基于论文和专利分析的人工智能发展态势研究

为揭示当前人工智能领域的发展态势,本文统计分析了当前各主要国家/地区出台的顶层政策规划,并重点分析了人工智能领域论文和专利的年度变化、国家分布、主要机构、技术主题、方向对比和国际合作等。结果显示:当前人工智能科技成果产出正处于快速发展阶段,中美两国引领了人工智能领域科研成果;中国在该领域发文量接近美国,专利数量已超过美国;中国科研机构已具备开展国际竞争的能力,但市场主体的成果产出与先进国家尚有差距,国际化布局程度较低;如何提升机器的"认知能力"是当前人工智能研究的关注焦点。最后,基于分析,提出了对中国人工智能发展的启示。     

基于文献计量的中美超材料基础研究态势对比及建议

为了对中美超材料基础科学研究态势和前沿热点进行对比,为国家科技计划项目规划和科学研究决策提供支撑,本文基于SCIE收录的2000—2022年中美超材料相关论文,采用文献计量方法,借助DDA和VOSviewer数据处理和分析软件,从论文产出、论文被引、资助机构、主要机构和学者、技术主题和热点前沿等角度进行对比分析。研究表明,中国正在成为全球超材料领域的主导国家,发文量于2012年超过美国后居全球第一,论文的篇均被引数正在赶上美国;美国从2018年开始发文量呈逐年减少趋势。“太赫兹”长期占据中国超材料研究主题的主导地位,近5年“超表面、声和机械超材料、超材料吸收器”等相关研究热度提升,研究主题更加多样化;美国近5年的研究热点则是“超表面、机械超材料、双曲超材料”等。建议我国政府的资助重点向“超表面、拓扑优化和制造、深度学习”等前沿热点和跨学科领域倾斜,借助“信息超材料”等领先领域的带动,提升国际合作力度和全球影响力。     

信息技术伦理研究的国际进展

人工智能、大数据等新兴信息技术促进了社会发展,同时也带来了一系列亟待解决的伦理问题。使用CiteSpace和Derwent Data Analyzer分析《伦理与信息技术》(Ethics and Information Technology)近20年的载文情况,获得主要发文国家及机构、高被引论文、经典参考文献和热点研究主题,为我国信息技术伦理研究与实践提供参考。国际上,在信息技术伦理研究领域发文较多的国家有美国、英国、荷兰等,主要研究机构有荷兰代尔夫特理工大学、英国牛津大学、美国里韦学院等。关键词聚类分析发现该领域有七大热点研究主题:人工智能与生物医学伦理、伦理哲学与信息技术、隐私与监控及数据保护、网络应用与网络犯罪、知识产权与社会生活、社交媒体、机器人学与道德责任。主题词演变过程分析表明价值敏感设计、人工智能、社交媒体、大数据等是将来重点关注的研究方向。     

基于中美基金项目数据的深度学习领域研究热点对比分析

与传统研究成果类型不同，基金项目数据中蕴含的潜在情报更具有战略性和前瞻性。本文使用文本挖掘方法，对中美深度学习领域基金项目数据进行挖掘与分析，从资助强度、发展态势、主题聚类及热度演化角度进行分析，对比中美深度学习领域研究热点的异同及热点演化情况。研究发现，中美深度学习领域基金项目数量自2010年后呈上升趋势，发展势头较好，且两国均出台相关政策支持该领域发展。但中美两国在研究的侧重方向上有所不同，美国侧重深度学习基础理论、算法研究，中国在深度学习更关注应用层面的落地情况。在应用层面上，美国更重视生物医学、经济领域、图像识别领域及硬件设备应用，中国不仅重视生物医学领域、同时使用深度学习相关算法对地学领域、多媒体领域的数据应用较多。新兴研究方向上，对深度学习硬件设备及应用方向成为美国的近年来研究热点方向，而中国较新的研究热点方向在于将深度学习应用到生物信息领域。未来我国应加大科研经费的投入，支持人工智能领域的自主创新发展；发挥在地学领域应用、图像和计算机视觉、多媒体领域、以及中医领域应用的科技布局优势，形成成果转化新生态；应关注和加强对理论算法的研究，提高技术实力并掌握科技主动权；对软硬件及...     

