一文看懂中美AI产业布局 美国领衔芯片、算法、NLP领域

[导读] 人工智能是当前人类所面对的最为重要的技术社会变革。从各国政府到资本、业界都热情拥抱人工智能。在此大背景下,我们有必要知道技术的壁垒在哪里,了解商业化的边界在哪里,才能更好地理解人工智能。

人工智能是当前人类所面对的最为重要的技术社会变革。从各国政府到资本、业界都热情拥抱人工智能。在此大背景下,我们有必要知道技术的壁垒在哪里,了解商业化的边界在哪里,才能更好地理解人工智能。

近日,腾讯研究院出台《中美两国人工智能产业发展报告》。本文对此进行摘取和解读,以下为报告内容:

从全球范围来看,人工智能领先的国家主要有美国、中国及其他发达国家。

截止到 2017 年 6 月,全球人工智能企业总数达到 2542 家,其中美国拥有 1078 家,占据 42% ;中国其次,拥有 592 家,占据 23% 。中美两国相差 486 家。其余 872 家企业分布在瑞典、新加坡、日本、英国、澳大利亚、以色列、印度等国家。

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从现有统计上看,美国人工智能企业从 1991 年开始创建,从 1991 年– 1997 年历经萌芽时期, 1998 年–2004 年阶段经历发展期, 2005 年– 2013 年阶段历经高速成长期, 2013 年至今进入平稳阶段。

和美国相比,中国的 AI 产业进步略晚, 1996 年开始起步, 2003 年进入发展时期, 2008 年– 2015 年期间进入高速成长时期,到 2015 年期间,人工智能有关的企业达到 166 家。

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中美 AI 创投融资对比

技术如果得到资本的加持,将会推动技术的落地和进步。

美国的 AI 产业布局非常完善,基础层、技术层和应用层都有涉及,尤其是在算法、芯片和数据等产业核心领域,积累了强大的技术创新优势,各层级企业数量全面领先中国。相比较而言,中国在基础元器件、基础工艺等方面差距较大。

从基础层的芯片企业数量来看,中国拥有 14 家,美国 33 家,中国仅为美国的 42% 。 而技术层,中国拥有 273 家,美国拥有 586 家,中国为美国的 46% 。 在应用层,中国拥有 304 家公司,美国拥有 488 家,中国是美国 62.3% 。

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总体来看,美国在企业数量上全面领先中国,基础层和技术层的企业数量约为中国的 2 倍,但是在应用层上,中国和美国的差距略小。

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中国投资者在应用层关注的更多。

中国人工智能企业中,融资占比排名前三的领域为计算机视觉与图像,融资 143 亿元,占比 23% ;自然语音处理,融资 122 亿元,占比 19% ;以及自动驾驶/辅 助驾驶融资 107 亿元,占比 18% 。

值得一提的是:中国的自动驾驶/辅助驾驶企业虽然只有 31 家,但融资额是第三,表明中国的投资者非常看好这一领域。

美国投资者对于基础层更为看重。

在美国人工智能企业中,融资占比排名前三的领域为芯片/处 理器融资 315 亿占比 31% ,机器学习应用融资 207 亿占比 21% ,自然语言处理融资 134 亿占比 13% 。芯片企业的数量排名第八, 33 家,但融资量却是第一,美国的芯片实力和资金吸引力,可见一斑。

中国的弱点在芯片,近年来,中国的创业者和投资者逐渐开始关注对芯片,截止至2017年6月,中国处理器/芯片投资事件比重排名第四,占比7.55%,但可能由于基础层公司少,投资门槛高,导致事件数量仍和美国有较大差距。

美国的大笔投资热点在机器学习应用,这一领域同时也是仅次于芯片的吸金领域。美国的 AI 已经在各行各业都产生了连带效应。

而中国只在自动驾驶/辅助驾驶、计算机视觉与图像等领域应用较多,相对而言还是比较狭窄的。

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未来趋势预判

泡沫即将出现,主要的信号有两个:

