人工智能发展报告2011-2020.pdf

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人工智能发展报告 2020 人工智能发展报告 Report on Artificial Intelligence Development 2020 清华大学人工智能研究院清华-中国工程院知识智能联合研究中心北京智源人工智能研究院领略人工智能十年变迁，洞察科技前沿情报

人工智能发展报告 2020 核心发现 1. 科技情报大数据挖掘与服务系统平台 AMiner 评选出过去十年十大 AI 研究热点，分别为：深度神经网络、特征抽取、图像分类、目标检测、语义分割、表示学习、生成对抗网络、语义网络、协同过滤和机器翻译。 2. 过去十年有 5 位人工智能领域学者获得图灵奖殊荣，分别是在计算理论做出重要贡献的 Leslie Valiant ，通过概率和因果推理促进人工智能发展的 Judea Pearl，以及在深度神经网络概念和工程上做出重大突破的 Yoshua Bengio、Geoffrey Hinton 和 Yann LeCun。 3. 过去十年人工智能国际顶刊顶会的最佳论文奖项较多授予的领域是计算理论、安全与隐私和机器学习。 4. 人工智能不同子领域论文的最高引用量量级跨度很大。最高引用量前十的论文研究主题以机器学习为首，其次是计算机视觉领域研究，二者的论文引用率均达到 25 万次以上。 5. 中国在自然语言处理、芯片技术、机器学习、信息检索与挖掘等 10 多个 AI 子领域的科研产出水平都紧随美国之后，居于世界 I

人工智能发展报告 2020 前列；在多媒体与物联网领域的论文产出量超过美国，居于全球第一；而在人机交互、知识工程、机器人、计算机图形、计算理论领域，中国还需努力追赶。 6. 全球范围内，美国 AI 高层次学者的数量最多，占比 62.2%，是第二位国家（中国）AI 高层次学者数量的 6 倍以上。 7. 清华大学是唯一入选全球人工智能领域高层次学者数量 TOP10 的中国机构。 8. 国内人工智能领域高层次人才主要分布在京津冀、长三角和珠三角地区。四成以上的 AI 高层次人才集聚在北京。 9. 过去十年全球人工智能专利申请量 521264。中国专利申请量为 389571，位居世界第一，占全球总量的 74.7%，是排名第二的美国专利申请量的 8.2 倍。 10. 人工智能未来重点发展的技术方向包括：强化学习、神经形态硬件、知识图谱、智能机器人、可解释性 AI、数字伦理、知识指导的自然语言处理等。 II

人工智能发展报告 2020 目录 1 前言......................................................................................................................... 1 2 报告相关说明......................................................................................................... 3 2.1 研究方法......................................................................................................... 3 2.2 研究领域划分................................................................................................. 4 2.3 研究范围：国际顶级期刊和会议................................................................. 6 3 人工智能发展历程................................................................................................. 7 3.1 人工智能的三次发展浪潮............................................................................. 7 3.2 人工智能理论三个阶段............................................................................... 10 3.3 人工智能技术发展脉络............................................................................... 12 3.4 人工智能技术成熟度................................................................................... 14 4 人工智能过去十年研究进展............................................................................... 21 4.1 全球高水平论文发表情况............................................................................ 21 4.2 获得图灵奖的人工智能技术........................................................................ 23 4.3 媒体评选出的重大人工智能技术................................................................ 28 4.4 国际顶会顶刊最佳论文授予领域分析........................................................ 32 4.5 国际顶会顶刊领域高影响力论文分析........................................................ 36 4.6 AMiner：过去十年十大人工智能研究热点 ............................................... 43 1. 深度神经网络......................................................................................... 44 2. 特征抽取................................................................................................. 45 3. 图像分类................................................................................................. 45 4. 目标检测................................................................................................. 46 5. 语义分割................................................................................................. 46 6. 表示学习................................................................................................. 47 7. 生成对抗网络......................................................................................... 47 8 语义网络.................................................................................................. 48 9. 协同过滤................................................................................................. 48 10. 机器翻译............................................................................................... 49 5 人工智能子领域研究现状与趋势....................................................................... 50 III

人工智能发展报告 2020 5.1 机器学习....................................................................................................... 50 5.1.1 机器学习概念.................................................................................... 50 5.1.2 机器学习过去十年主要进展............................................................ 52 5.1.3 机器学习经典算法............................................................................ 52 5.1.4 深度学习主要模型............................................................................ 67 5.1.5 机器学习技术研究趋势.................................................................... 83 5.2 自然语言处理............................................................................................... 84 5.2.1 自然语言处理概念............................................................................ 84 5.2.2 自然语言处理过去十年主要进展.................................................... 86 5.2.3 自然语言处理技术研究趋势............................................................ 89 5.3 知识工程....................................................................................................... 91 5.3.1 知识工程概念.................................................................................... 91 5.3.2 知识工程过去十年主要进展............................................................ 92 5.3.3 知识工程领域技术研究趋势............................................................ 96 5.4 信息检索与推荐........................................................................................... 98 5.4.1 信息检索与推荐概念........................................................................ 98 5.4.2 信息检索与推荐技术过去十年主要进展........................................ 99 5.4.3 信息检索与推荐技术研究趋势...................................................... 102 5.5 计算机视觉................................................................................................. 104 5.5.1 计算机视觉概念.............................................................................. 104 5.5.2 计算机视觉过去十年主要进展...................................................... 105 5.5.3 计算机视觉研究趋势...................................................................... 107 5.6 语音识别..................................................................................................... 109 5.6.1 语音识别概念.................................................................................. 109 5.6.2 语音识别过去十年主要进展.......................................................... 110 5.6.3 语音识别研究趋势.......................................................................... 112 5.7 机器人......................................................................................................... 114 5.7.1 机器人概念...................................................................................... 114 5.7.2 机器人过去十年主要进展.............................................................. 115 IV

