【国家人工智能战略】各国如何利用计算能力实现其国家人工智能战略

超级计算机使用精细调整的硬件、专用网络和大型数据存储，长期以来一直被用于需要大量数据处理的计算密集型项目。随着人工智能和机器学习的兴起，对这些功能强大的计算机的需求越来越大，因此，处理能力也在迅速提高。因此，人工智能的增长与这些高性能设备的处理能力的增长密不可分。

超级计算机并不新鲜。这个词出现在20世纪20年代末，美国疾病控制与预防中心6600（1964年发布）通常被认为是第一台真正的超级计算机。早期的超级计算机只使用少数极为强大的处理器，但在20世纪90年代末，计算机专家意识到，将数千个现成的处理器串在一起将产生最大的处理能力。目前最先进的超级计算机拥有超过60000个大规模并行处理器，其性能水平接近PB级。

考虑到超级计算机对安全构成的威胁，包括美国、德国和韩国在内的一个国家联盟制定了《瓦森纳安排》，该安排限制了可用于军事目的的超级计算机的销售。尽管如此，在大多数从事人工智能研究的国家都可以找到超级计算机。

因此，人工智能的大部分发展都基于两个支柱：技术和人力资本可用性。我们之前为布鲁金斯学会撰写的报告《不同国家如何看待人工智能》和《分析34个国家的人工智能计划》详细介绍了各国如何接近国家人工智能计划，以及如何解读这些计划。在后续文章《实现国家人工智能愿望的赢家和输家》中，我们讨论了不同国家如何在技术导向和以人为本的层面上实现他们的愿望。在我们最近的一篇文章《人民的困境：人力资本如何推动或制约国家人工智能战略的实现》中，我们讨论了人民层面，因此，在这篇文章中，我们将研究每个国家如何准备在第二个支柱——技术层面——实现其人工智能目标。

技术因素的发展

为了分析每个国家的技术准备情况，我们收集了一个国家级的数据集，其中包括：每个国家超级计算机的数量和规模，每个国家在人工智能倡议上的公共( public)和私人( private)支出金额，每个国家的人工智能初创公司数量，以及每个国家学者发表的人工智能专利和会议论文数量( patents and conference papers)。这产生了十个不同的数据元素。[1]

与我们之前的分析一样，我们进行了因素分析，以确定是否有任何数据元素密切相关。密切相关的项目可以在数学上组合成一个复合因子，这有助于解释。在这一因素分析中，出现了两个明显的因素。包含国家的第一个因素是理论峰值计算机性能、处理核心数量、超级计算机数量和实现的最大LINPACK性能；国家会议论文和期刊论文数量排名；以及该国的专利数量排名( patents and conference papers)。第二个因素包括对人工智能的私人和公共投资。其中一个领域，人工智能初创公司( number of AI startups)，与这两个因素都没有密切联系，因此从进一步分析中删除。

很明显，第一个因素中的所有领域要么与技术直接相关，要么与技术在研究中的应用直接相关。因此，我们将这一因素命名为技术与研究。第二个因素只关注投资，因此我们将该领域命名为投资。

图1显示了选定的一组国家在这些子维度上的位置。

我们对象限的解释和命名如下。位于右上角的国家我们称之为“领导者”；这些国家既有强大的技术和研究平台（因素一），也有大量的公共/私人投资（因素二）。我们称之为“技术娴熟”的右下象限国家。这些国家拥有强大的现有技术和研究平台，但缺乏强大的公共和私人投资。左上象限中的国家我们称之为“资金定位”，它们拥有强大的资金流，但在技术和研究方面落后。最后，我们将左下象限称为“未准备”，这反映了既缺乏技术和研究，也缺乏资金的国家。

美国和中国

技术主导权的竞争显然是美国（技术和研究的第94个百分位和投资的第96个百分位数）和中国（技术和科研的第94百分位，投资的第91个百分比值）之间的两匹赛马。虽然美国总体上略微领先，但在我们的每一个数据元素中，两国都处于前三位。这并不奇怪，因为美国和中国的经济规模（最大和第二大经济体分别为20万亿美元和15万亿美元）使第三大经济体日本（4.9万亿美元）相形见绌。因此，我们看不到任何一个国家继续取得卓越成绩的以技术为中心的障碍。

英国、法国、日本和德国

英国（技术和研究第75个百分点，投资第88个百分点）、法国（技术和科研第75个百分位，投资第81个百分位数）、日本，德国（在技术和研究方面占第83个百分点，在投资方面占第68个百分点）对这两位领导人形成了强有力的追逐。在这四个国家中，我们认为英国在挑战美国和中国方面处于最有利的地位，这是基于他们在技术方面更强大的投资。我们认为，这些投资将使它们能够比其他国家更快地缩小差距。然而，我们不能忽视这样一个事实，即日本经济是四国中最大的，这表明，如果他们决定这样做，他们可以迅速加快努力。

印度、加拿大、韩国和意大利

印度（技术和研究的第57个百分点，投资的第78个百分点）、加拿大（技术和科研的第68个百分点，以及投资的第60个百分点），韩国（技术和研发的第71个百分点，和投资的第60%）和意大利（技术和研究的第71%，以及投资第60%）完成了领导者象限。与联合王国一样，从资金角度来看，印度也处于有利地位，应该迅速与其他四国分离。

经济故事

几乎无一例外，该国的经济规模与其在我们象限中的地位之间存在着密切的关系。美国无疑正在利用其作为世界最大经济体的地位，并进行比几乎任何其他国家都大得多的技术投资；中国紧随其后。虽然我们从人民的角度关注美国的立场，但从技术的角度来看，没有类似的担忧。美国仍然是数字创新的世界领导者，超级计算机也不例外。

对美国来说，令人不安的现实是，其经济实力非常有助于进行必要的技术基础设施投资，这些投资对于成功追求人工智能是必要的，但不足以实现，但这种经济实力对另一个必要因素几乎没有影响，即吸引必要的人来制定和实施其人工智能战略的能力。相比之下，中国也有必要的技术基础设施投资的经济实力，但也有相当多的人口来提供同样必要的人民力量。换言之，中国具备人工智能成功的两个必要条件，而美国只有其中一个。因此，在实现人工智能目标方面，中国目前的状况远好于美国，如果不在人民战线上做出改变，美国将越来越落后。

在我们的下一篇文章中，我们将专门关注美国需要做些什么来提高其地位，在随后的文章中，将研究利用每个国家各自优势的不同团队战略。

[1] ：这些是：Rpeak（按理论峰值计算机性能排列的国家排名）、Cores（按处理核心数量排列的国家）、Count（按超级计算机数量排列的全国排名）、Rmax（按实现的最大LINPACK浮点计算性能排列的国家排名）、AI初创企业（基于AI的初创企业数量的全国排名，公共投资（人工智能公共投资的国家排名）、人工智能大会论文（人工智能会议论文数量的国家排名。