Изобретательская активность в сфере искусственного интеллекта и нейрокомпьютерного интерфейса
Авторы: Руслан Галифанов, Реджеп Карлиев, Геннадий Галифанов
Примечание: Статья содержит одну таблицу. Однако формат сайта не позволяет приложить ее к статье. Тем кто интересуется содержанием таблицы мы вышлем ее на адрес указанного Вами e-mail
Мечта человека о создании себе подобных разумных существ уходит вглубь веков. Из средневековой еврейской мифологии известна, например история, сотворенного из глины и названного Големом, наделавшего немало бед, человекоподобного существа. В эпоху Ренессанса начинаются попытки придания осмысленных действий фигуркам людей и зверей. Это, скульптуры Иисуса Христа и Девы Марии, приводимые в движение во время религиозных церемоний с помощью часового механизма, бьющие в колокола на ратушах в Берне и Венеции в начале каждого часа жакемары, спроектированный Леонардо да Винчи и подаренный французскому королю Франциску I в 1515 г. механический лев, способный самостоятельно подойти и подарить королю из отсека на груди букет цветов. В 18 веке инженеру Жак де Вокансону принадлежит слава создания театральных представлений, на которых механические персонажи играют на музыкальных инструментах, а повадки механической утки трудноотличимы от поведения живой .
Реальные же предпосылки создания технологий ИИ берут начало с создания в 1830 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджем, способной играть в шахматы аналитической машины. Впоследствии в 1912 г. испанскому математику Леонардо Торрес де Кеведо удалось создать устройство, способное из любой позиции ставить мат сопернику, если на шахматном поле оставались король и ладья против короля соперника. По настоящему-же развитие ИИ в качестве самостоятельного научного направления началось с 1940 г. после изобретения ЭВМ и особенно после публикации в 1950 г. английским математиком Аланом Тьюрингом книги «Вычислительные машины и разум». Однако лишь с 21 века прогресс в создании ИИ-технологий приобрел взрывной характер. Сильнейший импульс этому придало изобретение в 2006 г. Джеффри Хинтоном способа обучения нейронных сетей для передачи информации. В дальнейшем изобретения в сфере ИИ и НКИ в развитых странах мира приняли нарастающий характер и ознаменовались их практическим использованием в самых различных отраслях экономики и быта .
Согласно докладу ВОИС 2019 г. из серии «Тенденции развития технологии» с момента изобретения в 1959 г. американским ученым Фрэнком Розенблаттом первого способного обучаться на простейших задачах нейрокомпьютера («персептрон Розенблатта») до 2019 г. было подано почти 340 тыс. заявок на патентование изобретений в различных сегментах ИИ и опубликовано более 1,6 млн результатов научных исследований по ИИ. По данным ВОИС (ВОИС: ИС в фактах и цифрах 2020 год), упомянутое количество заявок составляет примерно 2,28% от общего числа всех действующих в 2019 г. патентов на изобретения (14,9 млн). При этом более половины заявок на изобретения, по данным ВОИС, приходится на период 2013-2019 г.г., а бум научных публикаций берет начало с 2001 г. за 12 лет до взрывной подачи патентных заявок. Более трети поданных заявок (134 777) на патентование ИИ-технологий, увеличиваясь год от года в среднем на 28%, относится к машинному и глубокому обучению, поскольку именно это направление изобретательской мысли определяет диапазон качественных возможностей ИИ.
Лидерство в подаче заявок на патентование изобретений в различных сегментах ИИ вначале сохраняла Япония, затем оно перешло к США, а с 2014 г. к Китаю. Сейчас на эти три страны приходится 78% патентных заявок от их общего количества в мире, причем более половины этих заявок подано после 2013 г., что объясняется усилившимся интересом к коммерциализации ИИ-технологий. В частности, по сравнению с 2013 г. в 2016 г. на 46% увеличилось количество патентных заявок в сфере технологий ИНС (6506 заявок) и на 24%, в сфере компьютерного зрения (21 011 заявок) . При этом важно отметить, что по количеству полученных патентов в отношении ИИ и НКИ Япония продолжает прочно удерживать второе место в мире. В частности, согласно табл. 5, за период 2015-2020 г.г. на эту страну приходилось, в среднем 1326,64 полученных патентов против 2153,24 в США и 781,85 во Франции (третье место). Что касается Южной Кореи и Китая ими за отмеченный период получено соответственно в среднем 652,46 (четвертое место) и 478,56 патентов (пятое место) в сфере ИИ и НКИ.
