杭州人工智能領域科研進展研究

金珺，朱晨希，趙苑婷，吳敏儀

(1.浙江大學管理學院, 杭州, 310058)

0 引言

2020 年初，人工智能被國家納入“新基建”范疇，進一步助推人工智能產業發展。杭州在人工智能領域位居全國前列，在國家布局人工智能高地上承擔重要角色，因此分析杭州人工智能領域的技術現狀、提升杭州人工智能領域的技術實力顯得尤為重要。本文通過研究投入和研發產出兩個方面的數據展示及分析，從技術方面展現杭州人工智能產業最新發展成果，并對從INCOPAT 科技創新情報平臺2012 年1 月1 日至2021 年12 月31 日檢索出的人工智能專利數據進行專項分析，旨在為杭州在人工智能領域提前布局，建設“國家新一代人工智能創新發展試驗區”提供參考。

1 研究投入

對人工智能產業的研究投入將直接影響人工智能產業的發展情況。本章從高校科研機構、研發人員和研發投入三個部分介紹杭州在人工智能產業方面的研究投入，通過梳理杭州設立人工智能專業的高校、國家級研究機構、人工智能相關的頂尖人才儲備和人工智能領域的研發投入來分析杭州在人工智能產業方面的知識儲備。

1.1 高校科研機構

1.1.1 在杭高校

目前，在政府大力引導和產業需求拉動的雙重作用下，在杭高校都在積極探索人工智能領域人才的培養。

2018 年，杭州電子科技大學和浙江理工大學都成立了人工智能學院。杭州電子科技大學人工智能領域的研究特色集中在腦電信號、注意力機制、遷移學習、生成對抗網絡等領域，浙江理工大學人工智能領域的研究特色集中在蟻群算法等領域。

2019 年，浙江大學設立人工智能交叉學科，浙江大學在腦機接口、數據挖掘、圖像處理方面都優勢明顯，發揮人工智能理論研究的優勢，發揮人工智能大數據科技創新聯盟、大數據科研中心等平臺的作用，深入推進人工智能學科建設、人才培養、理論研究、關鍵核心技術突破，進一步鞏固和提升人工智能領域在全國高等院校中的領先地位。

2019 年，浙江工業大學成立了自動化與人工智能研究中心和人工智能系，在粒子群算法、人臉識別、路徑規劃、機器人、圖像識別等領域都有技術研究和突破。

西湖大學等新型高等學校也持續發力人工智能領域研究。西湖大學依托智能醫療器械、機器智能、人工智能與機器人、智能無人系統、智能形變材料、生物大數據等8個重點獨立實驗室，開展人工智能理論與技術研究。

1.1.2 實驗室

位于杭州的之江實驗室瞄準國家實驗室布局領域以及國家實施重大科技專項的重點領域，以大數據和云計算為基礎，以泛智能、強實時、高安全為抓手，以未來網絡計算和系統、泛化人工智能、泛在信息安全、無障感知互聯、智能制造技術為方向，開展重大前沿基礎研究和關鍵技術攻關。之江實驗室牽頭成立了“之江天樞人工智能開源平臺”，聯合北京一流科技等單位共同打造該國產化自主可控的人工智能開源平臺。2022 年1 月，之江實驗室聯合清華大學成立光電智能計算聯合研究中心將面向光電計算、人工智能等多個學科，開展多學科領域交叉融合的基礎研究、應用開發、集成和快速迭代，促進科研成果轉化，共同打造相關產業生態。

1.2 研發人員

2016 年，杭州深入實施全球引才“521”人才引育計劃，吸引全球領域高端人才。“521”計劃第5批102名入選人才中，人工智能領域人才共有11 名，入選人數在所有技術領域中排名第四。

2019 年，杭州繼續推出“人才生態37 條”人才政策，激發人才活力；在第七屆中國杭州大學生創業大賽中，人工智能領域的項目占在杭落地項目的14%。

根據脈脈數據研究院發布的2021 年新經濟人才熱點城市分布情況，杭州人工智能人才量指數位列第一，達到36.73；北京緊隨其后，為28.51；上海和深圳位列第三和第五，分別為11.71 和8.28。杭州人工智能人才集中于阿里巴巴等科技領軍企業中，不斷涌現的人工智能創業公司以及相關細分領域的獨角獸企業也吸納了大量人工智能人才。

