首发 | 主要国家人工智能战略探析系列（三）日本人工智能战略探析
导读
当前，人工智能正在快速发展和应用，有望重塑社会经济、文化、政治、军事等各领域图景，各国也在这一领域加快布局、抢滩登陆。世界各国究竟是如何看待人工智能的？在该领域又采取了哪些具体的举措？有何异同之处？《军事高科技在线》特推出人工智能战略专题系列文章，选取了几个具有代表性的国家，对其人工智能发展战略进行了探索性分析研究，以飨读者。本文是本专题系列的第三篇文章，聚焦日本人工智能战略分析。
日本政府和企业界高度重视人工智能的发展，不仅将物联网（IoT）、人工智能（AI）和机器人作为第四次产业革命的核心，还在国家层面建立了相对完整的研发促进机制，并将2017年确定为人工智能元年。据估计，到 2020 年，日本将缺少约50,000名高级IT人员和约300,000名普通IT人员。整个行业、学术界、政府都在采取举措来应对这类情况。同时，随着少子化、老龄化问题的日益突出，日本社会面临医疗保障、国家土地开发、灾难预警、产业结构调整等一系列尖锐的问题。基于上述考虑，日本政府在2019年发表了《人工智能战略》，并对人工智能技术的发展与应用做了总体布局。
一、概念与背景
1.1 日本对人工智能的定义：日本在其人工智能战略中将“人工智能（AI）”定义为“基于实现智能功能的系统”。同时，随着今年来日本人工智能技术的发展，与人工智能领域相关的各类技术也在“人工智能”的概念之内。
1.2 对于人工智能战略地位的判断：日本将成为人工智能在现实世界中应用和增强工业竞争力的领先者。很明显，实施此战略需要进行非常大胆的产业结构调整。通过人工智能领域的创新为其在全球范围内实现可持续发展目标做出贡献。此外，重要的是在公共服务中应用 AI，以进一步改善服务质量，改善工作环境并最终减轻财务负担。
二、战略目标
2018年6月，日本政府在人工智能技术战略会议上出台了推动人工智能普及的计划，推动研发与人类对话的人工智能，以及在零售、服务、教育和医疗等行业加快人工智能的应用，以节省劳动力并提高劳动生产率。希望通过大力发展人工智能，保持并扩大其在汽车、机器人等领域的技术优势，逐步解决人口老化、劳动力短缺、医疗及养老等社会问题，扎实推进超智能社会5.0建设。
日本推行该战略的目标是实现超智能社会5.0的建设并克服自身的社会问题。围绕AI制定包括教育改革、技术研发、社会实施等在内的综合政策方案，以此增强日本的工业竞争力。
具体而言，战略目标有如下几点：
2.1 在社会人口基础上培养AI时代世界上最有价值的人力资源
通过培养属于“人工智能时代的人力资源”，加强从事尖端 AI 研究的人力资源发展，并将这些人力资源用于工业生产中，以实现AI在中小型企业中的应用。包括妇女以及海外归国人员都是日本扩大人力资源的培养对象。
2.2 成为人工智能领域的领先者
日本将人工智能技术在现实世界中的产业加以应用使得工业竞争力得到大幅增强，通过恰当地与人、自然、工业硬件等进行互动而创造价值。 在这个目标中，在许多情况下，促进向以服务平台为中心的高附加值产业的过渡非常重要， 因此与人工智能相关的发展行业的支持，机构设计和社会实施都可以为目标的实现做出贡献。
此外，重要的是在公共服务中应用AI，以进一步改善社会服务质量，改善工作环境并最终减轻财务负担。
2.3 建立可实现“具有多样性的可持续社会”的一系列技术体系与操作系统
政府将促进制度的建立以及使用该制度的社会制度和结构的建立，旨在使妇女、外国人和老年人等具有不同背景的多个群体中的每个公民都能获得平等的利益。
2.4 在AI领域的国际研究、建立教育和社会基础设施网络等目标中发挥领导作用
随着经济和社会全球化的迅速发展，政府在战略中已经决定开发和确保与人工智能相关的人力资源并发展与之对应的工业。日本的主要高校将提供更加明晰的技术研究方向，同时政府将极力投资基础教育中的人工智能课程普及工程以及社会智能化设施网络的建设工作，并设置可信的国际标准。
2.5 解决当前遇到的社会问题。
日本现阶段面临的各类社会问题都可以通过人工智能技术的发展得到较为妥善的解决，包括卫生，医疗和护理、农业、国家土地复原能力、交通基础设施与物流、智慧城市建设五个领域的各种问题。
