评估韩国的人工智能生态系统2023.8(中文）

数据简介 CSET 中心用于安全和 新兴技术 2023年8月 韩国 作者 胡桑乔特-乔哈尔 科尔-麦克富尔 丽贝卡-盖尔斯 马加里塔-科纳耶夫 内容摘要 韩国在关键技术和新兴技术的发展中发挥着重要作用，并正在迅速成为人工智能领域的主要参与者。尽管如此，不断加剧的地区紧张局势和人口趋势可能会阻碍韩国保持和扩大其在人工智能领域竞争优势的能力。本数据简报从硬件、专利、投资、研究和人才这五个重要的发展指标来考察韩国在人工智能方面的进展。我们关于韩国人工智能生态系统的主要发现如下： 硬件 ●韩国是全球少数几个生产人工智能发展所需的高端半导体设备的国家之一。在某些需求旺盛的芯片类别（特别是逻辑芯片和存储芯片）中，韩国占据了很大一部分全球市场份额。 ●半导体是韩国经济最重要的出口项目，2022年将占韩国出口的近19%，是韩国所有行业中最高的。2022年，韩国整体芯片出口的近60%出口到中国，价值660亿美元。 人工智能专利 ●在2010年至2021年期间申请的人工智能专利（申请和授权专利）数量方面，韩国位居全球第三。在此期间，三星和LG占韩国人工智能专利授权总数的9%。 ●与全球趋势类似，机器学习是韩国获得专利最多的人工智能相关技术；在过去十年中，它占韩国人工智能专利总数的77%。在与能源管理、教育和军事等领域相关的人工智能专利方面，韩国也有突出表现，在所有这些领域，韩国都位居全球第二。 人工智能投资 ●韩国的人工智能市场仍处于起步阶段，但发展迅速。自2014年以来，对韩国人工智能公司的投资几乎每年都在持续增长。2021年，对韩国私营人工智能公司的投资达到27.6亿美元。 ●韩国投资者是韩国人工智能市场的主要投资者，在2010年至2021年期间，他们参与了近84%针对韩国人工智能公司的投资交易。但在过去十年中，外国投资者，尤其是来自美国的投资者，参与了对韩国人工智能初创企业和公司价值最高的一些投资。 人工智能研究 ●2010年至2021年间，韩国作者发表了68,404篇人工智能相关研究论文，在全球排名第11位，落后于日本和意大利等发展水平类似的国家，但领先于荷兰等其他技术先进国家。 ●美国是韩国最重要的人工智能研究合作伙伴，其次是中国。在过去十年中，韩国研究人员撰写的人工智能相关论文中，有31%是与国际作者合作撰写的。 人才 ●相对于人口而言，韩国培养的工科毕业生数量超过了美国、中国和印度。虽然人工智能相关领域的毕业生人数在过去十年中有所增加，但对此类人才的需求可能很快就会超过供应。 ●人工智能相关教育中严重的性别差异可能会削弱韩国培养和发展未来人工智能劳动力的能力。例如，2021年，在人工智能相关领域的博士毕业生中，女性仅占12%。 目录 ExecutiveSummary1 Introduction4 Hardware7 Production7 Logicchips7 Memorychips8 AIPatents14 AIPatentOutput14 KeyCategoriesofAIPatents16 AIInvestment18 OverviewofAIInvestmentinSouthKorea18 AssessingAIInvestmentActivity19 AIResearch24 AIResearchOutput24 AIResearchSubfields27 Talent30 HighlyDevelopedAI-RelevantTalentPool30 ChallengesinAttractingandDevelopingAITalent32 DisparitiesinKorea’sAIWorkforce:WomeninAI33 AppendixA:AdditionalHardwareFigures39 AppendixB:AdditionalPatentFigures42 AppendixC:AdditionalInvestmentFigures44 AppendixD:AdditionalResearchFigures45 Authors48 Acknowledgements48 导言 2016年3月，AlphaGo击败韩国围棋冠军李世石，被全球视为人工智能发展的一个重要里程碑。