能领域的霸权首次受到严峻挑战。
牛津大学计算机科学教授迈克尔·伍尔德瑞奇在英国《金融时报》最近发表的一篇文章中说，当前人工智能热潮的一个最显著特点是，中国突然崛起为耀眼的全球人工智能强国，美国在人工智能方面的霸权首次受到严峻挑战。
伍尔德瑞奇表示，衡量一国科学力量的一种粗糙而又有用的方法是，观察一国在重要科学出版界的表现。从历史上看，人工智能领域的一个重要科学会议是人工智能促进协会（Association for the Advancement of AI）的年会。它在1980年首次举行，几年内就有了约5000名代表参会。1980年的会议由美国主导：没有一份中国机构的研究人员撰写的论文，欧洲也只有为数不多的论文。当然，这并不太令人感到意外：会议在早期是以美国为中心的，而那时的中国与现在截然不同。
快进18年来到1998年的大会，美国仍然占据主导地位，但出现了许多美国以外地方的研究论文，尤其是来自欧洲的。但只有一篇论文来自中国——更具体地说来自一年前回归中国的香港。
如今情况已经截然不同。在2018年2月份在新奥尔良举行的2018年大会上，中国提交的论文数量比美国多出25%（前者是1242份，后者是934份）。更具说服力的是，收录的中国论文数只比美国少了3篇。
人们很难不得出一个结论，即中国现在正处于与美国争夺人工智能领域主导地位的激烈竞争之中。没有一个欧洲国家能在这种规模上参与竞争，即使作为整体，欧洲实际上也不具备争夺金牌或者银牌的实力。
那么为什么中国突然如此突出？ 一句话：规模。当前人工智能热潮背后的机器学习技术对数据极其依赖。识别人脸、翻译语言和试验无人驾驶汽车需要大量的“训练数据”——这是我们每次上网或使用智能手机时产生的供机器学习算法使用的燃料。
由于中国的人口数量比美国和欧洲的总和还多，因此中国企业在获取数据方面具有天然的优势。虽然西方普通消费者可能不熟悉腾讯、百度、阿里巴巴和京东等中国科技公司，但从用户数量和市值方面来说，这些公司都是全球巨头。它们全都以惊人的规模大举投资于人工智能。如果你问一个英国少年，他们是否知道腾讯的社交媒体应用微信，他们会一脸茫然，但在中国，微信拥有近10亿用户。
中国人工智能革命的代表人物之一吴恩达在2017年宣称，人工智能是“新电力”，而且“就像电力在大约100年前改变了许多行业一样，人工智能现在也将会改变几乎所有主要行业”。如果真是这样的话，中国很有可能会成为未来几十年人工智能的发电机。
中美争夺大数据主导权
英国《金融时报》的另一篇报道指出，成为人工智能世界强国需要三个条件：先进的算法、专业的计算硬件、大量数据。美国的优势在前两项，中国的优势在第三项。
谁是大数据（Big Data）时代的经济领导者。中国在这场竞赛中已迅速赶上，现正与美国竞争主导地位。人们通常以为人工智能革命指的是可以取代人类执行一些任务的机器人或无人机。但从一个不甚显眼之处也能感受到这场革命的冲击：最大限度利用数据的能力。当今人工智能技术的前沿是能够通过分析大数据集找到规律的机器学习系统。
根据麦肯锡全球研究院4月份的一份报告，对于某些行业来说，深度学习——机器学习中最先进的分支——有可能创造最高相当于公司收入9%的价值。这可以转化为巨大的潜在经济价值，而美国和中国是显而易见的领导者。负责这项研究的麦肯锡合伙人Michael Chui表示：“如果你从全球角度来看，人工智能竞赛是一场双头竞赛。”
中国的科技基础正在不断扩充，而人工智能热潮助长了中国对其科技基础日益膨胀的自信。中国国家主席习近平将人工智能列为《中国制造2025》计划的核心支柱之一，该计划旨在促进中国经济转型，并制定了到2030年成为人工智能领域全球领导者的目标。
