日本人工智能戰略：機構、路線及生態系統

劉姣姣，黃膺旭，徐曉林

（華中科技大學公共管理學院/非傳統安全研究中心，湖北武漢 430074）

伴隨著大數據、深度學習技術的迅速發展及核心算法的突破，人工智能（AI）成為影響國家競爭優勢的重要因素，世界多國均提出了人工智能戰略，探索有效促進人工智能發展的機制建設。其中，日本政府高度重視人工智能戰略部署，堅持以人工智能與本國優勢產業相結合為發展思路，以解決本國社會發展問題為目標，以促進人工智能研發成果產業化為發展任務，相繼出臺了一系列政策推動人工智能發展。可見，日本以戰略姿態緊追人工智能先進國家的發展步伐，后發之力不容忽視。我國在人工智能發展過程中面臨與日本相似的問題，例如杰出人才缺乏、基礎理論不足、核心算法缺乏等［1］，因此，借鑒日本人工智能戰略規劃經驗對我國人工智能發展具有重要。政府機構以及咨詢機構是日本人工智能規劃戰略的主體，其規劃的發展路線清晰展示了日本人工智能戰略的邏輯與內容，而生態系統建設是實現路線規劃的保證，三者相輔相成，缺一不可。故而通過梳理和分析日本人工智能戰略文件，本文從機構設置、發展路線規劃、生態系統建設3 個方面對日本人工智能戰略進行系統剖析，歸納并總結其發展特點，以期對我國人工智能發展提供啟迪與借鑒。

1 日本人工智能發展機構

日本人工智能發展機構主要包括人工智能技術戰略委員會、總務省、文部科學省以及經濟產業省。人工智能技術戰略委員會是人工智能發展的控制中樞，負責協調各方力量并推進人工智能戰略；總務省、經濟產業省、文部科學省依托所轄研究所進行人工智能研發，并受人工智能技術戰略委員會管轄調配。各個研究中心的研發重點各有側重，依據本部門的職責分工而定。另外，新能源和工業技術開發組織（New Energy and Industrial Technology Development Organization，NEDO）作為政策咨詢機構，負責為制定人工智能戰略提供信息以及專業知識支持。各主體權責明確，有序配合，構成了部門全面、職能完善的人工智能發展機制［2］。

1.1 人工智能技術戰略委員會

人工智能技術戰略委員會作為日本人工智能發展的控制中樞，主要職責是協調各方力量發展人工智能，并促進研發成果應用于社會生產生活之中。2016 年4 月18 日，在日本首相安倍晉三的指示下，人工智能技術戰略委員會成立。其成員包括議長、顧問、三省大臣以及學術界、產業界的負責人等。在人工智能技術戰略委員會之下，設研究協調委員會和產業協調委員會分別負責人工智能的研究開發和成果產業化。研究協調委員會由分屬于總務省、文部科學省、經濟產業省的各個研究所組成；產業協調委員會通過下設工作組，執行研發成果產業化任務。研究協調委員會與產業協調委員會相互配合，切實將人工智能研發成果轉化為現實生產力。如圖1 所示1）。

圖1 日本人工智能技術戰略委員會組織結構

1.2 總務省

總務省所轄的信息與通信技術研究所(National Institute of Information and Communications Technology，NICT)下設3 個研發中心，從不同角度開展人工智能技術的研發。

1.2.1 通用通信研究實驗室（Universal Communication Research Institute，UCRI）

NICT 下設的通用通信研究實驗室（UCRI）專注于社會知識解析技術研發，通過自動分析互聯網上的數據、信息，提出有價值的問題與答案。目前日本正在進行該類研究的項目有信息分析系統“智慧X”和針對災難的信息分析系統DISAANA。另外，UCRI 正在進行將信息服務平臺發展為適應物聯網的新平臺的開發研究，目前該研究成果已經在互聯網上完成測試，并通過Keihanna 信息通信開放實驗室的研究促進委員會和高級語言信息論壇（ALAGIN）進行推廣［3］。

