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WIPO《2019年人工智能技术趋势报告》述评

【编者按】 2019年1月31日,世界知识产权组织(WIPO)发布了《人工智能技术趋势:2019》(以下简称《报告》),其统计了1960-2018年间全球人工智能(以下简称“AI”)的专利申请和科学文献发表情况。《报告》显示,该期间共有34万件专利申请和160多万篇已发表的科学论文与AI相关;全球提交AI专利申请量最多的公司是美国的IBM,中国高校的AI专利申请量全球领先。《报告》还着重介绍了AI引起的法律、隐私以及知识产权等问题。针对《报告》所揭示的问题与挑战,本文建议中国一方面应当尽快制定AI技术发展的科技伦理规范,研究AI可能产生的法律问题,采取相应的监管措施;另一方面,提高AI专利申请中企业申请人的数量,增强AI技术发明人特别是高校等科研机构的专利国际保护意识和能力,积极推动和倡导科研机构与企业的合作,鼓励AI发明人积极向国外提交专利申请。

一、《报告》发布的背景

WIPO总干事Francis GURRY说:“人工智能是一个新的数字前沿技术,其将改变我们的生活和工作方式,对世界产生深远的影响”。近年来,AI正在迅速成为我们日常生活的一部分,改变着我们的工作、购物、旅行和交流方式。然而,AI在给人类生活带来便利的同时,也对经济、社会和文化等带来了挑战。至今为止,人们对AI的性质、特别是它对人类带来的挑战还存在许多误解和疑虑。鉴于人类对AI问题的广泛关注,有必要为AI创新的政策讨论提供事实依据。

为此,2019年1月31日,世界知识产权组织(WIPO)公布了全球首份系统研究AI的报告——《WIPO Technology Trends 2019:Artificial Intelligence》。通过此《报告》,WIPO希望明晰AI发展中存在的问题,化解人们对AI某些问题的争议。《报告》统计和分析了全球AI专利的申请情况、科学出版物、诉讼和收购活动等数据,其目的在于发现哪些技术领域展示了最多的AI创新活动,哪些公司和机构正在引领AI技术的发展。《报告》通过对全球AI专利及相关数据的深入分析,以及20多位世界知名AI专家的评论和行业观点,以期为企业和研究人员提供AI的最新动向和发展趋势,同时也为政府制定AI的发展规划、监管措施和法律框架提供参考和依据。

二、《报告》的主要内容

《报告》认为,专利和科学文献通常被学术界和经济学家作为跟踪和分析技术发展趋势的既定指标。通过分析专利数据,可以了解发明者关注的创新领域以及AI技术发展的时空变化。科学文献则可以补充专利数据库中的信息。作为保护技术发明和研究技术动向最常用的手段,专利和科学文献能够很好的分析AI的发展趋势。

(一)AI技术的总体发展趋势

人工智能早在20世纪50年代就已经出现。但在过去5年中,AI技术研发快速增长,专利申请量大幅增加,科学文献与技术发明数量的比例下降,AI正从理论研究转向商业应用。

《报告》显示,在AI应用技术中,机器学习占主导地位,多达89%的专利文件提及该技术,占所有AI相关专利的40%。2013-2016年间,机器学习是AI发展最快的技术,专利申请量增速高达175%。其次是多任务学习(multi-task learning),专利申请量增长了49%,计算机视觉(computer vision)专利申请量增长了24%。AI应用技术中的另外两个主要领域是自然语言处理(占比14%)和语音处理(占比13%)。AI应用最多的领域是运输和电信(各占比15%),其次是生命和医学科学(占比12%)。2013年-2016年间,交通、农业领域的AI应用年均增速超过30%。

在AI专利申请量全球排名前30名的申请人中,有26名是公司,其主要涉及电子消费、电信、电力公用事业和汽车制造等行业,另外4名是大学和科研机构。全球申请AI专利最多的公司是IBM,共8290件,其次是微软(5930件)。在AI专利申请量排名前20的公司中,日本有12家,美国有3家,中国有2家。在AI专利申请量排名前500的申请人中,中国的大学和科研机构占到了五分之一。

