摘要：[目的/意义]在目前全球人工智能产业发展中，中美两国最引人瞩目，比较分析两国发展的差异，能够为中国的产业发展提供借鉴与参考。现有的研究多缺乏比较分析，而基于专利角度的针对性研究尚未发现。[方法/过程]以专利数据为依据，从专利申请总体情况、PCT专利申请、IPC重点技术领域、创新主体等方面对中美人工智能产业发展进行了比较研究。[结果/结论]总体来看，中美人工智能产业处于同步发展阶段；从发展过程来看，美国人工智能产业起步比中国快，但是中国未来发展潜力和空间巨大；从技术来看，两国在发展方向上基本保持一致，在一些新兴应用领域，美国处于领先地位，中国处于追随地位；从创新主体来看，美国以企业为主导，中国以高校为主导。最后从5个方面对中国人工智能产业发展提出了建议。

关键词：专利分析，人工智能，产业发展，中国，美国

基金项目：广东省普通高校特色创新类项目（教育科研项目）“基于三螺旋理论的广东高校创新创业教育模式构建及实践机制探索”（编号：2016GXJK173）及“影响广东高校科技成果转化的制度因素研究”（编号：2016GXJK172）研究成果之一。

2016年3月，谷歌人工智能AlphaGo战胜围棋世界冠军李世石引发世人的强烈关注，进而推动全球人工智能热潮迅速兴起。人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）这一概念最早是由美国学者麦卡锡、明斯基等于1956年在美国达特茅斯学院举办的一次有关人工智能的研讨会上提出来的^[1]，到目前为止，虽然学术界对其有不同的说法和定义，但其本质上被认为是计算机科学或智能科学的一个分支，主要研究用机器来模仿和执行人脑的某些思维活动和智力功能^[2]。经过六十多年的发展，目前人工智能技术已经发展成为融多学科、跨领域的综合性技术，被认为是推动经济社会发展的关键技术之一，代表了未来产业竞争、国家博弈的制高点。各国政府和企业都在紧锣密鼓地布局技术研发和行业应用，许多发达国家和地区（如美国、欧盟、日本和韩国等）相继开启了人工智能国家创新计划，以期在未来的全球竞争中赢得战略制高点。

在这场人工智能的全球发展浪潮中，中美两国的发展最引人瞩目，两国政府都高度重视并将其上升为国家战略。 2016年 10月 12日 ，美国总统办公室发布了《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》两份重要报告^[3]，确定了人工智能在美国国家战略中的地位。与之相对应，从2016年到2017年，中国政府先后发布《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》《新一代人工智能发展规划》以及《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》等重要文件，并在《“十三五”国家科技创新规划”》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》以及“科技创新2030——重大项目”等规划文件中都将人工智能列入发展重点，充分体现了中国政府发展人工智能的决心和魄力。此外，中国最高领导人习近平、李克强等也高度重视中国人工智能的发展，分别在许多重要讲话中对发展人工智能给予明确指示和支持^[4]。

目前全球人工智能产业化发展还处于初级阶段，从全球范围来看，美国整体上处于领先地位，中国紧跟其后，但是中美两国基本上处于同一层次，在许多领域呈现出中美“双雄”的格局。面对这一历史机遇，中美两国各具备哪些基础和优势？重点应用领域的未来发展路径有何不同？中国还存在哪些差距？应如何应对？这是中国人工智能产业决策者必须面对的问题。

1理论基础与文献综述

据世界知识产权组织统计，每年全球的科研成果中有95%以上以专利文献的形式公布于世。专利的数量和发展变化趋势可以反映一个国家或地区的科技发展水平及最新动态^[5]。专利情报分析是对专利文献中的专利信息进行统计、归纳及组合，并利用一定的技术手段对这些信息加以利用，从而进行决策及预测功能的一项工作^[6]。无论是宏观的产业发展决策还是具体的专利技术分析，专利情报分析都是重要的环节^[7]。在产业发展决策方面，专利情报通过对专利信息的分析及预测，能够摸清产业发展状况及动向、了解国内外或区域之间产业发展差距、检测产业发展政策效果，从而为产业政策的制定或调整起到重要支撑作用。