1.2.2 高級語音翻譯研究與發展促進中心（Advanced Speech Translation Research and Development Promotion Center，ASTREC）

NICT 的高級的語音翻譯研究與發展中心（ASTREC）致力于研發多語種語音翻譯技術，以打破日語與其他語言之間的界限。其中較突出的有VoiceTra，目前該項技術已經作為免費的智能手機應用程序發布，它支持29 種語言之間的翻譯，包括一些文本輸入或輸出以及10 種語言的旅游對話，具有較高的實用性，受到了大眾的歡迎。VoiceTra 技術預計會應用到2020 年的東京奧運會之中，NICT 也會與更多企業合作，擴大該技術的應用范圍。

1.2.3 腦信息與通信研究中心（Center for Information and Neural Networks，CiNet）

NICT 腦信息與通信研究中心（CiNet）主要負責大腦功能研究，包括基礎神經科學、視力和運動控制以及高級腦功能（疼痛、多感覺整合、高階認知、決策、語言和社會神經科學等）3 個方面，發展目標是借助腦信息處理模式為信息網絡的計算和控制提供一種全新的思維方式，并衍生新的通信技術。總務省頒布的《次世代人工知能推進戰略》中對其工作內容進行了詳細闡述，即CiNet 應盡快開展與神經影像相關的基礎研究，以及高磁場fMRI、磁共振波譜（MRS）、高密度近紅外光譜的研究，以使下一代成像技術（如相位差腦血流成像、溫度功能成像、神經纖維功能成像和腦干神經核功能成像）盡早實現，為發展網絡科學、物聯網、傳感器網絡、便攜式腦電圖儀、可穿戴傳感器、量子信息通信、沉浸式通信等技術奠定基礎［2］。

1.3 文部科學省

文部科學省主要通過聯合高校和企業力量提高日本在世界人工智能領域中的競爭力。2016 年4 月14 日，文部科學省在理化研究所（Rikagaku Kenkyusho/Institute of Physical and Chemical Research，RIKEN）建立了創新智能集成研究中心，以匯集優秀的科研人才發展人工智能基礎理論及技術，該研究中心十分重視數據及人工智能成果的保護與正確應用，并積極培養數據科學家以及維護網絡安全的優秀人才。隸屬于文部科學省的科技振興機構（Japan Science and Technology Agency，JST）主要為有前景的創新技術制定發展戰略、提供研究資助和科技信息服務，因此，為了促進人工智能的發展，JST 下負責先進技術探索研究的ERATO （The Exploratory Research for Advanced Technology Research Funding Program）在“人機共生交互項目”中研究了各種信息傳遞手段（手勢、面部表情、凝視和接觸等），以推進社交機器人的研發。

1.4 經濟產業省

經濟產業省在日本國家先進工業科學技術研究所（The National Institute of Advanced Industrial Science and Technology，AIST）內設立了人工智能研究中心，該中心的研究主題有兩個，一個是以人腦的工作原理為基礎進行神經計算研究，另一個則是深度學習。另外，該研究中心建設了一個大型的基礎研究實驗室，以改善研究人員的工作環境，加速人工智能的基準數據開發和評估方法創新，同時也為學術界、工業界與企業的合作提供了一個良好的交互平臺，促進了產學研相結合。

1.5 新能源和工業技術開發組織

新能源和工業技術開發組織（NEDO）是日本的一家咨詢公司，隸屬于經濟產業省，同時與企業、大學及研究所保持密切聯系（如圖2）。作為政府與企業、大學之間的橋梁，NEDO 借助高校、研究所以及企業的專業知識和信息為政府技術戰略設計、政策制定提供建議。在人工智能發展過程中，NEDO依托經濟產業省下的人工智能研究中心，并通過履行“下一代人工智能和機器人核心技術開發”項目，為日本人工智能戰略的制定作出了突出貢獻［4］。

