美国人工智能的发展现状
本文由电科防务研究（ID:CETC-ETDR）授权转载
感谢原创编译\述评：中国电科 伍尚慧 路静
美国人工智能的发展概述
2016年，以AlphaGo与世界顶级围棋高手人机世纪对战，把全球推上了人工智能浪潮的新高，人工智能成为各方关注的焦点，各发达国家纷纷制订发展计划，不惜花重金谋划抢占新一轮科技变革的先机。
在人工智能技术研发和应用方面，美欧处于世界领先水平。美国充分认识到人工智能的战略意义，一直注重该领域的技术研发，从国家战略层面开始加紧布局，卓越的技术研发机构和认知学科的各类实验室为人工智能的发展奠定了雄厚的技术基础，取得了大批令人瞩目的研发成果。
美国自2013年开始发布了多项人工智能计划，2016年，更是加紧了对人工智能的开发，发布了多项战略规划。在美国防部召开的空、天、网会议上，美国防部长指出，“第三次抵消”战略要素要利用人工智能和自主技术的进步，使美军重新获得作战优势并强化常规威慑。尤其值得关注的是，2016年10月美国国家科技委连续发布了两个重要战略文件《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》，将人工智能上升到了国家战略层面，为美国人工智能的发展制定了宏伟计划和发展蓝图。
美国人工智能的发展背景
在经历了60年“三起两落”的发展后，以深度学习为主要标志的人工智能正迎来第3次伟大的复兴。美国的很多著名IT跨国企业如谷歌、Facebook、微软、IBM等，都将其作为企业的核心战略，在持续投入巨资并招聘领军人才，强力涉足该领域。大数据、超级GPU服务器与类脑芯片的突飞猛进，产业与学术的距离逐步缩短，专家预测，未来2~5年，人工智能应用与产业发展，将迎来真正的爆发期。下图为2011年至2015年AI领域全球年度投资状况图。
2011年～2015年AI领域全球年度投资状况
美国人工智能的发展现状
一、战略布局
美国在人工智能的研究领域一直处于最前沿，除了主要得益于联邦研究基金和政府实验室的支持外，更离不开政府的高度重视。针对人工智能研究领域，美国总统奥巴马提出将采取轻干预、重投资，在基础和应用领域建立对话机制，等技术更加成熟后，则需要政府深入介入。2016年10月发布的《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研究与发展战略规划》，两份报告详细阐述了人工智能的发展现状、规划、影响及具体举措，据此，五角大楼已将人工智能置于维持其主导全球军事大国地位的战略核心。
1、《为人工智能的未来做好准备》
该报告详尽阐述了在发展人工智能技术方面政府的职责，政府提出优先考虑开展基础、长期的人工智能研究，并制定发展自动和半自动武器的政策，提议建立一个类似国防预先研究计划局的机构，建议在该领域优先开放培训数据和数据标准；建议美国交通部（DOT）不断完善监管框架，将全自动车辆和无人机（包括新型交通工具设计）安全整合入交通系统，相关部门应考虑人工智能与网络安全的相互影响。最新发布的这两份报告显示出白宫不急于对人工智能研发进行广泛的监管，而将在汽车业、航空业和金融领域的应用制定具体标准。
2、《国家人工智能研究与发展战略规划》
该报告规定了一个高水平框架，该框架可用于确定人工智能所需要的科学技术，并追踪研发投入进度和最大化投入的影响，确定了联邦资金资助人工智能研发的优先顺序，考虑了人工智能长期转型对社会的影响，及人工智能近期的能力。
该报告包含七大战略：长期投资人工智能研发领域、开发人机协作的有效方法、理解和应对人工智能带来的伦理问题、确保人工智能驱动系统的安全、为人工智能培训和测试开发共享公共数据集与环境、建立评估人工智能技术的标准和基准、深入了解国家人工智能研发人才需求。根据该规划，2015年联邦政府在人工智能相关技术方面投入了约11亿美元。
该规划还指出，要以积极的眼光看待人工智能，人工智能可以在多个领域促进经济发展，提升教育和生活质量，提高国家安全水平。但同时也要看到人工智能可能带来的风险，包括由于人工被自动系统取代而对劳动力市场造成的潜在破坏，以及人工智能系统安全性、可靠性等的不确定性。
人工智能研发策略规划总体结构图解（下图）：
人工智能研发战略规划机构*
*图中说明：紫色、中蓝和深蓝部分为基础智能研究领域，红色部分为跨领域研发基础，对所有智能研究来说至关重要。
