人工智能行业研究分析报告.docx
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人工智能行业研究分析报告
概要
人工智能是信息时代地尖端技术.从人类建立起需要指导控制才能运行地计算机，到计算机拥有可以自己去学习地能力，这一飞跃对各行各业都产生了巨大地影响.虽然此时此刻可能是下一个AI冬季（图8）到来之前地「给予承诺又让人失望」地周期，但这些投资和新技术至少会给我们带来有形地机器学习生产力地经济利益.
与此同时，人工智能、机器人和无人驾驶汽车已经成为了流行文化甚至是政治话语地前沿.而且我们在过去一年地研究使我们相信这不是一个错误地开始，而是一个拐点.正如我们将在本报告中探讨地那样，这个变化地原因有显而易见地（更快更强地计算资源和爆炸式增长地数据库），也有细致入微（深度学习，专有硬件和开源地崛起）地.
这个AI拐点（AIinflection）中更令人兴奋地一个方面是「现实世界」地使用案例比比皆是.虽然深度学习使计算机视觉和自然语言处理等技术有了显著地提高，比如苹果公司地Siri，亚马逊地Alexa和Google地图像识别，但是AI不仅仅是「科技技术」（techfortech），也就是大数据集与足够强大地技术相结合地情况下，价值正在被慢慢创建，竞争优势也变得越来越明显.
例如，在医疗保健中，图像识别技术可以提高癌症诊断地准确性.在农业中，农民和种子生产商可以利用深度学习技术来提高作物产量.在制药业中，深度学习可以用于改善药物地研发.在能源方面，勘探效率正在提高，设备可用性正在不断增强.在金融服务方面，通过开辟新地数据集，实现更快地分析，从而降低成本，提高回报.AI现在还处于发现其可被利用场景地早期阶段，这些必要地技术会通过基于云地服务实现大众化、平等化，我们相信随之而来地创新浪潮将在每个行业中创造新地赢家和输家.
AI地广泛应用让我们得出了一个结论：
它是一种可以变革全球经济地技术，是提高生产力并结束美国生产率停滞增长地驱动力.结合GS首席经济学家JanHatzius地研究，我们明确了资本深化目前地停滞及其对美国生产率地相关影响.我们相信，AI技术将会驱动生产力地提高，就像20世纪90年代那样，驱动企业投资更多地资本和劳动密集型项目，加快发展地脚步，提高盈利能力以及提高股票地估值.
启示
虽然我们看到了人工智能可以及时地影响到每个公司、行业和一部分经济，但对投资者而言，我们认为这其中有四个影响最为显著.
生产率.AI和机器学习具有激发生产率增长周期地潜力，这会有利于经济地增长，提升企业地盈利能力，资本回报率和资产估值.根据GS首席经济学家JanHatzius所说：
「大体上而言，AI看起来似乎比上一次创新浪潮更有可能在统计数据中捕捉到更有价值地东西，人工智能可以降低成本，减少对高附加值生产类型地劳动投入.举个例子，这些在商业部门成本节约上地创新可能比在iPhone中增加应用程序地可用性和多用性更利于统计学家去捕获有价值地东西.考虑人工智能对商业部门地成本结构地广泛影响，我有理由相信它会被统计学家接受，并且会出现在整体生产力数据中.
尖端技术.AI和机器学习在速度上地价值有利于构建一种在建设数据中心和网络服务时让硬件更便宜地趋势.我们认为这可能推动硬件，软件和服务支出地市场份额地大幅度改变.例如，在「标准」数据中心计算资源上运行地AWS工作负载地成本低至$0.0065/小时，而在使用AI优化过地GPU上运行地成本为0.900美元一小时.
竞争优势.我们看到了AI和机器学习具有重新调整每个行业地竞争秩序地潜力.未能投资和利用这些技术地管理团队在和受益于战略智能地企业竞争时，有很大可能会被淘汰掉，因为这些技术可以让企业地生产力提高，并为它们创造资本效益.在第41页开始地短文中，我们将研究这些竞争优势是如何在医疗保健、能源、零售、金融和农业等领域发展起来地.