根據全球AI 2000 入選學者的榜單，杭州的人工智能領先人才主要分布在阿里巴巴和浙大。阿里巴巴表現亮眼，入選學者數量從2021 年的10 人次上升至2022 年的14 人次，全球排名由去年第40 名上升至第20 名。阿里巴巴獲得AI 2000 入選學者的研究領域主要集中在機器學習、數據挖掘、計算機視覺、深度學習和機器人。浙江大學2022 年的AI 2000 入選學者數量為6 名，落后于清華大學（20 名）、北京大學（8 名）和上海交通大學（7名），在國內高校中排名第四。浙江大學獲得AI 2000 的入選學者包括楊易教授和2021年加入浙江大學CAD實驗室的沈春華教授等。

1.3 研發投入

根據《2021 年浙江省人工智能產業發展報告》關于浙江省在人工智能產業的投入數據，如圖1所示，2019年浙江省人工智能產業共有企業482 家，實現總營業收入1987億元；研發投入158億元，研發費用占營業總收入的8.0%，實現利潤總額248億元。

圖1 浙江省人工智能產業發展情況

2020 年浙江省人工智能產業增加企業239 家，共有企業721 家，總營業收入2693.43 億元，同比增長11.99%；利潤總額337.41 億元，同比增長14.84%，實現了產業規模和效益的雙提升。

杭州在全省表現突出。數據顯示，2019 年杭州市人工智能企業數量、營業收入分別占據全省的45.0%、58.3%，居全省第一，人工智能科技產業城市競爭力位居全國第四位。2020 年，杭州人工智能產業營業收入達1558 億元、研發投入166 億元。2021 年1-10 月，杭州人工智能產業營收達1580 億元，同比增長27.3%，產業發展領跑全省。值得一提的是，2021 年杭州全市被納入省人工智能產業統計監測人工智能企業達420 家，同比增長34%。

2 研究產出

人工智能產業的研究產出可以反映人工智能產業的發展情況。本章將從論文情況、專利情況、標準制定和獲獎四個部分介紹杭州在人工智能產業方面的研究產出。依據DIMENSIONS 數據庫對全球作者人工智能論文發表總篇數的統計結果，統計位于杭州的TOP100 學者數量；依據INCOPAT 科技創新情報平臺2012 年1 月1 日至2021年12月31日檢索出的人工智能專利數據進行專項分析，分析杭州在城市人工智能創造力方面的表現。

2.1 論文情況

根據中國知網（CNKI）數據庫中在杭高校博碩士發表的人工智能相關論文，在杭高校博碩士發表的論文6637篇中博士論文852 篇，占比12.84%，碩士論文5785 篇，占比81.16%。分析各高校情況，浙江大學、浙江工業大學和杭州電子科技大學的論文總量排名位列前三，論文總量占比分別為50.14%、16.75%和16.01%，合計達82.90%。其中，浙江大學一所高校的論文總量占到半數以上，遙遙領先其他在杭高校[1]。

在未來計算研究領域，浙江大學位于中國發文規模Top10 科研機構中第七位，如圖2 所示。國際合作方面，浙江大學國際合作論文百分比在中國發文規模Top10 科研機構中位列第一，達到54.55%，如圖3所示[2]。

圖2 未來計算領域中國發文規模Top10高校發文量和引文影響力

圖3 未來計算領域中國發文規模Top10高校國際合作論文百分比

在腦-意識-人工智能研究領域，浙江大學位于中國發文規模Top10 科研機構中第六位，如圖4 所示。國際合作方面，浙江大學位于中國發文規模Top10 科研機構中第三位，達到62.86%，如圖5所示[3]。

圖4 腦-意識-人工領域中國發文規模Top10高校發文量和引文影響力

圖5 腦-意識-人工領域中國發文規模Top10高校國際合作論文百分比

2010-2018 年，杭州AI 論文全球占比為0.9%。相比之下，北京發表的AI 論文數量占據了全球的5.4%，上海AI論文數量占全球1.6%，位居全球第四，如圖6所示[4]。

圖6 20城市AI論文發表數量占全球百分比

從論文引用率來看，中國城市AI 論文的水平和影響力與發達國家城市相比仍有一定差距。2010-2016 年，論文引用率最高的舊金山達到10.62 次，杭州每篇AI 論文平均引用數為4.76 次，超過北京（3.97）和上海（4.09），如圖7所示[4]。

圖7 20城市AI論文發表引用率

同時，近年來中國城市AI 論文質量的快速提升更加值得引起關注。2010-2016 年間，北京AI 論文篇均引用數從1.83 次迅速提高到了5.24 次。杭州論文篇均引用數從1.69次提高到了5.89次，已接近歐美發達國家城市平均水平，如圖8所示[4]。