健康与医疗领域：人工智能技术将改善环境并减轻医疗和护理人员的负担，可以通过人工智能技术收集社区日常健康数据；利用人工智能开发图像诊断支持设备，评估设备等，并开发疾病早期检测和诊断技术。
农业领域：要向全国的农民介绍智能农业技术，并建立从生产到运输的集成系统、以及一个智能农业专用的数据平台，进行数据的收集与整理工作。研发有害生物成像诊断技术，分析和优化栽培过程的大规模数据；培训农业领域的人力资源，在2022年完成与县级农业试验和私人公司合作，开发能够应对各种当地问题的人工智能研究的核心人力资源。
国家土地领域：引入国家系统以确保低维护成本基础设施的安全。在日本重要的和老化的基础设施的检查和诊断中，开发和引入机器人和传感器等新技术，汇总并共享从勘测到设计、建造和维护的整个施工和生产过程中获得的结构数据与地面数据等，并与地方政府数据合作在同一地图上显示这些数据，以建立基础设施和数据平台，以复制有关网络空间中土地的信息。利用人工智能应对自然灾害，并进行弹性城镇建设以增强对大规模和特殊灾难的响应技术。
运输基础设施和物流领域：构建与物流和商业配送有关的数据基础架构，并和其他数据库协作使物流领域自动化，提高物流生产率。可以引入基于摄像机视频和人工智能图像分析的交通障碍物自动检测和预测系统，并基于对人流和车辆流量的分析及其分析，促进全面的旅游拥堵处理措施以减少旅行成本。建立港口相关数据链平台以提高港口物流（集装箱物流）的利用率。
在区域振兴（智能城市）领域：与农业和健康，医疗保健和护理等其他领域建立联系，采用包容技术并建设可向国际扩展的智能城市。建立将核心城市、地区城市和海外联系起来的人流模型，使用各种数据（例如卫星定位数据）创建新移动性服务（例如旅游、饮食、农业、就业、医疗保健、教育、数字政府等），并关注其海外推广能力。
三、体战略规划与实施情况
3.1 政府的整体统筹规划
日本政府将在未来改善创建新社会（社会 5.0）所需要的环境，并提高社会生产力，并支持研究团体的创建和产业结构的不断更新。具体而言，有以下一些基本路径：制定战略并制定实现目标的路线图、快速消除体制和政策障碍、建立网络以解决多方利益相关者之间的问题、关注日本及海外的人力资源开发、通过社会实施以促进社会结构变化和国家生存目标、关注基础研究与开发、展望下一代基础研究、创建一个通用环境以加快 AI 利用率、道德规范、形成国内外治理体系、建立“全球网络”的枢纽。内务省等多个政府省厅成立了人工智能技术战略委员会，并致力于基础人工智能研究。在日本2019年度预算概要中，科学技术领域较2018年度增长13.3％，达到4.351万亿日元。人工智能相关技术开发和人才培养等将是预算中的一个重要部分，其中在培养人工智能人才方面的预算约为133亿日元。
另一方面，在充分理解这一战略的目的的同时，政府旨在坚持社会原则，并引进具有国际竞争力的薪酬体系，以提供出色的人力资源。同时也在与其他国家和地区的国际合作，例如，在人力资源开发和招聘方面，政府将提供更多岗位与选项，供海外研究人员和工程师在日本发挥积极作用。同时，增加了与海外研究机构和公司的联合研发和联合业务。因此，除了加强与北美和欧洲的教育机构和公司的合作外，政府还将与印度、中东、非洲等地区的相关机构进行全面合作。
3.2 拟重点研发支持的技术领域
在附录中，日本政府详细列出了未来重点研发以及优先示范的项目。其中具体为人工智能理论与技术、AI设备和人工智能架构、高质量AI、人类共生型 AI以及用于网络安全措施的 AI 应用程序等几个方面的内容。
针对这些领域的相应目标，政府需要展开以下举措：提高并行搜索技术，实现在高并行比例下的高计算效率；研发更好地因果推断技术，实现更加准确的因果关系识别；进行创新的自然语言处理技术/语音加工技术研发；研发模拟大脑信息处理过程并支持各种信息处理的AI算法；使用知识库自动进行漏洞诊断、自动评估目标系统上新注册的漏洞信息的严重性等等。