1在韩国，时任总统朴槿惠将这一"AlphaGo冲击"归功于说服韩国"趁早认识到人工智能的重要性"。2在这场历史性比赛两天后，韩国政府宣布计划到2020年在人工智能领域投资8.63亿美元（1万亿韩元）。3宣布的内容包括为一个备受瞩目的公私合作研究中心提供资金，包括三星、LG电子、Naver和现代汽车公司在内的主要行业参与者都将参与其中。4随后的经济计划和科技举措都将人工智能发展列为重点优先事项，这反映出政府一直希望将韩国打造成人工智能领域的领先强国。5 首尔在人工智能方面的政策举措遵循了政府主导技术应用的老套路。自1962年的五年经济发展计划以来，韩国以国家为主导的发展模式一直强调将资源投入到产业、技术和人力资本的发展中，以推动经济增长。6随着韩国从一个劳动力主要集中在基础制造业的国家发展成为一个高度发达的工业中心，政府引导的教育和科技研发投资造就了一支互联互通、高技能、高数字素养的劳动力队伍。7在此过程中，政府加强了对以财阀家族为首的工业集团（如三星和SK集团）的支持，使其免受竞争之害，同时推动其大力投资研发。8 如今，韩国将近5%的国内生产总值用于研发，仅次于以色列，超过美国的3.5%。9虽然韩国并非没有自身的不足之处，但其政府、产业界和学术界之间的紧密合作与协调模式帮助其超越了其他规模更大、技术更先进的国家，成为信息与通信技术（ICT）、工业机器人和芯片制造等技术领域的全球领导者。10 韩国决策者认为，人工智能是第四次工业革命的核心，它将改变韩国的经济和社会。112019年，时任总统文在寅强调，如果韩国能"将人工智能与我们已经积累了丰富经验和竞争力的行业（如制造业和半导体）联系起来 和半导体，我们就能诞生最智能、最像人类的人工智能"。12根据国际管理发展研究所的世界数字竞争力排名，韩国2019年国家人工智能战略的目标是到2030年使韩国成为全球第三大最具数字竞争力的国家，当时韩国排名第十。13尹淑烈总统重申，人工智能发展是韩国长期经济和战略愿望不可或缺的一部分，他还重申了将韩国人工智能竞争力提升至全球第三位的承诺。14 为了实现这些目标，韩国政府在支持关键新兴技术领域的研究和产业方面发挥了主导作用。韩国政策制定者为企业创造有利的监管环境提供了便利，在选定的高科技行业引入了"先审批、后监管"的监管沙盒。152020年，韩国政府推出了"数字新政"，将国家资金转用于支持人工智能研发。16韩国最近的研发预算专门拨款18亿美元（2.4万亿韩元）用于开发人工智能、生物制药、航空航天、机器人和网络安全等战略技术。三星和LG等大公司也在国内外大力投资人工智能研发。17在政府的资助下，韩国有10所一流大学开设了人工智能研究生课程，并计划进一步增加国家对本科和研究生阶段人工智能教育的支持。18 韩国政府还展示了其发展本国人工智能基础设施的决心，尤其是在数据方面。例如，在前文提到的"数字新政"中，韩国承诺建立一个"数据大坝"，将政府获取和掌握的优质数据汇集起来，供企业训练人工智能系统。19各种政府机构负责收集数据，以提供服务，造福大众并满足私营部门的需求。20通过让公司和研究机构更容易获取数据，决策者希望创造一个更有利于人工智能发展的创新环境。首尔最近还承诺支持该国的云计算部门。21虽然这些新生举措前景广阔，但它们对人工智能发展的最终影响仍不确定。 韩国在实现其人工智能目标方面面临着一些障碍。美国和中国之间日益激烈的战略竞争可能会对韩国的经济利益产生不利影响。与少数几个重要合作伙伴的深层贸易和技术联系 推动了韩国的经济增长，但也可能使韩国更容易受到地缘政治动荡和经济胁迫的影响。