人工智能发展报告 2020 5.7.3 机器人研究趋势.............................................................................. 117 5.8 数据挖掘..................................................................................................... 119 5.8.1 数据挖掘概念.................................................................................. 119 5.8.2 数据挖掘过去十年主要进展.......................................................... 119 5.8.3 数据挖掘研究趋势.......................................................................... 121 5.9 人机交互..................................................................................................... 122 5.9.1 人机交互概念.................................................................................. 122 5.9.2 人机交互过去十年主要进展.......................................................... 122 5.9.3 人机交互研究趋势.......................................................................... 125 5.10 可视化....................................................................................................... 127 5.10.1 可视化技术概念............................................................................ 127 5.10.2 可视化技术过去十年主要进展.................................................... 128 5.10.3 可视化技术研究趋势.................................................................... 131 5.11 其他人工智能外延技术 ........................................................................... 133 5.11.1 经典 AI .......................................................................................... 133 5.11.2 安全与隐私 .................................................................................... 134 5.11.3 芯片技术 ........................................................................................ 135 5.11.4 数据库 ............................................................................................ 138 5.11.5 计算机图形 .................................................................................... 143 5.11.6 多媒体 ............................................................................................ 148 5.11.7 计算理论 ........................................................................................ 154 5.11.8 计算机网络 .................................................................................... 155 5.11.9 计算机系统 .................................................................................... 156 5.11.10 物联网 .......................................................................................... 158 6 人工智能领域高层次人才现状......................................................................... 160 6.1 全球 AI 领域高层次人才分析 .................................................................. 160 6.1.1 国家地区分布.................................................................................. 161 6.1.1 高层次学者数量 TOP10 国家 ........................................................ 162 6.1.3 所在机构分布.................................................................................. 162 V

人工智能发展报告 2020 6.2 中国 AI 领域高层次人才分析 .................................................................. 163 6.2.1 省市地区分布.................................................................................. 163 6.2.2 高层次学者数量 TOP10 国内城市 ................................................ 164 6.2.3 所在机构分布.................................................................................. 165 6.3 中国 AI 高层次人才的跨国合作论文分析 .............................................. 166 6.5 代表性高层次 AI 学者 .............................................................................. 167 6.6 中国 AI 高层次人才培养 .......................................................................... 170 7 人工智能专利分析............................................................................................. 172 7.1 全球 AI 专利分析 ...................................................................................... 172 7.1.1 专利申请趋势.................................................................................. 172 7.1.2 专利申请国家/地区排名 ................................................................ 173 7.1.3 申请人排名...................................................................................... 173 7.2 中国 AI 专利分析 ...................................................................................... 175 7.2.1 国内 AI 专利申请趋势 ................................................................... 175 7.2.2 专利申请量省市排名...................................................................... 175 7.2.3 申请人排名...................................................................................... 176 8 人工智能技术应用：赋能其他行业发展......................................................... 177 8.1 智慧医疗..................................................................................................... 177 （1）医疗影像智能诊断.......................................................................... 178 （2）新药研发.......................................................................................... 180 （3）基因测序.......................................................................................... 181 8.2 智慧金融..................................................................................................... 183 （1）智能风控.......................................................................................... 184 （2）智慧银行.......................................................................................... 184 （3）智慧投顾.......................................................................................... 186 8.3 智慧城市..................................................................................................... 188 （1）智能政务.......................................................................................... 189 （2）智能基础设施系统.......................................................................... 191 （3）智能交通.......................................................................................... 192 VI

人工智能发展报告 2020 8.4 智慧教育..................................................................................................... 196 （1）智慧校园.......................................................................................... 197 （2）智慧课堂.......................................................................................... 197 （3）智适应教学...................................................................................... 199 8.5 智能制造..................................................................................................... 200 （1）智能工厂.......................................................................................... 201 （2）智能物流.......................................................................................... 204 （3）智能系统.......................................................................................... 205 9 人工智能发展的机遇和挑战............................................................................. 207 9.1 人工智能未来发展机遇............................................................................. 207 9.1.1 全球主要经济体 AI 发展支持政策 ............................................... 207 9.1.2 中国 AI 发展支持政策 ................................................................... 212 9.2 人工智能未来技术研究方向..................................................................... 214 9.3 人工智能发展面临的问题......................................................................... 218 9.3.1 安全与伦理挑战.............................................................................. 218 9.3.2 国家之间技术限制.......................................................................... 219 附录 1 人工智能领域国际顶级期刊和会议......................................................... 223 附录 2 全国 70 所高校人工智能学院、研究院、研究所名单............................. 224 VII

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