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來自于億歐智庫的《中國AI+材料科學產業應用研究報告》,本報告從全球AI+材料科學發展,到產業應用落地作出梳理。解讀中國AI+材料科學產業規模、發展趨勢,并剖析產業痛點,提出發展建議。旨在推動人工智能驅動新材料發現的產業落地,并為跨界企業、投資人等提供參考。

全球新材料產業持續擴張,差異化顯著,產業重心逐漸向亞太區轉移

全球新材料產業差異化顯著,美國、歐洲和日本等國擁有成熟的新材料(Advanced materials)市場,多數產品占據全球市場的壟斷地位,是新材料產業主要的創新主體。其中,美國在新材料全領域位于領先地位;歐洲在復合材料、化工材料領域優勢顯著;日本在電子信息材料領域領跑于世界;俄羅斯在航天航空材料等方面趨于領先地位;中國在前沿新材料等領域發展有一定優勢。隨著全球新材料產業巨頭迅速擴張,新材料產業鏈的中低端逐漸向亞太地區(如中國)轉移。

2019年全球新材料產業規模達到2.23萬億美元,2020年仍保持10%左右增長。目前,全球范圍內都在積極發展新材料,尤其是發達國家,新材料已成為決定一國高端制造及國防安全的關鍵因素和國際競爭的重點領域。2019年全球新材料產值中,先進基礎材料產值比重占49%,關鍵戰略材料產值占43%,前沿新材料比重8%。

國家和企業的研發投入是保持核心競爭力的關鍵,中國應持續加大投入

美國、日本等發達國家早期通過高強度的研發快速實現了高度成熟的工業化,日本1980年代研發強度已經超過2%,相關配套產業十分成熟,因此進一步的實體創新越發困難。但近20年來美國、日本的研發強度增長趨勢十分緩慢,美國基本維持在2.6%-2.8%,日本維持在3.0%-3.5%,而韓國對基礎科研的重視程度持續加深、科研投入不斷加大。

研發是新材料企業保持核心競爭力的關鍵,新材料研發周期長、回報慢,因此自主研發的企業必須具備足夠的抗風險能力。從全球化工及材料巨頭,如BASF、3M、陶氏、杜邦等企業看,并不存在單一的新材料企業,這些企業均具有多元化的業務結構,并且多數企業最初都是通過石化或基礎化工形成規模優勢及穩定的盈利,從而有能力在新材料領域投入持續的研發,并且其新材料產品多是基于石化產品的延伸。而石化化工產品在二十世紀七八時代開始便趨于成熟。因此近四十年來,化學工業基本不再產生新學識,新物質、新品種的創造愈發困難。

新材料產業是國民經濟和制造業升級的基礎,涉及國防、民生等各方面

根據國家標準《GB/T 37264-2018 新材料技術成熟度等級劃分及定義》,新材料指新出現的具有優異性能和特殊功能的材料,及傳統材料改進后性能明顯提高或產生新功能的材料。國家統計局將新材料分為六大類,包括特種金屬功能材料、高端金屬結構材料、先進高分子材料、新型無機非金屬材料、高性能復合材料和前沿新材料。工信部《新材料產業發展指南》中指出,新材料三大戰略發展方向包括先進基礎材料、關鍵戰略材料、前沿新材料。作為工業發展的先導,新材料產業是基礎性、支柱性產業,已成為國民經濟發展、高端制造業升級的基石。

材料科學是經濟發展的重要上游環節,是工業制造和國防發展的關鍵保障。從材料性能、材料屬性、物理性質可以將材料進行歸類,分別對應到應用環節的各個下游領域。作為中國七大戰略新興產業之一,材料產業的發展對于中國經濟建設具有重要意義。

新材料產業上升為國家戰略性新興產業,產業規模逐年遞增

新材料廣泛應用于各領域,其研發和應用與技術和產業變革息息相關,新材料的發展為技術創新和產業升級注入推動力。為應對新材料產業在快速發展中遇到的核心競爭力不強、創新力不夠、產業化緩慢、進口依賴度高、人才匱乏等問題,近十年中國政府制定了一系列新材料產業政策,積極推動新材料產業發展。尤其是在2009年中國明確將新材料產業列為戰略性新興產業,并予以重點支持的背景下,中國新材料產業的發展獲得充分的政策保障。2012年工信部發布《新材料產業“十二五”發展規劃》,為新材料產業制定明確的發展方向和任務后,新材料產業發展進一步提速。