人造肉领域国际创新发展态势分析

随着全球肉类消费需求的持续增加、饲养家畜引发的环境负担过重、肉类食品安全以及动物福利问题逐渐突出,人造肉的发展受到世界各国的高度重视。本文从论文和专利的角度出发,对人造肉领域的发展趋势、主要国家、主要机构、研究热点、重要专利和产业发展现状进行分析。结果表明,近年来人造肉领域的科研产出规模不断扩大;美国、荷兰和德国等国家发表的研究论文数量相对较多;美国和中国的专利产出处于第一梯队;荷兰瓦赫宁根大学及研究中心的发文量位居全球第一; Impossible Foods公司的专利申请量位居全球首位;研究热点主要聚焦在人造肉原料来源、加工设备、辅料与理化特性等方面;美国的重要专利数量位列全球第一位。研究结果可为我国相关领域未来的研发布局和决策提供参考依据。     

国际深水油气资源研究竞争力态势的文献计量分析

以Web of Science信息平台提供的SCIE数据库为数据源,利用Thomson Data Analyzer和Ucinet、excel等文献计量、可视化工具,分析深水油气资源研究的年度变化、期刊分布、主要研究国家、机构的竞争力及影响力情况。从文献计量角度研究发现:深水油气资源研究及勘探开发主要由美、英、德、法、加、中等国家的大学、科研机构和政府部门主导。美国在发文量、国家间合作强度及论文的总被引频次方面遥遥领先于其它国家;美国加利福尼亚大学在主要机构发文量上占据优势,其论文的被引用频次也在主要机构论文的篇均被引次数之上;中国在最近三年(文中指2013~2015年)的发文量上占据优势,其中发文最多的机构为中国科学院。对最近三年深水油气资源相关国际研究热点进行分析发现,国际深水油气资源研究主要集中在石油泄漏、墨西哥湾、冷泉生态系统、稳定同位素及深水环境污染研究方面。     

基于文献计量的全球变化山地生态学研究态势分析

全球变化山地生态学是生态学研究的热点和核心议题。各国和各相关机构对全球变化山地生态学的研究力度不断加大。本文基于SCI-E和中国期刊全文数据库(CNKI),利用文献计量分析方法,系统分析国内外全球变化山地生态学领域的研究现状,剖析主要知名研究机构的热点研究主题,详细讨论该研究领域的研究热点及前沿方向。2001~2015年,国内外全球变化山地生态学研究的论文数量不断增加,发展态势良好。发达国家是全球变化山地生态学领域的主要研究力量,美国和瑞士占据绝对领先地位。中国在全球变化山地生态学研究领域的国际地位有所提升,累计发文量居世界第5位,而且中国科学院是全球发文量第1位的研究机构。依据文献发展态势分析,未来全球山地环境变化监测网络系统建设、山地生态系统对全球变化的响应与适应、山地生物多样性变化以及山地生态系统的功能维持与生态屏障建设等是重点发展的学科方向。作为世界第一山地大国,我国的山地生态科学研究应得到重视和发展,以应对全球变化对我国生态和环境安全的影响。     

基于JASMIN框架的快速多极子并行解法器

快速多极子方法将N体问题的计算复杂度从O(N2)降到O(NlogN)或O(N),已应用于电磁散射和位错动力学等领域.在将快速多极子方法分离为共性和个性两部分后,设计了可供多个领域应用程序共享使用的快速多极子并行解法器,并在JASMIN框架内实现.该解法器封装共性部分,提供抽象接口支持用户按串行方式实现个性部分.共性部分包括多个网格层的分布存储、层间和层内数据通信以及组织计算等.个性部分包括与应用紧密相关的多极展开和局部展开以及转移算子等.该解法器已应用于两个领域的并行程序.数值模拟测试表明,它在1024个处理器上的并行效率可达到80%以上.     

