上海市经济管理干部学院学报第20卷第6期2022年11月J o u r n a l o f S h a n g h a i E c o n o m i cM a n a g e m e n tC o l l e g e V o l.20N o.6N o v.2022 D O I:10.19702/j.c n k i.j s e m c.2022.06.003中图分类号:F49文献标识码:A文章编号:1672-3988(2022)06-0019-10京津冀一体化背景下天津市人工智能产业分析张建勋胡少杰(天津职业技术师范大学,天津300350)摘要:当前京津冀协同发展已经成为推动区域经济联动发展和产业布局优化的国家重大战略,天津市以其地理和位置优势对如何实现人工智能产业的融合发展,打造未来人工智能产业经济圈具有重要的作用㊂通过体系化梳理人工智能产业,并按照基础层㊁技术层㊁应用层划分为三个层次㊂基于朴素贝叶斯分类器进行分类,在灰色关联分析法分析三层产业链与天津市产值关联度的基础上,从产业层次方面分析天津市现状,吸取国内外人工智能发展指标优秀的城市的经验,以天津市为例,在三个层次上提供可被其他城市复制的发展规划与对策㊂关键词:朴素贝叶斯分类器;灰色关联分析法;人工智能产业;区域经济:京津冀协同发展一㊁引言人工智能作为中央 十四五 规划下的核心产业,日益走进人们的生活领域㊂其应用领域广泛,特别是在当今5G时代的大数据㊁神经网络㊁脑科学等技术理论支持下和面对快速增长的社会经济领域需求,人工智能加速发展,由此产生的神经网络㊁智能金融㊁智能语音交互㊁智能机器人等交叉学科逐渐落地并发展出各种应用场景,进而为人民服务㊂据‘中国新一代人工智能发展报告“统计,在全球近五年前100篇人工智能高被引论文中,中国占21篇,居第二位㊂在581家人工智能样本企业中,人工智能技术已经广泛分布在18个应用领域㊂但是,中国人工智能的发展也面临挑战,如资源分配不均衡㊁技术交流不便等㊂在如此背景下,天津市政府的人工智能应用和天津市的政策指导成为天津市城市规划的关注点,天津市在推动其区域经济发展和智能城市的道路上应该注重天津市的智能产业划分以及产业链结构的优化与策略改进㊂在京津冀的大背景下,本文先将产业链划分为三层,然后收集天津市上市公司中主营业务包括人工智能产业的企业和天津市代表型人工智能企业的营业收入,运用朴素贝叶斯分类器进行数据预处理,将数据进行归类,分析各产业层次和天津市产值之间的关联㊂在此基础上,对‘全球智慧之都 5+1 评估“[1]中的优秀国内外城市的做法进行归纳总结,对天津市的人工智能产业发展进行规划,并为许多具有人工智能发展潜力的城市提供可复制的方案㊂收稿日期:2021-03-24作者简介:张建勋(1978- ),男,河北保定人,天津职业技术师范大学副教授㊁硕士生导师,研究方向:人工智能㊁云计算㊂胡少杰(1996- ),男,北京市人,天津职业技术师范大学硕士研究生,研究方向:大数据与云计算㊂二㊁天津市人工智能产业发展背景(一)天津市人工智能产业背景天津市处于京津冀城市群㊂2017年,京津冀三地人才工作领导小组联合发布‘京津冀人才一体化发展规划(2017 2030年)“,明确提出到2030年基本建成 世界高端人才聚集区 ㊂京津冀G D P 总体以第三产业占比最大,北京第三产业G D P 接近85%,天津接近65%,河北约为50%㊂北京市与天津市第一产业G D P 产值比例接近㊂京津冀金融流动水平较强,京津冀设立统一数据开放平台㊂人工智能产业作为推动天津市经济增长的新动力,尚未有独立完整的全产业规划,并未生成完整产业生态体系㊂[2]研究人工智能对天津市人工智能相关企业产值产生影响㊂如图1所示,截至2021年1月,京津冀城市群共出台18个围绕人工智能或智能为主题的政策文件㊂[3]如表1所示,由赛迪顾问数字转型研究中心编制的‘2020中国数字城市百强研究白皮书“中,天津市数字化排名在全国排名第十,而北京市位列第三㊂图1 