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摘要：近年来，人工智能迎来了第三次发展的热潮。本研究以Web of Science数据源，利用科学计量学方法，系统分析中关人工智能研究的学科分布及其研究热点。结果显示中关人工智能研究产出持续快速增长，工程技术领域是目前人工智能研究应用作为活跃的领域，美国人工智能研究焦点已经逐步转向生命科学与医学领域的神经科学与神经病学、放射学核医学与医学影像、医学信息学、数学计算生物学等学科，探索人工智能在药物发现、精准医学、电子健康记录以及数据科学方面的应用。未来以神经网络和大数据为核心的深度学将成为人工智能重要的发展方向。
关键词：人工智能;领域热点;中国;美国;比较
中图分类号：G2 文献标识码A 文章编号1674-6708（2019）239-0014-03
人工智能（Artificial Inteliigence）是开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。随着“深度学习之父”Hinton及其团队在2006年和2012年在神经网络算法方面的突破及其在图像识别方面的出色表現，将人工智能带入了第三次发展的热潮，并推动了以人工智能为特点的第四次工业革命。经过前期研究发现，美国和中国作为人工智能研究的超级大国引领着全球人工智能的发展和应用。本研究主要目的是通过定量和定性相结合的方法，分析近10年来中美在人工智能领域的研究热点及其演化过程，为科研、产业和政府等相关人员全面了解中美人工智能的研究热点及其前沿领域提供参考依据。
1数据与方法
本研究以国际著名的科学引文索引数据库Web of Science为数据源，系统检索和收集中美人工智能研究的相关文献，检索策略为：主题=”*Artificial intelligence*”AND国家=（china）AND文献类型=（Article 0RProceedings Paper OR Review）AND年份=20102019和主题=”*Artificial intelligence*”AND国家=（uSA or America）AND文献类型=（ArticleOR Proceedings Paper OR Review）AND年份=2010-2019，数据库索引：SCI EXPANDED，SSCI，A&HCI，CPCI-S，CPCI-SSH。检索时间2019年3月10日，检索到中国相关文献2879条，美国相关文献2586条。然后，将相关文献下载到本地数据库，并利用Excel自编小程序对文献的发表时间、学科领域等进行统计，同时，利用VOSViewer软件，通过关键词聚类分析，动态展示和比较中美两国在人工智能领域的热点主题和前沿方向。
2结果
2.1时间趋势
中美人工智能研究的发文量时问分布如图1所示，美国人工智能研究具有悠久的历史，自20世纪90年代一直保持较高的发文数量。中国人工智能研究相对起步较晚，2000年后开始快速发展，并且于2010年只有在文章数量方面超过美国。可见，中国在研究产出方面已经和美国并肩，引领全球人工智能的研究快速发展。
2.2学科领域
中美人工智能研究学科领域分布情况如图2所示，根据Web of Science学科领域划分，将所有学科划分为工程技术、物理科学、生命科学与医学、社会科学和艺术人文5个主要领域。中国人工智能研究主要分布在工程技术领域（79%）。美国除了工程技术之外，生命科学与医学（18%）、社会科学相对中国均占有较大比重，中国人工智能研究领域分布相对更加集中，更加偏向于工程技术和物理科学等自然科学，但是在生命科学和医学和社会科学方面表现相对较弱。
中美人工智能研究前20名学科分布情况如表1所示。中国全部文献分布在94个学科，而美国分布在126个学科。排名前20的学科中国在工程、材料科学、自动化与控制系统、电信、能源燃料、仪器仪表、机械学、数学、生物技术应用微生物学、影像科学与摄影技术和食品科学技术等学科表现突出，发文量远远超过美国。而美国在神经科学与神经病学、心理学、放射学核医学与医学影像、医学信息学、数学计算生物学和信息科学与图书馆学等学科发文量远超过中国。此外，通过对全部学科对比发现，中国排名较低但是发文量较多的人工智能科学还有遥感、热力学、电化学、冶金冶金工程、纳米科学与技术等学科。美国相对中国产出较多的学科分布更加广泛，生物化学分子生物学、卫生保健服务科学、药理药剂学、心血管系统心脏病学、内科学、肿瘤科、社会问题、法律、哲学、研究与实验医学、外科学、公共环境职业健康、细胞生物学、通讯、遗传、眼科、海洋淡水生物学、公共行政、建筑学、语言学、航天工程、人体工程学、伦理学、国际关系等学科发文量超过中国一倍以上。
2.3热点主题
中美人工智能研究热点主题关键词聚类图谱如图3和图4所示（F代表出现次数，N代表每个知识图谱显示的关键词数量），其中点的大小代表关键词共现频次，连线粗细代表两个词之间联系紧密程度，颜色反映关键词或主题的平均分布时问，点的大小反映了主题的研究热度，颜色的变化反映了主题的前沿程度。通过分析发现，中美近10年总体研究的大方向基本一致，主要从早期的以知识表达为特点的专家决策系统、决策系统以及遗传算法和模糊逻辑研究;到近年来机器学习和强化学习以及人工神经网络和支持向量机研究，再到目前最热门的深度学习以及深度神经网络、卷积神经网络和大数据的研究。其中机器人、计算机视觉、图像处理、模式识别、特征提取、分类、自然语言处理、物联网是人工智能研究的主要目的和应用领域。然而，同美国相比，中国最新研究主要聚焦在目标跟踪、目标检测、图像表示、图像识别、人脸识别和图像分类等人工智能在计算机视觉领域的研究和应用。而美国目前已经开始聚焦人工智能在药物发现、精准医学、电子健康记录、数据科学、认知计算和伦理等方面的研究。
3结论
近年来，中美两国作为人工智能研究的超级大国在人工智能研究领域快速发展，引领着全球人工智能研究的方向。中国人工智能研究主要分布在工程技术和物理学领域，包括工程、材料科学、自动化与控制系统、电信、能源燃料、仪器仪表、机械学、数学、生物技术应用微生物学、影像科学与摄影技术和食品科学技术等。而美国研究学科领域分布更加广泛，除了工程技术和物理科学之外，生命科学和医学领域已经成为美国研究的重要领域，主要包括神经科学与神经病学、心理学、放射学核医学与医学影像、医学信息学、数学计算生物学和信息科学与图书馆学等。目前，以神经网络和大数据为核心的深度学习是人工智能研究最为活跃的前沿领域，中国主要聚焦在计算机视觉方向，而美国已经开始探索人工智能在药物发现、精准医学、电子健康记录以及数据科学方面的应用。因此，中国除了在传统工程和物理科学领域之外，同时应拓展研究主题，重点关注人工智能在生命科学和医学领域的应用。