圖8 中國城市人工智能論文應用率增長趨勢

以DIMENSIONS 數據庫對全球作者AI 論文發表總篇數的統計結果為依據，統計了全球成果最豐富、科研最活躍的TOP 100 人工智能研究學者。以作者署名論文通訊地址統計，全球TOP 100 AI 研究學者中，共有42 人以專職、兼職或合作等各種形式在北京開展科研工作。其次是上海，共有15 人，之后是新加坡有13 人，紐約有8 人，倫敦和香港各有7 人。杭州有4 位TOP 100 的人工智能研究學者，落后于北京、上海，與深圳相近，如圖9所示[5]。

圖9 Top100人工智能研究學者人數

在頂級刊物Nature 上，在杭實驗室和研究機構也有一席之地。2022 年3 月14 日，之江實驗室數字反應堆計算材料研究團隊在基于人工智能的計算材料與性能預測方面獲重要研究進展，成果發表于最新一期的《自然·催化》（Nature Catalysis）上。2021 年9 月24 日，達摩院量子實驗室與阿里云ECS 合作者在量子計算經典模擬課題上的研究成果在Nature 子刊Nature Computational Science（NCS，自然計算科學）上發表。

2.2 專利情況

本文采用INCOPAT 科技創新情報平臺進行專利檢索分析[5]，檢索內容根據《戰略性新興產業分類與國際專利分類參照關系表（2021）》[6]，圍繞人工智能開展2012 年-2021年期間的專項分析[7]。

根據全國在2012 年至2021 年間的人工智能專利申請量，如圖10 所示，從全國來看，2012 年至2021 年這十年間，杭州的人工智能專利數量總數（30751 件）位居全國第五，僅次于北京（105441 件）、深圳（74234 件）、上海（43789 件）和廣州（31335 件）。值得注意的是，在2020年，杭州的人工智能專利數量（7652 件）就已經超過廣州（6647 件），位居第四。在2021 年，杭州的人工智能專利數量（8372 件）也超過廣州（6985 件），保持住了全國第四的位置。

圖10 2012-2021年全國人工智能專利地市分布

根據杭州在2012 年至2021 年的杭州人工智能專利申請量，如圖11 所示，杭州的人工智能專利申請量逐年上升，從2012 年的347 件逐漸提高至2021 年的8372 件，可謂增長迅速。從2012年到2015年，杭州的人工智能專利數量增長處于穩步增長的階段，2015 年杭州的人工智能專利數量還未突破1000 件。從2018 年至2021 年，杭州的人工智能專利數量處于飛速增長階段，年增長量突破2000件。

圖11 2012-2021年杭州人工智能專利申請量

將專利申請人分為企業、大專院校、個人、科研單位、機關團體和其他，如圖12 所示，杭州的人工智能專利中來自企業的有19340 件，占比61%，在增加人工智能專利的數量方面做出巨大貢獻；來自大專院校的有10003 件，占比32%；而來自科研單位的只有737件，占比2%。

圖12 杭州人工智能專利申請人占比

對于申請人工智能專利的機構進行合并，申請量排名靠前的杭州各申請人（如圖13 所示）中，排名前三的都是高校，分別是浙江大學、杭州電子科技大學和浙江工業大學。其中，浙江大學在人工智能專利數量上占絕對優勢，有3393 件；杭州電子科技大學和浙江工業大學的人工智能專利數量接近，分別為2288件和2187件。企業中人工智能專利數量最多的是支付寶（杭州）信息技術有限公司，專利數量有1387 件；緊隨其后的是杭州海康威視數字技術股份有限公司、浙江大華技術有限公司，人工智能專利數量分別為1269件、1226件。

圖13 杭州各申請人的人工智能專利數量

2.3 標準制定

2017 年12 月，杭州發布《加快推動杭州未來產業發展的指導意見》，提出率先布局人工智能等重點前沿領域。根據現有網絡資料的整理，杭州非常重視人工智能相關產業標準的制定與實施，圍繞重點產業和前沿產業，在技術學習框架國際標準、超聲人工智能數據標準、云原生人工智能國際標準和產品智能化標準的制定上都有所參與，帶動了人工智能整體水平的提升，進一步提高了杭州在人工智能領域的話語權，如表1 所示。螞蟻集團牽頭成立的標準IEEE Std 2830，進一步通過規范隱私計算的技術標準，為保護數據隱私和釋放數據價值提供可落地的技術標準方案。浙江大學、浙江求是數理醫學研究院等四家機構配合國家藥監局器審中心，制定中國超聲人工智能醫療裝備國家審評標準以及“一帶一路”國家推廣方案，加快實現產學研一體化，共同推動中國智能醫療裝備走向世界前沿。