中國發改委、工信部等聯合發布的《中國新材料產業發展報告》指出,2010至2019年中國新材料產業蓬勃發展,市場規模由人民幣7000億元增長至人民幣4.1萬億元,年復合增長率達23.9%。

中國新材料產業自主創新能力不強,關鍵技術仍受制于人

材料科學是整個國民經濟的基礎,服務范圍極廣,涉及從國防到民生的各個方面,而且需求迫切。目前我國很多關鍵核心材料核心競爭力不強, 32%中國關鍵材料領域為市場空白,進口依賴現象嚴重,如高鐵齒輪制動裝置、電子產品存儲芯片等。具體來講,航空發動機、雷達、軍工等方面所需的材料比較復雜,往往是多種元素或者多種化合物組成的復雜混合物,單純依靠傳統“試錯式”的材料研發模式非常困難,而材料的研發及生產周期較長,導致新材料的研發無法跟上產品設計的速度,嚴重制約了我國科技的進步和工業的發展。

盡管中國新材料產業迅速發展躋身于全球材料大國行列,但存在材料支撐保障能力不強,產學研用銜接不緊密,產業集群效益弱,產業基礎設施不健全等問題,具體表現為產品結構不合理、關鍵技術受制于人、國際市場競爭力不強。

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 是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。 人工智能是計算機科學的一個分支。

全球新一輪科技革命和產業革命孕育興起,以新一代信息技術為代表的數字產業正在成為實現創新驅動和財富驅動發展的重要力量,更是實現全球經濟社會發展的主要變革力量。尤其在新冠肺炎疫情后,以互聯網、大數據、云計算、AI等數字產業不斷推動傳統產業加速向數字化、網絡化和智能化轉型升級。同時,伴隨著量子技術、下一代通信等數字技術的持續深入發展,若干領域將實現重大突破,推動社會生產力發生新的質的飛躍,在更廣范圍、更高層次、更深程度上提升人類認識世界、改造世界的能力,進一步推動經濟社會向更高質量發展方向邁進。

近年來,以美歐為代表的發達國家和以中國為代表的新興經濟體國家,對數字產業戰略規劃和部署的重視程度不斷加大。各國/地區圍繞目標計劃紛紛加大了對數字產業的戰略的部署進程,如美國加大 AI、量子、半導體等部署,確保全球領導地位和技術領先;歐盟發布《2030數字羅盤》等系列戰略文件,堅定實現"數字主權"及監管創新;德國推動高科技戰略,強化突破性創新和核心工業競爭力;日本聚焦"社會5.0"推進科技創新等。在此基礎上,全球整體數字產業戰略布局主要呈現出四大態勢。人工智能、量子技術等成為全球數字產業戰略部署的重點方向;各國/地區數字產業科技研發投入規模持續增加;各國/地區不斷加大對高端科技人才的戰略儲備與培養;各國/地區數字產業領域的國際合作程度不斷增強。

未來,全球各國和地區將從戰略、研發、競合及治理等層面深耕數字產業戰略布局,即數字戰略更趨智能化、綠色化和可持續化;數字研發投入在基礎和應用領域在國際戰略態勢中尋求競爭優勢平衡;數字產業的競爭格局可能加大"數字鴻溝";數字治理規則在國際合作中日益廣泛化。全球各國將在對數字產業戰略的加速布局和創新驅動中,不斷推動經濟社會的高質量發展,向共同富裕目標邁進!