资金多而项目少

综合过往数据和 2017 年前半年的情况,今年美国新增企业数量将跌到谷底,预计在 2017 结束之前,美国新增企业数量范围将在 25-30 家之间徘徊。

同时,美国的累计融资量持续快速增长,最后将稳定在 1380-1500 亿元的区间。 18 年后,中美两国 AI 企业数量增长都将有所恢复,但依然平缓。

周期长而营收难

通俗地说,现在的人工智能被高估了。深度学习起源于上世纪八九十年代的神经网络研究。在很多情况下,前沿研究是由对已有方法的微小改动和改进组成,而这些方法在几十年就已经被设计出来了。

尽管如此,市场热炒的人工智能技术和产品的成熟度仍然有限。许多项目和技术,并不能直接获得消费者欢迎,还需要相当长的时间才能走向成熟。

这种前提下,创业项目不得不舍弃大众消费市场而致力于解决企业级问题,创新公司的商业模式回归到类似传统 IT 厂商的角色,进一步加大了营收难度。

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预计在 2020 年之前,美国累计 AI 公司数量将会超过 1200 家,累计融资将达到 2000 亿人民币;根据历史数据推断,中国在 2017 年年末达到 745 亿融资总额。

中美 AI 巨头卡位战

引领 AI 产业发展的技术竞赛,主要是巨头之间的角力。目前,苹果、谷歌、微软、亚马逊、Facebook 五大巨头都在人工智能领域部署更多的资源;不仅国外巨头如此,国内的 BAT 都卯足马力,积极布局人工智能。

美国的巨头通过收购拼抢人才,强化技术储备;同时争相开源,构建生态,人工智能的平台化、云端化将成为全球发展的潮流。

而中国的巨头凭借场景和数据优势,在计算机视觉、语音识别等领域,具备了和美国巨头一较高下的实力。

中美巨头的产业布局

美国巨头呈现出全产业布局的特征,包括基础层、技术层、应用层,均有布局;而中国巨头主要集中在应用侧,只在技术层局部有所突破。

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技术层:争抢人才,构建生态

巨头们通过招募高端人才、组建实验室等方式加快对关键技术的研发,Facebook 在 2013 年开始就成立了 Facebook 人工智能研究实验室,研究图像识别、语义识别等人工智能技术;

同年,国内的巨头百度亦成立深度学习实验室,研究方向包括深度学习、计算机视觉、机器人等领域。

下图整理了各大巨头的 AI 实验室的名称、成立年份、简介:

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除了成立实验室以外,巨头们一会通过投资和并购储备人工智能研发人才和技术。

其中,Google 于 2014 年以 4 亿美元收购了深度学习算法公司 Deepmind ,该公司开发的 AlphaGo 为 Google 的人工智能添上了浓墨重彩的一笔。

CB Insights 的研究报告整理了 2011 年— 2016 年人工智能主要收购事件:

谷歌自 2012 年以来共收购了11家人工智能创业公司,是所有科技巨头中最多的,苹果、Facebook 和英特尔分别排名第二、第三和第四。集中于计算机视觉、图像识别、语义识别等领域。

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建立开源生态,占领产业核心

大公司纷纷拥抱开源有两方面原因:

第一,通过开源来构建生态和护城河。

无论是谷歌、亚马逊还是 BAT 都已经拥有云计算基础设施,Google 、微软一直在讲的开源、 AWS 推出的 AI 功能,本质上并无差别,都是为了赋予自家云端客户更强的数据处理能力。

在现有的云服务市场中,科技巨头占据多数,构建基于人工智能的云服务将成为巨头的下一个主战场。AI是信息基础设施的一个升级,是今后产业发展的巨大引擎。巨头都想把握升级过程中涌现的大量机会,赋能全行业。

第二, 开源是一种开放式创新。

通过开源深度学习平台,不仅可以吸引大量开发者,还可以为机器学习提 供大量的数据支持,以及大量的现实场景。

人工智能的常见开发框架包括谷歌的 TensorFlow、Facebook 的 Torch、Microsoft 的 CNTK 以及 IBM 的SystemML 。这些框架的地位类似于人工智能时代的 iOS/Android 。开源也成为了这些 软件开发框架共同的策略。

