信通院手机人工智能技术与应用白皮书20192019638页

手机人工智能技术与应用白皮书（2019年）中国信息通信研究院中国人工智能产业发展联盟2019年6月版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院和中国人工智能产业发展联盟，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院和中国人工智能产业发展联盟”。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。前言随着手机从功能机向智能机的演变逐渐完成，移动互联网与智能手机的创新动力减弱，产业进入了有限创新、有限增长的成熟阶段，已成型的巨大产能迫切寻觅新的增长点；人工智能是一种引发诸多领域产生颠覆性变革的前沿技术，在视觉、语音、自然语言等应用领域迅速发展，并逐渐向终端延伸。2018年起，各主流终端厂商的旗舰机型均引入人工智能元素，通过触屏、摄像头、语音等多种方式，更直接地满足用户需求，改变其生活方式。人工智能对移动智能终端行业的赋能，或成为引发手机产业下一轮技术和创新变革的源动力。国内外巨头也纷纷看好其融合创新空间广阔，已争相发力，加快产业布局。中国信通院以2019版白皮书为载体，系统探讨AI在手机上的技术融合与实际应用情况，对产业链的影响，面临的问题挑战，相应解决方案以及对未来发展趋势的展望，向产业界分享已知，共同推动我国人工智能和手机融合技术产业迈向新高度。目录一、智能手机产业发展基本态势.....................................1（一）智能手机市场趋于饱和...................................1（二）AI技术趋于实用化，从云侧向端侧延伸.....................4（三）AI与手机融合创新空间广阔，手机企业加快布局.............5（四）明确AI手机定义，将促进产业生态良性发展................6二、AI在智能手机中的应用趋势....................................7（一）端侧异构芯片加速升级，支撑AI专用计算力需求............7（二）智能化传感器件逐步成熟，推动感知交互技术创新............10（三）端侧AI框架和算法迭代创新，提供应用加速能力...........11（四）5G网络技术逐步走向商用，极大拓展AI应用场景.............15（五）AI丰富智能手机应用场景，极大繁荣应用生态................17三、AI对全球智能手机产业链的影响...............................18（一）手机芯片产业..........................................19（二）关键元器件产业........................................20（三）手机软件产业..........................................22四、我国智能手机AI技术与应用发展情况...........................24（一）我国终端产业对AI技术的应用已较为成熟.................24（二）手机厂商加快AI技术布局...............................25（三）算法企业深化手机场景能力..............................26五、面临的问题与挑战............................................26（一）底层技术创新和生态建设布局有所不足....................27（二）手机智能化能力标准与规范尚需完善......................27（三）手机与AI的结合带来安全与监管新挑战...................28六、未来发展与展望..............................................30（一）AI芯片开始从高端向中低端普及..........................30（二）算力、通信等基础能力提升，打造AI终端生态体系...........30（三）AI终端多领域融合，向垂直行业渗透......................31（四）软件框架降低使用者技术门槛，扩展AI终端创新群体.........31手机人工智能技术与应用白皮书（2019）一、智能手机产业发展基本态势（一）智能手机市场趋于饱和从市场规模来看，智能手机市场进入滞涨期。据IDC统计数据显示，全球智能手机出货量在2015年达到峰值，之后出现放缓趋势。2017年全球智能手机出货量同比下滑0.1%，2018年前三季度出货量达到10.3亿部，较2017年下滑2.9%。从国内市场来看，由于4G市场趋于饱和，5G、AI等新技术尚未成熟，新的市场需求刺激不足导致换机周期拉长，我国智能手机出货量连续六个月负增长，市场呈现加速下滑态势。数据来源：IDC统计数据图12012-2018年全球智能手机市场出货量统计据中国信通院数据统计，2019年第一季度国内智能手机出货量总和达到7693万台，较2018年同比大幅下滑11.9%，下滑趋势较全球市场更为明显。DigitimesResearch的数据显示，2019年第一季度中国手机制造商的智能手机出货量季度环比下降30.5%，同比下降5.8%，至1.4亿台。而Canalys的一项研究估计，中国智能手机市场40000420004400046000480005000052000540002012Q12012Q22012Q32012Q42013Q12013Q22013Q32013Q42014Q12014Q22014Q32014Q42015Q12015Q22015Q32015Q42016Q12016Q22016Q32016Q42017Q12017Q22017Q32017Q42018Q12018Q22018Q32018Q41手机人工智能技术与应用白皮书（2019）第一季度同比萎缩3%。