表1 杭州人工智能相關產業標準

《人工智能訓練師職業能力要求》團體標準中國貿促會商業行業委員會、阿里巴巴2019年以太網供電（PoE）技術與應用白皮書2018年IoT產品智能化評級標準杭州海康威視數字技術股份有限公司、全國信標委信息技術設備互連分委會通用布纜系統工作組、全國信標委信息技術設備互連分委會、山東省計算中心（國家超級計算濟南中心）、福祿克測試儀器(上海)有限公司阿里巴巴人工智能實驗室2018年

2.4 科技獲獎

根據現有網絡資料的整理，在杭企業和高校在人工智能領域碩果累累，獲得了較多的國家級和國際大獎。下文分析主要聚焦部分國家科技獎和企業的國際獲獎。

杭州研究機構多項技術獲得了國家科學技術大獎，如浙江大學的“真實感圖形的實時計算理論與方法”“廣域協同的高端的總規模可編程自動化系統及應用”及杭州電子科大的“固態存儲控制器芯片關鍵技術及產業化”。2020 年，浙江大學計算機輔助設計與圖形學國家重點實驗室周昆教授一項關于真實感圖形實時計算研究的研究以及浙江大學工業控制技術國家重點實驗室的王文海教授領銜的“廣域協同的高端大規模可編程自動化系統及應用”獲國家科學技術進步獎二等獎。

此外，2021 年，阿里巴巴-浙江大學前沿技術聯合研究中心研發的“數字創意智能設計引擎”獲得世界人工智能大會的最高獎項SAIL 獎（Super AI Leader，卓越人工智能引領者）。2021 年，浙江大學聯合達摩院、阿里云完成的“超大規模高性能圖神經網絡計算平臺及其應用”在中國電子學會公布的“2021 中國電子學會科學技術獎”中獲得科技進步一等獎。2022 年，浙江大學的潘云鶴教授獲得中國人工智能學會組織的2021 年吳文俊人工智能科學技術獎中唯一的一個最高成就獎。

杭州的企業也取得了較大成就。例如海康威視曾被評獲“2019 年度中國十大最強人工智能研究實力機構”，大華股份成功入選“2021 年度中國十大最強人工智能研究實力機構”。海康威視的機器視覺“軟硬雙核”——21MP CXP-12 相機、VM 算法開發平臺分別榮獲“視覺系統設計創新獎VSDC Innovators Awards 2021”比賽的白金獎和金獎。大華股份在2018 年憑借基于深度學習技術研發的目標檢測技術刷新了KITTI（The KITTI Vision Benchmark Suite）中2D 車輛類目標檢測任務的記錄，超越了一流的AI 算法公司和頂尖的學術研究機構，這標志著大華股份在目標檢測領域處于世界領先水平。

3 杭州和國內其他人工智能技術重點發展城市的比較

根據IDC發布的2021年中國城市人工智能計算力發展圖（如圖14所示），在2021年中國人工智能城市排行榜中排名前五的城市依次為北京、杭州、深圳、南京、上海[8]。本文選擇北京、上海、深圳3 個典型城市和杭州進行比較分析。

圖14 2021年中國城市人工智能計算力發展

3.1 北京

北京作為人工智能行業發展領跑城市，在人才數量、商業環境、政策扶持方面展現出明顯優勢。北京人工智能高影響力學者的研究方向以應用研究為主，主要集中在各大高校院所。北京不僅擁有大量AI 相關的成熟企業，也是匯聚全國獨角獸企業最多的城市，其中多數企業建立在北京五大人工智能產業聚集區，形成聚集效應。算力支持方面，北京市已依托中科院計算機網絡信息中心建設了超級云計算中心，總核心數共27 萬核，服務用戶（機構用戶）數超過30000 家。在2020 年，北京超級云計算中心榮獲2020 HPC TOP100榜單中國超算TOP3，通用CPU算力第一。