与此同时，中国的进步也加深了美国的一种相反的偏执，即认为在技术上不能再理所当然抱有美国例外论。特朗普政府对华贸易战计划的驱动力，至少在一定程度上就来自对中国在新技术方面的进步的恐惧。
“很显然，美国政府认为自己正与中国政府进行一场科技军备竞赛，”普衡律师事务所（Paul Hastings）合伙人，曾任美国国土安全部负责网络政策的助理部长的罗伯特·西尔弗斯（Robert Silvers）说，“美国认为这些技术深具变革能力，引领这些技术的国家不仅将具有经济或技术优势，而且将具有国土安全上的优势。”
这场人工智能技术竞赛之所以如此激烈，其中一个原因在于它与一场发现新的军事优势的竞赛有关。除了回答常规的客户提问及引导无人驾驶汽车外，同样的技术也可用于同步无人机集群、分析间谍无人机拍摄的照片以及控制自主无人艇。
硅谷一家名为Primer的人工智能初创企业的创始人肖恩·古尔利（Sean Gourley）说，在人工智能领域占据主导地位可能会让作战能力上一个台阶。这样的技术变化可能会削弱大国的军事优势。他说：“这很可能伴随着全球实力的重新排序。无论谁是该领域的佼佼者，10年后都将处于强势地位。”
大多数专家表示，美国的优势仍十分明显。要成为世界级的人工智能强国，需要三个条件：最先进的算法、专业的计算硬件以及机器学习系统所依赖的大量原材料——数据。
“顶尖人才仍主要来自美国。我认为这毫无疑问，”阿里巴巴旗下研究院达摩院的机器智能技术主管金榕表示。在中国，人们的感觉是，美国人投身于基础研究而且是厉害的数学家——支撑人工智能的核心学科——而中国人则倾向于研究编程或工程科学。
然而，尽管美国有这些优势，中国也在迅速缩小算法领域的差距。就中国研究机构的产出而言，“统计数字肯定在急剧上升”，微软联合创始人保罗·艾伦（Paul Allen）创办的人工智能研究所的所长的奥伦·埃齐奥尼（Oren Etzioni）说。他指出中国人工智能能力增强的其它迹象：从在今年早些时候的阅读理解测试中，人工智能领域的新入者阿里巴巴与传统的研究强者微软研发的程序都胜过了人类，到中国研究人员在一年一度的图像识别竞赛ImageNet中的强劲表现。
在第二点，即硬件开发上，中国建设实现领先所需的本土芯片产业的速度一直较慢。这在一定程度上缘于一系列事实上阻止了中国收购美国芯片公司的决定，这些决定始于奥巴马执政时期，并在特朗普任内加速出现。
大量数据是中国人工智能的优势
大多数专家认为，最后一个领域——原始数据的可获得性，才是中国在人工智能方面的优势所在。中国拥有关于其公民的大量数据，中国较早完成了线下向线上的转移：在中国，人们在网上点餐、购物、付款和娱乐，留下了大量数据足迹，使得商家能够精准投放广告和促销活动。“人口密度与数据密度成正比，”中国一位领先的机器智能科学家如此说道。
麦肯锡合伙人詹姆斯·马尼卡（James Manyika）表示，面部识别等人工智能的通用性应用将成为所有“大平台”的保留项目，不管这些平台来自哪里。相比之下，更专业化的应用只有在数据最丰富的地方，才能实现完美。例如在制造业方面，中国正在“收集多得多的数据”。
今年早些时候，谷歌公布了一项有前景的研究，暗示其可能通过利用图像识别软件分析视网膜血管图像来预测心脏病发作的风险。这项研究严重依赖英国生物样本库（UK Biobank）。该数据库利用从2006年开始的对英国志愿者的一项详细研究。然而，英国生物样本库中只有631人有与该研究相关的身体病况。谷歌称，这使得数据集“对于深度学习而言相对较小”，降低了其能够用这些信息训练的该算法的有效性。据一位专家表示，相比之下，中国医疗人工智能方面的研究人员能够利用大得多的数据集。