日本政府规划的整体战略中，有三个重要的技术领域需要重点扶持与研发。人工智能技术战略会议将以产业化路线图的策定、人才培养、数据整理与公开、风险投资与金融协作、标准化，以及制度改革等为主要课题，逐步实现人工智能在农林水产、制造、销售与零售、运输、信息通信、医疗福利等诸多领域的推广应用。内容主要涵盖生产、医疗健康及护理、空间移动三个主要方面。
生产方面：将实现生产系统的自动化、最适化，服务产业的效率化、最适化，构建生产、流通、服务相融合的，包括能源、食品等在内的社会整体生产效率极大提高的生态体系，并完成新行业的创造。
医疗健康及护理方面：为应对快速老龄化社会的到来，基于医疗、护理系统的大数据化，构建以人工智能为依托的、世界一流的医疗与护理先进国家。基于先进的预防医学，以实现80岁以上高龄者健康工作及有效降低社保负担为目标，构筑以健康关怀为主的健康长寿产业大国。
空间移动方面：构筑确保安全的空物流体系，并据此构建生态社会物流体系。有效降低事故率，做到社会成本的最小化。实现物流的高附加值化、精准无人配送以及虚拟移动服务，并创造新的社会价值。
3.3 公私合作计划
日本的各个领域的相关研究具有一定的分散性，虽然有很多取得过卓越成就的机构，但是总体来说各机构的交叉活动很少。因此日本政府认为有必要建立一个研发网络，将RIKEN 高级情报研究中心（AIP）、国家先进工业科学技术研究院、人工智能研究中心（AIRC）、国家信息与通信技术研究所（NICT），通用通信研究所（UCRI）和大脑信息与通信融合研究中心（CiNet）良好地整合起来，并争取创立国际标准。此外，政府将对中小企业予以支持，通过AI提高中小企业生产力，在解决人力资源开发业务等问题中提取中小企业的需求和问题，并支持与AI相关的初创公司。
为了实现上述目标，日本需要对现有的研究机构与体系进行较大的改革；政府应与大学和公共研究机构合作，以发现和巩固相应的成果；同时宣传部门应该选择并报道人工智能研发社会实施项目的良好范例并为研发等提供机会；重视海外研究人员、国际留学生和高级 AI 人力资源可以发挥的积极作用；构建高度模块化的学习数据集，以增加私人在研发方面的投资；通过在日本和海外积极使用人工智能来促进日本优势的人工智能产业发展；加强国内外研究机构与资助机构之间的合作；在基本研究与特殊研究中尊重自由和原创性，并支持世界一流的研发项目；促进研发成果的国际发展，制定使用私有公司等计算资源和网络的规则，并基于这些规则进行使用，促进研究与生产的国际标准化。
3.4 人才培养计划
日本认为，要达成所有高中毕业生（每年约100万毕业生）都掌握数学和数学技能以及基本信息知识。所有人文学科的技术大学和学院（每年大约有500,000名毕业生）在其课程中获得基础数学，数据科学和人工智能的相应教育。此外，为社会上多数群体提供使用任何方式获取基础信息知识和实践利用技能（例如数据科学和人工智能）的机会。
具体方法是，2020财年在技术大学中引入基础认证课程。同时，考虑到在课程中引入数学，数据科学和人工智能教育等倡议的现状，应该重点关注对技术学院的运营费用补助和私立学校补贴的积极支持。对大学生和社会成员的文科教育要增强功能（包括对批判性思维技能的培训，使其不依赖于单方面数据分析和人工智能的结果）。在所有高中，都开设以数据科学和人工智能为基础的实践培训班；创设基于数据科学和AI方法的教学方法，编写用于教师培训的教材并在全国范围内进行推广，并不断改进教学方法；为在职教师提供学习机会，以提高数据科学和人工智能素养；提高青少年的培养效果；为了加快学校信息通信技术环境的发展，有关部门和机构正在合作建立学校的网络和云计算利用、信息通信技术环境模型以及具有必要和充分功能的信息通信技术设备。在中小学需要做的工作是：保持并改善当前的教育水平，在教育事业中积极利用社会上的各种人力资源，例如相关专业的博士生，博士后，工程师，数据科学家等。
与此同时，需要构建一个针对在职成年人（主要是妇女）的优秀再教育计划的计划。促进职业培训以获得基本的 IT 素养。通过公共考试和国家实验室等方式，加强对各地基础人力资源的应用基础教育，并以这些人力资源为核心，促进对社区工作的成年人的再教育，与本地产业和大学，理工学院，高中和解决人力资源开发项目合作，为本地问题发现和联合解决创建环境。