20世纪80年代,AI领域的首批专利申请最先在日本出现,但自2014年以来,中国受理的AI专利申请量全球领先,其次是美国。中、美、日三个国家受理的AI专利申请量占到全球的78%。中国和美国的AI科学文献数量上也处于全球领先地位。在收购AI公司方面,美国的公司进行的收购次数最频繁,其中Alphabet、苹果和微软是最活跃的收购实体。

(二)AI专利申请量和科学文献数量的趋势

图1 1962-2017年全球AI专利申请量和科学文献数量的变化趋势

《报告》显示,1960-2018年年初期间,共有近34万件专利申请和160多万篇已发表的科学论文与AI相关。数据显示,自1980年以来,人们对AI的研究兴趣不断增长。2006-2011年间,AI专利申请量年均增长约8%,而2012-2017年间,其年均增长高达28%。AI专利申请量从2006年的8515件增加到2011年的12473件,2017年增加到55660件,在这12年间,每年的AI专利申请量增加约6.5倍(见图1)。自2013年以来,AI领域的专利申请量占到总量的53%。与此同时,科学文献与专利数量的比例正在逐年下降,这表明人们对AI的实际应用更感兴趣。

图2 AI各技术类别的专利申请量

在AI的各个技术类别中,机器学习技术的专利申请量占到总量89%,并且在2013-2016年间,其年均增速达175%,机器学习技术的子类别技术专利申请量也急剧增长,如多任务学习(49%)和神经网络(46%)等(见图2)。自上世纪80年代末以来,其它AI技术类别中,如逻辑编程和模糊逻辑,虽然没有机器学习那么普遍,但是也是稳定增长。

在科学文献方面,截至到2018年中期,全球共发表了1050631篇关于机器学习的文章,占AI文献总量的64%。AI中的机器学习是全球研究者最主要的研究领域,其次是逻辑编程和模糊逻辑(见图3)。

图3 与AI有关的专利申请量和科学文献量所占比例

(三)AI专利的主要申请人

全球AI专利申请量最多的是美国的IBM公司,其拥有8290件AI专利,其次是微软(5930件)。这两家公司的AI专利申请涵盖了AI技术、应用程序和应用领域等多个领域。AI专利申请量排在全球前五位的公司还有东芝(5223件)、三星(5102件)和NEC(4406件)(见图4)。

图4 全球AI专利申请量排名前30的申请人

在AI专利申请量排名前30的申请人中,有26家是公司,只有4家是大学和科研机构,大多数的企业属于通信、电子以及电力和汽车制造等行业的公司(见图4)。机器学习技术仍然是这些申请人申请专利最多的技术类别。

虽然公司申请人在AI专利申请中占据主导地位,但是大学和科研机构在AI的某些技术类别中的研发也发挥着重要作用,例如分布式AI技术、机器学习技术和神经科学等。在AI专利申请排名前20的科研机构中,中国占据17家;在与AI相关的科学文献中,中国占据10家(见图5)。中国的科研机构在深度学习技术方面的优势尤其明显,其共拥有超过2500余件专利,在AI领域发表了超过20000篇科学文章。

图5:全球AI专利申请量排名前列的大学和科研机构

在全球AI专利申请量排名前500的申请人中,有167所大学或科研机构,其中中国占据110家、美国20家、韩国19家、日本4家以及欧洲4家。

(四)AI专利申请的地域分布

近年来,美国和中国的AI专利申请量迅速增加,成为全球AI专利申请量和受理量最多的两个国家(见图6)。日本、韩国在模糊逻辑、计算机视觉和语音处理等领域的AI专利申请量也较多。另外,法国、德国、韩国、英国等国家的专利局受理的AI专利申请数量也比较多。

图6:部分国家或组织申请的AI专利数量

尽管中国在AI专利数量上排名第一,但是如果只考虑至少一次授权(Families with at least one grant)、高引用(Highly cited families)和扩展专利(Extension share),其排名就会明显下降。综合考虑这三个要素,美国AI专利排名第一,日本第二,这表明美国和日本的AI专利有较高影响力(见图7)。

此外,中国申请人在向中国提交AI专利申请后,只有4%的申请人又就该技术向其他国家提交了专利申请,而其他国家申请人的国外申请比例在25%-63%之间,这说明中国的AI研发者向国外申请专利的比例远低于其他国家的研发人员。另外,在AI专利的国外申请途径中,PCT申请途径被广泛采用,美国有27%的申请人采用PCT途径专利申请,日本为26%,中国则为20%。