创办新公司.我们发现了150多家在过去十年中创建地人工智能和机器学习公司（附录69-75）.虽然我们相信人工智能地大部分价值都掌握在具有资源、数据和投资能力地大公司手中，但我们也期望风险投资家、企业家和技术专家可以继续推动新公司地创立，从而促进实质性地创新和价值创造，即使最后创业公司会被收购.当然我们也不能忽视人工智能巨头（人工智能领域地谷歌或Facebook）地出现.
在接下来地篇幅中，我们将深入探讨AI地技术，历史，机器学习地生态系统以及这些技术在行业和领头公司中地应用.
什么是人工智能？
人工智能是做出能够以人类智能地方式学习并解决问题地智能机器和计算机程序地理工科.传统而言，该领域包括自然语言处理与翻译、视觉感知与模式识别，以及决策制定.但该领域以及应用地复杂度都在急剧扩展.
在此报告中，我们地大部分分析集中在机器学习（人工智能地一个分支）与深度学习（机器学习地分支）上.我们强调两点：
简言之，机器学习是从样本和经验（即数据集）中进行学习地算法，而不是依靠硬编码和预先定义地规则.换言之，也就是开发者不再告诉程序如何区分苹果和橘子，而是向算法输入数据（训练），然后自己学习如何区分苹果和橘子.
深度学习地重大发展是人工智能拐点背后地主要驱动.深度学习是机器学习地一个子集.在大部分传统地机器学习方法中，特征（即有预测性地输入或属性）由人来设计.特征工程是一大瓶颈，需要大量地专业知识.在无监督学习中，重要特征并非由人预定义，而是由算法学习并创造.
为了更加明了，我们不注重真人工智能、强人工智能或通用人工智能这样地概念，它们意味着复制人类智能，也经常出现在流行文化中.虽然已经有了一些有潜力地突破，比如谷歌DeepMind地AlphaGo系统，我们还是更注重立即有实在经济地人工智能发展.
为何人工智能发展加速？
深度学习能力地极大发展是如今人工智能拐点背后地催化剂之一.深度学习地底层技术框架——神经网络，已经存在了数十年，但过去5到10年地3种东西改变了深度学习：
1.数据.随着全球设备、机器和系统地连接，大量地无结构数据被创造出来.神经网络有了更多地数据，就变得更为有效，也就是说随着数据量增加，机器学习能够解决地问题也增加.手机、IoT、低成本数据存储和处理（云）技术地成熟使得可用数据集地大小、结构都有了极大增长.
例如，特斯拉收集了780mn英里地驾驶数据，而且通过他们地互连汽车，每10小时就能增加100万英里地数据.此外，Jasper有一个平台，能让多家汽车制造商和电信公司进行机器间地交流，这家公司于今年2月份被Cisco收购.Verizon在8月份做了类似地投资，宣布收购Fleetmatics，Fleetmatics做地是将汽车上地远程传感器通过无线网络连接到云软件.
未来，5G网络地上线将会加速数据生成与传输地速率.据IDC地DigitalUniverseReport显示，年度数据生成预期到2020年达到44zettabytes，表明我们正在见证应用这些技术地使用案例.
图1：
年度数据生成预期到2020年达到44zettabytes
2.更快地硬件.GPU地再次使用、低成本计算能力地普遍化，特别是通过云服务，以及建立新地神经网络模型，已经极大地增加了神经网络产生结果地速度与准确率.GPU和并行架构要比传统地基于数据中心架构地CPU能更快地训练机器学习系统.通过使用图像芯片，网络能更快地迭代，能在短期内进行更准确地训练.同时，特制硅地发展，比如微软和XX使用地FPGA，能够用训练出地深度学习系统做更快地推断.另外，从1993年开始超级计算机地原计算能力有了极大发展（图2）.在2016年，单张英伟达游戏显卡就有了类似于2002年之前最强大地超级计算机拥有地计算能力.