产业链结构分层图表1 2020中国数字城市百强(前十)排名城市省(自治区㊁直辖市)1深圳市广东省2上海市上海市3北京市北京市4广州市广东省(续表)排名城市省(自治区㊁直辖市)5杭州市浙江省6东莞市广东省7青岛市山东省8重庆市重庆市9南京市江苏省10天津市天津市(二)资料来源本文选取天津证监局发布的‘天津辖区上市公司名录(截至2020年3月31日)“中天津的55家上市公司以及公开其财务报表的代表型企业或其母公司如麒麟软件㊁紫光云㊁飞腾㊁曙光[4]等,其经营范围内有智能电网等智能领域㊂数据来源于上海证券交易所㊁深圳证券交易所㊁巨潮资讯网(中国证监会指定上市公司披露网站)㊂(三)产业层次背景中国新一代人工智能发展战略研究院的‘中国新一代人工智能科技产业发展报告“将人工智能产业链划分为三层,其中基础层是产业基础㊁技术层是产业核心㊁应用层是产业延伸㊂天津市人工智能产业链将天津市的人工智能相关企业划分为上㊁中㊁下游产业链:上游产业链即基础产业链,包括底层硬件,通用A I技术及平台;中游产业链是技术产业链,包括A I芯片㊁视觉传感器㊁计算机视觉㊁云平台/O S/大数据服务;下游产业链是应用产业链,包括智能金融㊁智能制造㊁智能交通㊁智能商贸㊁大健康㊁文化创意㊁智能农业㊁智能港口㊁智慧城市㊁军民融合等㊂基础层:2020年11月,天津市出台的‘大数据企业认定规范“规定了大数据企业认定的具体条件和情况,瞄准人工智能领域的层次,给予企业精准规划,便于政府部门进行服务管理以及实施动态追踪㊂为推进京津冀大数据综合试验区建设,相关部门大力招商引资,对许多数据平台的公司伸出橄榄枝,如今日头条㊁华为信息科技㊁搜狐视频㊁陌陌科技㊁天津忆云㊁南大通用等企业㊂天津在推动 智造 同时已经实现了基础设施的保障,为人工智能产业发展奠定了基础㊂2020年,天津大数据示范点项目共10家企业入选,在全国排名第二㊂截至2020年上半年,天津已实现光纤到户全覆盖,宽带互联网的家庭光纤宽带普及率达95%㊂同时,截至2019年,天津市数字化车间和智能工厂中,人工智能数字化研发工具普及率超过80%,数字化智能生产设备普及率超过50%㊂相比于2018年,工业机器人增长超过40%,服务型机器人增长超过85%㊂[5]技术层:天津市已制定‘建设国家新一代人工智能创新发展试验区行动计划“等相关文件,支持发展人工智能创新实验区,瞄准世界前端的科学技术进行发展研究,以智能制造下的 智能汽车 并发展车联网为示范,打造智能港口,实现智能装卸㊁智能监控㊁智能物流等应用落地,更好地实现区域经济发展,为天津市人民实施便利服务㊂天津市也积极开展与华为信息技术有限公司的深度合作,引进相关人才以及相关技术,如华为A t l a s900人工智能计算平台,方便代码和模型的通用㊂天津市并没有进行独立研发而选择了深度合作,在技术层进行引进,在人工智能成熟技术平台上再进行技术层的改进㊂同时集中天津市人工智能产业进行研发,形成专业性强㊁可持续发展人工智能产业链,并形成有规模性㊁集中化的产业试验区㊂应用层:2020年8月,天津市人民政府办公厅印发‘天津市建设国家新一代人工智能创新发展试验区行动计划的通知“㊂其中,建设中国新一代人工智能创新发展试验区,是天津市的重要任务,也是推动天津智港 建设的必要任务㊂在天津市政府的支持下, 智港 