導讀：2021年對於人工智能技術和產業，依舊是不平凡的一年。隨着算力、數據、算法等要素逐漸齊備，先進的算法結構不斷湧現，各個研究方向研究成果層出不窮，成熟的AI技術逐漸向代碼庫、平台和系統發展，實現產業和商業層面的落地應用，推動人工智能發展邁向新階段。
在新的一年即將到來之際，智源研究院採用案例徵集、專家諮詢等方法，向高校和科研機構專家學者徵集2021年度人工智能動態、案例等內容，並通過向專業人士諮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）。
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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一流科技等企業科學家審訂，報告總字數達7萬字，匯總超過100個AI科研技術案例，以及上百家人工智能企業案例，整理形成十大科研領域發展趨勢，平台和工具發展趨勢，以及人工智能產業應用層、技術層、基礎層發展趨勢等內容。
主要趨勢
本報告總結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合將誕生超級人工智能。
2. 系統研究超大規模智能模型發展和影響的新興領域已經形成，超大規模預訓練模型研發競賽進入白熱化階段，多模態預訓練模型成為下一個大模型重點發展領域。
3. Transformer成為計算機視覺領域的重要網絡架構，並開始向強化學習、圖神經網絡等領域滲透。
4. 加速方法創新提升了超大參數規模模型的訓練效率，催生更大規模參數的巨型模型。
5. Prompt Tuning成為自然語言處理領域預訓練語言模型新型訓練範式，預訓練語言模型發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、神經輻射場等技術快速發展，成為計算機視覺的熱點研究領域；脈衝視覺領域發展，將開闢機器視覺新路線
7. 生物神經元與芯片結合成為類腦芯片的研究熱點。
8. 高性能、低能耗AI芯片不斷湧現的同時，由AI輔助設計成為芯片發展新趨勢；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範式的核心支撐，預訓練語言模型助力信息檢索性能提升。
10. 借鑑腦神經和認知科學研究成為啟發類腦智能研究的重要來源。
11. 無線高帶寬、微創、結合AI算法等成為腦機接口的發展重點。
12. 傳統科研領域成為人工智能發展的「新戰場」，人工智能在輔助基礎和應用科學研究的同時，也提升了智能產品和服務的性能。
13. 強化學習環境成為發展泛化性更強、適應複雜環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. 因果推斷在經濟學、社會學研究中實現突破。
15. 基於超大規模預訓練模型的平台和系統成為研發機構和企業的發展思路。
16. 面向更為複雜任務和需求的基準測試和數據集不斷湧現。
17. AI為人類科學家提供領域數據集，助力基礎科學研究。
18. AI算力成為超算性能比拼的「新擂台」。
本報告總結2021年人工智能產業主要趨勢如下：
1. 智能醫療賽道持續火熱，各大醫療AI企業紛紛衝刺IPO，「燒錢」成為今年這一賽道最鮮明的標籤。
2. 國家開始逐步發放各類醫療影像AI軟件三類證，為醫療影像的發展提供了契機。
3. 資本助力下，新興AI創企、互聯網科技巨頭和傳統藥企在AI製藥領域百花齊放。
4. 2021年被業界公認為數字療法產業元年，一批數字療法企業嶄露頭角。
5. 醫保的推進可為手術機器人打開市場，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，從科幻照進了現實。
7. 自動駕駛行業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，國內大批Robotaxi企業已進入車隊測試及服務試運營的階段，未來行業的競爭核心也將會轉向運營規模與測試里程的比拼。
9. 乘用場景以外，物流、港口、礦區、城市環衛等細分場景成為自動駕駛落地新風口。
10. 今年，國內外激光雷達企業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，引發激光雷達量產落地的新紀元。
11. 計算機視覺，在技術成熟度、商業化進程、市場增長速度、投融資熱度等方面，是人工智能產業當前熱門的發展賽道。2021年，我國計算機視覺產業快速發展，企業加快上市步伐，爭奪「視覺AI第一股」。
12. 隨着AI芯片技術的不斷發展，芯片製程不斷優化，工藝逐步提升，AI芯片功能的細分程度進一步提升，形成異構形態的計算格局。
13. 高效、節能成為AI芯片發展的長期目標。追求在提升算力的前提下降低功耗，是近年來企業關注的重點。
14. GPU依然是AI芯片企業研發關注的重點方向。GPU性能較高，且兼具計算的靈活性，適用於構建大規模的AI計算集群，在研發超大規模AI模型方面具有應用前景。
報告結構
本報告分為兩部分。第一章為人工智能科研和技術發展情況，其中包括科研領域、平台和工具發展情況，重點梳理2021年度人工智能領域的科研和技術發展趨勢、熱點內容及案例。第二章為人工智能產業發展情況，具體包括基礎層、技術層和應用層三個部分。
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