图7:按照特定指标统计的全球AI专利申请量前5名的国家

图8:部分国家专利申请量和科学文献申请量的所占比例

目前,中国和美国在AI领域的科学研究处于全球领先地位。从地理分布情况来看,中国共有341833份与AI相关的科学文献,其次是美国(327880份)和英国(96359份)。中国和美国的AI科学文献数量占到全球AI科学文献总量的41%(见图8)。

(五)AI的市场发展趋势

《报告》称,在未来五年内AI将被应用于软件行业之外的多个行业,其将推动全球GDP的大幅增长。

自1998年以来,共有434家AI领域的公司被收购,其中2016年以来的收购占到总数的53%。AI领域被收购的公司绝大多数是美国公司(共283家公司被收购),Alphabet、苹果和微软是最活跃的收购实体(见图9)。绝大多数被收购的公司都是初创公司(平均年龄3岁),在被收购的公司中,绝大多数(79家信息披露的公司中有53家)专门从事机器学习技术的研发。

图9:全球收购AI公司数量排名前10的公司

截至2018年5月,已被确认公开披露融资的AI公司共有2868家,每家公司的融资额从1000美元到31亿美元不等。其中,以数据挖掘为基础的中国企业——今日头条的融资金额最大,该公司在7轮融资中获得了包括Toutiao等在内7位投资者的3亿多美元的融资。在全球AI专利申请最多的10家公司中,有5家通过风险投资或拨款的方式投资与AI相关的公司。《报告》显示,这十大公司的投资不仅针对AI产品,也针对人工智能基础研究,如IBM。

另外,大多数涉及AI专利诉讼的案件均是在1997-2007年间发生,AI专利诉讼中涉及的专利共有1264件,占全部AI专利的0.37%。全球AI专利诉讼案件最多的国家是美国,其AI专利诉讼案件占全球的70%以上,其次是德国和英国(见图10)。涉诉最多的原告是Nuance Communications、American Vehicular Services和Automotive Technologies International,而微软、苹果和Alphabet则是涉诉最多的被告。

从AI专利诉讼所涉及的技术来看,涉及机器学习技术的案件共421件,逻辑编程96件,模糊逻辑59件。可能因为深度学习专利是最新研发的AI技术,所以迄今为止还没有关于深度学习专利的诉讼案件。

图10:全球AI专利诉讼案件数量最多的国家

(六)AI引发的主要问题

随着计算机技术发展,AI将从大型跨国公司走进全球的其他中小企业和科研机构,对全球产生革命性影响。一些研究认为,AI将对第四次工业革命(4IR)产生根本性影响。克劳斯?施瓦布(Klaus Schwab)认为,4IR的特点是包括AI、机器人、物联网(IoT)、3D打印和自动驾驶汽车在内的一系列新兴技术,将融合物理、数学和生物,从而影响社会的各个方面。几乎所有的人类活动都将受益于AI的使用。

如今,中国、美国、印度、欧盟、英国、日本、韩国、沙特阿拉伯等国家政府或组织均投入大量的资金发展AI技术,但是人类还未充分了解AI将给人类带来的挑战。《报告》列举了国际上部分AI专家的观点,比如马丁?福特(Martin Ford)认为AI可能会导致大量的失业现象,还可能引发社会的不平等现象;牛津大学的尼克?博斯特罗姆(Nick Bostrom)认为,AI的应用有利有弊,人们可能担心自动驾驶汽车、网络攻击对人类产生的危害;弗兰克?陈(Frank Chen)表示,AI可能会泄露人们的隐私等等。《报告》还列举了部分国家或地区在AI发展方面所采取的措施。

(七)AI的未来与知识产权制度

本《报告》的重点是通过对与AI有关的专利和科学文献的数据统计来预测AI技术的发展趋势。《报告》的最后一部分预测了AI技术的未来发展趋势,包括下一代AI可能带来的机遇以及AI与知识产权之间的关系。