3.2 上海

在研發培養方面，上海已經形成一批高水平的平臺型研發機構。同時，上海人工智能產業集聚效應非常明顯，上海擁有千余家人工智能核心企業，其人工智能產業產值達到千億級別，國內外科技巨頭在上海圍繞產業生態的布局已逐步成熟。在人工智能場景應用圈方面，上海也初步構建了各行業的智能應用小生態圈，為此后人工智能技術在應用層面的發展奠定了良好的基礎[9]。算力支持方面，2020 年商湯上海新一代人工智能計算與賦能平臺項目啟動建設，將打造集大規模AI 算力、工業級AI 算法、開放式AI 服務于一體的城市級AI 計算平臺。上海市有10 所大學設置了人工智能專業，包括上海交大、同濟大學、復旦大學等。同時，上海市擁有上海人工智能實驗室、上海腦科學與類腦研究中心、上海人工智能算法研究院等多家研究機構。

3.3 深圳

深圳是我國珠三角數字經濟產業集群中的優勢城市，擁有華為、中興、大疆、平安等一大批在全國乃至全球領先的科技企業。同時，深圳還建有國家級超算研究中心，為城市提供算力支持。算力支持方面，2009 年，國家超級計算深圳中心獲科技部批準成立，它屬于世界上最早布局云計算、大數據、人工智能的超算中心。深圳市缺乏具備強影響力大學，但近年來深圳市大力支持非大學科研機構建設，已使得該局面大大改善：深圳市AI 大學創新能力排名第二十三位，非大學科研機構創新能力排名第二位。在人工智能的學術研究方面，以深圳市人工智能與機器人研究院（AIRS）為主，依托多個世界頂級研究機構，匯聚全球人才，促進人工智能在工業、醫療、金融等方面的應用研發[9]。

3.4 杭州和三城的比較

和北京、深圳相比，杭州在算力方面布局較晚，還沒有國家級超算研究中心，但在2021 年杭州數據中心正式投入使用，也有之江實驗室牽頭的智能超算研究中心落地。之江實驗室的超算研究中心聯合清華大學、國家超級計算無錫中心等單位在2021 年還獲得了超算應用領域的國際最高獎項“戈登貝爾獎”。在知識儲備方面，杭州設立人工智能專業的高校數量比其他城市少，人工智能相關的國家重點學科數量也相對較少。在科研成果方面，在人工智能專利數量上杭州雖然也排在北京、上海、深圳之后，但杭州的人工智能專利數量每年穩步增長，在2020 年就已經超過了廣州成為全國排名第四的城市，未來潛力巨大。

與北京、上海、深圳相比，杭州逐步形成了以應用為引導的人工智能技術和產業生態系統。杭州在人工智能產業發展成效方面表現優秀，特別是在人工智能企業規模、（準）獨角獸數量上。杭州創新發展程度較高，在樣本城市中排第三名。以阿里巴巴、海康威視等為代表的企業，已在城市交通、安防、醫療等領域產出多項數字化、智慧化成果服務。截至2020 年6 月，杭州市共有獨角獸企業31 家，準獨角獸企業142 家。其中，人工智能領域企業16家，數量增長75%，平均估值達274億美元。杭州還是國家新一代人工智能創新發展試驗區，通過加快推進市級人工智能創新發展示范區建設，推進中國（杭州）人工智能小鎮、蕭山信息港小鎮、蕭山機器人小鎮等園區協同發展。

4 結語

在人工智能這一新技術的支撐下，中國各地加速發展智能產業，不斷推動產業升級，使各地在人工智能開發和智能產業推廣上邁向更高的臺階。在人工智能“下一個十年”的重要歷史進程中，杭州一方面需要發揮自身創新優勢，運用好阿里巴巴、浙江大學、達摩院、之江實驗室這種科研兼應用領域的“大樹”，鼓勵和引導企業與高校、科研機構密切合作，打造一批人工智能科技創新與成果轉化平臺[10]，積極支持人工智能領域的眾創、眾包等新模式創新創業，使杭州成為人工智能新產業、新業態的策源地，成為未來全球人工智能領袖企業孵化誕生的熱土；同時開放吸納全球高端智力[11]，形成全球人工智能理論發展與技術創新的新高地、學術與研發網絡的新樞紐[12]。

另一方面，算力的差距將影響城市在創新發展、企業規模、產業覆蓋度等方面的差距，而杭州和北京、深圳等城市相比，在算力支撐能力方面還存在一定差距。因此，杭州今后需加快布局算力相關基礎設施，積極推動算力部署，為杭州成為人工智能理論發展和技術創新新高地奠定扎實的基礎。