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2021年,全球機器人市場規模預計將達到335.8億美元,2016-2021年的平均增長率約為11.5%。其中,工業機器人144.9億美元,服務機器人125.2億美元,特種機器人65.7億美元。隨著疫情在全球范圍內得到控制,機器人市場也將逐漸回暖,預計到2023年,全球機器人市場規模將突破477億美元。

近年來,我國機器人產業快速發展,即便受到疫情影響,2020年我國工業機器人市場仍然為全球貢獻了40%左右的份額,連續多年穩坐世界最大機器人消費國地位。

持續高漲的應用市場需求,有力拉動機器人產業技術創新、產品研發、系統集成、人才培育及公共服務體系建設,為我國機器人產業發展營造良好的生態環境。

本報告旨在綜合分析全球和我國機器人產業發展趨勢及特征,圍繞產業的規模效益、結構水平、創新能力、集聚情況和發展環境等方面,綜合分析評價長三角、珠三角、京津冀、東北、中部和西部全國六大區域的機器人產業發展現狀及水平,并圍繞區域優勢、核心技術創新、人才培養、生態培育、對外合作、園區建設等方面,歸納我國機器人產業趨勢特征與潛在問題。在此基礎上,提出明確發展定位目標,加快自主創新步伐,推廣重點領域的應用普及,加速成果轉移轉化、標準制定、評測認證等公共服務發展,拓寬投融資并加快人才培育,搭建開放式共享平臺等方面的發展建議。

//www.cstc.org.cn/info/1202/231341.htm

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近日,人工智能板塊捷報不斷。人工智能企業云天勵飛科創板IPO事項8月6曰接受上交所科創板上市委審議。公司于2020年12月8日遞交科創板IPO申請,擬募資約30億元。同為人工智能企業的云從科技也是2020年12月初遞交的科創板IPO申請,該公司已在今年7月20日上會通過,并于8月4曰提交注冊。北京海天瑞聲科技股份有限公司進行網上網下申購。此次發行1070萬股,占發行后總股本的比例25%,申購價格36.94元/股。這為上市波波折折的人工智能行業帶來信心。

  作為新興的熱門行業,人工智能企業備受資本青睞,但同時又面臨成本高、硬件落后等問題。本報告將聚焦人工智能行業進行深度研究,著力于對中國人工智能市場困境與中國人工智能主要企業戰略布局進行分析與展望。

  巧婦難為無米之炊,數據孤島和小樣本數據成難題

  基礎數據存在的問題主要有三。首先,基礎訓練數據的數量和質量將會決定模型的準確度,中國人工智能發展速度快,但積累不足,因此中國人工智能整體訓練數據量不大,同時,訓練數據標記質量參差不齊。其次,基礎訓練數據的來源有三種,分別為個人用戶、企事業單位和政府機構。相對較小的企業獲取數據的方式單一且成本高昂,因此難以取得競爭優勢。同時,大部分行業的數據存在孤島現象。最后,人工智能尚未能夠覆蓋部分行業以及長尾場景,這是由于行業或場景本身并沒有較大的樣本數據量。

  以政府為主導的人工智能市場

  總體來看,中國人工智能市場主要以政府端為主,帶動企業端人工智能的應用與落地。原因主要從戰略和市場兩方面考慮。從戰略方面考慮,中國規劃在未來打造科技強國,中國將人工智能列入重點發展的行業,用政府需求帶動社會對于人工智能的普遍需求。從市場方面考慮,中國正在加強新一代基礎設施建設,中國人工智能發展較好的云計算、計算機視覺等領域正好符合政府項目的需求,落地程度較高,因此也應用較為廣泛。

  全面鋪排或打造特色,智慧城市與安防競爭激烈

  智慧城市、智慧交通、安防以及消費是競爭最為飽和的賽道,而工、農、教、娛則參與者寥寥,供應鏈更是競爭者較少。這主要是由于行業尚未得到完全開發或本身AI設計鋪設難度較大導致的,企業可以抓住機會,在這幾個細分領域研究出較為突出的核心競爭力,取得優勢的市場競爭地位。

//data.eastmoney.com/report/zw_industry.jshtml?infocode=AP2025464

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制造業是立國之本、強國之基,決定一個國家的綜合實力和國際 競爭力。加速推動新時代制造業高質量發展,將制造大國建設為制造強國,成為了中國重點發展任務。全球經濟越來越呈現數字化特征,人類社會正在進入以數字化生產力為主要標志的新階段。