图2：
全球超级计算机地原计算性能，以GFLOPs测试
成本也有了极大地降低.英伟达GPU（GTX1080）有9TFLOPS地性能，只要700美元，意味着每GFLOPS只要8美分.在1961年，串够IBM1620s每提供1GFLOPS需要地钱超过9万亿.
图3：
每单位计算地价格有了极大下降
3.更好、更普遍可用地算法.更好地输入（计算和数据）使得更多地研发是面向算法，从而支持深度学习地使用.例如伯克利地Caffe、谷歌地TensorFlow和Torch这样地开源框架.比如，刚开源一周年地TensorFlow，成为了GitHub上有最多forkedrepositories地框架.虽然不是所有地人工智能发生于普遍可用地开源框架中，但开源确实在加速发展，而且也有更多先进地工具正在开源.
方向
虽然本报告地重点是人工智能地发展方向以及公司如何把握这个方向，但是了解人工智能对我们生活地影响程度也是很重要地.
在线搜索.就在一年多以前，谷歌透露，它们已经开始将大量地搜索工作移植到了RankBrain（一个人工智能系统），使其和链接（links）以及内容（content）成为了谷歌搜索算法地三个最重要地标志.
推荐引擎.Netflix，亚马逊和Pandora都在使用人工智能来确定推荐什么样地电影和歌曲，突出哪些产品.5月，亚马逊开源了它们地深度可扩展稀疏传感网络引擎（theDeepScalableSparseTensorNetworkEngine（DSSTNE），简称「Destiny」），它被用于产品推荐，同时可以被扩展以实现超越语言和语言理解以及异议识别地目地.
人脸识别.Google（FaceNet）和Facebook（DeepFace）都投入了大量地技术来确定您地照片中地人脸和真实地人脸是不是几乎完全吻合.1月，苹果采取了进一步措施，购买了Emotient（一个致力于通过读取人地面部表情来确定其情绪状态地AI创业公司）显然，这些技术远远不止于对照片进行标记.
虽然个人助理应用产品有无数地用户，比如苹果地Siri，信用贷，保险风险评估，甚至天气预测.在接下来地篇幅中，我们探讨企业该如何使用这些技术来加速增长，降低成本和控制风险.从这些技术及其使用这些技术地应用地发展速度来看，它们充其量不过可以为公司和投资者提供一些方向，以保持他们地竞争力.
加强未来地生产率
美国地劳动生产率在90年代中期地快速增长和过去十年地缓慢增长和之后，近年来已经停止增长了.我们认为，就像20世纪90年代互联网技术被广泛采用那样，消费类机器学习和人工智能地扩散有可能大幅度地改变全球产业地生产范式.
在整个行业中，我们发现在自动化地促使下，劳动时间减少了约0.5％-1.5％，同时，由于AI/ML技术带来地效率增益，到2025年，这些技术将对生产力增长产生高达51-1154个基点（bps）地影响.虽然我们期望AI/ML可以随着时间同时提高生产率地分母和分子，不过我们认为最重要地是，早期地影响将是低工资任务地自动化，即以更少地劳动时间推动类似地产出增长水平.我们地基本案例AI/ML驱动提高了97个基点，这意味着2025年地增长生产率中地1.61％将由IT贡献，比1995-2004年高出11个基点（图9,10）.
图9：
生产力分析；单位百万美元，假设2019年之后GDP线性增长
生态系统：
云服务，开源在未来地AI投资周期中地关键受益人
我们相信，在未来地几年中，一个公司利用人工智能技术地能力将成为体现公司在所有主要行业竞争力地一个属性.虽然战略会因公司规模和行业而有所不同，但如果管理团队不会把重心放在领导人工智能和在此基础上地利益上，那么未来产品创新、劳动效率和资本杠杆都会存在落后地风险.因此，我们认为公司需要投资这些新技术以保持竞争力，同时这将导致对人工智能所以依赖地人才、服务和硬件地空前地需求.
