重估 人工智能与赋能社会

本书从政策、技术、产业、应用四个维度，全面阐述全球人工智能发展的竞争格局、创新态势、产业体系、行业应用与趋势走向，系统介绍人工智能如何赋能并改变人们生产生活的方方面面，进而成为人类社会必不可少的新型基础设施。本书即可以作为政策制定者、行业研究人员、人工智能相关专业人员的参考读物，又可作为广大科技爱好者、大中小学生的科普读物。

王桓，山东青岛人，毕业于中国科学院半导体研究所，工学博士，高级工程师，现任中国电子学会国际合作中心主任。长期从事信息技术领域的行业研究工作，先后主持部委、地方研究课题五十余项，主持编写出版了《面向机器人时代的中国选择》《机器人简史》《面向智能社会的国家创新力》《世界一流科技社团研究》等著作。其中，《机器人简史》获评2016年全国优秀科普作品。

第1章 人工智能的缘起
1.1 古人的智能梦
1.1.1 古代的导航系统
1.1.2 水中流淌的时间
1.1.3 巧妙的自动玩偶
1.2 人工智能的诞生
1.2.1 什么是人工智能
1.2.2 人工智能的分类
1.2.3 人工智能的研究范畴
1.3 曲折的发展过程
1.3.1 第一次浪潮
1.3.2 第二次浪潮
1.3.3 第三次浪潮
第2章 人工智能竞争格局
2.1 全球各主要经济体的战略角逐
2.1.1 美国：维护AI领导力
2.1.2 中国：打造竞争新优势
2.1.3 欧盟：可信赖的人工智能
2.1.4 德国：从工业4.0 开始
2.1.5 法国：应对技术颠覆
2.1.6 英国：欧洲AI创新创业高地
2.1.7 日本：构建超智能社会
2.1.8 韩国：追赶AI世界强国
2.1.9 新加坡：应对社会经济挑战
2.1.10 加拿大：创新加拿大
2.1.11 俄罗斯：增强国家安全和竞争力
2.1.12 印度：推动经济增长和社会包容
2.1.13 阿联酋：开发新的“石油”
2.2 科技巨头的智能竞赛
2.2.1 Alphabet：人工智能优先
2.2.2 亚马逊：云中的人工智能
2.2.3 Facebook：AI让世界更近
2.2.4 苹果：呈现很好用户体验
2.2.5 微软：全球AI基础设施
2.2.6 IBM：用沃森预测未来
2.2.7 英特尔：以数据为中心
2.2.8 百度：开放赋能的AI平台
2.2.9 阿里巴巴：AI无处不在
2.2.10 腾讯：行业的数字化助手
2.2.11 华为：实现普惠AI
2.2.12 三星：开发很好AI商业应用
第3章 人工智能创新态势
3.1 概述
3.2 细分领域专利态势
3.2.1 机器学习
3.2.2 自然语言理解
3.2.3 人机交互
3.2.4 计算机视觉
3.2.5 生物识别
3.2.6 虚拟现实/增强现实
3.3 主要技术来源国
3.3.1 美国：专利强国
3.3.2 中国：专利大国
3.3.3 日本：专利追赶者
3.3.4 欧洲：专利强者
第4章 人工智能产业体系
4.1 基础层
4.1.1 AI芯片：算力的基石
4.1.2 智能传感器：万物互联的基础
4.1.3 信息通信网络：AI基础设施
4.1.4 云计算：AI资源库
4.2 技术层
4.2.1 算法：AI的灵魂
4.2.2 框架：AI生态的核心
4.2.3 通用技术：赋能机器的力量
4.3 应用层
4.3.1 可穿戴设备：浴火重生
4.3.2 智能摄像机：百舸争流
4.3.3 智能音箱：巨头游戏
4.3.4 智能手机：生态之争
4.3.5 机器人：百花齐放
4.3.6 自动驾驶：扬帆远航
4.3.7 虚拟现实：虚实之间
第5章 人工智能行业应用
5.1 智能制造
5.1.1 工业4.0 ：泛在互联
5.1.2 工业互联网：网络赋能
5.1.3 3D打印：制造新秀
5.2 智能农业
5.2.1 数字农场：精准农业
5.2.2 农业机器人：精耕细作
5.3 智能交通
5.3.1 交通大数据：智能基石
5.3.2 车联网：车联万物
5.4 智能医疗
5.4.1 AI医生：辅助诊断
5.4.2 医疗机器人：精准医疗
5.5 智能安防
5.5.1 平安城市：天网恢恢
5.5.2 家庭安防：智能卫士
5.6 智能家居
5.7 智能金融
第6章 人工智能发展展望
6.1 发展趋势
6.2 AI伦理
参考文献
附 表