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2015 年,谷歌将内部采用深度学习的技术整理到一起,发布第二代人工智能系统 TensorFlow ,并宣布将其开源。 TensorFlow 包括很多常用深度学习技术、功能和例子的框架。

2013 年卷积神经网络发明者Yann LeCun加入 Facebook,带领公司的图像识别技术和自然语言处理技术大幅提升。

Facebook 的深度学习框架是基于之前的 Torch 基础上实现的,于 2015 年 12 月开源。此外,Facebook 还开源了人工智能硬件平台 Big Sur 等十余个项目。

国内的巨头也是走开源的路线: 2016 年,百度开放了其深度学习平台 Paddle-Paddle ,覆盖了搜索、图像、语音识别、语义处理、用户画像等领域的技术。

腾讯不同事业部都在不同领域展开 AI 研究。AI Lab 注重将技术与腾讯业务场景相结合,即游戏、社交、内容生态。

应用层:抢夺语音交互入口,征战云站务

近日, APP 分析公司 Vetro Analytics 公布了一份“基于AI的个人助理如何重塑用户习惯”的报告。

该报告显示,凭借苹果设备广泛的用户群体,最早面世的Siri 仍然是老大,但一年内流失 15% 的用户。 与之相对的是 Amazon Alexa 的崛起。

Alexa 伴随着 Amazon Echo 智能音箱诞生,用户数 量在一年内增长 325% 。 谷歌、微软、苹果、Facebook 都在争夺这块市场。

微软也推出了内嵌 Cortana 的 Invoke 音箱,并且将“Conversation as Platform”(对话即平台)作为战略。

国内企业中,京东在两年前与科大讯飞合作布局了智能音箱,致力于成为家庭控制中心。数月前,阿里推出了围绕着购物场景的智能音箱天猫精灵 X1 。激烈的音箱之争背后是下一代服务入口之争。

行业解决方案

人工智能必然走向云化,机器学习对于云来说是一项关键的技术,它能训练大规模的 AI 网络,不断自我学习和提升。

在这一点上,Amazon、Google 这些拥有较好云端设施的公司将很有优势。

亚马逊不仅基于 AI 构建和优化了大量自身业务,也利用 AWS 云为其他厂商提供了高效的 AI 解决方案。 “云+AI”成为新的趋势,Google 寄希望于借 AI 赶超 AWS 。

2015 年,微软发布了“微软认知服务”,这是一个基于微软云平台 Azure 的智能 API (应用程序编程接口),涵盖了五大方向的人工 智能技术,包括了计算机视觉、语音、语言、知识、搜索五大类 API 。

国内的 BAT 三巨头在云服务领域也纷纷引入人工智能。

百度从两三年前就开始用 GPU 代替 CPU 进行计算,提升数据处理能力。2016 年,阿里云发布 面向深度学习、3D 图像渲染的新一代 HPC 平台。

腾讯云在搭建DI-X深度学习与机器学习平台的基础上,开放图像处理、语音处理和自然语言处理能力为自动驾驶、安防、智慧法庭、智能家居、智 能营销等多个场景提供解决方案,致力于“让小企业也能用到 AI 能力”。

基础层:美国巨头深入产业核心布局芯片

人工智能芯片主要包括 GPU、FPGA、ASIC 以及类脑芯片。在人工智能时代,它们各自发挥 优势,呈现出百花齐放的状态。

Google 的 TPU ,是专门为其深度学习算法 Tensor Flow 设计的,TPU 也用在了 AlphaGo 系统中。今年发布的第二代 Cloud TPU 理论算力达到了 180T Flops,能够对机器学习模型的训练和运行带来显著的加速效果。

而英伟达是 GPU 的行业领袖,GPU 是目前深度学习领域的主流芯片,拥有强大的并行计算力。而另一个老牌芯片巨头,英特尔则是通过大举收购进入 FPGA 人工智能芯片。

类脑芯片是一种基于神经形态工程,借鉴人脑信息处理方式,具有学习能力的超低功耗芯片。 IBM 从 2008 年开始模拟人类大脑的芯片项目 。

苹果正在研发一款名为“苹果神经引擎”(Apple Neural Engine)的专用芯片。该芯片定位于本地设备AI任务处理,把面部识别、语音识别等 AI 相关任务集中到AI模块上,提升AI算法效率, 未来可能嵌入苹果的终端设备中。

芯片由于投资周期长、专业技术壁垒厚、市场相对比较狭小,导致竞争非常激烈且难以进入。

卡位之战,谁能胜出?

