人工智能(AI)正日益推動技術(shù)和商業(yè)的快速發(fā)展，從自動駕駛到醫(yī)學(xué)診斷再到先進(jìn)的制造技術(shù)。受數(shù)字化大數(shù)據(jù)和快速計算機(jī)處理能力的推動，人工智能從理論領(lǐng)域開始轉(zhuǎn)向全球市場，具有潛在的革命性影響：

人工智能可以改善天氣預(yù)測， 提高農(nóng)作物產(chǎn)量，增強(qiáng)癌癥檢測，預(yù)測流行病并提高工業(yè)生產(chǎn)力。

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對于每個這些領(lǐng)域，本刊物提供了數(shù)據(jù)和分析，從而確定趨勢、主要參與者、地理分布和市場活動，包括收購和訴訟。此外，它還包括了來自全球各地的人工智能專家的貢獻(xiàn)，解決諸如人工智能技術(shù)的現(xiàn)有和潛在用途和影響、法律和監(jiān)管問題、數(shù)據(jù)保護(hù)和倫理問題等。

根據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）在專利數(shù)據(jù)分析方面的專業(yè)知識，WIPO技術(shù)趨勢系列中的第一份出版物調(diào)查了新興人工智能時代的趨勢：它分析了專利、科學(xué)出版和其他數(shù)據(jù)，以回顧人工智能的過去和當(dāng)前趨勢，同時提供了有關(guān)這一領(lǐng)域在未來幾年內(nèi)如何發(fā)展創(chuàng)新的見解。

該出版物是首批系統(tǒng)研究人工智能技術(shù)趨勢的出版物，目的是發(fā)現(xiàn)哪些領(lǐng)域最需要人工智能創(chuàng)新活動，哪些公司和哪些機(jī)構(gòu)正在引領(lǐng)人工智能開發(fā)，以及未來增長市場的方向。

WIPO將人工智能領(lǐng)域設(shè)計了一個新的框架，將AI相關(guān)技術(shù)分組，以反映AI的三個方面：AI中使用的技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)；功能應(yīng)用，如語音處理和計算機(jī)視覺；以及應(yīng)用領(lǐng)域，包括電信和運輸。

圖1 AI技術(shù)

自20世紀(jì)50年代人工智能出現(xiàn)以來，相關(guān)學(xué)者和研究人員已經(jīng)申請了近34萬項與人工智能相關(guān)的發(fā)明，并發(fā)表了超過160萬份科學(xué)出版物。值得注意的是，與AI相關(guān)的專利申請正在迅速增長：自2013年以來超過一半的發(fā)明已確定發(fā)表。

雖然最早的有關(guān)人工智能的科學(xué)出版物可以追溯到幾十年前，但這類出版物的繁榮只是在2001年左右開始的，比專利申請的激增提前了大約12年。此外，科學(xué)論文與發(fā)明的比例從2010年的8：1下降到2016年的3：1。這表明人工智能技術(shù)正在從理論研究轉(zhuǎn)向商業(yè)應(yīng)用。

圖2 AI功能應(yīng)用

機(jī)器學(xué)習(xí)是AI專利中的主要人工智能技術(shù)，在所有已確定的發(fā)明(134777份專利文件)中，機(jī)器學(xué)習(xí)占了三分之一以上。與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的專利申請以年均28%的速度增長，2016年共提交20195件專利申請(2013年為9567件)。

推動人工智能革命的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)是深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這些是專利申請中增長最快的人工智能技術(shù):從2013年到2016年，深度學(xué)習(xí)平均每年增長175%，2016年專利申請達(dá)到2399項;與此同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以46%的速度增長，2016年有6506項專利申請。

在人工智能的功能應(yīng)用中，包括圖像識別在內(nèi)的計算機(jī)視覺是最受歡迎的。49%的人工智能相關(guān)專利(167,038份專利文件)提到了計算機(jī)視覺，平均每年增長24%(2016年提交的專利申請為21,011份)。

2013年至2016年期間，人工智能功能應(yīng)用的專利申請量增長率最高的是機(jī)器人和控制方法的人工智能，這兩個領(lǐng)域的專利申請量平均每年增長55%。

在已確定的人工智能相關(guān)專利數(shù)據(jù)中觀察到的增長率明顯高于所有技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠钠骄暝鲩L率，2013年至2016年的年均增長率為10%。

圖3 AI應(yīng)用領(lǐng)域

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與人工智能相關(guān)的專利不僅包含人工智能的技術(shù)和應(yīng)用，往往還涉及到一個應(yīng)用領(lǐng)域或行業(yè)。分析表明，許多行業(yè)都在探索人工智能的商業(yè)開發(fā)。本次分析確定了20個應(yīng)用領(lǐng)域，其中62%的人工智能專利數(shù)據(jù)中至少提到了一個。