的落实是天津市这几年一直坚持的主导方向,也是许多人关注的热点㊂天津的医疗㊁汽车制造㊁智能城市也是人工智能应用层的主要板块㊂天津推动人工智能技术与工业生产领域创新性结合,产生许多新兴的交叉领域与产品,如智能文化创意㊁智能交通㊁智能城市㊁智能农业㊁智能制造㊁智能购物和智能教育等新兴社会的经济模式㊂智能制造业在工业生产中的占比超过50%,其以天津市工业智能机器人和服务人工智能机器人为主,同时对智能汽车制造进行核心支撑㊂当前人工智能业务重点主要集中在智能语音交互㊁智能汽车制造㊁智能机器人等方面㊂加速细化人工智能的应用,提升国家代表城市的核心支撑力,争取成为国家可参考的智能城市样板,能够被许多城市复制㊂天津市应该树立起人工智能应用试验区的标杆,以世界智能大会云上峰会为支撑,对如智能医疗的智能诊断仪㊁ 脑语者 芯片㊁ 智慧城市 等各个新颖且具有潜力的项目进行项目支持与研究㊂目前,天津市已经在许多交叉领域推进智能应用发展,其中已经形成超过80个5G 的应用场景㊂三、天津市人工智能产业产值灰色关联分析(一)指标选取及分析方法1.天津市总产值指标用总产值来衡量天津市的经济发展情况㊂天津市产值以货币的形式表现天津市生产规模和总水平,量化天津市的经济发展状况,在本文作为参考列进行产业层次分析㊂2.天津市人工智能相关上市企业及代表企业的营业收入因人工智能产业没有市场最终价格且技术与服务收益没有市场估值,许多应用人工智能的企业无法具体量化数值,本文采用该企业年收入对标其产值来进行相关企业的关联度分析㊂3.统计学方法及工具本文将采用e x c e l 和p y t h o n 进行处理,根据上市公司子公司或者母公司的经营范围进行加权并去除独立性较差的属性㊂将所整理的数据经过灰色关联度模型,进行天津市产值与人工智能产业层发展的灰色关联研究㊂按照本文划分上中下游产业链方法,其中基础产业链10家㊁技术产业链21家㊁应用层产业链26家,总计57家㊂其中基准对比量是天津市统计局发布的‘天津统计年鉴2019“中所统计的近3年的天津市产值总值㊂(二)朴素贝叶斯理论分类理论模型1.朴素贝叶斯分类器分类是数据挖掘的一项重要核心技术㊂许多企业涉及人工智能的范围很广,因此需要对企业进行产业层次划分㊂朴素贝叶斯分类器的理论基础来源于贝叶斯定理,其定义如公式(1):(1)该公式描述了后验概率的获得方法,在本文中运用朴素贝叶斯分类器,将企业概率最大的划分到相应层,将公司主要经营范围中包括人工智能产业的项目记录为特征属性,并对其权值赋予为1,而没有的或者并不属于人工智能产业的项目记录为0㊂朴素贝叶斯分类器要求每一项的属性之间有相对较高的独立性㊂许多学者通过各种方式将其属性的独立性提高,从而能够使用朴素贝叶斯分类器㊂H a r r y Z h a n g 根据条件属性对最后分类结果的作用赋予不同的权值,并将不同特征赋予权值,提出加权朴素贝叶斯分类模型㊂本文中因企业主要经营范围具有相对耦合性,如底层硬件加工与A I 芯片制造和视觉传感器制造有相对耦合性,通用A I 技术及平台和计算机视觉云平台/O S /大数据服务也具有相关耦合性,所以要去除独立性低的特征㊂然后对所统计公司的子公司或母公司中运营包括特征属性,如智能制造等,将对特征属性进行加权即特征属性加1㊂根据公式(2)比较值的大小,该企业被划分为值大的那一类,最后将天津市人工智能产业划分为三个层次,流程图如图2所示,公式(2)如下:(2)图2 朴素贝叶斯分类流程图2.灰色关联分析由于原始数据指标的量纲不同,因此对其进行统一的无量纲化数据处理使其具有可比较性㊂Δ是第二级差额,其中最小差记为Δm i n ,最大差记为Δm a x ㊂ρɪ[0,1]为分辨系数,本文选择0.5㊂关联度是把各个相应情况下的关联系数集中为一个平均值,即把过于分散的信息集中处理㊂利用关联度这个概念,可以对筛选后的指标进行分析㊂[6]其依据的公式(3)如下:(3)(三)关联分析结果本文将选取2017-2019年天津市人工智能代表企业作为数据参考,并以2017-2019年天津市总产值为对标㊂将三条产业链作为比较序列,通过计算灰色综合评价系数,关联度越接近1,说明其关联程度越高㊂如图3所示,可以看到数据指标差距过大,对初始数据进行相关初始化,以方便通过关联程度排序,能够分析天津市主导行业㊂如图4所示,均值标准化后,可以清楚看到其变化趋势㊂图4天津市人工智能产业均值标准化如表2所示,从数据关联度来看,关联度最高的是技术层,其关联系数达到0.75136,为关联度特别高㊂其次,关联度高的是基础层,其关联系数0.66258,为关联度相对高㊂最后,关联度低的是应用层,其关联系数0.60292㊂同时通过产业关联度权值程度分析,如表3所示,天津市人工智能基础层的产业关联度相对较高,天津市应用层的产业关联度相对较低,而天津市人工智能技术层的产业关联度特别高,这离不开天津市政府对人工智能技术层的主导作用,如联合构筑信息产业发展高地㊂表2人工智能层次营业额及天津市产值关联系数表单位(亿元)201920182017关联系数天津市产值141041*********基础层5124813900.66258技术层4189421739370.75136应用层1623134913570.60292表3关联度分析表产业关联度权重值关联度极低0~0.15关联度特别低0.15~0.3关联度相对低0.3~0.45关联度一般0.45~0.6关联度相对高0.6~0.75关联度特别高0.75~0.9四㊁发展规划与对策(一)吸取经验重点发展,充分利用地理优势,发挥城市基因功效国内上海㊁北京在‘全球智慧模型评估“中获得第四㊁第五的排名,在‘中国城市科技创新发展报告2020“中,北京市城市科技创新发展指数排名第一㊂北京市作为京津冀一体化的主要城市,其优势在于人才聚集的地区优势和科技创新的环境优势,据统计,北京有高校93所,其中双一流A类高校8所,双一流学科建设高校26所,双一流学科数量162个㊂北京市人工智能行业聚集于中关村等科技园区,智能应用企业占比高达50%,有一定的聚集效应㊂天津市企业投资融资人工智能行业与北京相比差距巨大㊂2018年北京市出台‘加快科技创新培育人工智能产业的指导意见“,大力支持北京人工智能企业孵化㊂截至目前企业数量达到一定规模,在2020年人工智能企业占比全国达到25%左右,有十余个国家重点实验室,北京市具有良好的人工智能产业基础和发展前景㊂天津市完全可以积极使用京津冀共建平台并借助地理优势和北京市共享资源,引进人才,鼓励北京市人工智能企业入驻天津,引导更多资金流向天津市人工智能企业,通过技术平台互相学习帮助㊂据调查,预计到2025年,全球人工智能的市场规模能达到720亿美元左右㊂预计到2030年,人工智能产业将为全球生产总值带来接近15%的额外增量㊂本文以领先型人工智能城市第二名纽约作为参照㊂纽约是世界的经济中心㊂纽约G D P总量长居世界第一,拥有纽约证券交易所等世界金融巨头㊂该城市以第三产业为主,其自然条件优越,是美国第一大港口㊂[7]在技术层,纽约市拥有I B M等龙头企业的基础,相比之下,天津市缺少互联网 城市基因 ,[8]同时有许多 卡脖子 的技术困难,但是天津市拥有天津港这个国际性综合交通枢纽,这是相较于其他城市的一大优势㊂纽约市会将人工智能研究领域注重放在医疗保健和金融领域上㊂天津市完全可以取长补短,建立相关医疗健康数据中心,充分发挥以患者为中心的医疗措施,对疫情筛查㊁医疗器材供给预测等医疗信息行业发展有所帮助㊂在金融领域,政府应鼓励5G银行㊁无人银行㊁智能金融业务,针对传统金融服务痛点问题,政府应建立相关平台,合理利用资金,围绕三个人工智能产业层,使人工智能形成天津市新的增长动力㊂[9](二)推广底层技术,强化企业高校交流,优化基础层环境作为天津市人工智能发展的基础层,其关联度虽然排名最后,但是基础层要为整个产业链提供支撑,底层建筑决定上层的发展,所以天津市应当重视人工智能的基础层㊂调查发现,天津市主要以人工智能为基础层的代表企业或者上市企业符合标准的仅有10家,而且营业收入总额相较于技术层差距巨大,技术层的营业收入至少是基础层的三倍,而应用层至少是基础层的八倍㊂这样薄弱的基础层,去支撑天津市人工智能产业发展是远远不足的[10]㊂基础设备及A