在人工智能卡位战中,巨头们战术趋同,即建立技术壁垒,软硬件双线发展,做好平台生态。

但战略上略有不同:Google 是全球在人工智能领域投入最大且整体实力最强的 ,Google 希望利用开源系统构建 AI 生态,覆盖更多用户使用场景,从互联网、移动互联网 等传统业务延伸到智能家居、自动驾驶、机器人等领域,积累更多数据信息。

亚马逊的特点是 B 端和 C 端共同发力。通过智能音箱和语音助手引领人工智能消费 级行业生态。另一方面,用人工智能深化 AWS 云计算服务,赋能全行业。

Facebook在人工智能领域的布局主要围绕着其用户的社交关系和社交信息来展开

国内三巨头中,百度相对激进,宣布了“All in AI”战略,随着陆奇的强势加盟,将全力推动百度转型成 AI 平台型公司。腾讯、阿里基于自身产品功能进行试水。

除了正面竞争,巨头们在人工智能领域的积极合作。

2016 年 9 月, Facebook 、亚马逊、谷 歌、IBM 、微软五大巨头成立了非盈利组织“Partnership on AI”(人工智能合作组织),旨在分享 AI 领域的最佳技术实践,促进公众对 AI 的理解,挖掘可以促进社会福祉的 AI 研究领域以及提供一个公开参与的平台。

中美 AI 领域人才队伍

当前,人工智能领域的竞争,主要体现为人才之争。 只有投入更多的科研人员,不断加强基础研究,才会获得更多的智能技术。

美国产业人才总量是中国的两倍

美国 1078 家人工智能企业约有 78700 名员工,中国 592 家公司中约有 39200 位员工,只有美国的 50% 。其中,美国基础层人才数量是中国的 13.8 倍。

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在自然语言处理领域,美国员工人数是中国的 3 倍,美国20200 人,中国 6600 人;

处理器/芯片,美国员工人数是中国的 13.8 倍,美国 17900 人,中国 1300 人;

机器学习应用,美国员工人数是中国的 1.8 倍,美国 17600 人,中国 9800 人;

智能无人机,美国员工人数是中国的 1.98 倍,美国 9220 人,中国 4660 人;

计算机视觉与图像,美国员工人数是中国的 2.87 倍,美国 4335 人,中国 1510 人。

中国仅在智能机器人领域人才稍多, 6400 人,约为美国同领域人数的 3 倍。

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数据公司 Quid 表示,去年,包括谷歌、Facebook、微软在内的科技公司花费了约 85 亿美元用于研究、收购及网罗人才,比 2010 年多四倍。

数据公司 Paysa 数据显示,美国的公司平均每年给 1 万名人工智能方面人才发放的工资约为 6.5 亿美元。其 中,亚马逊花费超 2 亿美元招揽人工智能人才,居各大公司之首。

中美人才培养模式尚存在差距

很多高校在很长时间内并没有人工智能专业,而在人工智能的诞生地美国,基本上大的院校都有人工智能专业和研究方向。

以美国卡梅隆大学为例,设有专门的机器人研究所,其中光教授就有 100 多位,纵向而言,中国布局的时间也比较晚。教育系统之间的差别也将影响人工智能领域的研究重心。

目前,中国政府致力于加强 AI 人才建设。AI人才储备正在出现新的趋势。“千人计划”吸引了一批优秀研究者回国,国内的巨头企业也正在致力于吸引来自世界各地的研究者。