二、美国人工智能典型研发机构与企业
1、人工智能典型研发机构
国别 | 名称 | 典型产品/拥有技术 |
美 国 | 斯坦福大学 | 建立世界上最大的人造神经网络系统 |
加州伯克利分校系统仿生实验室 | 动力自制爬行昆虫 | |
哈佛大学计算机科学实验室 | 机器苍蝇 | |
普林斯顿大学人工智能实验室 | 机器学习 | |
卡内基梅隆大学计算机科学实验室 | 专家系统 | |
康奈尔大学计算机科学实验室 | 智能机器人、人工神经网络 | |
南加州大学计算机科学实验室 | 机器视觉、自然语言理解 |
人工智能典型机构
2、人工智能典型研发企业
国别 | 名称 | 典型产品 |
美 国 | 谷歌 | 人工智能围棋软件Alpha Go、开源深度学习系统Tensor Flow、量子计算机重大突破、计算机视觉、谷歌图像搜索功能等 |
微软 | 语音识别系统、微软知识图谱、概念标签模型、智能API认知服务、存储应用OneDrive、图像识别等 | |
IBM | IBM Watson，类脑超级计算机平台、“深蓝”计算机，云视频合作业务等 | |
亚马逊 | 电商、Prime和AWS云服务、智能硬件、Amazon Echo Dot | |
IROBOT | Packbot510、军用机器人 | |
洛克希德·马丁 | 用于对抗自适应无线通信威胁的人工智能系统 | |
Touch Bionich | 生物特性仿生学 | |
Northrop Grumman | X-47B robot | |
波斯顿动力公司 | 大狗、猎狗机器人 | |
Facebook公司 | 与谷歌、Vision Labs合作推出通用计算机视觉开源平台，智能照片管理应用Moments、Big sur服务器、聊天机器人服务器、聊天机器人 |
人工智能典型企业
三、美国人工智能的应用现状
1、美国人工智能技术在军事装备领域的应用
国别 | 时间 | 应用进展与新项目 |
美 国
| 2016年1月 | NASA进行“小行星重定向机器人任务”航天器早期设计工作 |
2016年3月 | 美军推进蜂群式无人机研究，实现更高水平的决策和功能 | |
NASA利用遥控机器人建造发射-着陆台 | ||
2016年6月 | BAE系统公司获得“自适应雷达对抗”项目第二阶段合同 | |
美海军开发生物启发式自主感知(BIAS)项目 | ||
2016年7月 | 美国海军陆战队测试持枪机器人。此机器人装有传感器和摄像头，配备M240机枪。此款机器人叫模块化先进武装机器人系统(MAARS)。 | |
美空军开发认知电子战用精确参考感知项目 | ||
2016年8月 | DARPA启动人机协作项目——“可解释的人工智能”（XAI） | |
2016年9月 | DARPA向工业部门寻求人工智能自适应无线电技术 | |
2016年11月 | 美陆军研制士兵运动自发电装备（“士兵发电”项目） | |
2016年 | 黑睿技术（Black Sage Technologies）公司将人工智能技术用于其反无人机系统。 | |
·美国海军开发AR潜水镜，可显示潜水时的实时数据，包括声纳数据、深度、压强等。 | ||
·“陆军全球军事指挥控制系统信息系统”，目前装备于美陆军航空兵部队运输直升机的飞行员，可使直升机驾驶员与前线士兵保持联络，并指挥地面部队，同时，AWIS还是一个数据收集系统，为美军未来的网络数字化战场指挥系统提供支持。 | ||
·ENVG头盔式夜视镜具有智能“集像增强”功能，可兼容当前美军使用的激光照准器。系统重0.9千克，续航时间7.5小时，识别率为150米处80%、300米处50%。可用于城区巷战、低光照甚至完全黑暗环境中，可提高士兵的战场感知能力和机动性。已开始装备美军作战部队。研发时间长达10年。 | ||
·美国将使用由 Innovega 研发的一款适用于军事应用的眼镜。它将会以全息三维显示技术为作战人员提供包括地理环境、陆地和空中敌军力量等一系列作战信息。这些信息将会以“漂浮”的形式显示在使用者的眼前。 | ||
·美国计划采用人工智能技术应对中俄先进雷达 |
人工智能技术在军用领域的最新进展
2、人工智能技术在民品产业的应用
国别 | 时间 | 应用进展与新项目 |
美 国
| 2016年4月 | ABB将在美国波士顿发布2016款双臂两弓协作机器人。 |