圖2 日本NEDO 的主要職能

2 日本人工智能發展路線

為了追趕人工智能發展潮流，日本有關各機構制定了一系列人工智能戰略。其中，NEDO 在2017年發布的“Artificial Intelligence Technology Strategy”中闡述了日本人工智能發展計劃，并繪制了詳細的發展路線圖，為日本人工智能發展打下基礎。日本人工智能發展規劃制定的指導思想是將優勢產業與人工智能相結合，以增強研發成果的實用性與競爭力。基于此，日本將人工智能發展路線分為3 個方面，即人工智能與工業相結合、人工智能與醫療相結合和人工智能與交通相結合；每條發展路線均分為3 個階段，2020 年以前為第一階段，2020—2030年為第二階段，2030 年以后為第三階段；每一階段發展重點均不相同，第一階段注重基礎技術的研發，第二階段著力于完善技術，并擴大使用范圍；三階段計劃全面運用成熟的人工智能技術，推動社會在2030 年以后進入新階段（“社會5.0”）［5］。

2.1 人工智能與工業相結合的發展路線

人工智能與工業相結合的發展路線主要包括利用人工智能提高社會的創造力、實現供需匹配、人工智能與人類合作、人工智能機器人的操作狀態實時評估4 個方面（如圖3）。運用人工智能提高社會創造力，為日本尋找到新的經濟增長點，同時增加了社會財富，豐富了人類的物質生活；運用人工智能實現供需匹配，實質是對現有的交易方式進行改革，以實現資源的最優配置，提高資源配置的效率；人工智能與人類合作，實質是人類與人工智能相互取長補短，將人類從簡單重復的工作中解救出來，從事更加復雜或有創造性的工作；人工智能操作狀態實時評估，能預防人工智能機器人出現故障，提高生產效率，同時為人工智能自我診斷及自我修復的實現打下基礎。達到以上目標，不僅需要機器信息處理技術、尖端智能自主技術提升作為支撐，完善、推廣技術同樣重要，因此將研發技術與推廣技術分別作為計劃第一階段和第二階段的重點任務是日本實現建設“社會5.0”目標的必經之路。2030年之后，日本的工業將快速發展，物質資料極大豐富，人民幸福感顯著提升。

圖3 日本人工智能與工業相結合的發展路線

在該發展路徑的指引下，日本在將人工智能與工業相結合領域已經取得諸多成就，如日本制作所公司開發出Hitachi 人工智能 Technology/H、Cyber-PoC 等系統能分析企業員工的動態數據以及用戶反饋數據，幫助企業改善經營和服務模式；那科公司于2015 年研發出可與人共同作業的人類協調型機器人CR35iA，并在不斷更新以使機器人更具實用性；東京大學石川正俊教授研發團隊開發出可大幅度減輕工業機器人指令動作負擔的技術，使機器可在幾厘米到幾十厘米的較粗略指令中完成精確工作任務；日立制作所開發的人形機器人在行走速度、語言種類以及應用場所上均有較大的發展［6］。

2.2 人工智能與醫療相結合的發展路線

圖4 日本人工智能與醫療相結合的發展路線

人工智能與醫療相結合的發展路線圖主要分為高速遠程交流、圖像識別、生命體征傳感器、藥物發現、再生醫學、手術機器人以及語音識別7 個發展方向（如圖4）2）。利用人工智能發展高速遠程交流并與診斷設備相結合，將推動遠程醫療發展，降低公民進行健康檢查的時間成本；人工智能圖像識別應用于醫療，能協助醫生診斷；利用生命體征傳感器搜集用戶的健康數據并據此設計個性化食譜，將幫助用戶保持健康；人工智能技術與藥物發現相結合，利用人工智能預測藥物效果，將提高新藥發現效率；利用再生醫學將人造器官替代病變器官，能延長人類壽命；人工智能手術機器人協助醫生手術或獨立手術都將減輕醫生工作負擔、減低醫療成本；利用語音識別機器人為患者提供步行輔助將降低醫療看護成本，同時可以幫助患者克服行動障礙。實現以上目標，需要人機交互、語音交流、遠程交流、信息感知等技術的支撐，因此這些技術需要不斷發展完善。到2030 年，日本先進的醫療將幫助人們保持健康并延長壽命，提高人民的生活質量。