未来,还需继续建立核心技术人才培养体系,加强人工智能一级学科的建设,加强企业和学术 界的人才流通,打造坚实的人才基础,推进产业健康发展 。

人工智能应用热点

人工智能技术不断突破,尤其是语音识别、自然语言处理、图像识别、人脸识别为代表的感知技术取得了重大技术进步,并且围绕着这些技术涌现出了大量的创业热潮。

相关技术已经开始从实验室走向了应用市场,特别是在交通、医疗、工业、农业、金融、商业等领域应用加快,带动了一批新技术、新业态、新模式、新产品的突破式发展,带来了深刻的产业变革,有望重塑全球产业格局。

这一轮的人工智能技术的应用中,自动驾驶、智能医疗、智能安防、服务型机器人、智能交通、智能制造、智能娱乐等应用成为了全球人工智能市场的热点。

目前,人工智能的产业应用能够落地,得以三大支撑平台,基础层的开源算法平台、技术层云平台、应用层的应用平台。

目前 Google、Facebook、微软都已经推出了深度学习算法开源平台,目前国内只有百度开放平台 paddle paddle 。

得益于近年中国移动互联网的快速发展,为中国积累了巨大的 C 端用户基数,但在 B 端的制造、 交通、金融、医疗等传统行业仍然发展相对落后,相比之下,美国传统行业基础设施水平高于中国。

因此,中国的传统行业借助人工智能实现转型升级的需求更为迫切,市场增长的后劲很足。

国内人工智能玩家有以百度、阿里巴巴和腾讯为代表的互联网巨头,也有如科大讯飞这样的 AI 技术领域龙头,这些企业作为国内人工智能的核心力量与关键势力,构成了国内人工智能的第一梯队。

美国巨头的人工智能应用主要围绕大数据挖掘, 如 Facebook 建造能够理解海量数据的人 工智能机器,谷歌在人工智能的侧重点比较多,包括自动驾驶、智能机器人等等。在行业应用中更为广泛。

自动驾驶

自动驾驶将推动汽车领域重大技术革命,因此世界各国对智能车辆的研发竞争日趋激烈。目前,行业正处于辅助驾驶向半自动驾驶推进的阶段。

谷歌、意大利帕尔玛大学和百度的智能汽车原型系统,综合看来,国内外研发无人驾驶汽车的公司都 把无人驾驶商用的时间线划在了 2020 年前后。

因此,接下来的 3 到 4 年将会是这一技术商业化落地的冲刺时期。

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智能机器人

大部分智能机器人目前还处于产业发展初期,尤其是智能服务机器人仍处于产业化起步阶段, 但随着全球人工智能正在步入第三次高潮期,智能化成为当前机器人重要的发展方向,人工智能与机器人跨界融合创新进一步提升机器人智能化程度。

中美在智能机器人领域的差别主要在于,前者 关注专业领域机器人的应用,如医疗、机械作业和家居类等领域较多;而后者则侧重在企业或个人 的智能辅助工具,因此,涉及的行业更多,覆盖范围更广。

从全球范围来看,日本 ASMO Actroid-F 仿人机器人、Pepper 智能机器人,美国 BigDog 仿生机器人等一大批智能机器人快速涌现。

巨头企业也纷纷通过收购机器人企业,将智能机器人作为人工智能重要的载体,推动人工智能发展:

例如谷歌相继收购 Schaft、Redwood Robotics 等 9 家机器人公司,积极在类人型机器人制造、机器人协同等方面布局。

从国内市场来看, 2015 年,国内包括商用机器人在内的服务机器人市 场规模大约在 82 亿元左右,2016 年将增长至 140 亿元左右,而 2017 年市场规模将突破 200 亿元。

随着智能机器人市场规模越来越大,且智能机器人切入点种类繁多,创业公司和巨头纷纷从不同的 领域、方向和切入点加入智能机器人领域的市场争夺。

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此外,人工智能在智慧城市、智能家居、智能金融、智能制造、智慧医疗等领域亦大有可为,能够解放大量的劳动力、促进生产效率的提升。

结语

AI 时代群雄逐鹿,中美两国充分认识到人工智能的重要意义,从人才到政策全面扶植人工智能企业。国家实力的提升来源于科技企业创新。

美国以绝对实力处于领先地位,一批中国初创企业也在蓄势待发,中国企业也将有机会成为 AI 时代的弄潮儿。

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