基于多尺度卷积网络的非朗伯光度立体视觉方法

光度立体视觉作为一种精细三维测量技术广泛应用于三维重构、缺陷检测、生物医疗等领域,但传统反射模型对材质真实物理特性的反映能力有限,对于如光亮金属等具有非线性光反射特性的非朗伯表面适应性不佳,极大地限制了该技术的进一步应用.本文提出了一种基于深度学习多尺度卷积架构的光度立体视觉算法,实现了对非透明材质表面在任意光照条件下的高精度法向量恢复.算法在深度网络中设计了多尺度卷积结构,小尺寸卷积核强化了模型在光度物理原理上的表达,使得模型在细节预测上具备优势,大尺寸卷积核鼓励深度网络利用邻域特征,提升模型克服阴影和区分多种材质的能力.为进一步处理任意光照条件的问题,算法设计了对入射光照向量空间的多分辨三维极坐标划分方法,在整合输入图像信息的同时,充分发挥了多尺度卷积的效能.实验结果表明,多尺度卷积深度学习架构有效集成了光度原理和深度学习二者的优势,在保留精细三维形貌恢复能力的同时,极大提高了针对非朗伯表面的适应性,为光度技术的广泛应用提供了有力的技术支持.     

世界主要国家/地区面向安全的智能化制造发展战略分析

智能化制造是实现高危行业安全生产的重要方式，也是防范重特大事故的必然选择。世界主要国家/地区将智能制造、数字制造、工业机器人、人工智能等列为制造行业安全生产的关键技术，发布或制定了相关的智能化制造发展战略和规划，以强化高危制造行业的数字化、智能化和安全化发展。美国推出智能制造和机器人等国家战略来保障制造业安全生产；欧盟打造“以人为中心”的数字化安全制造；德国通过工业4.0实现智能工厂和智慧产品的安全生产；日本通过互联工业和无人化实现超智慧社会；我国在智能制造、人工智能、安全生产应急管理等领域出台了一系列支持安全生产的智能化发展规划。本文通过分析这些战略规划和措施来促进我国制造行业生产安全化和智能化发展。     

基于文献计量学的地面三维激光扫描技术研究进展分析

为准确掌握国际上地面三维激光扫描技术研究的发展概况、研究力量分布、热点应用领域,以SCIE/SSCI引文数据库为基础,采用文献计量法,对1994~2016年间发表的地面三维激光扫描技术研究文献进行计量分析。研究发现:在地面三维激光扫描技术领域,全球的发文总量不多,尚处于起步阶段,但是增长趋势明显;德国、英国、西班牙、意大利、瑞士、芬兰等欧洲国家在发文量和论文质量两方面都处于世界领先地位,而且注重国际合作,影响力最高,中国虽然发文总量较高,但是高被引论文产出不足且国际合作不够深入,综合影响力与欧洲国家存在一定差距;另外,地面三维激光扫描技术的应用领域十分广泛,尤其在林业调查、地形地貌勘察、滑坡等环境地质灾害监测方面,优势明显。通过后续不断加强扫描仪软、硬件系统开发,并寻求与其他手段的联合应用,地面三维激光扫描技术有望得到更广泛深入的应用。     

阻燃剂研究的文献计量分析

利用ISI Web of Science的数据,采用文献计量法,对世界范围内的阻燃剂(FR)科研产出进行分析。重点分析了2005~2015年FR领域的文献数量和增长趋势、高被引论文、论文高产国家/地区分布、重要科研机构、核心作者分布、学科领域分布、相关期刊及其影响因子和论文关键词等。文献分析结果表明,世界FR研究发展相对平稳。中国和美国在FR研究领域发文量方面处于世界领先地位,两国被SCI收录的相关论文超过世界论文总数的1/2。另外,中国科学院和中国科技大学发表FR相关论文总数也位居世界首列,但从论文质量和综合影响力来看,我国在FR领域和欧美发达国家依然存在差距。     