目前，日本人工智能在醫療上的應用范圍正在逐步發展擴大，如LSI 醫療公司、東芝醫療系統公司等5 家醫療設備商與日本自治醫科大學合作研發了WHITE JACK 系統，通過使機器學習以往的病例記錄對患者的病情進行診斷，并給出醫療建議，以降低誤診風險，該系統已經于2016 年在自治醫科大學開始試驗應用；京都醫科大學利用人工智能系統預測新藥的毒性和致癌性，且準確率已經達到 95%以上［6］；島津制作所于2018 年開發出了運用人工智能2 min 內判別癌癥的技術［7］；另外，日本政府計劃通過搜集5 000 份匿名醫療數據，在2023 年制成世界最大的醫療大數據［8］。可見，人工智能與醫療相結合已經在日本政府的近期計劃之中。

2.3 人工智能與交通相結合的發展路線

人工智能與交通相結合的發展路線主要從供需匹配下的共享經濟、路面信息實時搜集、自動駕駛技術、虛擬現實技術、旅游個人數據搜集5 個方面展開（如圖5）2）。通過供需匹配技術預訂運輸設備，將推動汽車共享行業發展，促進共享經濟成熟，同時可以發展多用途自備車，增加汽車利用率、減輕交通擁堵并減少運輸資源浪費；進一步發展全球定位技術、全面安裝路面傳感器、建設交通管制系統，將有助于全面搜集路面信息，為自動運輸技術打下基礎；推動自動駕駛技術不斷升級，令失誤率為于0，將使完全自動駕駛成為現實；通過發展虛擬現實技術實現遠程辦公和虛擬辦公，可以打破空間界限、提高辦公效率；利用人工智能搜集個人旅游數據并與其他人工智能技術相結合，將改善游客的旅游體驗并增加旅游地的經濟收益。到2030 年，以上技術經過不斷發展，將使日本居民出行更加安全、舒適、高效。

日本為達到這些目標在不斷探索，并收獲一定成果，如在2016 北美車展上，日本正式發布了全新的 IDS 概念車，該車通過搭載最新的安全技術、道路識別技術以及駕駛控制技術實現自主駕駛；歐姆龍公司于2016 年6 月發布了實時監控駕駛員狀態的感應技術，根據駕駛員不同的駕駛狀態選擇不同的駕駛模式，如果出現駕駛員無法駕駛的情況（例如打瞌睡）汽車將自動停在路肩；富士通公司通過在歐美提供云計算基礎服務平臺搜集各汽車廠商的行使數據，并將數據反饋到車載人工智能上來降低事故發生的幾率［6］。

圖5 日本人工智能與交通相結合的發展路線

日本制定人工智能發展路線圖，不僅明確了人工智能發展方向以及各階段的發展任務，同時為日后調整人工智能發展計劃提供了依據；在計劃終期，該路線圖將用來衡量目標完成情況、開展工作總結，為制定下一階段的發展規劃提供參考。

3 日本人工智能生態系統建設

美國智庫戰略與國際研究中心 (Center for Strategic and International Studies，CSIS)［9］在“Artificial Intelligence and National Security:The Importance of the AI Ecosystem”報告中闡釋了人工智能生態系統的組成，認為人工智能生態系統主要包括技術基礎、人才、數據、投資環境、社會環境5 個方面。構建生態系統有利于克服人工智能發展面臨的問題，為人工智能的快速發展做好準備。與之相似，日本也計劃從加大研發力度、培養人力資源、維護數據環境、提供啟動支持、促進居民理解5 個方面展開人工智能生態系統建設，為其人工智能發展路線圖的順利推進提供保證［5］。