這些領(lǐng)域包括:電信(在所有已確定的專利文件中占15%)、交通(15%)、生命和醫(yī)學(xué)科學(xué)(12%)以及個人設(shè)備、人機(jī)交互(HCI)(11%)。其他的行業(yè)還包括銀行業(yè)、娛樂、安全、工業(yè)、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)(包括社交網(wǎng)絡(luò)、智慧城市和物聯(lián)網(wǎng))。

許多與人工智能相關(guān)的技術(shù)可以在不同的行業(yè)中得到應(yīng)用，這可以從涉及多個行業(yè)的大量人工智能專利中看出。交通不僅在整體結(jié)果中表現(xiàn)突出，而且在人工智能相關(guān)專利申請增長率最高的領(lǐng)域中也有突出表現(xiàn)。

2013年至2016年間，交通領(lǐng)域的專利申請年增長率為33%。當(dāng)觀察2006 - 2016年的趨勢時，交通技術(shù)的繁榮變得更加明顯:2006年，交通技術(shù)僅占應(yīng)用的20%，到2016年，交通技術(shù)占應(yīng)用的三分之一(超過8700份申請)。

雖然沒有像運輸業(yè)那樣呈現(xiàn)出高增長率，但在2013年至2016年間，與人工智能相關(guān)的電信領(lǐng)域的專利申請量仍以年均23%的速度增長，2016年的申請量為6684件。

在電信領(lǐng)域，增長最快的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)/互聯(lián)網(wǎng)(17%)和廣播電視廣播(17%)。生命和醫(yī)學(xué)科學(xué)同期增長12%，2016年共有4112份專利申請，其中醫(yī)學(xué)信息學(xué)增長18%，公共衛(wèi)生增長17%。從2013年到2016年，個人設(shè)備、計算和HCI每年平均增長11%，2016年共有3977份專利申請，其中情感計算子領(lǐng)域(37%)增長顯著，它能識別人類情感。

專利申請量顯著增長的部門內(nèi)的其他部門和子類別包括：智能城市(年增長率47%)；農(nóng)業(yè)(32%)；政府計算機(jī)(30%)；以及銀行和金融(28%)。

與人工智能相關(guān)的發(fā)明中，近70%提到了人工智能技術(shù)、應(yīng)用或領(lǐng)域與另一種技術(shù)、應(yīng)用或領(lǐng)域的結(jié)合。專利申請中最常見的組合是：深度學(xué)習(xí)與計算機(jī)視覺；計算機(jī)視覺與交通、電信和安全；本體工程與自然語言處理；以及機(jī)器學(xué)習(xí)與生命和醫(yī)學(xué)科學(xué)。這些組合表明，在不久的將來，人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展值得關(guān)注。

圖4 來源網(wǎng)絡(luò)

在排名前30的人工智能專利申請機(jī)構(gòu)中，有26家是公司，只有4家是大學(xué)或公共研究機(jī)構(gòu)，這種模式適用于大多數(shù)AI技術(shù)和應(yīng)用程序。在申請人工智能相關(guān)專利的前20家公司中，有12家來自日本，3家來自美國，2家來自中國，日本消費類電子產(chǎn)品公司的比例尤其高。

IBM擁有最大的AI專利申請組合，共有8,290項發(fā)明，其次是微軟，共有5,930項。兩家公司的組合都涵蓋了一系列人工智能技術(shù)、應(yīng)用和領(lǐng)域，表明這些公司并未將其活動范圍限制在特定行業(yè)或領(lǐng)域。

排名前五的其他申請人是東芝(5,223)，三星(5,102)和NEC(4,406)。中國國家電網(wǎng)公司已經(jīng)進(jìn)入前20名。從2013年到2016年，其專利申請量平均每年增加70％，特別是在仿生學(xué)和支持向量機(jī)(SVM)方面的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。

在某些技術(shù)和領(lǐng)域，專利申請最多的是那些在該領(lǐng)域具有高度專業(yè)化和專門知識的公司。例如，在深度學(xué)習(xí)方面排名很高的百度，在交通領(lǐng)域表現(xiàn)突出的豐田(Toyota)和博世(Bosch)，以及在生命和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)突出的西門子(Siemens)、飛利浦(Philips)和三星(Samsung)。

雖然一些知名公司在人工智能專利領(lǐng)域的整體排名并不靠前，但它們在某些領(lǐng)域卻很突出;這些公司包括Facebook和騰訊(Tencent)。行業(yè)專長和對專業(yè)數(shù)據(jù)的訪問可以解釋為什么某些公司在特定行業(yè)處于領(lǐng)先地位。

圖5 來源網(wǎng)絡(luò)

盡管公司在人工智能領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，但大學(xué)和公共研究機(jī)構(gòu)在某些人工智能領(lǐng)域(如分布式人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)和神經(jīng)科學(xué)/神經(jīng)機(jī)器人)的研發(fā)中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