Согласно данным крупнейшего агрегатора патентных данных IFI Claims патентная активность стран мира в сфере ИИ-технологий выросла в 8 раз - с 10 тыс. в 2017 г. до 80 тыс. патентных заявок в 2021 г. Особенно интенсивно в подаче заявок на изобретения в сфере НКИ проявляют американские компании Google, Intel, Microsoft и Adobe, подавшие в 2021 г. соответственно 1167; 1131; 948 и 580 заявок. Среди китайских компаний лидируют Baidu (317), Tencent (306), Huawei (272 заявки), в Европе - Bosch (590) и Siemens (333 заявки). С 2017 г. наблюдается также постепенное увеличение патентных заявок на изобретения, связанные с имитацией виртуальных индивидуальных или коллективных биологических форм жизни. Так, например, если компания IBM запатентовала в этой области в 2017 г. одно изобретение, то в 2020 г. таких изобретений было уже 77. Всего же за период 2017-2021 г.г. компаниями IBM, Microsoft, FANUG, Deerming, Samsung, Accenture, Strong Force и Google было запатентовано в этой сфере, в общей сложности, 691 изобретение .
В настоящее время изобретательская активность в сфере НКИ в наибольшей степени проявляется в решении проблем ассистивных технологий, то есть проблем, связанных с усилением, поддержкой или улучшением функциональных возможностей людей с ограничениями по здоровью. В существенной мере это обусловлено тем, что по данным ВОИС более миллиарда человек нуждаются в ассистивных технологиях, причем численность таких людей имеет тенденцию к нарастанию. Вследствие этого наблюдается сближение ассистив¬ных технологий с потребительской электроникой и медицинскими технологиями общего назначения, которые все чаще коммерциализируются в обычных изделиях. В разработке но¬вейших ассистивных технологий на уровне изобретений наиболее активны университеты и государственные исследовательские организации, на долю которых приходится 23% заявок на патенты. Среди иностранных компаний крупнейшими патентообладателями в России являются швейцарские фармацевтические компании Roche Holding Ltd, Novartis International AG, немецкая химическая и фармацевтическая компания Bayer AG и американская Neuronascent Inc. При этом по данным И.Г. Дежиной наибольший удельный вес занимают патенты по технологиям нейрохирургического вмешательства и лечения нейродегенеративных и онкологических заболеваний головного мозга, а также способам реабилитации больных после лечения болезней нервной системы.
В России наибольшая патентная активность в период с 1998 по 2019 год наблюдалась в сфере разработки новых технологий по восстановлению слуха (73 патентные заявки, 12 место в мире), зрения (448 патентных заявок, 7-е место в мире) и по экзоскелетам (70 патентов, 11-е место в мире). Несмотря на то, что Россия входит в ТОП-20 патентных ведомств по количеству полученных патентов в сфере ИИ и НКИ-технологий ее отставание от занимающих лидирующие позиции стран непомерно велико. В частности, она отстает в области восстановления слуха от США (2379 заявок) более чем в 32 раза, по поддержке зрения (1665 заявок) в 3,7 раз и по экзоскелетам (1236 заявок) в 17,6 раз. По этим же позициям она отстает от Китая соответственно в 28,6; 2,2 и 32,4 раза. Не лучшим образом обстоят дела с патентованием других связанных с ИИ технологий. Так, например, за период с 1998 по 2019 год по познавательным технологиям в Роспатент было подано всего 4 патентные заявки (19 место в мире); по коммуникационным технологиям - 25 патентных заявок (11 место в мире); по интеллектуальной бытовой технике и роботизации – 7 патентных заявок (18 место в мире) и по технологиям самообслуживания – 13 патентных заявок (10 место в мире) .
Одной из причин этого является существенно меньшая оплата труда научных работников и технических специалистов, чем в развитых странах. Так, например, зарплата проектных менеджеров в США составляет в среднем $7,5 тыс. в месяц, а технических специалистов со степенью PhD (соответствует степени кандидата наук в России) - $14,7 тыс. Уровень же средней зарплаты российских кандидатов и докторов наук находится в пределах 60-70 тыс. руб. в месяц (820 – 955 долларов в месяц). Естественно, что такая огромная разница в оплате труда является серьезным побудительным мотивом для утечки умов в США и другие развитые страны с соответствующим обеднением интеллектуального потенциала России. Нельзя назвать нормальной ситуацию, при которой роскошно процветает определенная категория лиц только в силу занимаемой должности, приближенности к властным структурам, разглагольствования угодливым языком и безнаказанного воровства на фоне низкой материальной обеспеченности работников интеллектуальной сферы.