通过对AI专利申请及相关的科学文献的分析可以看出,大多数AI专利申请都有一个商业应用的重点领域,它们涉及AI功能应用或与AI应用领域的结合。现有的AI新兴技术如何应用到不同的领域是未来AI发展面临的主要问题。拥有AI专利申请最多的领域已经引起了人们的广泛关注,然而,其他领域的AI专利申请量的明显增长表明几乎所有领域都有可能从AI的使用中受益。企业与科研机构之间的AI方面的合作、企业是否会收购科研机构的AI技术或人才等问题还有待观察。关于AI的未来发展,政府更加关注的是AI人才的培养。

AI还将影响知识产权,特别是专利权及其管理,一方面,AI的发展将影响知识产权的管理体系,其主要指AI数据是否涉及侵犯知识产权问题;另一方面,知识产权政策和实践将与AI管理创新战略相互作用,其主要指AI技术如何在不同司法管辖区的专利申请中解释和应用专利性标准、如何将AI技术用于专利检索和审查等。

三、《报告》所揭示的问题与挑战

《报告》中反映了AI在发展过程中存在着诸多问题,其中既包括国际社会所面临的共性问题,也包括我国在AI发展中所特有的问题。

(一)AI给全球带来的挑战

1.人类对AI影响的认识还不到位

目前AI已经被应用到交通、医疗、购物等许多领域,其对人们的工作和生活产生越来越大的影响。但是,AI仍处于初级发展阶段,其究竟能够发展到什么程度还是未知数,这导致人类对AI可能带来的影响,特别是对其负面影响的认识还不全面。《报告》中也列举了国际AI专家对AI带来影响的分析,但是,分析和预测AI所产生的影响,必须结合该技术发展的现实状况和发展趋势,这仍然是人类目前以及今后一段时间内一项艰巨而重大的任务。

2.各国缺乏AI发展的长效机制与监管措施

AI作为21世纪的标志性技术,其被认为是将对人类社会产生颠覆性变革的技术。为了占领AI技术的制高点、拥有更多的话语权,目前世界各个国家均大力支持和鼓励AI技术的发展,投入大量的人力、财力、物力,鼓励企业进行AI技术研发,鼓励科研机构从事AI领域的科学研究。在AI发展过程中,如今各国出现了“军事竞赛”现象,有些国家研发AI技术严重脱离本国实际情况,缺乏发展AI的长效机制和长远计划。

对于AI技术领域中,哪些技术能够研发、哪些技术不能研发,例如危害人类生命和健康的AI技术、危害国家安全和公共利益的AI技术等是否能够研发?目前还没有国家政府或组织出台相关政策对AI技术的研发活动进行规范。企业、科研机构完全根据技术本身特点、自身能力开发AI技术,AI技术的研发没有边界和限制,这可能导致AI技术的发展偏离正常的轨道,研发出来的技术背离初衷,其危害性不言而喻。

3.AI相关法律制度普遍缺失

《报告》中重点关注的是AI带来的隐私问题,其包含两个方面:一是AI搜集的数据侵犯他人隐私,比如人们在Facebook上传了大量的照片,AI通过扫描该照片即可以分析这个人是否患有皮肤癌的早期迹象;二是AI输出的反馈结果侵犯他人隐私,比如执法部门利用 “PredPol平台”,通过面部识别和特定算法,其会建议对低收入者和黑人社区进行不成比例的监控。

关于AI所涉及的法律问题,学术界讨论较多的是AI的法律主体资格问题,其是否享有宪法上的权利,是否能够独立承担以及如何承担民事和刑事责任等,这些问题在学术界还没有形成统一的观点。如今,AI可以独立主持会议、参加辩论赛等,这些问题已经不是天方夜谭,而是实实在在会面临的问题。在法律问题上,涉及最多的莫过于AI与知识产权的问题,AI生成内容是否能够成为著作权法上的“作品”?能否申请专利?谁对其生成内容享有权利、承担责任?AI植入的数据资料是否构成侵权?如今,世界上仅有少数国家对AI生成内容的法律属性进行了立法规定,比如英国。大多数国家还没有对AI进行立法规制,国际组织也没有出台关于AI法律问题的公约或条约,这使得AI的相关法律制度基本属于空白状态。