美国机器人公司Aptonomy 发布“安全卫士”无人机原型。 | ||
2016年5月 | 美国斯坦福大学研发类人型机器人OceanOne，成功打捞深海渔船。 | |
2016年6月 | 美国总统奥巴马成立美国智能制造创新研究所 | |
2016年7月 | 美国软件业商Tend.ai拟打造完全自动化工厂，开发云端人工智能(AI)软件，以实现制造业回归本土。 | |
2016年8月 | 哈佛大学：利用3Ｄ打印技术制作出新型“章鱼机器人”，实现全软体结构，拟执行许多传统机器人无法完成的任务。 | |
美国研究出利用机器人（Luigi）监测地下水污染情况。Luigi安装的设施包括智能手机、超声波感应器、过滤器、探孔和GPS。 | ||
IBM发明世界首个人造神经元，可用于制造高密度、低功耗的认知学习芯片。 | ||
2016年10月 | 麻省理工学院与斯坦福大学共同研发可随意变形、自己爬行的穿戴迷你机器人。 | |
美国开发微型机器人：安装有陀螺仪和触摸传感器 | ||
谷歌Sidewalk Labs欲在美国16个城市打造智慧城市，提供技术援助，以改善这些城市的公共交通服务和交通流量。 | ||
美航空公司Tethers Unlimited Inc(TUI)与商业卫星公司Space System Loral(SSL)共同研发能直接在太空3D打印卫星的蜘蛛机器人 | ||
2016年 | 美国医疗机器人已成功应用在前列腺手术及心脏手术等外科手术，并被用于外伤康复与智能义肢。 | |
2016年 | 美国正在成为全球智能家居市场容量最大的国家，据CBInsightt收集的67家美国智能家居初创公司，细分成11个类别。调研结果显示，常见的有智能排插、智能台灯和智能温控仪等等。正在以他们各具特色的产品改变着我们的日常生活。 | |
2月，兼容HomeKit的智能家居设备登陆美国，4月美国网件公司借智能摄像系统进军智能家居，将无线、防水、云存储等多项功能集于一身，推出一套三防智能家居安防系统 |
人工智能技术在民品产业的最新进展
四、未来发展计划
美国对AI的未来发展充满了野心，企图以工业革命颠覆军事，人工智能已成为巩固其全球霸主地位的一个重要筹码。从国家到各大巨头企业制定了多项发展计划，仅从以下所列举的几项，就可从一个侧面折射出其未来的一些发展迹象。
1、美国国防部的行动计划
人工智能技术使五角大楼重新调整了人和机器在战场上的位置，这些新武器拥有人力无可匹敌的速度和精确度，同时又能减少士兵伤亡。如美国国防部正在设计可与有人驾驶飞机一起参战的自动控制战斗机；建造了不依赖任何人力就能在数千英里的范围内搜寻并跟踪敌方潜艇的船舰等。
2、美国四大科技巨头的虚拟现实布局
谷歌
2016年5月，谷歌将推出VR平台DayDream。基于Android N系统的DayDream平台分为VR模式、头显、控制器标准方案和VR应用商店。
微软
2016年微软宣布将开放能够提供全息影像框架、交互模型、感知API和XboxLive服务的、基于Windows 10的Windows Holographic平台，拟将其打造成PC行业中Windows一样的地位。
Facebook
2016年2月，Facebook公司正式宣布成立“社交虚拟现实团队”，专门为VR设备开发下一代社交应用。
苹果
苹果概念设计师MartinHajek通过视频发布未来虚拟现实设备。包括两个高分辨率AMOLED显示器，可置于前额，可增强立体摄像机，支持耳机和Lightning数据线。
3、美国15年内将实现的机器人目标计划
2016年8月，美国国家科学基金会颁布了《美国机器人技术路线图》，提出了未来10~15年实现全尺寸且具有通用自主能力的机器人应用和解决方案，及在5年、10年、和15年三个阶段中通过持续研发可实现的目标。
4、SunPower全新太阳能构想——光伏+无人机+机器人
2016年9月，美国晶硅太阳能源（SunPower）发布太阳能计划的未来方向——研发第三代“绿洲”（Oasis）大型太阳能平台。绿洲平台将发电场地规划设计工具、机器人、无人机与农业进行整合，全面寻求突破。2017年，太阳能源所有的计划都将应用第三代绿洲平台。
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