     1.1 古人的智能梦 自古人类走出非洲，他们便开始向世界的各个角落迁徙，择水草丰茂之地而居。经过数万年的发展，逐渐演进出四大文明古国。尽管这四大文明千差万别，却拥有一些相似的东西，例如，对自动机械装置的记载。《墨子·鲁问》中记载了“公输子为鹊”的典故，“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下”。古希腊人荷马在《伊利亚特》中记载，火神赫菲斯托斯创造了一组金制的女偶人作为他的助手。纵览中外史籍中记载的自动机械装置，基本可以分为两大类，即“工具”和“玩具”。其中，工具的代表有指南车、漏壶，玩具的代表有自动玩偶。 1.1.1 古代的导航系统 现在的人们出行十分方便，不但有汽车、高铁、飞机等多种交通工具可选，还可以通过手机导航软件，随时知道自己所在的位置以及如何到达目的地。这种便捷的位置服务，全靠北斗卫星导航系统、全球定位系统（GPS）等导航系统。可是在古代，人们的出行并不容易。用不起牛马的人们，就只能依靠步行，还要懂得日观树轮、夜观天象，以防迷路。为了让出行不再迷失方向，古人中的智者做了许多努力，指南车便是其中的成果之一。 指南车是一种由齿轮系统构成的自动指向装置（见图1-1）。无论指南车向何方行驶，车上所立木人的手指永远指向南方。据西晋崔豹所撰《古今注》记载，黄帝与蚩尤在逐鹿之野大战时，蚩尤施法布下百里大雾，三日三夜不散。为了突出重围，黄帝命令大臣风后造指南车，为大军引路，最终大破蚩尤，统一了中原。《古今注》里还记载，西周成王时，南方的越裳氏到镐京进贡，路上迷失方向。周公便派人用指南车将其接入镐京。事实上，根据现代科学家的考证，我国的齿轮出现于战国到西汉之间，因此《古今注》中关于指南车的两则记载并不可信。 真正有据可查的第一辆指南车诞生于三国时期。当时魏国的马钧对制造方法失传已久的指南车很感兴趣，立志要造出一辆来。这样的想法在当时看来简直是异想天开。面对质疑，马钧在没有资料和模具的情况下，刻苦钻研，反复实践，终于利用差动齿轮原理制成了指南车，“全国服其巧也”。指南车让马钧成为中国古代科技历史记录负盛名的发明家之一。 南北朝时期，齐太祖萧道成命令大名鼎鼎的科学家祖冲之仿制一台缴获的指南车。祖冲之潜心钻研，在充分吸收前人工艺的基础上，对指南车构造进行了改良，内部机件全部改为铜制。萧道成派人去试验这台指南车，发现它运转灵活、指向准确，比之前的那辆更加坚固耐用。北朝有一个名叫索驭飀的人，自称也会制造指南车。萧道成便命令索驭飀也制作一辆指南车，和祖冲之的那辆一较高下。结果祖冲之的指南车运转自如，而索驭飀的指南车却并不灵光。比试之后，甘拜下风的索驭飀亲手毁掉了自己制作的指南车。 值得一提的是，历代史书中关于指南车的记载，都非常简略，导致后人无法仿制。一直到北宋，科学家燕肃再造指南车后，《宋史》才详尽记载了指南车的内部构造。 后来，指南车被更为精巧的指南针所取代，逐渐退出了历史舞台。尽管如此，指南车仍然是古代中国乃至世界文明目前重要的发明之一。 1.1.2 水中流淌的时间 现在的人们查看时间是一件非常方便的事情，手机、手表、钟表都可以准确计时。可在古代，人们想知道准确时间却并不是一件容易的事情，往往只能靠太阳或星星的运转来大致判定时间。后来，古人发明了漏壶、日晷、水运仪象台等计时工具，获取相对准确的时间才变得容易些了。 人类最早的计时工具是漏壶。它的出现不是偶然的，而是古人长期观察大自然的产物。古人在用陶器取水和储水的时候，因陶器质地疏松会出现漏水现象，而水面下降的速度则与时间有一定的对应关系。经过反复总结实践，大约在夏商时期，古人创造出了“沉箭壶”。“沉箭壶”是一只盛水的铜壶，在壶的底部有一个小洞。一根有刻度的标杆竖立在壶中，刻度部分浮于水面上。当水从小洞慢慢流出时，人们就可以根据标杆上对应的水位刻度来判断时间。由于漏壶中的水量对水滴的速度有一定的影响，所以计时的准确性较差。如图1-2所示左侧展示的是一把汉代的铜制漏壶。 为提高计时精度，古人又发明了“浮箭壶”，如图1-2右侧所示。其结构原理为：三个漏壶被放在不同高度的平面上，最下面放一个接水壶，有刻度的箭杆便放在这个接水壶中。使用时，水从最上面的壶依次流到中间和下面的漏壶中，最后流入接水壶，标杆上浮显示对应的刻度。这样的设计避免了“沉箭壶”由于水量减小对水滴速度的影响，计时更加准确。这种多级漏壶出现于东汉初年，张衡使用“二堵”，即一只漏壶和一只补给壶（不算最下面的接水壶）进行计时。晋代出现了三只一套的出水壶，而唐初的吕才设计了四只一套的漏壶。故宫博物院就保存了一套清代的大型漏壶。 在世界其他文明的史料文献中，也有关于漏壶制作和使用的记载。公元前1400年左右，古巴比伦人使用泄水型漏壶进行时间计量，其原理类似于我国古代的“沉箭壶”