4.AI涉及的科技伦理与道德规范面临挑战

科技是一把双刃剑,运用得当会造福人类,运用不当则会给人类造成毁灭性的灾难。AI亦是如此。现在处于弱人工智能阶段,无论是智能家居、智能城市、无人驾驶,还是新闻写作,现在的AI还处于“输入”+“简单处理”+“输出”阶段,AI还不具有独立的“思考”、不具有独立的“意识”,其输出内容等仍然处于人类的控制之下。若到了超人工智能阶段,当机器超越了人类大脑的一般智能能力时,可能出现AI控制人类的局面,其对人类的影响将是难以想象的。目前世界各国还未对AI的科技伦理与道德问题公布相关规范,国际社会对于AI的用途、禁用领域和范围等还没有进行相关研究。

(二)中国在AI技术发展中存在的问题

1.中国公司申请的AI专利数量少,科研机构申请的AI专利数量多

《报告》显示,在全球AI专利申请数量排名前30名申请人中,有26家是企业,4家是高校或科研机构;中国共有5家单位名列其中,其中包括两家企业(国家电网公司和百度公司)和三家高校(中国科学院、西安电子科技大学和浙江大学);而日本有12家企业,美国有5家企业。在全球AI专利申请数量排名前20名的学术机构中,中国占据17家,中国科学院排名第一,共2500多件AI专利。美国AI专利申请量最多的科研机构是加州大学(400件),其次是美国海军(389件);日本则为国家高级研究院工业科学与技术(244件)。这说明,相较于其他国家而言,中国AI专利申请人中高校、科研机构的数量多,企业申请人少。

专利只有应用于商业实践中才能够最大地展现其价值。高校是理论研究之地、技术研发之所,但申请的AI专利并不能直接转换为生产力,其仍然需要将该专利许可或者转让给相应的企业,由企业来实施。

在实验室发明的AI技术,其市场商业价值还未曾可知。更重要的是,研发者在实验室中研发出某项AI技术之后,因其不能立刻应用于商业实践,导致研发者并不能通过实践应用对其周边技术、外围技术进行周密开发和专利布局。如果是企业研发的AI技术,其申请专利后可以直接将其应用到商业领域中,不必经过许可或者专利转让程序。同时,企业在该AI技术的应用中还可以根据实际需要、消费者偏好、技术发展的趋势等发掘新的技术、布局周边专利。

2.中国AI专利申请人向国外提交专利申请的比例非常低

《报告》显示,中国公司和科研机构就AI技术大都仅在国内申请专利,在中国提交专利申请后又向国外提交申请的人仅占总量的4%。美国申请人使用PCT途径提交AI专利申请的比例占总量的27%,日本占26%,而中国仅占20%。这些数据说明,中国的AI专利申请人向其他国家申请专利的比例很低,其AI专利的国外保护意识较弱。这导致AI技术的专利保护地域范围过窄,将来他人在其他国家使用该AI技术或者销售相关产品,我国AI专利权人均无权禁止,亦不能要求经济赔偿。

四、对中国AI发展的启示

(一)尽快制定AI技术发展的科技伦理规范

科学技术的发展应当有边界。我们发展AI技术的目的是服务和解放人类,而不是超越、取代甚至毁灭人类。因此,应当划定AI技术发展的边界,明确哪些AI技术能够研发、哪些领域的AI技术不能研发,比如关于AI具备独立思考、自主意识等方面的技术是否应当被允许研发?同时应当规定AI的用途,明确AI能够用来干什么、不能用来干什么,比如AI不能用来杀人、实施恐怖活动等危害人类生命和财产安全的行为。当然,这些问题需要国际社会通过共同努力来达成一致意见。

中国在AI技术发展方面与整个国际社会具有共同的利益,我国既是AI专利申请大国,也是受理AI技术专利申请最多的国家,AI技术的发展和广泛应用将会对整个人类社会产生革命性影响,我国自然不能独善其身。因此,中国应当积极推动国际社会尽快制定适用于全球范围内的AI技术发展伦理规范。