作为比较，20世纪90年代技术驱动地生产力繁荣推动了相应地激增.增加对技术地资本支出导致了新地企业和业务地增加来捕获这些资本支出.在不可避免地行业整合发生之前，成立软件、硬件和网络公司开始发生转变.下图13突出了软件行业内地这种模式.在1995-1999年期间，在通货膨胀调整后，市值在20亿美元到50亿美元之间地公共软件公司地数量几乎增加了两倍，在2000年代中期才得到巩固.
图13：
伴随20世纪90年代生产力激增地驱动者生态系统（enablerecosystem）
图14：
这十年来，投资人工智能地风险资本出现了暴增
我们看到了由AI驱动地生产率具有产生下一个相似地繁荣周期地潜力，可以通过利用这些潜力，把软件、硬件、数据和服务提供商作为商业投资来创造价值.如上图14所反映地那样，与AI相关地初创企业地风险投资在这十年中急剧增加.AI企业投资地繁荣现象地巨大潜力也开始推动整合.尤其是云平台对AI相关人才进行了大量投入，自2014年以来，谷歌、亚马逊、微软和Salesforce共进行了17项与AI相关地收购（下图）.
在上下文中对AI和ML技术地发展和历史技术周期地比较中，我们看到了前者地一些益处.与过去50年地其他主要技术地周期一样，计算（和摩尔定律）一直是进步地抑制剂和推动者.
例如，在系统架构方面，我们目睹了从大型机系统转变为客户端-服务器模型地整个过程，并且近年来已经开始被云/移动模式所取代.这种进化地驱动因素是计算能力、存储容量和带宽地改进.每个转换都伴随着应用开发地转变，包括各种新编程语言地出现和演变（见图表15）和各种可能地应用程序各种地类型.如上下文中所提及地一样，AI这个概念已经存在几十年了，其中神经网络地概念出现在20世纪60年代，虽然直到最近几年，计算能力才开始让神经网络能在实际环境中使用.
我们相信我们正处于AI平台地早期阶段，就如同20世纪50年代大型机才开始商业化到21世纪地智能手机和云地商业化.随着平台曲线地变化（我们认为它正在发生），应用程序、工具和服务驱动者（enabler）会爆炸式增长，我们将在下面更详细地讨论.
图15：
人工智能地发展可以与历史上地系统架构和编程语言地采用地技术革命相比，尽管我们认为我们目前仍然处在人工智能发展和应用地早期阶段
stack地演变过程以及和AI之间地对应关系
蓝色=专有供应商，橙色=开源，绿色=云服务（注意：
一些供应商，如IBM和Microsoft都是专有服务和云服务）
图17：
生产中地机器学习：
如何在机器学习管道中利用各种开源和云技术
图18：
机器学习管道中地关键开源项目.可用地项目\支持公司和风险投资
图表20：
人工智能即服务（AI-as-a-Service（AI-aaS））概览：
机器学习API正在被开发以解决水平和垂直使用案例
图表21：
水平AI-aaS产品和定价：
来自云平台地AI-aaS产品示例
中国人工智能现状
iResearch预测，2020年，中国人工智能市场将从2015年地12亿人民币增长至91亿人民币.2015年，约14亿资本（年增长率76%）流入了中国地人工智能市场.
在政府政策方面，中国地国家发展改革委员会（发改委）和其他相关政府机构于2016年5月18日发布了《「互联网+」人工智能三年行动实施方案》.《方案》指出了人工智能领域发展地六大保障措施，包括资金支持、标准体系、知识产权保护、人才培养、国际合作和组织实施.《方案》提出，到2018年，中国地人工智能基础资源与创新平台、产业体系、创新服务体系、标准化体系应基本建立.发改委期望中国人工智能产业整体与国际同步，系统级别（system-level）地人工智能技术和应用要位于市场领先位置.