注重高技术人才的培养，扩大年轻研究人员应对海外挑战的机会；促进获得高等数学教育的人力资源研究与开发实习；积极吸引和支持国际 AI 和相关学术团体；促进大学和研究机构的国际化和多样性。
3.5 人工智能的技术标准与伦理原则的设立计划
目前，日本普遍认定的人工智能社会的基本原则是：社会是尊重人的尊严的社会。社会背景各异的人可以追求多样化的幸福社会，是可持续发展的社会。以基本原则和社会原则为基础的发展应建立并遵守使用原则。最重要的是，要通过公开讨论人工智能问题促进国际共识，并在国际上作为非监管和不具约束力的框架来共享它。基于 “以人为本”概念的 AI 原则、制定符合道德和数据保护原则的准则。要传播相应的社会原则同时建立国际合作体系。
3.6 企业对人工智能的投资情况
除政府积极推动外，日本企业也纷纷加入到人工智能的相关研发与应用之中。富士通出资7亿日元，向理化研究所订购用于人工智能开发的超级计算机，并在5年内投资20亿日元，在该研究所设立人工智能研发基地，共同进行相关基础性研究。富士通还出资60亿日元，在法国进行人工智能研发的风险投资。
NEC、富士通和东芝还在理化研究所联合建设了人工智能技术研发中心，并聘请东京大学杉山将教授任总负责人。此外，丰田公司投资60亿日元，用于车用新技术专利研发，对人工智能、自动驾驶等技术专利投资平均每件投入5亿日元。日本电产计划投资300亿日元，在京都设立生产技术研究所，专门针对人工智能、物联网等尖端技术进行研发。三菱重工、日立公司正与IBM共同合作，开发火电厂远程监控人工智能系统。神户制钢在对加古川钢厂的技术改造中，考虑引入人工智能技术进行炉温预测监控，以保证设备平稳运行。
东京三菱UFJ银行也已开始向客户免费提供基于人工智能的风险投资评估。东京金融交易所与富士通合作，计划采用人工智能技术对外汇交易进行更为有效的管理。
横滨市与NTT公司合作，着手开展人工智能向导系统的实证试验。NTT还计划开展人工智能在公交运行管理方面的试验。神户市也计划推动该市的中小企业积极运用人工智能。大阪商工会议所正进一步推动人工智能、物联网、机器人等尖端的实证试验，预计正在进行的60个项目及新设的16个项目，将使大阪府的实质GDP增长率达到3%，带来每年6千亿日元的额外增长。另据EY综合研究所的估算，2020年人工智能的日本国内市场为23.1万亿日元，2030年将达到87万亿日元。其中的近40%为交通运输领域，零售加制造领域的份额也接近40%。
许多日本制造业公司正在通过人工智能实现制造智能化、最大程度减少人力、提升制造品质。制造的智能机器可以代替肉眼检查作业，实现制造检查智能化和无人化；大幅改善工业机器人的作业性能，提升制造流程的自动化和无人化；并制造程序有效的提前检知工业机器人异常，从而有效避免机器故障带来的损失和影响。
3.7 日本人工智能技术在军事领域的应用情况
在2016年8月，日本防卫装备厅公布了《未来无人装备的研发前景》，并着重点出应重点发展海、陆、空各个空间的自动控制技术，并开发更加新式的无人机。目前日本陆上自卫队的“携带式无人机”和航空自卫队的“近程视距内无人机”“远程超视距无人机”都是日本配备的主力机型。日本重点研究三方面的技术来实现无人机的“战斗化”：一是自动控制技术，使得无人机可以在复杂条件下自动修正飞行路径;二是集群控制技术，有利于无人机机群优化彼此识别和协调行动;三是集团协调和任务支援技术，使得无人机快速实现“云射击”、敌机识别、任务分配等。
随着和人工智能大国美国之间的军事技术交流日渐密切，日本希望其无人装备的智能化水平在2034年能处于国际领先地位。这意味着日本需要在无人机自动生成飞行轨迹、机型自动躲避、空中加油、自动判断和应对敌机情况、推定敌机位置、任务重新分配等方面完成更大的突破。
日本十分重视陆上装备与水下装备的技术革新。日本希望通过上述技术实现对陆上战车的远距离控制，并彼此协调完成物资运送、侦察警戒、环境侦测等独立任务。由于水下装备更加注重准确定位、自主行走和任务协调等需求，因此日本大力发展“导航校正技术”“障碍回避技术”和“并行控制技术”，以实现对水下机器人的可靠控制。