大力發展數字經濟,培育新增長點, 形成新動能。數字經濟是全球未來的發展方向,智能制造是數字經濟的皇冠,必將成為各國搶占數字經濟制高點的主戰場。作為 雙循環基礎發力點,智能制造將成為提升國家整體制造業水平不 可忽略的增長引擎。十九屆五中全會提出的“基本實現新型工業 化”的目標將進一步加速推進我國智能制造發展。

截止至2021年初,我國共有23個城市邁進GDP萬億的門檻。智能制造作為這23個萬億俱樂部城市市轄區出現頻次最高、發展 位置最靠前的產業,成為了億歐智庫萬億俱樂部系列報告的重點研究對象。

報告將研究各市轄區智能制造的發展情況,從區域發展潛力與區域發展水平兩大維度建立評價體系,評選出智能制造TOP15市轄區,剖析其成因。最后,總結了我國智能制造 發展圖景與發展建議。

//pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP2021381_1.pdf?00.pdf

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億歐智庫對2021年中國AI企業商業落地的最新情況進行了延續性研究,重點關注了現階段人工智能企業獲得競爭優勢的關鍵影響因素,從而發掘AI產業的“行業贏家”。報告通過問卷調研、訪談、案頭資料等方式形成了百強企業系列榜單,展現了具備商業落地規模潛力的企業全貌及其在各個垂直領域的分布情況。

報告亮點

解析2021年中國人工智能產業發展的最新背景

對2021年中國AI企業商業化落地情況做出評估,并評選百強企業榜單

展現各領域產業數字化轉型中AI服務商的典型應用案例

一、技術突破:AI從單點技術應用走向集成化創新發展

深度學習開啟了人工智能第一發展階段,隨著AI技術的場景應用不斷深化,單一技術閉環逐步難以滿足復雜場景下的智能化需求。當前,我國人工智能在國家戰略層面上越來越強調系統、綜合布局。AI技術的集成化創新逐漸成為主流,汽車電子、虛擬現實、5G通信等與AI集成化發展后,將帶來更大的社會經濟價值。

二、產業融合:人工智能進入深化融合發展期,各區域各行業全面鋪開

中國人工智能企業在企業服務和機器人等垂直行業的分布最為集中,提供通用型方案的AI企業緊隨其后,體現出我國AI產業正逐步由應用層向技術和基礎層擴展。

近年來我國各地區新建人工智能產業園區近百個,在經濟較發達的長三角、珠三角、京津冀城市,代表性AI產業聚集區已經形成。

三、數字經濟:數字化變革驅動人工智能產業底層支撐能力持續提升

自2018年12月,中央經濟工作會議把人工智能與5G、工業互聯網、物聯網等定義為新型基礎設施建設后,以“新基建”賦能傳統產業成為當前發展數字經濟的關鍵所在。多樣化的人工智能產業應用數據和更復雜的深度學習算法對AI的底層基礎能力提出了更高要求。

四、資本市場:一級市場趨于飽和,AI投融資向二級市場銜接過渡

中國人工智能投融資向二級市場銜接過渡的趨勢已經顯現,部分AI企業規模顯著增大。截至2020年底,C輪以后的AI投融資占比超過50%。2021年,在融資頻次較低的情況下,平均單筆融資金額數卻出現明顯增長,從單筆1億元左右躍升至3億元以上。

億歐EqualOcean CEO黃淵普認為:“2021年年內會有標桿性的AI企業成功上市,繼而帶動更多的AI企業在2022年登陸資本市場。”

五、后疫情時代:AI有效助力抗疫與復工,解鎖落地新場景

后疫情時代,在助力抗疫與復工復產過程中,身份識別、服務機器人在各地各領域加速推廣普及。與此同時,隨著健康碼等聯系人追蹤應用的普及,以及國家明確數據成為數字經濟時代生產要素,如何規范和促進數據使用成為發展人工智能的重要課題。

六、國際競爭:AI成為各國科技角逐焦點,中國的影響力持續提升

億歐智庫統計,2018-2020年中國AI企業數量在全球占比由20%提升至約25%。2020年以來全球人工智能進入戰略布局加快、產業應用加速發展落地階段,主要國家和地區相繼出臺了人工智能相關戰略和規劃文件,人工智能成為改變世界科技競爭格局的重要籌碼。以人為本、公平可信、產業融合是當前AI領域的熱點話題。