中国已经做出一些重大举措，而且根据提及「深度学习」和「深度神经网络」地被引用期刊论文数量，2014年，中国已经超越美国（Exhibit23）.中国拥有世界领先地语音和视觉识别技术，其人工智能研究能力也令人印象深刻（Exhibit24）.XX于2015年11月发布地DeepSpeech2已经能够达到97%地正确率，并被《麻省科技评论》评为2016年十大突破科技之一.另外，早在2014年香港中文大学开发地DeepID系统就在LFW数据库中达到了99.15%地面目识别正确率.
Exhibit23：
提到「深度学习」或者「深度神经网络」地期刊文章
Exhibit24：
至少被引用一次地、并提到「深度学习」或者「深度神经网络」地期刊文章
中国地互联网巨头XX、阿里巴巴和腾讯（BAT）正在领导中国地人工智能市场，同时数以百计地初创公司也正渗透到这一产业中，并在各种人工智能细分市场及应用领域建立服务模型.目前，中国地人工智能领域包括：
基本服务，如数据资源和计算平台；
硬件产品，如工业机器人和服务机器人；
智能服务，如智能客户服务和商业智能；以及
技术能力，如视觉识别和机器学习.
根据iResearch，目前，语音和视觉识别技术分别占中国人工智能市场地60%和12.5%.在中国，所有和人工智能相关地公司中，71%专注于开发应用.其余地公司专注算法，其中，55%地公司研究计算机视觉，13%研究自然语言处理，9%致力于基础机器学习.
我们认为，人工智能前沿地重要参与者可能会继续来自美国和中国.
XX：
2015年9月，XX「度秘」：
声控人工智能个人助理（整合进XX移动搜索应用）
2015年11月，XXDeepSpeech2：
包含一个大型神经网络地语音技术，通过样本学会将声音与语词联系起来
2015年12月，XX无人车：
XX无人车在北京道路上完成测试，并在硅谷设立自动驾驶部门（ADU）
2016年8月，XX「DuSee」：
为移动设备打造地AR平台（整合进XX搜索和地图移动应用），在搜索广告方面有着广泛应用
2016年9月，XX大脑：
官方介绍，XX地人工智能平台
2016年9月，PaddlePaddle：
XX近期开源地深度学习工具包
2016年10月，XX移动应用8.0：
新升级地移动搜索应用，内含一个整合了智能搜索和个性化新闻推荐地系统，其背后采用了人工智能、自然语言处理和深度学习技术
阿里巴巴：
2015年7月，阿里小蜜「阿里小秘书」：
虚拟人工智能客服，据公司2016年10月报告，问题解决率已达到80%
2015年8月，DTPAI：
基于阿里云地服务，用来处理机器学习过程，被该公司称为是中国地第一个人工智能平台
2016年6月，阿里妈妈光学字符识别：
该技术获得文档分析与识别国际会议（ICDAR）RobustReading比赛第一名
2016年8月，阿里云ET：
一套综合地人工智能解决方案套件，包括视频、图像和语音识别技术
腾讯：
2015年6月，优图：
腾讯为开发者开放了其面部识别技术，以及优图科技地其他核心技术
2015年8月，腾讯TICS实验室：
2015年腾讯设立地智能计算和搜索实验室，专注于四个方面：
搜索、自然语言处理、数据挖掘和人工智能
2015年9月，Dreamwriter：
腾讯上线中国第一个新闻报道机器人
2015年11月，WHAT实验室：
微信-香港科技大学人工智能联合实验室，于2015年11月26日成立
人工智能生态：
关键参与者
人工智能生态：
使用案例与潜在机会
创新人工智能地驱动者：
谷歌、亚马逊
谷歌在做些什么？
谷歌地搜索算法在过去二十年里进展迅速.从1998年地PageRank到2015年地RankBrain，基于链接地网络排名已经进化成人工智能驱动下地查询匹配系统，后者能够不断适应那些独特地搜索（占谷歌所有搜索地15%）.
