趙程程 邵魯寧

(1 上海工程技術(shù)大學(xué)管理學(xué)院，上海 201620；2 同濟(jì)大學(xué)管理學(xué)院，上海 200092)

在大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、云計(jì)算等新型技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，全球人工智能(Artificial Intelligence，AI)發(fā)展進(jìn)入了新的膨脹式爆發(fā)階段。為了了解中國(guó)人工智能在全球所處水平，論文基于德溫特創(chuàng)新專(zhuān)利檢索平臺(tái)，利用知識(shí)圖譜分析工具CiteSpace對(duì)全球人工智能領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)展開(kāi)分析。從技術(shù)的角度，識(shí)別出該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)、熱點(diǎn)技術(shù)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)AI領(lǐng)域發(fā)展活躍的技術(shù)分支；從創(chuàng)新主體的角度，識(shí)別出行業(yè)內(nèi)專(zhuān)利強(qiáng)度高的專(zhuān)利權(quán)人，同時(shí)發(fā)現(xiàn)AI領(lǐng)域潛在專(zhuān)利權(quán)人，為我國(guó)人工智能技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)政策制定提供重要參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本次研究使用的專(zhuān)利來(lái)源于德溫特創(chuàng)新專(zhuān)利引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了自1963年以來(lái)全球40多個(gè)專(zhuān)利機(jī)構(gòu)的大量專(zhuān)利文獻(xiàn)，并且是全球科技情報(bào)和情報(bào)機(jī)構(gòu)的權(quán)威機(jī)構(gòu)。

本研究的檢索策略是根據(jù)中國(guó)專(zhuān)利保護(hù)協(xié)會(huì)發(fā)布的《人工智能技術(shù)專(zhuān)利深度分析報(bào)告》[1]中列舉的人工智能的主要技術(shù)關(guān)鍵詞以及張振剛等人[2]的檢索方法，從而重新構(gòu)造檢索式為T(mén)S=(“artificial intelligence*”or“AI”or“Depth learning*” or “Basic algorithm*”or “Natural language processing*” or “Smart search*” or “Speech Recognition*” or “Computer vision*” or “Gesture control*” or “Smart recommendation*” or “smart robot*” or “Video recognition*” or “Voice translation*” or “Automatic drive*” or “Image Recognition*” or “Machine learning*”)，在德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行主題檢索，時(shí)間2010—2019，檢索到53 134條記錄。檢索日期為2019年10月。

1.2 研究方法

研究包括兩個(gè)部分，即基礎(chǔ)專(zhuān)利分析和知識(shí)圖譜繪制。基礎(chǔ)專(zhuān)利分析，通過(guò)對(duì)檢索的53 134條專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，重點(diǎn)分析人工智能技術(shù)專(zhuān)利年度變化、國(guó)家(地區(qū))分布、主要機(jī)構(gòu)識(shí)別等。知識(shí)圖譜分析，一方面，借助信息可視化軟件CiteSpace繪制人工智能專(zhuān)利類(lèi)別知識(shí)圖譜，展示人工智能領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)與識(shí)別人工智能關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，借助信息可視化軟件CiteSpace繪制人工智能專(zhuān)利權(quán)人知識(shí)圖譜，識(shí)別人工智能領(lǐng)域的關(guān)鍵專(zhuān)利權(quán)人，并對(duì)其專(zhuān)利強(qiáng)度進(jìn)行分析。

2 全球人工智能技術(shù)專(zhuān)利分布與關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別

2.1 年度趨勢(shì)

使用檢索策略在德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)里檢索，全球AI領(lǐng)域發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)為53 134件，按照專(zhuān)利申請(qǐng)年份(Filing Year)統(tǒng)計(jì)，圖1展現(xiàn)2010—2019年中國(guó)AI領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)圖。

圖1 2010—2019年全球AI發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)趨勢(shì)

由圖1可知，全球AI發(fā)明專(zhuān)利呈逐年上升趨勢(shì)，2012年以前的專(zhuān)利相對(duì)較少，近五年(2015年至2019年)專(zhuān)利增長(zhǎng)速度明顯加快。從2015年2 849件至2019年的14 094件，不到5年授權(quán)專(zhuān)利超過(guò)了5倍，說(shuō)明全球人工智能技術(shù)處在高速發(fā)展階段。由此可見(jiàn)，人工智能領(lǐng)域技術(shù)已引起業(yè)界極大的關(guān)注，AI技術(shù)正在成為研究熱點(diǎn)。