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近年來,以人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等為代表的新一輪科技革命和產業變革深入發展,正在重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構。在眾多極具“顛覆性”的科技領域中,腦科學無疑是最尖端、最前沿的一個,被稱為生命科學的“終極疆域”。

腦科學是生命科學最尖端、最前沿的領域,也是人類最難攻克的“科學堡壘”之一。但腦科學卻是諸多前沿科技發展的基礎,如人工智能、腦機接口、信息科學、仿生科學等,也是醫學、教育和軍事等領域發展的關鍵,尤其是事關人類生命健康的抑郁癥、自閉癥、帕金森癥、阿爾茲海默癥等神經性和精神性疾病,亟需腦科學的進步為其提供新的解決方案。因此,腦科學是事關國家安全和發展全局的核心領域之一。

為更好地推動腦科學相關知識的普及,使全國上下充分認識腦科學戰略地位、戰略導向的重要性,提高全社會對這一前沿領域的重視程度、參與廣度和投入力度,推動國家戰略部署的實施與落地,眾誠智庫重磅發布“國家戰略科技研究系列之《2021全球腦科學發展報告》”。

本報告立足中國,放眼全球,理清歷史脈絡,展望未來,對腦科學基本原理和研究成果進行了梳理和深入地研究,對世界主要國家在腦科學領域的戰略部署進行了分析和對比,分別從腦科學發展現狀、應用現狀和發展趨勢等方面進行剖析,并在如何科學應對內外挑戰方面深入思考、總結結論,旨在為我國加快推進腦科學發展進程提供一些建議。

報告認為,當前以人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等為代表的新一輪科技革命和產業變革深入發展,正值重構全球創新版圖、重塑全球經濟結構之時,腦科學早已成為世界主要經濟體科技角逐的主要賽道之一。自2013年以來,世界主要國家和地區紛紛發布“腦計劃”,將腦科學的競技賽推向了新的高潮。我國自20世紀90年代就十分重視腦科學,2015年發布“中國腦計劃”;2021年,國務院發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》也將腦科學作為國家戰略科技力量之一。

報告認為,從歷史發展進程和西方大國的發展經驗來看,基礎研究是科技創新、產業興盛、社會發展和防范國家安全的底層支撐,尤其是面向未來的基礎研究,腦科學作為未來最重要的一個基礎研究領域,將關系到人來自身的發展,并進一步顛覆我們的生活方式和生產方式。生產方式的變革和生產工具的升級將更多地替代、解放勞動力,同時提高生產效率,為未來應對老齡化社會的發展從科技層面給出一定的解決方案。新一輪的智能化、數控化產業革命,工業機器人、數控軟件、智能裝備等將成為工業制造領域最主要的發展方向,數字化智能化農業、智能服務機器人也將深入到我們的生活,這些都離不開腦科學和類腦智能在其中發揮作用。

從近五年全球腦科學相關的論文發表量與專利申請量來看,腦科學研究陣營逐漸由美歐兩極主導向美歐亞三極鼎立的格局轉變。報告認為,中國目前在論文發表量上已緊隨西方大國之后,在專利的申請量上僅次于美國,位居世界第二位,已躋身世界腦科學大國行列,但整體水平還不夠強,相信在持續高速增長和國家的大力扶持下,可以預見,到本世紀中葉,中國有望躋身于世界腦科學強國行列。

//www.uthinktank.com/news/media/2021-06-09/2021BrainScience.pdf

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人工智能技術是使人造機器具備類人類智能、模擬人類學習、認知、感知能力的信息技術,感知層人工智能技術發展成熟,多項應用方案實現規模落地,認知層人工智能技術將是實現下一代人工智能技術突破的關鍵。

中國工業領域人工智能技術滲透率較低,人工智能技術的應用主要集中于產品生產環節。工業領域各應用場景可用樣本數量的缺乏,是工業領域人工智能技術實現落地的主要制約因素之。