数据来源：中国信息通信研究院统计数据图22017-2019年国内智能手机出货量统计从技术架构来看，智能手机硬件技术处于微创新阶段。据企鹅智库发布的调研报告，自2017年起，用户的换机频率明显下降：从未用过iPhone的安卓用户中，至少一年一换的用户比从34.7%下降到了23.5%；iPhone用户每年换机占比则下降至16%。造成这一现象的主要原因在于4G浪潮褪去，智能手机创新势头放缓，性能提升主要围绕硬件规格的升级。纵观2017年至2018年，智能手机创新依旧主要围绕双4G、全面屏、FaceID、无线充电等既有技术，双4G技术仅针对有双卡需求的部分用户；无线充电技术还在发展过程中，存在充电速度较慢、发热严重、标准不统一等问题；全面屏技术经过多年发展，屏占比已超过90%关口，继续提升的空间十分有限；而人脸识别技术用户体验褒贬不一，甚至受到部分用户的抵制。不难看出，近两年智能手机在总体技术发展上依旧延续现有构架，缺乏颠覆性创新技术或设计，创新点主要用于提升用户感受以及使用方便度，难以对消05001000150020002500300035004000450050001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月2017年2018年2019年2手机人工智能技术与应用白皮书（2019）费者换机形成真正的强驱动力。从操作系统来看，寡头垄断市场格局已经确定。全球智能手机操作系统市场垄断态势明显，其中安卓占据86%的市场份额，iOS占据14%，其余操作系统的市场份额基本为零。纵观2011到2018年，随着手机产业从功能机到智能机的时代转型，Android凭借其开源优势，iOS凭借极致的用户体验，逐步打造了开放和封闭两种截然不同的生态模式，瓜分了手机操作系统的市场。随着智能机市场进入成熟稳定发展期，操作系统双寡头局面形成并稳固。数据来源：IDC统计数据图22011至2018年几种主流操作系统占比变化从应用程序来看，数量持续增长，应用场景、应用模式固化。随着智能手机的逐渐普及，其智能化的核心载体移动应用软件（下文简称app）呈现井喷式的增长，对人们的社会生活方式和经济生产方式产生了深刻的影响，成为推动整个社会变革的重要抓手。例如Whatsapp、微信等即时通信类app，基本代替了手机原本的运营商短信甚至语音业务，成为智能手机必备的基本功能之一。然而，据0%10%20%30%40%50%60%70%80%20112012201320142015201620172018AndroidIOS塞班黑莓windows3手机人工智能技术与应用白皮书（2019）Gartner数据的不完全统计显示，即时通信、搜索引擎和网络视频几类应用分别占据了90%、80%和70%以上的使用率，表明移动应用改变人们生活习惯的爆炸式突破后，其新增数量虽然持续上涨，但应用种类和每种类别的头部应用却相对持平，用户对移动应用的使用情况基本稳定在几种特定的应用上，应用的使用模式和使用场景也相对固化，缺少突破。数据来源：IDC统计数据图3移动互联网用户app使用情况（二）AI技术趋于实用化，从云侧向端侧延伸人工智能与行业领域深度融合。当前AI应用百花齐放，产业化发展由人工智能本身转为人工智能驱动，AI融合赋能成为趋势。当前AI主要与安防、金融、交通、教育、医疗等领域相融合，利用深度学习、语音识别、人脸识别、机器视觉、逻辑推理等人工智能领域关键技术，支撑各行业的快速发展，为互联网创新提速注入能量。人工智能技术端云一体态势初现。传统而言，很多对神经网络的0.650.70.750.80.850.90.952018Q42018Q22017Q42017Q2即时通信(%)搜索引擎(%)网络新闻(%)网络视频(%)网络音乐(%)网上支付(%)网络购物(%)4手机人工智能技术与应用白皮书（2019）训练和推理都是在云端或者基于服务器完成。随着移动处理器性能不断提升，连接技术不断演进所带来的完整可靠性，很多人工智能推理工作，如模式匹配、建模检测、分类、识别、检测等逐渐从云端转移到了手机侧，其主要原因可归结为以下三点。一是用户使用场景所需。2018年是人工智能大众化应用的开始，而移动手机作为当前互联网服务的主要入口，对人工智能功能需求也越来越迫切，虚拟助手、图片处理、图像识别、人脸解锁等应用成为主流。二是提升用户体验所需。手机侧人工智能的关键优势包括即时响应、可靠性提升，此外，还能确保在没有网络连接的情况下用户的人工智能体验能得到保障。三是数据隐私保护所需。个人数据隐私问题将成为人工智能领域除了技术、应用之外的一大热点。尽管在这场迁徙中还面临着异构解决方案的融合、硬件开发成本、手机算力瓶颈等问题，但人工智能从云到端的演变已经在路上，未来人工智能算力将是端侧、边缘侧和云端的协同发展。（三）AI与手机融合创新空间广阔，手机企业加快布局AI应用范围不断扩大，极大提升使用体验。一是图像领域，其应用场景聚焦于场景识别、美颜、相册分类、背景虚化、暗光增强、人脸识别和文字识别。二是语音领域，包括智能助手、语音翻译、语音搜索等。其中，智能助手是目前使用最为广泛的功能，其语音识别能力更让人机交互体验达到了前所未有的便捷。三是系统软件领域，终端从系统层面进行自适应优化，应用场景为内部资源智能感知分配和用户/应用行为预测，用于提升系统流畅度、降低资源消耗（如节5手机人工智能技术与应用白皮书（2019）电）、解决安卓手机卡顿等。四是虚拟/增强现实（VR/AR）类领域，虚拟现实的沉浸式体验给用户带来了全新的使用感受，而增强现实本身就是一种对周围环境的智能化感知，AI+5G+AR/VR模式将突破传统应用壁垒，成为AI在终端应用的一大亮点。领先智能手机企业向AI战略转型。一是软硬件齐推进：华为在2018全联接大会上首发AI战略，从轮值董事长徐直军的话语不难发现，华为已经ALLinAI；vivo于2018年7月宣布成立AI全球研究院，希望打造人工智能软硬件平台，推动手机平台