(二)研究AI可能产生的法律问题,采取相应的监管措施

如前所述,现在AI已经被应用到了交通、医疗、农业、天气预报等众多领域。近年来,AI在新闻采写、文学创作等领域有重大发展,比如,美联社的“作家”(Wordsmith)、谷歌的“深梦”(Deep Dream)、腾讯的“梦想作者”(Dream Writer)以及微软的“小冰”等。AI通过不断学习,还可以“研发”新的技术方案。如《报告》中所阐述的一样,AI的数据植入、生成内容等均会带来一系列的法律问题。目前,各个国家并未对于AI的法律主体资格、行为能力、生成内容是否可版权问题、数据植入与隐私问题等达成共识。《报告》中也提及,近年来有的国家或国际组织陆续出台关于AI技术发展的文件,比如美国2016年发布的《国家AI研发战略规划》、法国2017年发布的《法国AI计划》、中国于2017年发布的《新一代AI发展规划》、欧盟2018年发布的《欧洲制造AI开发与使用协调计划》等,但均未对AI产生的法律问题进行规定。

目前而言,就AI制定相关的法律、法规还为时过早。在制定AI相关法律之前,应当充分了解AI的工作原理,深刻认识其可能产生的影响,根据其目前发展的状况以及未来的发展趋势,结合国际社会关于AI技术发展的公约,再着手制定相关的法律、法规,以保障制定出的法律具有操作性和稳定性。同时,制定AI相关法律,既要考虑对AI技术发展的影响,也应当考虑对我国现有的法律体系的影响。

(三)提高AI专利申请中企业申请人的数量

从《报告》中可以看出,相较于中国的高校等科研机构和其他国家的专利申请人数量而言,中国的AI专利申请企业数量较少。这说明我国科研机构研发AI的技术活动十分活跃,而企业在AI技术研发和专利申请方面则显得十分逊色。

如今,AI处于发展的黄金时期,AI成为人工智能时代企业发展的核心竞争力。企业要根据自身的特点和优势,积极研发AI技术,挖掘和培养AI人才,加大AI研发的资金投入,将AI与自身企业产品或者服务相结合,大力研发AI领域的机器学习、神经网络、深度学习等技术,及时将研发的技术申请专利。

企业在申请AI专利后,应及时将该技术应用到商业实践,通过与实践的结合继续改进该技术,同时发掘周边技术,布局外围专利。企业要充分利用我国关于AI发展和专利申请方面的政策,把握国内外市场动向,积极开拓AI新的技术领域,掌握核心技术,为企业在人工智能时代的可持续发展提供充足的动力。

(四)中国AI专利申请人应当积极向国外提交专利申请

从《报告》中可以看出,中国申请人在向中国提交AI专利申请后,只有4%的申请人又就该技术向其他国家提交了专利申请,而其他国家申请人的国外申请比例在25%-63%之间,这说明我国的企业和科研机构向国外申请AI专利的数量非常少,所占比例非常低,这对于AI技术在他国的保护极为不利。从根源上来看,其与我国AI专利申请人的结构组成具有很大关系。在我国的AI专利申请人中,相当一部分是高校等科研机构,其发明人申请专利后多用于参评职称,并且科研机构也不能够立刻将该AI专利用于商业实践,其在国外没有相关产品的市场销售,这导致科研机构没有将AI技术向外国申请专利的需求和动力。

在人工智能时代,AI日益成为国家发展的战略性资源和核心竞争力,成为企业增强自主创新能力的重要支撑和关键因素。在其他国家拥有一定数量和质量的AI专利既是国家科技实力的体现,也是企业参与市场竞争特别是国际市场竞争的“防御伞”。因此,我国应当重视AI技术的国外专利申请,优化国外AI专利布局。政府一方面要加强专利申请的国外信息平台建设,加大PCT途径的推广力度;另一方面,对于AI技术发明人特别是高校等科研机构进行指导和专门培训,积极推动和倡导科研机构与企业的合作,鼓励科研机构及时将AI技术应用于实践。从高校等科研机构自身来看,一是要增强专利地域性的认识,提高AI专利的国际保护意识;二是高校等科研机构应当着眼于长远利益,坚持市场化取向,主动优化国外AI 专利布局,完善国外AI专利运营与管理;三是积极与相关企业合作,及时将AI技术应用于实践,促进AI科技成果的转化,在全球竞争中激发其在外国获得专利保护的需求。

(中南基地廖翔坤、李青文供稿,詹映审校)

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