在人工智能領(lǐng)域排名前20位的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)中，中國機(jī)構(gòu)占了17家，與人工智能相關(guān)的科學(xué)出版物排名前20位的機(jī)構(gòu)中，中國機(jī)構(gòu)占了10家。

中國的組織在新興的深度學(xué)習(xí)技術(shù)方面尤其強(qiáng)大。首屈一指的公共研究機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院(CAS)，擁有超過2500個專利系列和超過20000篇關(guān)于人工智能的科學(xué)論文。此外，中科院擁有最大的深度學(xué)習(xí)組合。

中國的科學(xué)組織正在鞏固他們的領(lǐng)先地位，從2013年到2016年，專利申請平均每年增長超過20%，與大多數(shù)其他國家的組織的增長率持平或超過。

韓國電子電信研究所(ETRI)在所有大學(xué)和公共研究機(jī)構(gòu)的專利申請中名列第二，并在所有專利申請機(jī)構(gòu)中位于前30名。

在前500名專利申請機(jī)構(gòu)中共有167所大學(xué)和公共研究機(jī)構(gòu)。其中，中國有110家，美國有20家，韓國有19家，日本有4家。歐洲公共研究機(jī)構(gòu)中有4家躋身500強(qiáng);歐洲排名最高的機(jī)構(gòu)是德國的弗勞恩霍夫研究所(Fraunhofer Institute)，排名第159位，而法國原子能和替代能源委員會(CEA)排名185位。

美國和中國是申請人工智能專利最多的兩個國家，與其他領(lǐng)域的專利申請趨勢一致，其次是日本。這三個國家的專利申請量占全部專利申請量的78%。世界知識產(chǎn)權(quán)組織的專利申請系統(tǒng)(PCT)得到了越來越多的應(yīng)用，該系統(tǒng)允許專利申請人在多個司法管轄區(qū)提交一份專利申請。

許多專利申請被擴(kuò)展到多個司法管轄區(qū)。在所有人工智能專利申請中，有三分之一是在首次申請后在其他司法管轄區(qū)提交的，8%是在五個或更多司法管轄區(qū)提交的。在排名前三的專利申請機(jī)構(gòu)中，40%的專利申請最初是在日本提交的，32%的專利申請最初是在美國提交的。

在中國首次提交的專利申請中，只有4%隨后在其他司法管轄區(qū)提交。與其他國家(尤其是美國)的申請人相比，中國企業(yè)和大學(xué)目前傾向于只在中國提交申請。

圖6 來源網(wǎng)絡(luò)

自1998年以來，共有434家人工智能公司被收購，其中53%發(fā)生在2016年以后。自2012年以來，人工智能領(lǐng)域的并購數(shù)量每年都在增長，2017年達(dá)到103件。盡管Alphabet(包括谷歌、DeepMind、Waymo和X Development)在申請發(fā)明的數(shù)量上排名第十，共有3814項，但在收購人工智能公司方面排名第一。另外，蘋果和微軟也在積極進(jìn)行收購。

某些公司，如IBM和英特爾，關(guān)注的是成熟的公司。然而，大多數(shù)被收購的公司都是初創(chuàng)企業(yè)，專利組合規(guī)模較小或根本不存在。這表明，收購目標(biāo)是為了獲取其他資產(chǎn)，包括人才、數(shù)據(jù)、技術(shù)和其他知識產(chǎn)權(quán)。

在許多情況下，在研究上合作的組織被認(rèn)為是專利申請的共同受讓人。然而，排名前20的申請者中，沒有一個人與其他申請者共同擁有超過1%的人工智能投資組合。

總體而言，報告中確定的訴訟金額相對較低(不到提起訴訟的專利的1%)，這可能是由于產(chǎn)品尚未上市，侵權(quán)可能難以證明。

已經(jīng)有1264個AI專利家族在訴訟中被確認(rèn)，其中74%的案件在美國，4231個在全世界的專利反對案件中。人工智能專利訴訟的前三名原告是Nuance Communications，American Vehicular Sciences和Automotive Technologies International。

這份報告中的分析為人工智能創(chuàng)新趨勢提供了新的見解。它表明人工智能在一系列技術(shù)和其他活動中發(fā)揮著越來越重要的作用。人工智能的潛在社會影響已經(jīng)被確定--而且還會有更多的影響。在這方面，必須結(jié)合人工智能對勞動力、經(jīng)濟(jì)和整個社會的預(yù)期影響來看待它。

這份報告記錄了人工智能驅(qū)動的技術(shù)如何快速進(jìn)入全球市場，并匯集了來自人工智能前沿專家的觀點。這是一項貢獻(xiàn)，旨在為公共和私營部門的決策者提供更好的知識庫，以便討論人工智能的未來以及這一快速變化領(lǐng)域的政策和監(jiān)管框架。