2018年的日本《防卫计划大纲》更是明确强调对于AI等最尖端技术，应当格外重视并进行重点投资;同时密切关注世界主要大国的研究动向与成果展示，做好人工智能技术发展情报的收集工作。
日本虽然制定了明确的人工智能军事应用规划，但也意识到这一过程将面临各种困难，主要分为两点：第一，从基础理论研究向军事技术过渡需要的时间较长。第二，民用AI技术向军用级转换需要更加成熟的程序设计以及效能探究。
四、面临的问题与主要障碍
综上所述，日本的人工智能研发非常注重顶层设计与战略引导，将人工智能作为日本超智能社会5.0建设的核心。在此基础上，强化体制机制建设、政府引导、市场化运作。采取总务省、文部科学省、经济产业省三方协作，以及产学官协作模式，分工合作联合推进。
由于超智能社会5.0是一个综合性的目标，因此日本的整个人工智能战略，也是呼应而来。这项战略的核心在于全体公民，并力求实现全面覆盖。其人工智能研发不仅针对产业部门，也针对交通、医疗健康及护理等社会民生部门。
统观日本的战略布局，无论是超智能社会5.0，还是机器人战略以及人工智能技术发展应用的布局，都是立足自身优势，突出重点。日本的优势产业主要布局在汽车、机器人、医疗等领域，其人工智能研发也重点聚焦于这些领域，并以老龄化社会健康及护理等对人工智能机器人的市场需求，以及超智能社会5.0建设等为主要拉动力，突出以硬件带软件、以创新社会需求带产业等特点，针对性非常强。
然而，在日本大力开发人工智能研究与商业化的过程中，也面临着多种潜在的障碍与挑战。首先，完成此战略的社会目标需要一个良好的数据平台。该平台可以在五个优先领域（卫生，医疗和护理、农业、国家的复原力、交通基础设施和物流以及区域振兴）中充分利用人工智能的数据链接进行全面运营实施。这有助于保证质量和确认措施的正确施行。这需要在2020年后完成常用的大数据（例如农业、能源、健康/医疗/护理、自动驾驶、物流和商业配送、基础设施、防灾、全球环境、海洋和卫星数据）的搜集与平台的开发。
其次，关于信任安全，日本人工智能战略的实施需要建立并维护一个信任数据链平台。该平台可以与美国，欧洲等进行国际互认。日本政府需要组织信任部分基本技术问题的讨论并制定政府维护政策，并开始研究措施以确保网络空间连接的可靠性。此外，需要与美国和欧洲建立安全技术合作体系（2020 财年需完成），并要在国际上推广关于 AI 生命周期的国际标准的提案，包括数据质量保证和 AI 质量保证，以构建可确保且不假冒或篡改真实性的系统。
此外，在预防、检测和应对日益复杂和复杂的网络攻击的每个阶段中，日本需要使用AI建立高效、精确的对策系统。预防AI通过掌握硬件的运行特性来实现未授权的功能、用于检测攻击的 AI需要通过分析大量数据包信息来检测攻击方法、研发AI用于应对自动自动提取需要紧急响应的警报等。这些需求都具备一定的技术难度。
在通信保障方面，到 2020 财年日本必须在所有地区开始运营5G基站，增强网络基础设施并确保安全性和可靠性，以便 AI 可以在整个日本使用。需要研究与开发创新的AI网络集成平台技术（故障响应自动化技术、网络设计自动化技术），并进一步增强 5G的研发。这些领域的需求都要求充足的资金支持。
此外，日本政府也需要在AI时代向数字政府过渡，而这需要一定的时间进行准备与实施。日本政府正在通过在地方政府管理领域中利用AI和机器人技术来促进政府运营成本降低、提高运营效率和运营的先进性，并确保可以提供可持续的公共服务。此外，政府还尝试引入人工智能以增强警察的安保活动。政府机构也在建立数据收集和统计分析平台，并扩大在数据科学、统计和AI方面具有专业知识的人员规模，以促进数据收集和分析。
THE END
文字 | 姬世伦（信息工程大学）
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编辑 | 四月
审阅 | Q、黄洋
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