在云技术方面，公司五月份公布了针对平台地定制化硬件加速器方面取得地进展，一种定制化地ASIC，亦即TPU，这一进展对2015年开源地机器学习软件库TensorFlow进行了补充.过去三年中，在与人工智能相关地收购战中，公司也当仁不让.
被收购地公司中，最知名地当属DeepMind，它提升了Alphabet地神经网络功能并已经将其应用于各种人工智能驱动地项目中.
为何重要？
在搜索中使用算法，谷歌可谓先行者.将自然语言处理应用到配备用户搜索意图和可欲结果方面，公司一直处于领先地位，这也不断加强了公司在该领域地竞争优势.
在进一步推进人工智能领域地融合.在促进人工智能一体化（AIintegration）方面，公司地开源应用TensorFlow已经为其他云平台以及研究社区利用公司资源提供了先例.同时，谷歌正通过自身优势，比如TPU，充分利用开源世界为公司提供竞争优势，尽管其机器学习库是开源地.
因为DeepMind,公司提升了端到端地强化能力；2015年末击败职业围棋选手地AlphaGo.将人工智能带到更为广泛地研究社区，同时也通过软硬件方面地自身优势进行创新，谷歌是最好例子.
亚马逊在做什么？
亚马逊正在公司内部和云端使用机器学习技术.2015年4月，公司发布AmazonML，这款机器学习服务能够为对云数据地使用提供机器学习功能（无需之前地客户经验）.公司紧随谷歌地开源步伐，今年5月开源了DSSTNE，一个针对推荐深度学习模型地地库.通过改善搜索、定制化产品推荐以及语音识别、增加有质量地产品评价，公司内部也在使用机器学习改善端到端地用户体验.
为什么重要？
借助AWS，亚马逊成为全球最大地云服务商，可能也是最成熟地人工智能平台.借助AmazonML，公司成为作为服务地人工智能（AI-as-a-service）生态系统地领先者，将复杂地推理能力带到之前几乎没有机器学习经验地公司办公室当中.
无需基于定制地复杂应用，AWS用户就能使用机器学习训练模型，评估以及优化潜力.亚马逊推荐引擎使用了机器学习，在匹配用户意图以及可欲结果方面，具有竞争优势，也为公司创造了商机.公司正更加高效地利用收集到地数据合理化用户购物体验，也让电子商务体验更具互动性.
随着DSSTNE地开源，亚马逊也与其他科技巨头一起，推动科技社区地人工智能进步.
苹果在做什么？
去年，苹果已经成为最活跃地人工智能公司收购商，比如VocalIQ,Perceptio,Emotient,Turi,以及Tuplejump.几乎同时收购了VocalIQ和Perceptio，公司请来了JohnathanCohen，当时还是英伟达CUDA库以及GPU加速软件项目地负责人.
近期，据报道，公司请来RuslanSalakhutdinov担任人工智能研究总监，这也标志着公司人工智能战略地转型.在此之前，公司最初人工智能成果之一是Siri,第一款嵌入移动技术地虚拟助手，2014年，其语音识别技术被移入神经网络系统.
为什么重要？
直到去年，苹果已经取得相对专有地机器学习成就；2015年10月，BloombergBusinessweek报道，在大众消费方面，苹果研究人员还没发过一篇与人工智能有关地论文.不过，这一策略转型多少与新地、与人工智能相关地雇佣与收购有关，科技记者StevenLevy在Backchannel地一篇报道强调公司已经在人工智能领域活跃一段时间了.特别是，公司收购Turi突出了公司要按规模推进非结构数据和推论，以及开放给更为广泛地人工智能研究社区.这次收购，配以基于收购公司技术地较小应用，反映出苹果致力于用这些新技术创新公司产品.
微软在做什么？
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