最后，韩国的人口老龄化和出生率下降将缩减可用劳动力，同时迫使政府投入更多资源用于福利和社会支出，以支持老年人。22 在此背景下，本报告通过评估与人工智能发展相关的五项指标：硬件、专利、投资、研究和人才，对韩国的人工智能生态系统进行了评估。正如下文所述，韩国在半导体制造和人工智能专利生产方面表现突出。人工智能投资市场正在增长，但仍处于起步阶段。韩国的人工智能研究成果在很大程度上与其他国家持平，而美国则是韩国人工智能研究的最大合作伙伴。虽然人工智能相关领域的毕业生人数在过去十年中有所增长，但科技行业不断增长的需求可能很快就会供不应求。更重要的是，中国一直在努力从国外吸引科技人才，并缓解人工智能相关学术领域的性别失衡问题。钍 硬件 如今，人工智能的进步很大程度上依赖于巨大的计算能力，而计算能力又得益于计算机芯片，而计算机芯片又依赖于先进的半导体。23简而言之，半导体促进了人工智能创新，是任何国家在人工智能领域的重要优势。半导体生产依赖于复杂的全球化供应链，在高层次上包括设计和制造，以及组装、测试和封装。24 韩国是半导体供应链的重要参与者。2021年，韩国公司占全球半导体供应链总附加值的16%，仅次于美国。25此外，韩国在某些关键领域表现出色，如生产尖端逻辑和存储芯片。半导体出口是韩国经济增长的重要驱动力。到目前为止，中国是韩国芯片出口的最大目的地，这在一定程度上反映了韩国芯片制造商对位于中国的生产设施进行了巨额投资。 生产 韩国公司对半导体供应链的生产环节至关重要。它们是负责全球大部分半导体设计、制造、组装、测试和封装的少数几家公司之一，其他公司几乎都位于中国、德国、日本、荷兰、台湾、英国或美国。韩国公司是开发和部署人工智能所需的芯片类型：尖端逻辑和存储芯片的主要制造商。2019年，逻辑和存储芯片占全球半导体设备总收入的57%。26据半导体行业协会预测，这些设备加在一起将占未来十年半导体行业增长的90%。27 逻辑芯片 逻辑芯片包括中央处理器（CPU）和其他微处理器、微控制器、数字信号处理器、图形处理器（GPU）和现场可编程门阵列（FPGA），用于对数字信息进行计算。28它们的功能取决于晶体管的设计和尺寸，也就是计算机进行计算的基本元件。高密度和较小尺寸的晶体管对于要求低成本的计算机系统至关重要。 高效、快速的计算操作，使这些芯片成为支持尖端人工智能算法的关键。29如今，尖端逻辑芯片的晶体管尺寸仅为3纳米。30 图1.2021年按位置划分的前沿（4-5纳米）逻辑容量 资料来源：WorldFabForecast：资料来源：WorldFabForecast。31 全球只有两家公司能制造商业上可行的前沿（5纳米及以下）逻辑芯片：台湾的台积电和韩国的三星分别占前沿逻辑芯片产能的67%和31%（图1）。32英特尔是唯一一家计划在未来几年内商业化生产5纳米节点芯片的公司。33 存储芯片 存储芯片存储逻辑器件进行计算所需的数字数据。存储芯片有两种主要类型，共占存储芯片市场的98%：动态随机存取存储器(DRAM)，用于在计算机运行时临时存储数据；NAND闪存，用于永久存储数据。34如表1所示，全球内存芯片制造能力高度集中在东北亚地区。 表1.2021年按国家/地区划分的DRAM和NAND闪存总产能 资料来源：WorldFabForecast：资料来源：WorldFabForecast。35 韩国是世界上最大的内存芯片生产国。如表1所示，全球DRAM产能的一半来自韩国，其中以三星和SK海力士为首。该领域唯一的其他主要企业是美国美光科技公司，其先进的DRAM产能主要集中在日本和台湾。36截至2022年9月，三星、SK海力士和美光占DRAM总收入的近96%。有关2014年至2022年各公司在全球DRAM收入中所占的年度份额，请参见附录中的图A1。 在NAND闪存方面，如表1所示，位于日本的制造工厂占全球产能的近35%。紧随其后的是韩国的工厂，占全球产能的27%。总体而言，三星、SK海力士、西部数据、Kioxia和美光五家公司