首页>科技>动态
大气科学领域人工智能研究日益受关注
预报模式和气候研究成热点
来源:中国气象报 日期:2019年08月28日10:37

  编者按:

  第四次工业革命正在来临,而人工智能已经从科幻逐步走进现实。自1956年人工智能这个概念被首次提出以来,随着核心算法的突破、计算能力的迅速提升,以及海量互联网数据的支撑,人工智能终于在2010年后迎来了质的飞跃,成为举世瞩目的科技焦点。特别是2016年“阿尔法狗”以4:1的成绩战胜围棋世界冠军李世石后,越来越多的科研人员开始关注人工智能的发展和应用。这样快速崛起的新技术为解决很多难题提供了一种全新的思路,很多行业将迎来明媚的春天。可以预见的是,人工智能将成为很多行业和领域的关键赛场,竞争将异常激烈甚至惨烈,一不留神就可能被这列高速前行的“列车”抛下。

  无论如何,人工智能的快速发展已是大势所趋,谁也无法阻挡。今年发布的《中国新一代人工智能发展报告2019》显示,2018年以来,人工智能推动科技、产业发展和社会变革的巨大潜力得到全球更加广泛的认同,各国人工智能战略布局进一步升级,人工智能正在从少数大国关注走向全球布局的新格局。

  据统计,2013-2018年,全球人工智能领域的论文文献产出共30.5万篇,其中,中国发表7.4万篇,美国发表5.2万篇。中美两国之间人工智能科研论文合作规模最大,是全球人工智能合作网络的中心,中美两国合作深刻影响全球人工智能发展。

  此外,美国人工智能论文引文影响力(FWCI)、PCT专利数量、企业数量和融资规模等指标都居全球第一,整体实力领跑全球。中国人工智能论文发表量居全球首位,企业数量、融资规模居全球第二,但引文影响力指标相对落后。

  近20年人工智能论文发表量增长迅速

  中美占据半壁江山

  那么在大气科学领域,人工智能的发展和应用情况如何?利用文献计量法或许可以一探究竟。文献计量法是用数据和统计学的方法,定量分析一切知识载体的方法。具体而言,就是使用一些人工智能核心关键词(比如人工智能、机器学习、深度学习、神经网络、支持向量机等),在科睿唯安公司的Web of Science全球权威数据库中进行检索(本文检索文献类别限定为研究论文(article)、会议论文(proceeding paper)和文献综述(review)),最后对检索结果从不同角度进行统计分析。

  检索结果显示,2000年至今,科学引文索引(SCIE)数据库共收录人工智能主题文献393929篇,将学科类别限定为“气象和大气科学”后可以得到人工智能在大气科学领域中的研究文章为5475篇,占总数的1.39%。人工智能在大气科学领域发表的研究论文数量一直保持着较强劲的上升趋势。截至目前,SCIE数据库中收录的2019年前8个月的论文量已达到2018年全年论文量的近70%,预计年底将超过2018年。

  此外,越来越多的国家和地区开始参与到大气科学领域人工智能的基础性研究中来。美国在论文产出量及影响力上均独占鳌头,论文量占总量的37%以上,是第二位中国的两倍多。中国虽然在论文量这一指标上位居第二,但论文影响力还有待提升。中美两国发表的论文总量占全球论文产出总量的51.9%。德国、法国、英格兰组成第三梯队,虽然发表的论文数量不多,但其论文影响力均位居世界前列。

  值得注意的是,近20年来,中国在大气科学领域人工智能研究的论文产出增长很快,从2000年的3篇增长至2018年的134篇,在该领域论文的全球占比也从2000年的2.6%增长至2018年的24.9%。

  国际合作形成研究合力

  预报模式和气候学研究成热点

  人工智能领域的基础研究离不开全球科研人员的通力合作,一般而言,国际合作论文能够带来较高的影响力。数据分析显示,中国的国际合作论文达501篇,占其论文总数的近62%,合作的国家和地区共计50个。在合作网络中,2000年至今,在该领域与中国合作发表论文超过20篇的国家包括美国、加拿大、澳大利亚、德国、日本和法国等。

  从机构层面看,国外发表论文量排名前十的机构中有9家来自美国,1家来自法国。尽管法国整体产出量位列第四,但法国国家科学研究中心在论文影响力方面有很好的表现,排名靠前。在国内该领域论文发表机构中,中国科学院、中国科学院大学、北京师范大学、南京信息工程大学和中科院大气物理研究所名列前茅,中国气象局排在第6位。综合国内和国外主要发文机构两个榜单可以看出,中国科学院凭借268篇的论文产出量进入全球论文产出最多的十强机构,论文产出量超过250篇的还有美国国家航空航天局(NASA)、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)、法国国家科学研究中心。在全球十强机构中,3家为高校,2家为科研院所,5家为政府机构。

  参与发表高水平论文的作者、机构、国家在人工智能领域作出了重要贡献。同时,引用这些高水平论文的文献可以反映出高水平论文所提供的技术、理论在发表之后是如何进一步发展的,即使引用这些高水平论文的文献本身并非高水平论文。通过分析国际上被引频次较高的SCI论文可以看出,全球在大气科学领域人工智能的高被引论文研究热点主要集中在预报模式研发和气候学研究等领域。被引频次最高的前十名中没有中国学者的论文上榜,可见在该领域,中国学者的论文影响力与国际先进水平尚有一定差距。

  中国占据人工智能发展较高起点

  基础、创新研究任重道远

  从宏观角度看,大气科学领域人工智能研究发展迅速,并且保持着良好的发展态势,说明越来越多的科研人员开始关注人工智能在大气科学领域的应用,与之相关的研究成果也越来越多地开始公开发表。

  从科研论文产出数量可以看出,中国在大气科学领域人工智能的研究已经进入国际前沿水平的国家群体,并呈现出快速增长趋势。在人工智能这个风口上,中国已经占据了较高起点,而且发展势头没有减弱的迹象。此外,中国的一些科研机构(比如中科院)和大学已经成为推动人工智能技术发展的中坚力量,在全球范围内也占据重要地位。因此,加强与这些机构之间的合作势在必行。但从论文质量上来看,中国的人工智能发展还远未达到十分乐观的地步。在一些核心技术领域(比如算法),中国的力量依然十分薄弱,基础还不够牢固。麦肯锡发布的报告《人工智能的未来之路》指出,中国的核心算法领域远远落后于英美同行的一个主要原因是缺乏顶尖的人才。

  此外,虽然近年来在这个领域中国发表的论文数量大幅增长,但高影响力论文缺乏,说明真正带有原创性、突破性的研究成果很少。令人欣慰的是,在大气科学人工智能领域,中国正不断加强与其他国家之间的合作,取长补短,借助各自的优势不断发展。然而,要想成为真正的人工智能强国,中国还任重道远,需要加强基础研究,培养和吸引顶尖人才,尤其是同时精通大气科学和人工智能的人才,在人工智能的核心基础领域实现突破,保证人工智能发展根基稳固。

(来源:《中国气象报》2019年8月26日三版  责任编辑:苏杰西)



图解 更多
江苏气象网 山东气象网 江苏气象网 广东气象网 中国气象科普网 海南气象网 西藏自治区气象网 西藏自治区气象网 青海气象网 广西壮族自治区气象网