2.2 機(jī)構(gòu)分布

通過(guò)對(duì)比專(zhuān)利權(quán)人的情況，可以了解領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。對(duì)全球AI領(lǐng)域的53 134件發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出Top30的專(zhuān)利權(quán)人，如圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，從發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)數(shù)量上來(lái)看，專(zhuān)利權(quán)人排名首位是IBM，擁有1 744件專(zhuān)利，遙居榜首，其次是谷歌(913件)、微軟技術(shù)授權(quán)有限公司(617件)。Top30專(zhuān)利權(quán)人中大部分是美國(guó)企業(yè)，前30位中美國(guó)企業(yè)12家、日本企業(yè)9家、中國(guó)企業(yè)6家、韓國(guó)企業(yè)3家。其中百度、中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)、阿里巴巴集團(tuán)、平安科技代表了我國(guó)AI領(lǐng)域?qū)＠跈?quán)數(shù)最多的科技公司。

圖2 全球AI領(lǐng)域?qū)＠鸗OP30專(zhuān)利權(quán)人分布

3 全球人工智能技術(shù)專(zhuān)利知識(shí)圖譜繪制

3.1 專(zhuān)利類(lèi)別圖譜

以2010—2019年的人工智能相關(guān)專(zhuān)利為數(shù)據(jù)源，借助CiteSpace 5.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和可視化處理。繪制人工智能專(zhuān)利類(lèi)別共詞圖譜，得到共有85個(gè)節(jié)點(diǎn)，309個(gè)連接，網(wǎng)絡(luò)密度為0.086 6。圖中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)技術(shù)類(lèi)別，節(jié)點(diǎn)越大表示相應(yīng)時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的技術(shù)類(lèi)型專(zhuān)利數(shù)量越多。經(jīng)過(guò)LSI、LLR聚類(lèi)，最終得到共詞圖譜(見(jiàn)圖3)。

圖3 2010—2019年全球人工智能領(lǐng)域?qū)＠?lèi)別共詞

3.1.1 關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別

在一個(gè)表征技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利文獻(xiàn)共詞網(wǎng)絡(luò)中，中心度強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)一般代表該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，出現(xiàn)詞頻越高的專(zhuān)利類(lèi)別說(shuō)明該類(lèi)別的技術(shù)得到越廣泛的研究[3]。

通過(guò)對(duì)德溫特手工代碼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)排名Top30細(xì)分技術(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)AI技術(shù)大多歸類(lèi)于T01(數(shù)字計(jì)算機(jī))，特別是用于T01-J(數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))與T01-N(網(wǎng)絡(luò)與信息傳輸)。這說(shuō)明人工智能領(lǐng)域的大多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)都涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

同時(shí)發(fā)現(xiàn)，AI的關(guān)鍵技術(shù)主要聚焦在字符識(shí)別、圖像識(shí)別、語(yǔ)言識(shí)別、軟件產(chǎn)品、機(jī)器學(xué)習(xí)、便攜式移動(dòng)終端等領(lǐng)域。特別是視覺(jué)識(shí)別(包括字符識(shí)別、圖像識(shí)別)、語(yǔ)言識(shí)別是人工智能諸多細(xì)分領(lǐng)域的共性技術(shù)。智能產(chǎn)品、智能教育、智能終端是人工智能的重要應(yīng)用領(lǐng)域(見(jiàn)表1)。

表1 人工智能領(lǐng)域技術(shù)類(lèi)別中心度分析

3.1.2 熱點(diǎn)技術(shù)判斷

結(jié)合圖3和表2可知，人工智能的熱點(diǎn)技術(shù)分布在智能診療、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域；聚焦在機(jī)器學(xué)習(xí)、識(shí)別技術(shù)(字符、圖像、語(yǔ)音)、數(shù)據(jù)庫(kù)算法等基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。這與人工智能關(guān)鍵技術(shù)所在領(lǐng)域一致，說(shuō)明人工智能企業(yè)或機(jī)構(gòu)已識(shí)別并著重研發(fā)出人工智能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。

表2 研究熱度排前10的技術(shù)類(lèi)別

3.1.3 技術(shù)前沿領(lǐng)域識(shí)別

CiteSpace的突現(xiàn)度(Burst term)代表該技術(shù)的前沿領(lǐng)域。筆者聚焦2010—2019年的突現(xiàn)詞，借以探究人工智能領(lǐng)域技術(shù)前沿(見(jiàn)圖4)。研究發(fā)現(xiàn)，近十年人工智能前沿領(lǐng)域主要聚焦在智能穿戴設(shè)備(便攜式技術(shù)、智能手機(jī))、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)(智能自然語(yǔ)音翻譯、語(yǔ)音控制)、機(jī)器學(xué)習(xí)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯關(guān)系)、視覺(jué)識(shí)別技術(shù)(色彩處理)。其中，智慧商業(yè)、智能制造、語(yǔ)音識(shí)別是AI未來(lái)最有發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。

