人工智能（Artificial Intelligence，AI）自誕生以來，已經過約60年的發展。2006年深度學習算法的重大突破帶來了人工智能的第三次爆發。同時也引發專利申請的激增，2006年至2016年，十年的時間專利數量翻了4倍。
隨著互聯網的普及、傳感網的滲透、大數據的湧現、信息社區的崛起，以及數據和信息在人類社會、物理空間和信息空間之間的交叉融合與相互作用，當今人工智能發展所處信息環境和數據基礎已經發生了深刻變化，人工智能的目標和理念正面臨重要調整，人工智能的科學基礎和實現載體也面臨新的突破，人工智能正進入一個新的階段，即人工智能2.0，也稱為新一代人工智能。可以預見未來幾年，新一代人工智能的變革同樣會帶來技術以及專利的再次爆發。
圖1 人工智能發展趨勢
人工智能專利整體情況
新一代人工智能的初步定義可表達為：基於重大變化的信息新環境和發展新目標的人工智能。新的信息環境包括互聯網、移動終端、網絡社區、傳感器網絡和大數據。新的目標是指智能城市、智能經濟、智能製造、智能醫療、智能家居、智能駕駛等從宏觀到微觀的社會需求。可望升級的新技術有：大數據智能、群體智能、跨媒體智能、混合增強智能和自主智能系統（智能無人系統）等。
圖2 新一代人工智能的界定
大數據智能相比於以前的大數據，其數據驅動無需人類干預教導。跨媒體智能從處理單一的視覺、聽覺、文字等，邁向跨媒體認知、學習和推理的新階段。混合增強智能是走向混合型增強智能的新計算形態。群體智能是從聚焦研究“個體智能”走向基於聯網的群體智能。智能無人技術則是從自動化轉向智能化，從機器人轉向更加廣闊的智能自主系統。
在建立了5大一級分支和24個二級分支的分解表，並在2級分支下深入建立81個三級分支基礎上，本文針對大數據智能、跨媒體智能、智能無人系統、群體智能、混合增強智能5個技術方向的專利申請進行檢索，專利申請狀況如下圖所示。從專利申請量和技術原創2個方面來看，中國目前均已經處於領先地位，具有較強的數量優勢，其次是美國。
圖3 新一代人工智能的專利檢索數據
圖4 新一代人工智能整體態勢（全球和在華）
圖5 新一代人工智能技術原創國和目標國分析
混合增強智能專利分析
混合增強智能技術分支具體包括混合增強智能的基礎理論、混合增強智能的共性關鍵技術、混合增強智能的支撐平臺3個二級技術分支以及19個三級分支。
圖6 混合增強智能技術分支技術分解表
混合增強智能的專利申請量在2011年進入了快速增長的階段。技術原創國中，中國和美國明顯領先其他國家。在目標市場國中，中國和美國是較大的市場。目前混合增強智能的理論基礎研究相對較多，未來可能有更多的應用出現。中國、美國的專利申請量大，也是較大的市場。
圖7 混合增強智能技術分支整體概況分析
全球申請人中IBM遙遙領先，實力超強。此外，排名前五的均是外國企業。總的來看，有兩個顯著的特點：第一，國外的重點申請人以企業為主，而中國的申請人以科研院所和高校為主，中國在混合增強智能方面可能還處於研究階段，產業應用較少；第二，雖然中國在原創國中佔比最大，但並沒有申請人躋身前五名，美國和日本企業仍然具備較強的研發實力。
圖8 混合增強智能技術分支全球申請人分析
跨媒體智能專利分析
跨媒體智能分析是新一代人工智能的重要組成部分，通過視聽感知、機器學習和語言計算等理論和方法，構建出實體世界的統一語義表達，再對各種類型的數據進行分析、推理獲取知識進而轉換為智能，從而成為各類信息系統實現智能化的“使能器”。跨媒體技術分支具體包括跨媒體感知計算、跨媒體分析與推理以及智能計算芯片與系統3個二級技術分支，幷包含21個三級分支。
圖9 跨媒體智能的技術分解表
在全球專利申請量排名前二十位的申請人當中，我國申請人主要為高校和科研院所，包括中國科學院、清華大學、北京大學。跨媒體智能技術在華申請的申請量排名前二十的申請人中，中國科學院的申請量最大，其後排名依次為西安電子科技大學、索尼、電子科技大學和北京航空航天大學。
圖10 跨媒體智能全球及中國重要申請人