基于高被引论文的国际地下水研究态势分析

为准确掌握国际地下水研究的发展态势、热点研究领域、研究力量分布,探讨我国地下水研究的优势和不足,基于文献计量和文献调研的方法,利用TDA和UCINET软件,对Web of Science的SCIE数据库和SSCI数据库中发表于1950~2015年且引用次数排序前10%(≥44次)的地下水研究论文进行定量分析。结果显示:高影响力论文发表量位居前3的国家是美国、加拿大、英国,高影响力的机构前10位中美国有7个,其中美国地质调查局的影响力最大;环境科学与生态学、水资源、工程学3个学科与地下水研究的关系最为密切;土壤、砷、硝酸盐位列近10年来国际地下水研究20个热点主题的前3位,国际地下水研究更加侧重农业生产对地下水的影响,相比之下中国则侧重对砷污染的防治和地下水污染过程的模拟分析,此外,中国还侧重农业科学领域的研究,在海洋学领域的研究相对薄弱;中国地下水研究存在高被引论文产出低、国际合作深度不足、重点领域研究薄弱、特色研究领域少等突出问题。最后,对中国地下水研究未来发展提出了几点建议。     

基于文献计量的新型电力电子器件研究态势分析

相比传统的硅基电力电子器件,以碳化硅(Si C)和氮化镓(Ga N)等宽禁带半导体制备的新型电力电子器件凭借其优异性能被认为是可替代硅基器件的重要选择。基于文献计量方法,本文通过分析新型电力电子器件领域在1990—2017年间发表的科技论文,发现该领域的发展态势主要表现以下特征:一是该领域的发文量至今保持稳定增长趋势,目前仍是全球科学家重点关注的研究方向;二是该领域的研究热点包括了关键材料生长制备的基础研究与核心器件创新应用两方面;三是全球国家/机构合作网络呈现出明显的区域合作特点,美日欧在该领域的科研实力处于领先地位,而中国大陆虽然研究规模不断变大,但整体质量与领先国家仍存在一定差距。针对国内外在该领域的发展态势,我国应不断加强核心技术攻关、强化高水平创新主体建设和形成多元化的研究合作机制,以此加快推动国内新型电力电子器件领域的发展。     

基于视觉推理的机器人多物体堆叠场景抓取方法

基于视觉的机器人抓取方法是研究智能机器人抓取问题的重要思路.本文提出了一种基于机器视觉推理的适用于多物体堆叠场景的机器人抓取方法,算法包含了场景理解和抓取规划两个步骤.在第一步的场景理解中,本文的算法包含两个主要部分:视觉操作关系推理和抓取部位检测.在视觉操作关系推理中,本文提出了一种基于深度卷积网络的视觉操作关系网络(Visual Manipulation Relationship Network, VMRN),以对物体和操作关系进行实时推理.在视觉操作关系网络中,通过设计物体对池化层,实现了物体检测和操作关系推理的端对端训练,提升了算法的速度和性能.在第二步的抓取部位检测中,本文提出了基于有向锚点框的全卷积视觉抓取部位检测网络,实现了对物体抓取部位的实时检测,并在康奈尔抓取数据集上取得了目前最高的精度.在抓取规划中,通过结合场景深度信息和抓取部位检测结果,获取当前被抓取物体的抓取点和对应的抓取向量,并通过坐标系变换将Kinect坐标系的抓取向量映射为机器人坐标系的抓取向量,完成当前抓取.实验结果表明,本文提出的机器人抓取方法能够在多物体堆叠环境下按照正确顺序完成抓取任务,并成功抓取目标物体.     

