科技中国杂志

日本和韩国加快完善人工智能发展顶层设计

来源:《科技中国》2018年第八期pp.88-92

日期:2018-08-20

  文/高芳 张翼燕(中国科学技术信息研究所)

  2018年上半年,日本和韩国相继发布人工智能国家战略,加快完善人工智能发展顶层设计。4月日本发布了第5版《下一代人工智能/机器人核心技术开发》计划,5月韩国发布《人工智能研发战略》。本文重点梳理两国在人工智能发展理念中的相同点,及其各自发展的侧重点。

  一、日本和韩国人工智能发展的共同特征

  一是高度重视人工智能发展的经济社会效应,从经济社会发展的重大需求层面凝练出发展人工智能的必要性。2016年初日本发布《第五期科技基本计划(2016—2020)》,提出在全世界率先建成“超智能社会(Society5.0)”的宏伟愿景,以人工智能、大数据、物联网等为代表的信息通信技术成为支撑这一愿景的关键基础性技术。其中,日本将“超智能社会”界定为“在合适的时间将合适的事物和服务准确提供给合适的人,精准应对各种社会需求,使所有人都能享受高品质服务,跨越年龄、性别、区域、语言等界限,每个人都能安居乐业的社会”。同年年底韩国发布《应对第四次工业革命的智能信息社会中长期综合对策》,将智能信息化社会定义为“ICBM(物联网、云服务、大数据和手机)与AI(人工智能)相融合的社会”。其中日本和韩国都分别表示将紧抓第四次工业革命带来的重大机遇,加大对人工智能发展的支持力度,创造出顺应这个加速变革时代的新知识和新创意,抢占未来发展先机,并积极应对少子老龄化等社会挑战。

  二是具备发展人工智能的良好根基,尤其是在信息通信技术以及机器人等领域基础相对较好。韩国的信息通信技术,不论是在技术研发,还是在产业化应用与推广方面,都走在世界前列,自2010年以来韩国的ICT发展指数连续多年排在全球首位。同时长期以来韩国以ICT产业作为出口主导产业引领国家整体经济增长,并确立了智能终端、半导体等领域的国际竞争力。日本是机器人超级大国,过去30多年里日本拥有世界上数量最大的机器人用户及机器人设备生产商、服务提供商。早在20世纪90年代,机器人出口便已成为拉动日本机器人产业增长的重要力量,1990年日本机器人出口额占总出口额的比例是19.46%,2011年这一比例扩大到71.96%,而在工业机器人制造领域,发那科、安川电机和川崎重工等企业在全球拥有50%的市场份额。

  三是前些年对人工智能领域的关注度不高,人工智能基础研究基础不牢,与主要国家尚有明显差距。2015年,韩国电子通信研究院对人工智能相关的13种技术和10个融合产业领域进行了调查研究,结果显示韩国人工智能技术总体水平为世界先进水平的66.3%(最高水平以100%计算),与先进国有4.4年的差距。日本文部科学省下属的科学技术和学术政策研究所的调查显示,2010—2015年的6年间AI领域权威国际会议AAAI收录的论文中,日本发表的论文占比与中美两国有较大差距,其中2015年美国、中国和日本的论文发表数量分别为326篇(48.4%)、138篇(20.5%)和20篇(3%)。

  二、日本同步推进人工智能和机器人发展

  近几年,在全球新一轮人工智能热潮的推动下,同时为确保在机器人领域的长期优势地位,日本持续加大顶层设计力度,设立专门的管理和推进体制等加快推动相关领域的发展,提升其国际竞争力。从《下一代人工智能/机器人核心技术开发计划》(以下简称《计划》)、《日本复兴战略修订2015》到《日本复兴战略2016》,再到2017年《人工智能研发目标和产业化路线图》《人工智能技术战略》以及《未来投资战略2017》,这一系列专项规划以及综合性战略都对人工智能、机器人等领域进行了持续性战略部署。日本经济产业省、总务省和文部科学省成为促进人工智能产业创新和国际竞争力强化的核心部门。与此同时,日本先后于2014年9月、2015年8月和10月以及2016年4月密集成立了“机器人革命实现会议”“新产业结构部门会议”“IoT推进国际财团”和“人工智能技术战略会议”,以研究制定研发目标和产业化路线,加速人工智能与机器人技术研发和应用,预测探讨新技术应用为经济社会带来的影响,研究制定相关政策措施等。

  (一)《计划》基本情况

  自2015年5月第一版《下一代人工智能/机器人核心技术开发》计划发布以来,面对相关技术发展及应用需求的快速变化,特别是近年来全球人工智能竞争态势日趋激烈,日本政府加快对自身优劣势的审视,并依此对上述计划进行修正,到2018年4月已进行了第5次修订。《计划》的实施年限为2015年至2022年,其中2018年年度预算总计46.2亿日元。

  通过《计划》的实施,日本希望能够研发出能够替代人类甚至超越人类能力水平的人工智能和机器人技术,从而帮助应对少子老龄化等社会问题、提升服务领域的生产效率、培育新产业、激活地方经济,同时向全世界输出高度智能的机器人技术解决方案,并保持在该领域的全球领先地位。

