2021全球人工智能领域评价分析报告
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创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。合理并有效运用人工智能这一引领诸多领域产生颠覆性变革的使能技术,意味着价值创造和竞争优势。为了更好地从全球视角了解人工智能产业布局和发展态势,项目组以建设中的“中国工程科技专家库”海量成果数据为分析基础,结合人工智能领域科技产出、资金投入、产业发展、专家和学科排名六个维度,提出了人工智能影响力评价指标体系,并从宏观国家层面、中观机构层面和微观学者层面进行计量分析,全面展示全球人工智能领域研究重点、机构与人才布局等。

关键词:人工智能 评价分析 研究重点 机构与人才布局

国务院 2017 年印发的《新一代人工智能发展规划》提出“人工智能成为国际竞争的新焦点”、“人工智能成为经济发展的新引擎”、“人工智能带来社会建设的新机遇”。合理并有效运用人工智能这一影响面广的颠覆性技术,大力发展人工智能新兴产业,有助于我国加快建设创新型国家和世界科技强国。本中心通过长期的数据积累,数据类型包括但不限于学术论文数据、专利数据、学科排行榜数据、国家经费数据、人才数据、机构数据等,运用文献计量和指标数据建模分析法对人工智能创新主体进行剖析,并形成《2021 全球人工智能领域评价分析报告》(以下简称:《报告》),以期更好地从全球视角了解人工智能产业布局及发展态势。

一、国家发展水平分析

(一)人工智能十二国发展情况比较分析

本部分从人工智能科技产出(学术产出和技术专利)、资金投入、产业发展、专家和学科排名六个维度来综合调研中国、美国、英国、加拿大、德国、法国、日本、澳大利亚、以色列、印度、新加坡、韩国十二个国家人工智能发展的状况(表1)。《报告》显示,2021年,中国人工智能发展在产业和资金方面有所提升,在专利方面已经超越美国位居世界第一,在学科排名、论文方面仅次于美国位居世界第二。

表 1人工智能影响力排行榜(2020-2021年对比)

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(二)国家科技创新能力分析

本中心通过对AI数据集进行国别拆分,获得G20除欧盟之外的19个国家和人工智能十二国家中未入选G20的新加坡、以色列共21个的国家,统计发文量共计789,650篇,占总文献集的80.97%。《报告》显示,中国发文和引文量远超G20其他国家,仅次于美国,位居第二。

1.学术创新活力

《报告》引入“发文加速度”来衡量一个国家在人工智能领域的学术创新活力。大多数国家的发文加速度都在2019年达到顶峰,随之发文速度放缓;

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图1展示了各国2017-2021年发文年均加速度,21个国家发文年均加速度的平均值基准线为13.52%。其中,沙特阿拉伯的发文年均加速度最高,发文上升势头较快,其次是韩国和中国(含台湾地区),发文年均加速度分别为21.23%和19.85%,土耳其、俄罗斯、南非和澳大利亚的发文年均加速度也超过了21个国家的平均值基准线。

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图1 全球人工智能领域21个国家的发文年均加速度(2017-2021年)

2.学术创新水平

《报告》引入学术成果的“篇均被引”来衡量一个国家在人工智能领域的学术创新水平,21个国家篇均被引的平均值基准线为8.73(图2)。其中,新加坡、英国和澳大利亚分列前三位;美国的发文体量较大,篇均被引暂列第四;中国(含台湾地区)的篇均被引只有8.15,学术创新水平还有较大的提升空间。

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图2 全球人工智能领域21个国家的篇均被引(2017-2021年)

3.学术领先水平

《报告》以高被引论文,即被引TOP 1%论文,衡量一个国家在人工智能领域的学术领先水平。在全球人工智能领域975,289篇文献中,高被引论文占7,290篇,其中,中国(含台湾地区)参与的高被引论文3,205篇,数量最多,其次是美国2,499篇,另外英国参与发文872篇,分布占比11.96%, 位居第三。

依据21个国家高被引论文国别分布以及文章的被引总量及篇均被引统计数据,本中心绘制了全球人工智能领域21个国家的发文质量综合对比图(图3),其中横坐标是发文总数,纵坐标是篇均被引,气泡大小表示高被引论文占比,21个国家的发文总数均值为46,636篇,21个国家篇均被引的平均值基准线为8.73。从四象限图可以看出,美国位于第一象限,发文和篇均被引都远超均值;中国(含台湾地区)发文数最多,但篇均被引低于21国的均值,处于第四象限。

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图3 全球人工智能领域21个国家的发文质量综合对比图(2016-2021年)