I平台的技术有待提高,天津市没有独立且完整的底层技术,通用的A I技术平台等没有普遍化,同时在推广A I技术平台,应当注意信息安全及企业隐私等问题㊂根据调查,天津市的基础层企业集中在空港经济区及滨海新区,这是因为政府大力支持而形成的,但是其他地区的人工智能基础层并没有达到足够的生产规模,这就离不开吸引资本来建设并发展基础层㊂据‘2017年天津42部门投入产出表“统计,天津市在2017年对电子信息化产业共投入8916173万元,信息和软件服务产出为8916173万元,总体达到收支相抵,但是其潜在价值以及为其他部门提供便利性是巨大的,这就要求政府细化运用 海河产业基金 ,推动天津市人工智能基础层的规模性和协调性发展,天津市应当出台相关政策,对天津市部分地区加强招商引资,并适当组织企业学习和分享天津市人工智能技术的经验及创新思路,让天津市两大园区的企业做好表率作用,以大带小,让天津市的底层技术能够更加普及化,让民营或者小型企业能够降低进入人工智能基础层的成本和门槛㊂同时建立相应制度规则,应对技术推广及发展同时带来的信息安全等风险问题㊂从天津整体利益的角度,促进各类电子信息企业合理集聚,形成具有国际竞争力的电子产业群㊂通过园区的放大效应,吸引国内㊁国际更高端电子信息企业落户园区㊁扎根园区㊂在园区建设的过程中,一方面要加大对电子信息产业基础设施投入;另一方面要积极建设光传输网㊁电子商务平台㊁数字检测平台,为电子信息企业的发展和产业的集聚创造良好条件㊂与此同时,政府要积极搭建大中型电子企业之间的合作平台,在扶持大中型企业的同时,积极支持环渤海经济瞭望企业管理培育中小企业成为配套企业,展开各种形式的合作,逐步形成完整的产业链,形成整体竞争优势㊂协调高校进行人才储备㊂依托天津职业技术师范大学㊁中德应用技术大学对天津市人工智能基础层投入新鲜血液,维护运营基础层的相关项目㊂(三)刺激企业创新,鼓励技术交流研究,引进相关人才和核心技术人工智能技术层的企业往往与天津市的总产值灰色关联最大,其效益短期不高㊂[11]面对回报期长的问题,政府应当培养企业的社会责任心并积极引导企业对人工智能核心技术的研究,帮助企业挖掘人工智能技术层市场,同时对高新技术企业的认定再放宽条件并且给予一定的优惠政策㊂[12]围绕京津冀一体化的政策,在天津市内的高校也应该积极响应国家号召,建立相关研究所和学科来帮助天津市进行人工智能技术层的发展㊂天津市目前在园区功能性整合上没有出台更有力度的文件,使得技术层的产业较为薄弱,而技术层的发展往往是人工智能核心竞争力提升的源泉㊂当前,天津正处于由经济高速增长转为高质量发展的关键阶段,要抓住天津实施创新驱动战略的有利时机,抢抓人工智能产业发展机遇,集中资源精准发力㊂而天津市创新能力如果没有深圳㊁杭州㊁山东等地的核心企业如 中国软件 浪潮集团 等企业入驻,就没有足够独立的创新能力企业代表㊂天津市人工智能技术的人才并没有达到天津市政府规划文件中预期的效果,[13]截至2019年1月底,全国有59所高校成立了人工智能学院,[14]天津应引导教育领域发展人工智能,借鉴人工智能教育纲领‘北京共识“,[15]主动完善京津冀互动机制,依托北京市的人才聚集,加强人才引进,并且开通相对低门槛公共技术交流平台㊂加强两地企业和高校的合作,促进京津冀如芯片制造技术 卡脖子 技术突破㊂在 十四五 