具體對所有二級分支進行深入分析，發現跨媒體感知計算增長快速，申請量大，跨媒體分析與推理增長較慢，並且近幾年一直在波動。無論技術原創國還是目標市場國，中國、美國和日本均位列前三。
圖11跨媒體智能整體概況分析
從上面的分析可以看出，全球申請人中排名前三的外國企業分別是IBM（國際商業機器公司）、索尼和松下，我們分別對這三個外國申請人的專利來進行重點分析。
IBM在智能計算芯片和系統分支的佈局基本完成，從1990年到2018年有連續的重要專利佈局；其中，感知計算方面核心專利眾多，分析推理方面的進入時間較晚，因此也相對薄弱。
圖12 跨媒體智能分支IBM技術發展路線圖
索尼注重感知計算傳感器技術，專利佈局已經成熟，主要集中在視覺感知，特別是三維成像技術。分析與推理方面的佈局較弱，主要研究集中在信息圖像文本關聯處理方面；在智能計算芯片與系統方面的佈局主要集中在半導體成像電路的三維集成。
圖13 跨媒體智能分支索尼技術發展路線圖
松下在早期以分析推理作為主攻方向，後期感知計算以視覺感知為主，分析推理主要集中在圖像文本關聯表徵及檢索，智能計算芯片與系統側重三維芯片的設計及測試，三個分支佈局均走弱，可能與企業自身生存狀況相關。
圖14 跨媒體智能分支松下技術發展路線圖
綜合來看，在跨媒體智能中，智能芯片國外勢力強勁，全球佈局已經完善；感知計算核心專利眾多，技術壁壘高；在分析推理分支，全球領先企業的佈局均不成熟，可以作為國內企業的突破方向。
分析推理分支發展趨勢
對跨媒體分析與推理分支的分析發現，排在前20的申請人申請量僅佔總申請量的28%，可見跨媒體分析與推理分支的壟斷還未形成；從分支佔比走勢來看，統一表徵作為基礎性的技術，申請量佔比逐步降低，專利佈局成熟，研究熱度呈下降趨勢；智能描述生成和知識圖譜構建具有上升趨勢，特別是智能描述生成技術，已發展成申請量佔比最高的技術分支，是目前爭奪的熱點，知識圖譜構建申請量較小，但是已經呈現上升趨勢，該技術分支很有可能是未來研究的熱點。
圖15 跨媒體分析與推理分支發展趨勢圖
分析申請人佔比可以看出，對於統一表徵、關聯理解挖掘這兩個基礎性技術，微軟、松下、谷歌等大型人工智能公司申請了大量專利，描述與生成技術是近年來各公司都在爭奪的熱點；知識圖譜構建是未來可能的熱點，一些大型公司已經開始提前佈局搶佔先機，不過總量較少。全球前20申請人中，國內僅有中國科學院一家上榜，國內在該領域的研究還有一些差距。
圖16 全球排名前20位的申請人佔比走勢圖
通過對國內申請量排名前列的科研院所（中科院、浙江大學、北京大學、天津大學、清華大學）和企業（光年無限、華為、百度）的佈局特點進行分析可見，國內創新主體均集中於基礎技術，對課題組分析出的當前熱點——跨媒體描述與生成沒有及時轉向跟進，而對於預測出的未來熱點技術，目前國內佈局幾乎處於空白。
發展前景
綜上分析可見，混合增強智能技術為較新的技術分支。總體看來，雖然中國在混合增強智能領域的申請量位於第一，但是全球排名前20名的申請人中，中國無一家企業上榜，進入前20的6箇中國申請人均是科研院所。
跨媒體智能技術是新一代人工智能的核心技術。總體看來，申請量增長勢頭強勁，處於高速發展階段。但是中國主要申請人均為科研院所，而無一家企業入榜。具體看來，視覺、言語感知穩步發展，面向媒體智能感知的自主學習開始爆發，城市全維度智能感知推理引擎分支發展緩慢；統一表徵技術日漸成熟，描述與生成、知識圖譜逐步增長，知識演化與推理技術有待突破；智能計算芯片領域國外申請人佔據較大優勢。國內企業在積累技術的同時應把握專利佈局最佳時機，根據企業的目標應用進行海內外專利的佈局，為未來搶佔國內外市場打好基礎。
新一代人工智能涉及的技術領域多，與各類應用的結合範圍廣，包含了智能城市、智能製造、智能醫療、智能家居、智能駕駛等從宏觀到微觀的社會需求。新一代人工智能所涉及的這些技術領域、應用、和社會需求的發展情況均不同，需要通過多元化的激勵、扶持、孵化政策，促進新一代人工智能的發展。
閱讀更多 智造未來微刊 的文章