目前国内外有关人工智能的研究成果日渐丰富。Staut J. Russell，Peter Norvig等对人工智能进行了理论研究，并给出了人工智能的定义^[8]。在人工智能产业发展研究方面，Laurent Probst等对美国、中国和欧盟的人工智能发展计划进行了对比分析，指出欧洲已落后于中美，欧盟整体上缺乏人工智能发展战略计划，并对欧盟的人工智能发展提出了建议^[9]。James Vincent分析了中、美两国发展人工智能的各自条件和优势，并认为二者有望成为人工智能的“超级大国”^[10]。《MIT Technology Review》认为中美两国主导了全球人工智能研究，其中IBM、Microsoft、Google等公司处于领先地位^[11]。Mark Purdy和Paul Daugherty分析了为什么人工智能是未来经济增长的新动力^[12]。Scherer，M. U探讨了与人工智能相关的公共风险和政府机构在管理这些风险方面的能力，并提出了一种基于差异侵权责任的间接形式的人工智能监管建议^[13]。钟义信从方法论的角度分析了人工智能研究的研究方法，并提出了以新的“信息生态方法论”为基础的“第四种人工智能理论”^[14]；朱巍等从人工智能的发展历史及概况出发，系统分析了人工智能技术与创业发展现状，并结合中国的实际情况，对中国人工智能发展提出了对策建议^[2]。蔡自兴介绍了中国人工智能的发展历史，分析了取得的成就及存在的问题，并提出了发展建议^[1]。杨帆研究了人工智能技术应用的伦理问题^[16]。高春静探讨了人工智能对知识产权领域的影响，并认为人工智能领域的立法迫在眉睫^[17]。何哲分析了美国人工智能的战略方向，并对中国提出了相应的建议^[3]。李政刚以重庆为例，分析了人工智能的市场规模、区域布局和技术领域等发展现状，并提出了相应的对策^[18]。然而，从专利分析的角度探讨人工智能产业发展的研究尚不多见，未见有学者从中美两国专利对比的角度分析人工智能产业发展并提出相关建议。因此，本文从专利对比的角度分析中美两国人工智能产业发展的差异，揭示中国存在的差距，以期为中国的人工智能产业发展策略的制定提供信息参考。

2数据来源与检索

本文关于中美两国的专利数据分别来源于中国国家知识产权局（SIPO）专利数据库和美国专利商标局（USPTO）专利数据库。由于人工智能涉及范围很广，其技术涵盖众多领域，为了提高专利检索的准确性和完整性，本文通过咨询人工智能领域专家并进行试检验的方式来确定检索式。通过往复几轮的讨论、咨询与试检验，最后确定中国人工智能关键词为：人工智能or模式识别or语音识别or图像识别or虹膜识别or机器学习or智能处理器or认知计算or智能机器人or专家系统or智能搜索or智能驾驶or神经网络or计算机视觉；美国AI关键词为：AI or pattern recognition or pattern identification or speech recognition or voice recognition or Cognitive computing or image recognition or Intelligent processor or Iris ID or Iris Recognition or IKSDK or intelligent robot or machine learning or expert system or Intelligent search or Smart Search or neural network or expert system or computer vision or Intelligent driving or Cognitive computing or Artificial intelligence or pattern identification。检索时间为 2018年 5月 20日 ，专利申请日下限为2017年12月。通过检索并初步统计，发现2000年以前中美两国的人工智能领域专利都很少，另外，在所有申请的专利类型中，发明专利都占绝大部分比例（都超过80%），鉴于发明专利代表了更高的技术水平，因此本文的专利分析采用2000-2017年的发明专利数据。由于专利从申请到公开有一定的时滞期，2016和2017年的数据有部分未被收录，然而，对本文的分析并不产生实质性影响。

3基于专利的中美人工智能产业发展比较分析

3.1专利申请总体情况及时间趋势比较分析  中美两国人工智能专利数量和法律状态对比情况以及专利申请量随时间变化的情况如表1和图1所示。

表1中美两国人工智能专利数量及法律状态对比

图1中美两国人工智能专利申请趋势图

从表1可知，从专利申请总量来看，中国人工智能专利申请量大于美国。2000-2017年，中国国内人工智能专利申请量为33909件，平均年申请量为1884件；同期美国国内人工智能专利申请量为18230件，平均年申请量为1013件。然而从专利法律状态来看，中国虽然专利申请量较大，但是其有权专利数量只有6591件（美国为9432件），而无权专利数量却高达7281件（美国为4361件），有权专利与无权专利数量之比为0.91，远低于美国的有权专利与无权专利数量之比2.16。进一步对中国的7281件无权专利进行统计，发现主要包括下面几种形式：撤回（4099）、驳回（1587）、未缴年费（1505）、其他（90），其中撤回、驳回和未缴年费所导致专利无权，要么不具备专利申请条件，要么不具有市场前景，其数量的多少一定程度上体现了专利申请的质量。因此，虽然中国人工智能专利申请数量庞大，但是专利质量却不如美国。

再从不同时间的专利申请量来看（图1），从2001年开始，美国人工智能专利年申请量就超过了800件，并一直保持在较高的水平，而同期中国人工智能专利年申请量只有100多件，并处于缓慢上升态势，直到2009年才开始超越美国。2000-2009年，美国人工智能专利申请量为8099件，平均年申请量为810件，而同期中国专利申请量为3907件，平均年申请量只有390件，不及美国的一半。由此可见，从产业发展过程来看，美国人工智能产业起步比中国快，这与美国雄厚的科技与经济实力是分不开的。作为世界头号科技与经济强国，美国在计算机、互联网等技术方面一直处于全球领先地位，而AI作为计算机科学的一个分支，其发展程度与计算机科学和技术的整体发展有直接关系。此外，美国作为开展人工智能技术研究最早的国家之一，一直引领着全球人工智能技术和产业的发展，因此，其起步阶段快于中国。相比美国，中国人工智能产业起步阶段发展比较缓慢，但是作为后起之秀，随着中国科技与经济实力的不断增强，特别是计算机等技术的飞速发展，人工智能技术和产业也随之快速增长。从2009年开始，中国的人工智能专利开始超越美国，并一直保持着领先优势。