  因此该计划的研发范畴应超越现有人工智能、机器人相关技术,更应向强人工智能和超级人工智能的方向延伸。应用与产业化的重点则是在传统行业中引入人工智能和机器人技术,并推动其深度融合,实现日本产业国际竞争力提升。这其中最应实现融合的领域主要有:一是人工智能与制造业,特别是AI与产业机器人相融合,继续将日本强大的制造能力发扬光大,确保其制造业和食品加工业的国际领先地位。二是人工智能与生命健康和基础设施,即AI与高品质的农林水产业、服务业、医疗看护以及交通等各类基础设施相结合,推进农工商合作,提升人们生活品质。三是人工智能与科学和工程,即AI与日本拥有的世界顶级基础科学相结合,促进其科技发展。严格来说,该计划实际属于过渡型研究计划,因为其主要研发的是能够填补空白的突破性技术,并实现这些技术的系统性集成,推动在相关领域的实际应用。

  (二)下一代人工智能研发布局

  1.前沿理论研究

  (1)类脑智能。当前人工智能技术仅限于模式识别、自然语言处理、运动控制等,对复杂情景的应对能力、泛化能力以及对数据的深度理解等方面远不及人脑。近年来计算神经科学的发展为类脑智能的研发奠定了基础,下一步类脑智能方向要研发人造视觉中枢、人造运动中枢和人造语言中枢。

  (2)数据驱动与知识驱动融合型人工智能。近年来数据驱动型人工智能技术发展迅速,然而大多数仍只能处理单一种类(比如文本、图像、声音等)的静态数据,对多类型动态数据的分析能力尚有待提升。与此同时,知识驱动型人工智能在检索系统、问答系统等领域也蓬勃兴起,前提是这些知识仍然源自人类的先验知识,并非来自由传感器等直接采集到的原始数据。未来应探索这两个方向的融合型发展,直接基于硬件采集到的海量数据实现对现实世界的深度理解,即研发将知识与数据相融合进行学习、理解和规划的技术,进而辅助人类进行推理与决策。

  2.下一代人工智能框架与核心模块研究

  研究信息处理基础技术和高级程序设计方法,研究可持续获取和存储动态数据的模块,研究兼顾数据安全与隐私保护的数据获取模块等,探讨复杂问题和复杂场景下人工智能多模块融合效率与性能提升的方法,进而提出可融合更多核心模块的下一代人工智能框架。

  3.对人工智能进行评价的基础共性技术

  对人工智能技术的有效性、可信性以及性能进行定量评价,是推广人工智能应用的必要前提。要开展对人工智能技术的性能及可靠性进行评价的方法、评价标准与评价条件,并对前述1.和2.的成果进行评价。

  4.下一代人工智能技术的应用

  为了在与欧美发达国家的竞争中赢得先机,需要广纳海内外英才,研发人工智能与制造业高度融合的技术,研发智能机器人,研发半导体、智能材料、纳米材料等的测量、加工与合成技术,研发智能传感器等物联网设备,注重人工智能技术在生产效率提升、健康与医疗看护以及各类交通等三大领域的应用。

  5.加强与美国的研发合作

  加大从美国引进人工智能人才的力度,探索构建新体制加快研发步伐,促进双方青年共同开展研究,培养下一代研究人员。重点聚焦注解技术、噪音去除技术、数据获取技术、隐秘技术、隐秘检索技术、隐私保护技术、信息安全技术等。

  (三)下一代机器人研发布局

  1.超级传感器

  研发能从灾害现场检测出人体位置的传感器,超高灵敏度的嗅觉、味觉等化学机理传感器以及3D视觉传感器,研究机器人自主移动技术、物体把控技术、环境识别技术与人体识别技术等。

  2.灵活驱动技术

  研发轻量化、可贴身的可穿戴设备,研发可穿戴设备中的柔性驱动器(人工肌肉),研究精准的位置控制与扭矩控制方法,实现新型控制技术与传统机械装置的有机融合与良好互动。

  3.机器人集成技术

  研究在复杂实际环境下机器人做出合理判断与正确反应的技术,并与现有技术实现有效融合,提升机器人完成生产型任务的效率。重点研发自动机器人系统技术、远距离操纵机器人系统技术、无人机技术、模仿人类感知信息处理的创新性机器人系统技术、可穿戴设备系统技术等。

  (四)保障措施与评估

  当前工业机器人仍只能按照预定程序运行,不能充分实现错误校正等,服务机器人尚处于早期研发阶段,智力水平尚不及人类幼儿,即机器人远未达到人类水平的高度智能。未来要建成人机协作的社会,在《计划》实施期间要重点做到以下四点:强化认识,研发过程中定期组织研讨会,加强对各项技术成果的交流与探讨,增强对各阶段任务实施情况的认识;加强技术创新成果的试验应用与示范推广;重视人才培育,开展专门讲座和培训等,缓解日本人工智能领域人才少而散的现状;加强市场化合作,并积极搭建产学合作平台。