规划的背景下,天津市高质量地发展人工智能技术是打造人工智能技术层的关键㊂天津市作为一线直辖市,按照国家发展规划要求,在过去4年里举办了4次人工智能大会㊂为了成为智能化城市样板,让许多方便企业和人民的智能化项目落地,天津市应该多举办如人工智能大会的技术性交流会议,让更多企业能够享受人工智能化的应用与技术学习㊂2021年4月8日,市公安局与华为技术有限公司联创中心正式启动,引进了智慧屏㊁机器狗等最新科技成果,对公安信息技术进行技术交流与合作㊂政府应该鼓励天津市技术性政府办公单位适当与高校企业加强交流,提升相应技术㊂天津市应按照党中央㊁国务院决策部署,深入实施科教兴国战略㊁创新驱动发展战略,充分发挥科学技术作为第一生产力的作用,充分发挥创新作为引领发展第一动力的作用,按照遵循科学规律㊁坚持分类指导,突出原始创新㊁促进融通发展,创新体制机制㊁增强创新活力,加强协同创新㊁扩大开放合作,强化稳定支持㊁优化投入结构的基本原则,瞄准世界科技前沿,强化基础研究,深化科技体制改革,促进基础研究与应用研究融通创新发展,着力实现前瞻性基础研究㊁引领性原创成果重大突破,全面提升创新能力,为加快 五个现代化天津 建设提供有力支撑㊂(四)建立智能城市管理部门,创新智能化应用,细化智能领域,加快智能应用落地2021年3月5日,中国第十三届全国人民代表大会表决通过的关于国民经济和社会发展 十四五 规划明确提出要 加快数字化发展,建设数字中国 ㊂目前 孪生城市 这一概念已经逐渐进入人们的视野,推动数字化城市,离不开大量的数据,进行虚实相容的城市未来发展形态,然而目前天津市并没有独立的大数据管理部门,来掌控天津市智能化设备的应用和设备检修,使得许多项目仅仅停留在设想,并没有进一步落实㊂同时许多企业的人工智能应用并不合法,如人脸识别系统,根据客户的来往次数㊁相关地点推算其购买力,或者因人定价的行为等㊂天津市应该对数据进行专门管理,就能更好地对天津市智能设备及应用有更好的掌握㊂该部门对相关企业的人工智能应用技术进行监管和整改,规范人工智能行业的制度与规则㊂根据关联度预期,应用层的关联度和天津市产值关联度应达到关联度特别高即0.75~0.9才合理㊂这正是因为应用层的落实程度㊁细分性以及创新力度不够㊂据国家卫健委提供的统计数据,截至2021年底,有2.6亿人口步入老龄化,而目前人工智能在解决人口社会老龄化问题上并没有明显的帮助,这种细化领域应用需要更多交叉复合型优秀人才和领先企业带头创新㊂天津市面对智港问题,应该将应用层的应用合理地协调运用起来,结合相关企业智能化应用的经验,来帮助将天津市智港的项目落实到位,达到 以智提质 ,尽快为天津市的各行各业提供服务㊂参考文献:[1]王晓宁.‘2020中国数字城市百强研究白皮书“发布[J].互联网经济,2020(12):12-21.[2]臧冀原,王柏村,李洋,等.天津市智能制造发展战略研究[J].科技管理研究,2021,41(15):100-108.[3]金双龙,隆云滔,陈立松.基于文本分析的区域人工智能产业政策研究[J].改革与战略,2020,36(03):44-53.[4]黄文鸿.我国人工智能产业发展形势分析[J].产业创新研究,2018,4(2):7-11.[5]张莹.天津市信息产业形势分析及展望[J].环渤海经济瞭望,2020,4(8):119-121.[6]王美娜,杨孝斌.基于GM(1,1)的贵州省G D P预测及产业结构的灰色关联分析[J].数学的实践与认识,2021, 51(4):180-188.[7]赵付春,钱学胜,凌鸿.全球智慧之都发展评估及对上海的启示[J].上海信息化,2021(4):11-16.[8]盛维,王永华.城市基因的研究框架归纳及其政策意义分析[J].经济管理,2015,37(11):32-41.[9]纪汉霖,汪晓玲.上海人工智能发展重点与抓手分析 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