3.1 加大研發力度，攻克技術難關

目前，日本人工智能領域的論文尤其高質量的論文數量不足，專利數量較少［10］，為了改變這一狀況，日本認識到研究基礎理論、攻克核心技術的必要性，因此計劃從確定研發重點、樹立研發目標、堅持產學研結合三方面來促進人工智能技術研發。

首先，日本確定自動駕駛、神經影像、智能醫療等技術為研發重點，以期解決日本正面臨的人口老齡化、勞動力匱乏等社會問題，提高人們的生活質量。隨后，日本政府依據研發重點相對應確定了具體的研發目標，以便評估研發成果。最后，研發人工智能核心技術需要政府、企業以及高校共同參與，加強產學研結合，其中，政府將加大對人工智能項目的扶持力度，為促進人工智能研發創造良好的環境；企業加強與高校、科研院所的聯系，促進人工智能研究成果產業化、社會化；高校通過開設專業課程，為人工智能發展培養各類型的人才，做好人才儲備。

3.2 培養優秀人才，儲備人力資源

人才是促進人工智能發展的關鍵動力，為了做好人才儲備，日本計劃分3 個階段培養人才：第一階段，培養、引進人工智能的杰出人才。人工智能技術向前發展，需要極具創新力的杰出人才推動，但由于培養杰出人才周期較長，在人工智能杰出人才緊缺的現狀下，引進別國的杰出人才是快速增加本國杰出人才的重要途徑，為此，日本計劃提高人工智能領域的薪資水平、改善工作環境，以吸引國內外優秀的研究人員。第二階段，培養優秀的企業家、創業家。人工智能核心技術難題被攻克后，需要優秀的企業家、創業者將人工智能研發成果產業化，為日本經濟制造新的增長點，因此，需要加強大學與企業合作，完善學科布局，加強相關專業建設；同時，增加社會實踐及實習機會，有針對性地培養學生的相關素質。第三階段，培養大量人工智能基層從業者。人工智能技術產業化必需建立一個完整的產業鏈，從人工智能設備的制造到組裝、從機器人的輔助到監測均需要大量的勞動力，對社會剩余勞動力進行培訓升級，實現人才結構優化，將為人工智能全面發展做好準備，因此，日本計劃創新工人培訓方法，令工人通過系統學習以及實踐來提高自身價值、適應社會的需求。日本人才培養的3 個階段層層推進，覆蓋范圍逐漸擴大，形成了一個完整的人才培養計劃。

3.3 加強數據維護，保證發展基礎

數據是人工智能發展不可或缺的條件之一，加強數據維護是人工智能發展的必然要求。日本的數據維護主要從3 個方面展開，分別是重點領域的數據維護、產學研相結合的數據共享與維護以及私營企業的數據維護。其中，重點發展領域的數據維護需要建立并維護最新的AI 數據測試臺，開展以維護數據為目標的項目；產學研相結合的數據共享與維護需要建立支持系統，并不斷模擬與改善系統運行；私營企業擁有海量的用戶數據，有效利用這些用戶數據將推動人工智能發展。因此，日本頒布了《促進公共和私人數據利用基本法》，以規范私營企業使用數據的行為，促使私營企業合理合法地開放數據，實現數據共享。

3.4 提供啟動支持，實現優勢互補

在人工智能浪潮下，大量的創新創業公司涌現出來，其中不乏極具前景和創新力的公司，但人工智能技術和產品的研發、推廣需要大量的資金和強大的技術支持，而這往往是創新創業公司最缺乏的，在這種情況下，日本政府計劃建立一個開放式的創新平臺，令擁有龐大資金以及熟練技術的大公司為創業公司提供資金及技術支持，創新創業公司則為大公司注入發展活力，企業之間優勢互補，共同發展。