中国既拥有丰富的数据，又拥有能够利用数据的经济机会——这有助于吸引很多“海归”人士回国。人工智能正应用于法律领域（在逾6000个法院中，机器已经取代了速记员）；应用于在道路上指挥交通；应用于在医院中检测肿瘤；在上海地铁站，你可以通过对机器说话购买地铁票。业内专家认为，“人工智能在中国的发展机会比在任何西方国家都大。”
如今中国企业高管们正在谈论智慧城市计划，可以通过改变交通流和信号灯，让救护车从车库出发、接到病人再开到医院的时间缩短一半。
智慧城市计划也体现了中美之间的另一个差别：国家和私营公司的大规模合作。除针对交通管理的项目外，在人群控制、寻找失踪儿童和老人、缩短医院候诊时间等无数项目上，所有大型科技公司都与政府组建了联合研究实验室。
中国人工智能技术公司依图公司的硅谷研究小组负责人吴双表示，这是美国所缺少的更广泛试验的一部分。“总的来说，眼下中国科技界呈现更具活力的景象，特别是在尝试新想法和新产品方面，”他表示，“人们正在尝试更多新事物。”
美国的投资者并非没有注意到这一点。硅谷一位领先风投资本家直言不讳地谈到了人工智能领域机遇的差异：“该行业在中国规模更大，发展也更好。”
人工智能背后的这种经济势头与第二个强有力的因素紧密结合在一起：发展人工智能被视为举国的使命。这带来了源源不断的资金和清晰的产业政策。这种由国家引领的战略还与百度、阿里巴巴和腾讯等国家龙头企业紧密结合在一起——这几家都是私营企业。
美国在推动一项国家级议程方面采取的措施要少得多。“（美国）在人工智能和机器人领域的国家方向是什么？没有方向，找不着方向，”这位硅谷投资者表示，“政府在瞎扑腾。”
更糟糕的是，特朗普政府打击移民的举措扰乱了美国科技行业，该行业使用大量海外人才，特别是印度和中国工程师。苹果、Facebook和微软的人工智能主管以及谷歌的云计算业务主管都出生于美国以外。
“我们看到越来越多的学生选择不来美国，”埃齐奥尼表示，“我们正在对准自己的头扣动扳机。”他指出，如下迹象表明人才的钟摆正在远离美国：谷歌和微软都在中国开设了人工智能研究中心，以利用那里的人工智能人才。
然而，美国拥有的专业优势不会突然消失。依图等公司正逆向行动，因为他们认为，美国西海岸仍吸引着全球很多最优秀的工程人才。吴双表示：“硅谷一半的人工智能工程师都是中国人。”
对于一些人而言，人工智能是地缘政治竞争的一个带有军事色彩的新竞技场。但对于另一些人而言，它是第一项真正的开源技术，公司和国家相互分享造福芸芸众生的点子。李开复表示：“这或许是人们有史以来目睹过的最佳全球范围的合作。”腾讯首席运营官任宇昕2017年在成都的一次开发者大会上表示：“我们希望我们能够开发人工智能技术并与所有参与者共享。”腾讯和谷歌已就一系列产品和技术达成专利交叉授权许可协议。
华盛顿战略与国际问题研究中心（Center for Strategic and International Studies）的詹姆斯·刘易斯（James Lewis）认为，这种竞争“基本上是商业性的，大多存在于公司之间。”支持这种观点的人把原因指向开源资源以及科学家立即上传研究结果（而非在期刊发表）的意愿。
数据不总是仅适用于特定公司的资源，而是可以从供应商那里购买——这是一个经典的零工经济行业，使用大量劳动者提供演讲、图片和其他数据，并为这些数据贴上让电脑能理解的标识。
（完）
（整理、编译：王砚峰、张佶烨；责任编辑：王砚峰）
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