機器視覺技術在工業領域中應用廣泛,核心功能包括產品識別、測量、定位及檢測,是實現產品分揀、裝配、搬運、質檢等多個生產環節智能化轉型的核心技術,相較于人工生產具備降本增效等顯著優勢。

中國工業領域人工智能行業產業鏈上游以傳感器及AI芯片制造商與AI算法提供商為主體,產業鏈中游以輔助研發系統及智能生產系統提供商與工業機器人制造商為主體,產業鏈下游涵蓋工業領域各細分市場。

但是中國工業傳感器行業發展進入成熟期,主要增長動力來自于工業制造規模的增長與智能制造的應用,受制于人工智能技術在工業領域的滲透率增長速度較低,短期內中國工業傳感器市場需求增長速度預計將持續下行。

CMOS圖像傳感器成為圖像傳感器應用市場主流應用選擇;全球CMOS圖像傳感器市場集中度較高,壟斷效應明顯,龍頭企業占據高端CMOS圖像傳感器市場主導地位,對下游客戶具備較強主動議價能力。

應用于AI算法運行的處理器芯片以GPU、FPGA及ASIC三類芯片為主;發展起步較早的GPU芯片已實現規模化應用,具備更強的性能及更低的功耗的高度定制化ASIC芯片市場發展空間較大。

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前言: 當前,我國迎來了世界新一輪科技革命與中國轉變發展方式的歷史性交匯期, 既面臨著千載難逢的歷史機遇,又面臨著差距拉大的嚴峻挑戰。科技作為人類社會 發展的源動力,塑造和影響著全球政治經濟格局,持續主導世界變革,成為我國應 對挑戰和把握百年發展機遇的必然選擇。以史為鑒,真正能夠推動人類社會進步、 改變世界進程、引領人類生活發生根本變革的科技,都是那些需要長期研發投入、 持續積累的高精尖原創技術,對產業的發展具有較強的引領和支撐作用的技術。 2010 年中科院西安光機所米磊博士將這類技術定義為“硬科技”,希望新時期國家 和社會能夠重視硬科技、發展硬科技、掌握硬科技。2018 年 12 月 6 日,李克強總理 在國家科技領導小組第一次會議上強調“突出‘硬科技’研究,努力取得更多原創 成果”。2019 年 10 月 16 日,科技部火炬中心組織召開硬科技發展工作座談會,研 究推進硬科技發展工作。 放眼全球,各國紛紛將目光投向科技,硬科技發展熱潮正在全球蓬勃興起。 2019 年全球在人工智能、生物技術、光電芯片等十大技術領域取得突破性進展,全 球首次合成純碳 C18 環,為當前計算機芯片突破硅基半導體器件物理極限提供全新 思路 ; 科學家 3D 打印出會“呼吸”的人造器官,未來將造福器官移植患者 ; 世界首 款異構融合類腦芯片問世,通用型人工智能發展邁出重要一步。2019 年全球主要城 市七大硬科技創新綜合指數 TOP15 中,中國城市占 8 個席位,占據半壁江山,其中 東京位居第一,北京緊隨其后,紐約名列前三。我國科技創新活動活躍度領先全球, 呈現多個行業并發、多種類型并舉、多數企業家重視的良好局面。 聚焦中國,硬科技成為衡量和支撐區域產業競爭力的最關鍵要素,對于城市產 業創新綜合實力的作用日益顯現,上海全力打造全球頂級生物醫藥產業集聚區、深 圳打造智能制造產業創新中心、西安打造全球硬科技之都。在 2019 年國內城市產業 創新綜合排名中,北京以絕對優勢領跑全國,上海和深圳處在第二梯隊,作為“硬 科技”概念的發源地,2019 年西安表現亮眼,產業創新綜合能力位居全國第四,引 領第三梯隊。 展望未來,硬科技作為人類社會發展的核心動力,將驅動人類進入一個全新的 發展階段,人類生產組織方式、社會組織方式、生活方式將發生重大變化。硬科技 事關人類社會整體進步和人類共同福祉的提升,需要各國以宏大的全球視野和人類 共同的擔當,攜手構建人類命運共同體。

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