3.5 促進居民理解，減小發展阻力

人工智能發展與人工智能威脅論往往相伴而生。基于大數據及深度學習發展起來的人工智能，擁有十分強大、人類難以超越的能力，令不少群眾感到威脅與恐慌，從而反對人工智能繼續發展［11］，為此，日本政府計劃通過加強宣傳教育增進公眾理解，令公眾了解發展人工智能的作用與必要性，幫助公眾樹立積極的心態，正確面對發展人工智能的益處與風險，以減小社會阻力。

4 日本人工智能戰略對我國的啟示

4.1 確立以本國優勢及社會問題為導向發展思路

我國科研水平和科研能力穩步提升、高科技公司迅速成長、海量的數據資源以及巨大的應用市場均為人工智能發展創造了得天獨厚的條件［12］，但缺少重大原創成果、基礎理論不足、核心算法缺乏和法律政策體系不健全亦是不可忽視的問題［13］，而各國對我國的技術封鎖將令我國的人工智能發展更加艱難。在此種背景下，我國需以自身優勢和社會問題為平衡點，將“求先進”與“求平穩”完美結合，穩步發展人工智能，避免掉入“科技競賽”的怪圈、舍本逐末［14］。

4.2 完善人工智能發展機制，加強組織協同治理

目前，我國人工智能發展機制也已具雛形，國家科技體制改革和創新體系建設領導小組、新一代人工智能發展規劃推進辦公室及新一代人工智能戰略咨詢委員會先后成立，這標志著我國人工智能進入了全面啟動實施階段，但隨著對人工智能發展質量的要求不斷提高，這些主要相關領導機構依然需要不斷發展完善。借鑒日本人工智能發展機制建設經驗，建議我國首先繼續完善人工智能發展領導機構的部門設置，科學劃分各部門的權力以及責任，以建立高效運轉的組織體系；其次，建立并完善組織運行制度，保證人工智能發展領導機構自動、高效運轉，促進各機構的協同治理；最后，不斷完善人工智能咨詢機構的組織結構以及規章制度，保證其獨立性，以提高人工智能政策制定的科學性、專業性和全面性［15］。

4.3 細化發展路線，落實人工智能發展規劃

近年來，我國出臺了《新一代人工智能發展規劃》《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃(2018—2020 年)》等一系列政策文件指導人工智能發展，但由于存在政策目標粗略、任務主體模糊等問題，阻礙了政策落實以及規劃的控制與監督［16］。借鑒日本制定人工智能戰略的經驗，建議我國在制定人工智能戰略時不斷細化、深入戰略內容，制定詳細的發展目標、發展路線以及發展任務，并明確任務主體；另外，為增強政策文件的直觀性，建議政策制定機構靈活運用圖表，以加深有關執行機構和人民群眾對政策的認識。

4.4 加強利益相關者合作，構建人工智能生態系統

人工智能的發展需要基礎理論、技術、數據、人才以及社會大眾等諸多方面的支持。目前，雖然我國的語音識別技術、深度學習技術都已經有實質性進展，但依然存在算法薄弱、數據利用率低、杰出人才缺乏等問題［1］。日本在發展人工智能過程中也遇到相似的問題，因此強調以政府、企業、高校為中心，構建人工智能生態系統，以保證人工智能的研發以及成果產業化。有鑒于此，建議我國政府、企業、高校以及科研院所應加強合作，構建人工智能生態圈。具體而言，政府不斷完善人工智能政策、制度以及規范，同時大力宣傳人工智能相關常識與知識，為人工智能發展提供良好的制度環境以及社會環境；企業不斷提高創新力，注重人工智能研究成果的實用性以及產業化，以促進經濟發展；高校積極開設人工智能學科，依據社會需求培養各類人才，為人工智能發展儲備人力資源。

注釋：

1）根據《次世代人工知能推進戰略》數據整理。

2）根據“Artificial Intelligence Technology Strategy”數據整理。