圖4 近10年人工智能領(lǐng)域技術(shù)前沿

3.2 專(zhuān)利權(quán)人圖譜

節(jié)點(diǎn)類(lèi)行選擇“Institution(機(jī)構(gòu))”，主題詞來(lái)源選擇“title(標(biāo)題)”“abstract(摘要)”“author keywords(作者關(guān)鍵詞)”和“keywords(關(guān)鍵詞)”，閾值調(diào)節(jié)為(2，3，15)、(3，3，20)、(4，3，20)，分別表示相應(yīng)類(lèi)別的出現(xiàn)、共現(xiàn)次數(shù)及詞間相似系數(shù)的最低要求，同時(shí)設(shè)置每年出現(xiàn)頻次最高的50個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。最終得到共有254個(gè)節(jié)點(diǎn)，503個(gè)連接，網(wǎng)絡(luò)密度為0.015 7。經(jīng)過(guò)LSI、LLR聚類(lèi)，最終得到人工智能專(zhuān)利權(quán)人共詞圖譜(見(jiàn)圖5)。

圖5 2010—2019年全球人工智能領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)人共詞

3.2.1 專(zhuān)利強(qiáng)度較高的專(zhuān)利權(quán)人識(shí)別

專(zhuān)利強(qiáng)度是專(zhuān)利價(jià)值判斷的綜合指標(biāo)，其高低可從總體上反映目標(biāo)專(zhuān)利的價(jià)值大小。該指標(biāo)囊括了專(zhuān)利權(quán)利要求數(shù)量、專(zhuān)利引用與被引用頻次、專(zhuān)利家族、專(zhuān)利訴訟數(shù)量、專(zhuān)利年齡、專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)長(zhǎng)等多個(gè)專(zhuān)利價(jià)值衡量要素，是一個(gè)綜合性的專(zhuān)利價(jià)值判斷指標(biāo)[4]。一方面，CiteSpace可以通過(guò)對(duì)中心度測(cè)度，挖掘出人工智能領(lǐng)域的關(guān)鍵專(zhuān)利權(quán)人。另一方面，CiteSpace可以通過(guò)被引用頻次排序，探索出人工智能領(lǐng)域的熱點(diǎn)專(zhuān)利權(quán)人。筆者將關(guān)鍵專(zhuān)利權(quán)人和熱點(diǎn)專(zhuān)利權(quán)人進(jìn)行交叉對(duì)比，揀選出專(zhuān)利強(qiáng)度TOP20的專(zhuān)利權(quán)人(見(jiàn)表3)。

3.2.2 具有潛力的專(zhuān)利權(quán)人識(shí)別

CiteSpace的突現(xiàn)度(Burst term)代表該技術(shù)的前沿領(lǐng)域。筆者聚焦2010—2019年的突現(xiàn)詞，識(shí)別出人工智能領(lǐng)域最有潛力的專(zhuān)利權(quán)人(見(jiàn)表4)。

透過(guò)表4，不難發(fā)現(xiàn)百度、努比亞、小米、廣東工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、西安電子科技大學(xué)是全球人工智能領(lǐng)域最有發(fā)展?jié)摿Φ闹袊?guó)企業(yè)和高校。

百度深耕人工智能多年，涉及領(lǐng)域眾多，從基礎(chǔ)層的人臉檢測(cè)深度學(xué)習(xí)算法PyramidBox、技術(shù)層的百度云手勢(shì)，到應(yīng)用層的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的Apollo平臺(tái)、小度人臉閘機(jī)、小度機(jī)器人。未來(lái)百度或?qū)⒁I(lǐng)全球人工智能技術(shù)的革新。

表3 專(zhuān)利強(qiáng)度TOP20的專(zhuān)利權(quán)人

表4 近3年人工智能領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)人突現(xiàn)詞分析結(jié)果

小米在人工智能領(lǐng)域投入巨大，在聲學(xué)、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言理解、圖像視覺(jué)、深度學(xué)習(xí)、智能設(shè)備接入等領(lǐng)域都獲得巨大突破。2019年推出的“手機(jī)+AIoT”戰(zhàn)略(包括小愛(ài)同學(xué)、小米智能家居等)就是讓最新技術(shù)“落地”的產(chǎn)業(yè)布局。同樣，德勤《全球人工智能發(fā)展白皮書(shū)2019》篩選出了全球50家高增長(zhǎng)企業(yè)，其中中國(guó)有14家，小米赫然在榜。