  高度重视并严格实施对《计划》的监督评估。围绕计划的目标、重点任务布局以及产业的影响,制定技术评估实施规程,并严格按规程展开评估。2017年和2020年分别进行中期评估,2023年进行事后评估。在计划实施过程中可根据人工智能、机器人领域的新动向(技术和政策)以及具体研发进展等,进行适当调整,如预算可以提前使用等,参考中期评估结果,根据需要加速、缩减以及中止部分研发任务。

  三、韩国加快构建可持续的人工智能技术能力

  2018年5月15日,韩国第四次工业革命委员会审议并通过《人工智能研发战略》(以下简称《战略》),旨在重点推广人工智能技术进步,并加快AI在各领域的创新发展,打造世界领先的人工智能研发生态,构建可持续的人工智能技术能力。韩国认为人工智能是经济与社会大变革的核心动力之一,但与中国和美国相比,韩国的AI技术能力仍有较大差距,因此提升人工智能技术能力迫在眉睫,事关其能否在第四次工业革命中占得技术主导权。

  韩国《人工智能研发战略》目标主要包括:人工智能技术实力实现跨越式增长;国民生活质量得到大幅度提升;科技创新与产业领域实现快速发展。韩国拥有雄厚的ICT产业发展根基,这为其发展人工智能奠定了良好的研发与应用生态。在《战略》实施路径上,韩国一方面要基于现有人工智能技术直接提供服务,以公共数据为资源核心推进核心技术研发,并在新一代以及高风险的人工智能领域制定中长期投资计划;另一方面则是要培养产业界的创新型高级人才,提升计算能力与数据供给,支持企业开展人工智能研发。未来5年(2018—2022年)韩国将投资2.2兆韩元(约130亿人民币)提升人工智能技术能力和培养人才,并构建开放合作型研发基础。

  (一)打造世界领先的人工智能技术能力

  推动核心技术研发。实施人工智能大型公共项目,以国防、医疗以及安防等公共领域为重点,组织开展“核心技术+应用技术”研发;促进机器学习、计算机视觉和智能语音等通用技术研发;10年内(2020—2029年)投资1兆韩元(约60亿韩元)用于人工智能芯片研发。具体实施中,可参考借鉴美国DARPA的项目组织方式,并根据技术与环境等的变化适时调整项目目标。

  以AI+X的方式推动人工智能与应用领域的融合,牵引带动更大范围的创新。比如将人工智能技术运用于新药和新材料研发,缩短研发周期。与人工智能融合后,新药研发过程中新药候选材料研发时间可由原来的5年缩短至1年,新材料研发周期则可以缩短一半。

  加强新一代人工智能基础理论研究。确保在脑科学等基础科学领域的长期投入,探索神经网络的工作机理、打破现有人工智能的局限,为下一代人工智能研发奠定理论基础。

  (二)培养人工智能领域高端人才

  韩国将设立AI针对性成长项目,计划培养人才5000名。明确人工智能高端人才应分为两类,一类是能够开发AI核心技术,能产生新一代原创技术的人才;另一类包括数据管理专家,以及能够基于大数据创造出AI新产品和新服务的复合型人才。

  第一类人才:2019年开设人工智能研究生院(到2022年建成6个);进一步加强对现有大学研究中心(ITRC,领先研究中心等)人工智能研究的支持。预计到2022年培养1400名第一类人才。

  第二类人才:推进AI项目型教育与实务型教育,对AI高级专家开展为期6个月的集中指导,与产业对接培养青年人才600名;开设AI商业模型开发课程,到2022年开设70个线上公开讲座。预计到2022年培养3600名第二类人才。

  (三)构建开放合作型人工智能研发基础

  加强基础设施建设,支持人工智能领域创业企业、中小企业等开发AI服务。韩国政府将合理分配超级计算机5号机AI专用资源以及GPU加速计算为基础的专业系统,为中小、风险企业提供服务。预计到2022年可为400余家企业提供高质量计算服务。

  开放数据类创新资源,构建“AI枢纽”。从2018年1月开始建设“AI枢纽”,在这个公开的数据库里,计划到2022年构建1.6亿条企业所需的数据,构建韩语语料库152.7亿字节。政府与民间共同推进自动驾驶、医学图像诊断等AI产业所需的数据开放。

  建立AI技术创新平台。2019年将完成公共、民间线上挑战平台建设,为AI技术创新提供自由竞争与合作的空间。

  建立AI研究中心,集聚研究力量。为集中支持各地区战略产业对接项目,到2022年以重点大学为主建设AI研究中心,促进人工智能领域的产学合作,支撑区域发展。

  开展AI伦理研究。确保人工智能设计阶段尊重人性伦理法则,施行消费者监督制度。

  此外,为确保战略的顺利实施,科学技术信息通信部将组建由相关部门(产业、福祉、国防等)和民间委员(产学研专家)共同组成的“人工智能战略联盟”。