2019年8月，美國信息技術(shù)與創(chuàng )新基金會(huì )(Information Technology and Innovation Foundation，ITIF)的數據創(chuàng )新中心發(fā)布了《誰(shuí)會(huì )在人工智能角逐中獲勝:、歐盟或美國》（Who Is Winning the AI Race: China,the EU or the United States?）。該報告通過(guò)對人才、科研、開(kāi)發(fā)、應用、數據和硬件六類(lèi)指標的比較，對、歐盟和美國人工智能發(fā)展的現狀進(jìn)行測算。本報告對、歐盟和美國的六類(lèi)指標中的硬件指標進(jìn)行解讀，分析半導體銷(xiāo)售量、半導體研發(fā)支出、設計AI芯片的公司數量、超J計算機數量及該系統的綜合性能情況。

一、硬件對于一個(gè)的AI競爭力至關(guān)重要

AI系統依賴(lài)于可以每秒執行大量操作的半導體設備（如集成電路）。實(shí)際上，作為并行執行數學(xué)運算的電路的圖形處理單元（GPU）催化了AI發(fā)展。此外，諸如超J計算機的技術(shù)結合了諸如GPU和處理器的處理單元，可以通過(guò)大量的計算能力擴展AI系統的功能。例如，研究人員將超J計算機與機器學(xué)習技術(shù)結合，以模擬氣候變化和黑洞合并。

，半導體產(chǎn)業(yè)薄弱的可能容易受到其他行動(dòng)的影響。例如，2018年，美國禁止美國公司向大型電信設備制造商中興通訊提供零件和軟件。由于中興通訊依賴(lài)美國公司的半導體設備，導致該公司面臨巨大挑戰。盡管美國終解除了禁令，但此事件突出了對西方技術(shù)依賴(lài)的問(wèn)題。2019年，美國禁止美國公司向五個(gè)特定的超J計算實(shí)體出售芯片，而美國商務(wù)部已將華為列入黑名單。

第三，G性能計算推動(dòng)了多個(gè)L域的突破性發(fā)現，而性能佳的超J計算機的使用為各國提供了比其他更快地開(kāi)發(fā)前沿武器系統和應用程序的優(yōu)勢。

二、AI硬件發(fā)展的情況

1. 半導體銷(xiāo)售量

該指標衡量的是2019年季度銷(xiāo)售量排名前15位的半導體公司的數量。由表1可知，美國銷(xiāo)售量排名前15位的半導體公司的數量（6家）居，其次是歐盟（2家公司）和（1家公司）。

表1 2019年、歐盟和美國半導體銷(xiāo)售額排名前15位的公司數量

2. 半導體研究與開(kāi)發(fā)支出

不僅半導體銷(xiāo)售額重要，半導體公司的研發(fā)支出也很重要，其通常是影響開(kāi)發(fā)佳芯片的主要因素。該指標衡量的是2017年研發(fā)支出排名前10位的半導體公司的數量。美國研發(fā)支出排名前10位的半導體公司數量（5家）居，L先于歐盟和（表2）。其中，5家美國公司在研發(fā)方面的總支出為240億美元。

表2 2017年、歐盟和美國研發(fā)支出前10位的半導體公司數量

3. 設計AI芯片的公司數量

由于一些公司發(fā)現開(kāi)發(fā)定制的AI芯片可以改善其AI系統的性能，因此，跟蹤設計AI芯片的公司數量也很重要。本報告分析了包括CrunchBase在內的多個(gè)數據源，跟蹤AI開(kāi)發(fā)芯片的公司數量。由表3可知，美國設計AI芯片的公司數量（55家）多于（26家）和歐盟（12家）。每1000萬(wàn)員工中，美國設計AI芯片的公司數量（3家）居，其次是歐盟（0.5家）和（0.3家）。

表3 2019年、歐盟和美國設計AI芯片的公司數量

4. 超J計算機數量

該指標檢查性能方面排名前500位的超J計算機的數量，即計算機每秒所執行的浮點(diǎn)運算次數。由表4可知，2019年，在超J計算機500強中，擁有的超J計算機數量（219個(gè)）超過(guò)美國（116個(gè)）和歐盟（92個(gè)）。每1000萬(wàn)員工中，美國的超J計算機的數量（7個(gè)）多于歐盟（4個(gè)）和（3個(gè)）。

