2021年對于人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，依舊是不平凡的一年。隨著算力、數(shù)據(jù)、算法等要素逐漸齊備，先進的算法結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，各個研究方向研究成果層出不窮，成熟的AI技術(shù)逐漸向代碼庫、平臺和系統(tǒng)發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)和商業(yè)層面的落地應用，推動人工智能發(fā)展邁向新階段。

在新的一年即將到來之際，智源研究院采用案例征集、專家咨詢等方法，向高校和科研機構(gòu)專家學者征集2021年度人工智能動態(tài)、案例等內(nèi)容，并通過向?qū)I(yè)人士咨詢的形式匯總觀點及建議，形成2021-2022年度人工智能前沿報告（AI Frontiers Report）。

報告專家和編者

在編制人工智能前沿報告（AI Frontiers Report）的過程中，智源研究院數(shù)十位成員共同參與，以及來自清華大學、北京大學、中國人民大學、中科院計算所、中科院自動化所、北京航空航天大學、上海交通大學、CMU、同濟大學等高校和科研機構(gòu)專家學者，華為諾亞方舟實驗室、微軟亞洲研究院、曠視、OneFlow一流科技等企業(yè)科學家審訂，報告總字數(shù)達7萬字，匯總超過100個AI科研技術(shù)案例，以及上百家人工智能企業(yè)案例，整理形成十大科研領域發(fā)展趨勢，平臺和工具發(fā)展趨勢，以及人工智能產(chǎn)業(yè)應用層、技術(shù)層、基礎層發(fā)展趨勢等內(nèi)容。

主要趨勢

本報告總結(jié)2021年人工智能前沿科技主要趨勢如下：

1. ?信息模型、具身模型和腦模擬機器人的結(jié)合將誕生超級人工智能。

2. ?系統(tǒng)研究超大規(guī)模智能模型發(fā)展和影響的新興領域已經(jīng)形成，超大規(guī)模預訓練模型研發(fā)競賽進入白熱化階段，多模態(tài)預訓練模型成為下一個大模型重點發(fā)展領域。

3. ?Transformer成為計算機視覺領域的重要網(wǎng)絡架構(gòu)，并開始向強化學習、圖神經(jīng)網(wǎng)絡等領域滲透。

4. ?加速方法創(chuàng)新提升了超大參數(shù)規(guī)模模型的訓練效率，催生更大規(guī)模參數(shù)的巨型模型。

5. ?Prompt Tuning成為自然語言處理領域預訓練語言模型新型訓練范式，預訓練語言模型發(fā)展的新路線是提升訓練和推理的效率。

6. ?遮蓋圖像建模、非Transformer架構(gòu)、神經(jīng)輻射場等技術(shù)快速發(fā)展，成為計算機視覺的熱點研究領域；脈沖視覺領域發(fā)展，將開辟機器視覺新路線

7. ?生物神經(jīng)元與芯片結(jié)合成為類腦芯片的研究熱點。

8. ?高性能、低能耗AI芯片不斷涌現(xiàn)的同時，由AI輔助設計成為芯片發(fā)展新趨勢；存算一體AI芯片設計、應用步伐加快。

9. ?Web模型成為新型信息搜索范式的核心支撐，預訓練語言模型助力信息檢索性能提升。

10. ?借鑒腦神經(jīng)和認知科學研究成為啟發(fā)類腦智能研究的重要來源。

11. ?無線高帶寬、微創(chuàng)、結(jié)合AI算法等成為腦機接口的發(fā)展重點。

12. ?傳統(tǒng)科研領域成為人工智能發(fā)展的“新戰(zhàn)場”，人工智能在輔助基礎和應用科學研究的同時，也提升了智能產(chǎn)品和服務的性能。

13. ?強化學習環(huán)境成為發(fā)展泛化性更強、適應復雜環(huán)境智能體的重要支撐，而提升訓練效率成為強化學習領域的研究重點。

14. ?因果推斷在經(jīng)濟學、社會學研究中實現(xiàn)突破。

15. ?基于超大規(guī)模預訓練模型的平臺和系統(tǒng)成為研發(fā)機構(gòu)和企業(yè)的發(fā)展思路。

16. ?面向更為復雜任務和需求的基準測試和數(shù)據(jù)集不斷涌現(xiàn)。

17. ?AI為人類科學家提供領域數(shù)據(jù)集，助力基礎科學研究。

18. ?AI算力成為超算性能比拼的“新擂臺”。

本報告總結(jié)2021年人工智能產(chǎn)業(yè)主要趨勢如下：

1. ?智能醫(yī)療賽道持續(xù)火熱，各大醫(yī)療AI企業(yè)紛紛沖刺IPO，“燒錢”成為今年這一賽道最鮮明的標簽。

2. ?國家開始逐步發(fā)放各類醫(yī)療影像AI軟件三類證，為醫(yī)療影像的發(fā)展提供了契機。

3. ?資本助力下，新興AI創(chuàng)企、互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭和傳統(tǒng)藥企在AI制藥領域百花齊放。

4. ?2021年被業(yè)界公認為數(shù)字療法產(chǎn)業(yè)元年，一批數(shù)字療法企業(yè)嶄露頭角。

5. ?醫(yī)保的推進可為手術(shù)機器人打開市場，全民可用的時代或可指日可待。

6. ?腦機接口不再只是“意念打字”的融資噱頭，逐漸從實驗室走向臨床實踐，從科幻照進了現(xiàn)實。

7. ?自動駕駛行業(yè)迎來新的投融資熱潮，2021年是十年來自動駕駛賽道資本熱度最高的一年。

8. ?今年，國內(nèi)大批Robotaxi企業(yè)已進入車隊測試及服務試運營的階段，未來行業(yè)的競爭核心也將會轉(zhuǎn)向運營規(guī)模與測試里程的比拼。

9. ?乘用場景以外，物流、港口、礦區(qū)、城市環(huán)衛(wèi)等細分場景成為自動駕駛落地新風口。

10. ?今年，國內(nèi)外激光雷達企業(yè)也得到了資本市場大力支持。新舊車企紛紛表示，其新車將首次搭載激光雷達，引發(fā)激光雷達量產(chǎn)落地的新紀元。

11. ?計算機視覺，在技術(shù)成熟度、商業(yè)化進程、市場增長速度、投融資熱度等方面，是人工智能產(chǎn)業(yè)當前熱門的發(fā)展賽道。2021年，我國計算機視覺產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，企業(yè)加快上市步伐，爭奪“視覺AI第一股”。

12. ?隨著AI芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片制程不斷優(yōu)化，工藝逐步提升，AI芯片功能的細分程度進一步提升，形成異構(gòu)形態(tài)的計算格局。

13. ?高效、節(jié)能成為AI芯片發(fā)展的長期目標。追求在提升算力的前提下降低功耗，是近年來企業(yè)關(guān)注的重點。

14. ?GPU依然是AI芯片企業(yè)研發(fā)關(guān)注的重點方向。GPU性能較高，且兼具計算的靈活性，適用于構(gòu)建大規(guī)模的AI計算集群，在研發(fā)超大規(guī)模AI模型方面具有應用前景。

報告結(jié)構(gòu)

本報告分為兩部分。第一章為人工智能科研和技術(shù)發(fā)展情況，其中包括科研領域、平臺和工具發(fā)展情況，重點梳理2021年度人工智能領域的科研和技術(shù)發(fā)展趨勢、熱點內(nèi)容及案例。第二章為人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，具體包括基礎層、技術(shù)層和應用層三個部分。