2021 年对于人工智能技术和产业来说，是不平凡的一年。12月31日，北京智源人工智能研究院发布《2021-2022年度人工智能前沿报告》（以下简称“《报告》”）。

《报告》显示，随着算力、数据、算法等要素逐渐齐备，先进的算法结构不断涌现，各个研究方向研究成果不断突破，成熟的 AI 技术逐渐向代码库、平台和系统发展，实现产业和商业层面的落地应用，推动人工智能发展迈向新的阶段。

或将诞生超级人工智能

智源研究院院长黄铁军认为，当前，人工智能的发展主要基于三个流派的思路，一是符号主义和连接主义结合，在大数据的支撑下发挥作用；二是连接主义和行为主义支撑下的新型强化学习方法，通过与环境的互动发挥作用；三是直接以生物进化而来的神经网络作为基础，即类脑。

“但不论是什么样的方法，都是实现人工智能的手段，实现智能，本质上来源于数据和环境，什么样的环境就能够创造什么样的智能。”黄铁军说。

《报告》指出，目前人工智能在实现方法上已经明晰，主要包括近几年兴起的自监督学习为代表的基本算法，以及强化学习领域的发展为两条主要路径。然而在数据层面，将会有新的变化。近来数字孪生、虚拟世界、元宇宙等技术快速发展，这些是比数据更高一级的数字环境，在数字环境下，让算力发挥作用。

未来几年，一是已经相对成熟的“大数据+大算力+深度学习算法”的信息模型将从研究进入实际应用；二是基于虚拟世界、实时时空环境训练的具身模型也会取得较大的发展，如自动驾驶、机器人、游戏中数字人；从更长远的角度出发，将人类大脑、生物大脑、机器人等研究方向结合，形成物理世界中具有真正实体性的机器人技术也会取得大发展。

《报告》指出，未来三年，这些技术将持续演变。未来五到十年，信息模型和具身模型将会结合，成为“数字超人”，在知识能力以及跟环境的互动程度上，将比以往的人类都要强。

“在元宇宙中，我们甚至不知道面对的是人工智能的化身还是真正的人类。”《报告》指出，具身模型和机器人也将结合，在物理世界出现能力比人类还要强的无人系统，即“具身超人”。乐观估计，在未来三十年，数字超人和具身超人可能会结合，最终诞生超级人工智能，这是人工智能的终极梦想，实现超越人类的智能系统。

深度神经网络研究热度上升

深度神经网络是当前人工智能领域的重要组成部分，但其依然是“黑盒”模型，其内部的工作机制机理仍有待进一步研究。近来，一些研究提出，除了研究“无限宽神经网络”（如神经正切核、NTK 等）之外，还可以从其它理论的角度理解神经网络的功能和工作机制。

2021年6 月，加州大学伯克利分校马毅等研究者公开了一项研究，尝试从数据压缩和区分性表征的原理出发，为理解深度（卷积）神经网络提供理论框架。

马毅等人认为，如果将最大编码率衰减作为优化目标，可以构建一种类似神经网络架构的白盒深度学习模型，其中包括了矩阵参数、非线性层、归一化和残差连接等神经网络中的组成要素，如果引入“群不变性”，可以直接推导出多通道卷积神经网络的结构。

《报告》指出，近年来，将生物大脑与芯片结合，研发类脑芯片的势头更为惊人；同时，以电子元器件为基础的传统芯片不断改进，实现更高性能和更低的功耗，存算一体芯片设计快速发展，产品化步伐加快；AI辅助设计芯片成为新趋势。

同时，认知神经科学研究对启发人工智能研究起到了不可忽视的作用，脑机接口等新型技术也逐渐从实验室走向实用。

AI 医疗创业如火如荼

《报告》指出，2021年值得关注的人工智能产业领域中，基础层重点关注 AI 芯片和数据服务领域；技术层关注自然语言处理、计算机视觉、机器学习等领域；应用层关注智能医疗和自动驾驶等领域。在上述领域中，国际国内头部、独角兽及初创企业快速发展，在产品、融资、商业模式等方面取得新的进步。

2021年，AI 医疗赛道持续火热，各大医疗AI企业纷纷冲刺IPO。“烧钱”已然成为今年这一赛道最鲜明的标签。

2021年初，医渡科技在港交所上市；3月，科亚医疗港交所递交IPO申请；8月，推想医疗港交所递交IPO申请；9月，数坤科技港交所递表；11月，鹰瞳科技成为“医疗AI第一股”。

《报告》指出，从医疗AI细分领域来看，2021年，AI 辅助医疗影像领域逐渐趋于饱和，深睿、推想、数坤等几家头部公司已经站稳了各个细分市场；而随着 5G 通信的铺开，以前受时延限制的 “AI+手术机器人”开始走上潮头。

此外，在国外创业者的带领下，“AI+药物研发”也成为炙手可热的方向，资本大力加码生物计算相关的平台公司致力精准药物研发；脑机接口公司也踏上了资本化发展的快车道，“AI+脑科学”也开始成为医疗、科研等场景的新热点。

《报告》指出，在AI医学影像，即AI辅助传统的人工阅片，可以辅助医生进行相关疾病的临床诊断和早期筛查。

医学影像数据几乎占据临床数据 90%，是临床诊断和疾病治疗的基石。根据亿欧智库预测，中国医学 AI 影像市场将从 2020 年的 3.12 亿元（人民币），在 2023 年增至 20.60 亿元（人民币），年复合增长率高达 88.85%，2030 年将达到千亿。2021 年以来，疫情后的医院智能化建设加速。

政策方面，国家开始逐步发放各类医疗影像 AI 软件三类证，都为医疗影像的发展提供了契机。医疗影像领军企业纷纷开启 IPO 申请，产品陆续获批上市。

《报告》指出，全球人工智能制药市场潜力巨大，从 2019 年至 2024 年，全球人工智能制药市场将以 40.8%的复合年增长率增长。资本助力下，新兴 AI创企、互联网科技巨头和传统药企在 AI 制药领域百花齐放。

此外，从今年的趋势来看，脑机接口不再只是“意念打字”这样的融资噱头，而逐渐开始从实验室走向了临床实践，从科幻照进了现实。