基于Citespace分析的秸秆能源化利用技术研究进展

秸秆的处理处置是农业农村生态环境保护重点关注的方向,了解秸秆资源化利用领域研究应用的热点和前沿,有助于我国制定并优化相关的政策规划。基于文献计量软件Citespace及Web of Science核心数据库,对秸秆能源化领域进行了可视化分析,展现秸秆能源化利用的国际趋势。结果表明,20多年来论文发文量呈现不断增长的趋势,排名前四的国家分别为中国、美国、德国、法国。中美两国科学家在各自领域形成了强大的科研团队,发文量Top10学者中共有9名中美学者。秸秆能源化利用研究主要围绕生物质生产燃料的机理研究、基于物理方法的秸秆能源化利用、秸秆厌氧发酵生产甲烷、氢气以及能源化利用过程中的环境影响等5个主要研究主题开展。秸秆能源化研究仍处于快速发展期,未来秸秆的预处理、生物发酵、全生命周期研究仍将是研究热点。     

燃气轮机技术全球专利态势分析

燃气轮机的研发制造水平代表了一个国家的重工业水平,突破燃气轮机的关键技术,是全面深入推进燃气轮机核心技术国产化的必由之路。本文从专利文献的视角,对全球燃气轮机技术专利的国家、机构、技术领域进行全面扫描,掌握全球燃气轮机的技术竞争态势,以期为政府制定政策、研发者确定方向提供参考。分析结果表明,燃气轮机领域专利申请呈现稳步上升状态;美国、欧洲和日本等是世界燃气轮机技术的主导者;该领域研究热点主要集中在燃烧室和透平两大热部件,以满足更高的燃烧初温和热效率要求;燃气轮机技术专利申请人集中度较高,跨国公司均重视对全球市场的专利布局。     

面向老年人的传感器技术景观分析与中国对策

养老科技创新是应对人口老龄化的重要途径和主要支撑,传感器是养老科技创新的重要技术领域。本文运用科学计量分析、社会网络和聚类分析等方法,从成长性与空间分布、专利权人与科技文献作者机构分布、核心专利分布、技术焦点与竞争态势五个方面对涉老传感器技术领域进行全景阐释,揭示涉老传感器技术领域的研究现状,全面展示该领域的竞争格局。研究发现,目前面向老年人的传感器技术领域正处于发展时期,在专利权人排名方面日本企业占据主导地位,而科技文献的作者单位所属国以欧美国家为主,日本与美国分别拥有最多的高被引专利与高价值专利,热点领域主要在电学物理与医疗卫生领域,研究前沿主要集中在智能家居、电子医疗、跌倒风险评估以及步态分析;本文还发现了中国传感器技术创新存在的问题,并为传感器技术创新提供决策建议。     

钒钛磁铁矿综合利用关键技术专利分析

针对钒钛磁铁矿综合利用的关键技术开展专利分析,重点关注钒钛磁铁矿富集与分离的火法及湿法工艺、同时利用一种以上元素的多金属综合利用技术以及重要钒钛产品的生产技术。考察了钒钛磁铁矿综合利用关键技术全球专利基本态势,包括总体趋势、地域分布、重要竞争者、技术发展动向等;重点分析了在华活跃发明专利的技术构成。分析结果表明,钒钛磁铁矿综合利用关键技术目前处于快速发展期,专利申请涉及的钒钛产品品种及富集分离工艺逐渐多元化;中国的专利受理数量遥遥领先,各国专利受理数量基本与钒钛磁铁矿储量分布相匹配。最后,在分析的基础上对国内机构提出了相应的专利布局建议。     

精准农业领域专利竞争态势分析

基于incoPat数据库收录的专利数据,对1999—2018年全球精准农业领域的专利申请情况进行分析。结合定量分析和定性研究,探讨精准农业领域的全球专利研究态势、技术研发热点、主要国家的科研水平、重要专利申请人的研发布局。研究发现,近二十年,精准农业领域专利研发处于快速增长阶段,信息采集传感器和变量作业装备是研发热点;中国、美国、日本是最重要的技术来源国,中国进入该技术领域较晚但取得了重大进步;国外机构在信息采集技术和变量作业技术主题占据主导优势,相关研究机构努力的方向是形成核心技术优势、提高专利影响力、增强专利海外布局和促进技术成果转化。