表4 2019年、歐盟和美國排名前500位的超J計算機數量

5. 超J計算機綜合系統性能

評估或地區的另一種方法是衡量排名前500位的超J計算機的綜合系統性能。圖1顯示了2009—2019年，在前500強超J計算機中，美國的綜合系統性能占比G（38％），多于（30％）和歐盟（17％）。每10000名工人中，美國的超J計算機的綜合系統性能（36 TFLOPs/s）L先于歐盟（10 TFLOPs/s）和（6 TFLOPs/s）。

圖1 2009—2019年、歐盟和美國排名前500位的超J計算機的總體性能

三、總結

1. 美國仍遙遙L先，我國趕超歐盟

由數據分析顯示，美國在硬件方面在世界上仍然L先，但在超J計算機數量方面超過(guò)了美國，在A(yíng)I半導體方面正在崛起，歐盟在硬件方面落后。

2. 美國在超J計算機方面地位不牢固

世界快的10臺超J計算機中有6臺在美國，其中快的兩臺超J計算機（Summit和Sierra）在美國能源部（DOE）的站點(diǎn)。此外，世界500強超J計算機中96％的處理器是由美國英特爾公司開(kāi)發(fā)，133臺超J計算機的加速器或協(xié)處理器中，98％來(lái)自美國的Nvidia及英特爾公司。

但是，我國已經(jīng)趕超美國成為超J計算機的L導者。2010年6月，500臺性能佳的超J計算機中有282臺在美國。然而，在2018年，美國的超J計算機只有109臺位居世界500強，為歷史低水平。此外，美國和都在開(kāi)發(fā)百億億次計算機，它們每秒可以執行五百億次計算。

3. 我國的人工智能芯片正在崛起

盡管我國在超J計算機方面與美國處于競爭狀態(tài)，但其在半導體L域已經(jīng)開(kāi)始顯示出與美國差距的縮小。在過(guò)去的兩年中，我國數家AI芯片初創(chuàng )企業(yè)已獲得至少1億美元的資金。一些專(zhuān)家認為，與在半導體市場(chǎng)上相比，我國在人工智能芯片市場(chǎng)上的競爭優(yōu)勢更大。例如，為機器人開(kāi)發(fā)人工智能芯片的Horizon Robotics在2018年的B輪融資中獲得了6億美元的投資，該輪融資由世界L先的韓國半導體公司SK Hynix牽頭。同樣，初開(kāi)發(fā)用于比特幣采礦的芯片的比特大陸，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種人工智能芯片，并在2017—2018年獲得了近7.65億美元的資金。

此外，包括百度、騰訊、阿里巴巴和華為在內的幾家L先的技術(shù)公司正在開(kāi)發(fā)AI優(yōu)化的集成電路，美國的大型技術(shù)公司也正在這樣做。華為在設計方面表現出了非凡的實(shí)力，如設計處理器中晶體管的尺寸的技術(shù)。較小的晶體管比較大的晶體管具有更G的使用功率，同時(shí)可以增加處理器中晶體管的潛在數量，從而使其產(chǎn)品的潛在功能更強大。

近十年來(lái)，許多西方的半導體公司一直在設計處理器和培養工程人才。我國在A(yíng)I芯片市場(chǎng)上具競爭力的是開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的AI芯片，它對AI的重要性比在Nvidia主導下的GPU更為重要。美國公司也在開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的AI芯片，如Google的Tensor處理單元和Luminous Computing的光學(xué)微芯片（通過(guò)不同顏色的光來(lái)移動(dòng)數據）。我國的AI芯片初創(chuàng )企業(yè)的發(fā)展和芯片設計的進(jìn)步表明，我國將有能力在半導體L域縮小與美國的差距。

4. 歐盟在開(kāi)發(fā)先進(jìn)的

人工智能芯片方面相對滯后

先，沒(méi)有一家歐盟半導體公司在研發(fā)支出上排名進(jìn)入世界前十。其次，一些具創(chuàng )新性的芯片設計來(lái)自美國和公司，如Alphabet、Facebook和百度。由于歐洲分散的市場(chǎng)和競爭法規，歐盟的數字初創(chuàng )企業(yè)一直很難擴大規模。后，非歐盟公司正在收購歐洲半導體設計公司。日本企業(yè)集團軟銀2016年以320億美元的價(jià)格收購了英國半導體公司ARM，我國的私募股權公司Canyon Bridge2017年以5.5億英鎊（約6.16億美元）的價(jià)格收購了英國半導體設計公司Imagination Technologies。