在智能手機(jī)領(lǐng)域，努比亞成為最具發(fā)展?jié)摿Φ闹袊?guó)企業(yè)。努比亞搭載智能人臉識(shí)別、智能邊緣處理、背景虛化、3D智能美顏、像素級(jí)膚質(zhì)增強(qiáng)、3D智能瘦臉、智能面部補(bǔ)光、智能膚色提亮等技術(shù)提升手機(jī)拍照效果，打造手機(jī)接近單反的拍照表現(xiàn)。

廣東工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、西安電子科技大學(xué)與國(guó)內(nèi)外企業(yè)和高校就云服務(wù)、云計(jì)算、人臉識(shí)別的算法技術(shù)層面展開(kāi)了廣泛的合作研究，成為全球最有發(fā)展?jié)摿Φ娜斯ぶ悄苎芯繖C(jī)構(gòu)。

4 中國(guó)機(jī)會(huì)

2017年中國(guó)宣布了自己的人工智能發(fā)展規(guī)劃，即到2030年中國(guó)將成為全球人工智能的研發(fā)中心。對(duì)此，美國(guó)已采取舉國(guó)體制發(fā)展人工智能，并把中國(guó)作為首要競(jìng)爭(zhēng)國(guó)家。中國(guó)并不是人工智能始發(fā)國(guó)家，整體上仍屬跟蹤發(fā)展階段，特別是在核心技術(shù)和核心零部件方面，我國(guó)較歐美先行者明顯“先天不足”。結(jié)合上文中對(duì)全球人工智能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢(shì)的分析，中國(guó)人工智能未來(lái)發(fā)展機(jī)會(huì)可能有以下幾點(diǎn)。

緊盯領(lǐng)先國(guó)家AI研發(fā)趨勢(shì)和戰(zhàn)略導(dǎo)向，與其他國(guó)家開(kāi)展多領(lǐng)域合作，提升中國(guó)AI影響力。專(zhuān)利強(qiáng)度高的專(zhuān)利人和最具發(fā)展?jié)摿?zhuān)利權(quán)人大多聚焦在美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)。受到美國(guó)政府對(duì)華不友好政策的阻撓，難以與美國(guó)ICT巨頭企業(yè)開(kāi)展多元合作，但不影響中國(guó)與其他國(guó)家展開(kāi)AI多領(lǐng)域研發(fā)合作。

抓緊推出AI標(biāo)準(zhǔn)，提高中國(guó)AI話語(yǔ)權(quán)。AI標(biāo)準(zhǔn)的建立將為統(tǒng)一全球AI技術(shù)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。因此，美國(guó)、歐盟紛紛推出自己的AI標(biāo)準(zhǔn)。盡管2018年中國(guó)推出《人工智能標(biāo)準(zhǔn)化白皮書(shū)2018》，明確了AI概念與范疇，但未能對(duì)技術(shù)層面劃定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也未涉及AI道德標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)作為緊逼美國(guó)的AI領(lǐng)先國(guó)家，急需學(xué)界、業(yè)界等多領(lǐng)域?qū)＜彝Υ蛟熘袊?guó)首個(gè)系統(tǒng)、全面的AI標(biāo)準(zhǔn)，提高中國(guó)AI話語(yǔ)權(quán)。

以算法端為中心，芯片和開(kāi)源數(shù)據(jù)作為AI發(fā)展的硬件和軟件，向產(chǎn)業(yè)上下游延伸，構(gòu)建完整AI產(chǎn)業(yè)鏈。中國(guó)專(zhuān)利強(qiáng)度高的專(zhuān)利人和最具發(fā)展?jié)摿?zhuān)利權(quán)人大多是AI某一領(lǐng)域的硬核企業(yè)，缺乏跨領(lǐng)域關(guān)鍵企業(yè)。這也反映出中國(guó)AI應(yīng)用場(chǎng)景廣而散的特點(diǎn)，缺乏跨領(lǐng)域關(guān)鍵企業(yè)帶動(dòng)整個(gè)AI產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)。未來(lái)中國(guó)重點(diǎn)是從算法端向上下游延伸，芯片和開(kāi)源開(kāi)放平臺(tái)作為人工智能發(fā)展的硬件和軟件，以此挖掘跨領(lǐng)域關(guān)鍵企業(yè)，構(gòu)建完整的AI產(chǎn)業(yè)鏈。