(三)洲际发展概览

从洲际发展来看(表2),亚洲发文和引文量最多,但篇均被引最低,北美洲发文和引文量排名第二,但篇均被引最高;欧洲发文和引文量最少,但篇均被引位列第二。

表2 全球人工智能关注国家所在大洲的发文和引文统计(2016-2021年)

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由图4可见,亚、欧、北美三洲的发文加速度在前三年发展迅猛,尤其是亚洲,但三大洲都在2019年达到顶峰,随之发文速度放缓,北美洲和欧洲的发文趋势下降得更明显。

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图4 全球人工智能关注国家所在大洲的发文加速度(2017-2021年)

三、国别个案分析

本中心选取中国、美国、印度、韩国做深入案例分析,将其在AI领域的发文数据依据WOS类目进行统计,从而挖掘出AI领域的主要研究方向、学科属性、机构分布状况及研究热点。

(一)中国

中国人工智能领域发文TOP20机构分布数据显示(表3),除了排名第1的中国科学院,其余都是高校科研机构,其中排名前五的是中国科学院、清华大学、中国科学院大学、上海交通大学和浙江大学。在TOP100发文机构中,除高校科研机构外,仅有一家鹏城实验室占据一席之地,发文1,021篇,总被引6,663次,发文排名第82。

表3 中国人工智能领域发文总量TOP20机构

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(二)美国

美国人工智能领域发文TOP20机构分布情况显示(表4),排名前20的都是高校科研机构,其中排名前五的是斯坦福大学、MIT、密歇根大学、伊利诺伊大学和华盛顿大学。在TOP100发文机构中,也仅有一家企业:微软研究院,发文1,186篇,总被引50,854次,发文排名第65。这种情况与中国类似。

表4 美国人工智能领域发文总量TOP20机构

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(三)印度

印度人工智能领域发文的TOP20发文机构分布情况(表5)显示,除了第19名的印度科学与工业研究理事会(CSIR),其余都是高校科研机构,其中排名前五的印度理工学院、印度国立理工学院、加尔各答大学、印度安那大学和印度科技学院的发文均在1000篇以上。在发文100篇以上机构中,只有一家企业塔塔咨询服务公司(Tata Consultancy Serv)发文151篇,总被引526次,发文排名第95。

表5 印度人工智能领域发文总量TOP20机构

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(四)韩国

韩国人工智能领域发文的TOP20发文机构分布情况(表6),除了第2名韩国科学技术研究院和第20名三星电子,其余都是高校科研机构,其中,排名前八的首尔国立大学、延世大学、韩国大学、成均馆大学、汉阳大学、世宗大学和庆熙大学都发文在1000篇以上。

表6 韩国人工智能领域发文总量TOP20机构

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四、机构和学者分析

(一)科研机构分布

从AI数据集中初步拆分出全球机构204,712个,发文总量TOP100的研究机构国家分布情况见表7,其中中国(38家研究机构)和美国(27家研究机构)以绝对的优势名列第一和第二名。

表7 全球人工智能领域发文总量TOP100研究机构的国家分布情况

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引文总量TOP100的研究机构国别分布如表8所示,美国36家科研机构入围,排名第一,中国有27家研究机构入围,排名第二。

表8 全球人工智能领域引文总量TOP10研究机构的国家分布情况

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(二)企业分布

从发文前2200多个机构中,筛选出发文总量和引文总量TOP50家企业。无论是按发文还是被引排名,美国以微软、谷歌、IBM、Facebook和Adobe为代表的企业遥遥领先,排名第一。发文TOP50中,美国有23家入榜,在引文上表现更佳,有31家入榜;中国以阿里巴巴、华为、微软亚洲和腾讯为代表的11家企业排名第二。在中国企业中,阿里巴巴、华为、微软亚洲、腾讯、腾讯AI实验室、百度、百度研究所、商汤科技研究所都在发文和被引TOP50企业榜中。此外中国电子科技集团有限公司、华为诺亚方舟实验室和国家电网有限公司也入榜发文TOP50企业,Momenta自动驾驶公司、商汤科技集团有限公司和旷视科技入榜被引TOP50企业。

(三)学者分布

发文总量TOP100的学者国家分布可知,中国学者入围45人,遥遥领先,美国入围14人,排名第二。从引文总量分布来看,美国在文献引用影响力上更突出,被引TOP100的学者中,美国有35名学者入围,排名第一;中国有21名学者入围,排名第二;英国有10名学者入围,排名第三。

通过机构和学者层面的数据分析可以看出,中国在科研机构和学者数量上遥遥领先,而企业布局明显落后于美国。如果考虑引文量等质量指标,美国在科研机构、企业和学者分布上都以绝对的优势稳居全球第一。

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