Однако даже на этом фоне патриотически настроенные талантливые ученые и изобретатели России при относительно скромном финансировании создают шедевры изобретательского творчества, которые особенно ярко дают о себе знать в военном деле. Естественно, что такие изобретательские новшества находятся в режиме ноу-хау либо засекречены. Несомненно также, что в сфере ИИ и НКИ-технологий также имеются засекреченные научно-изобретательские достижения. Но все это лишний раз подчеркивает, что при создании полноценных условий для созидательного творчества в различных сферах экономики интеллектуальная мощь российского народа могла бы в кратчайшие сроки катапультировать страну на недосягаемую для остальных стран высоту.
Согласно приведенным И.Г. Дежиной данным в 2016 г. в мире насчитывалось 13 тыс. действующих патентов в сфере нейротехнологий. Из этого количества 600 изобретений было запатентовано в России, из которых 400 патентов получены российскими заявителями, представленными преимущественно медицинскими учреждениями. К сожалению, начиная с 2012 г. вследствие появления жестких требований к увеличению числа публикаций, отсутствия таких требований в отношении изобретательства и недостаточного финансирования возникла отрицательная динамика патентования российскими заявителями изобретений в сфере НКИ.
Так, например, по данным Роспатента за 2019 г. и первое полугодие 2020 г. среди включенных в базу данных Роспатента «Перспективные изобретения» 235 патентов лишь шесть из них имеют отношение к нейрокомпьютерным технологиям и искусственному интеллекту. Это в частности патент РФ № 2721189 «Детектирование разделов таблиц в документах нейронными сетями с использованием глобального контекста документа», направленный на распознавание документов; патент РФ № 2720363 «Способ формирования математических моделей пациента с использованием технологий искусственного интеллекта», позволяющий спрогнозировать возможные варианты течения болезни и подобрать оптимальную стратегию лечения; патент РФ № 2691214 «Распознавание текста с использованием искусственного интеллекта», позволяющий повысить эффективность распознавания текста за счет использования набора моделей машинного обучения и патент РФ № 2719797 «Способ оценки температуры вязко-хрупкого перехода металла», позволяющий обеспечить безопасную эксплуатацию технических объектов на основе использования обученной ИНС; патент РФ № 2710739 «Система и способ формирования эвристических правил для выявления писем, содержащих спам» позволяющая на основе разработанного алгоритма с элементами искусственного интеллекта выявлять содержащие спам письма; патент РФ № 2685996 «Способ и система предиктивного избегания столкновения манипулятора с человеком», позволяющая предотвратить столкновение промышленного робота-манипулятора с человеком, находящегося в рабочей зоне манипулятора .
Согласно табл. 5, среднегодовое количество выданных на имя российских заявителей за период 2015-2019 г.г в сфере ИИ и НКИ составляло 18,10 патентов. Следовательно, примерно 12 из них отнесены Роспатентом к числу неперспективных. Если же учесть, что среднегодовое количество полученных за упомянутый период во всем мире на ИИ и НКИ-технологии составляло 6327,08 патентов, то доля России от этого количества составляет лишь около 0,3% патентов. Эти более чем скудные результаты свидетельствуют о крайне неблагополучном положении дел в России по изобретательской деятельности в сфере ИИ и НКИ технологий. В частности, как свидетельствуют данные табл. 5, число российских патентов на изобретения в анализируемой сфере почти в 119 раз меньше, чем в США, в 73 раза чем в Японии и в 43 раза чем во Франции.
Научная база России тоже пока недостаточна для прорыва в области ИИ. Лидерами по числу публикаций в этой сфере являются США, Китай и Великобритания, публикационный рейтинг которых составляет соответственно 1677,8; 281,2 и 161,0, российские же публикации составляют лишь 1,16%; 6,93% и 12,11% от их соответствующего количества в этих странах (табл. 5). Особенно высоким является публикационный рейтинг США, превышающий почти в 6 раз количество китайских публикаций и определяющий лидирующую роль США по всем аспектам исследований и разработок ИИ. Причиной такого положения в Китае является дефицит кадров в области ИИ, количество которых составляет 50 тысяч, 43% из которых составляют привлеченные из США специалисты. Для более ясного понимания ситуации добавим, что по оценке Министерства промышленности и информатизации Китая для полноценного задействования исследовательской и изобретательской работы по различным сегментам ИИ Китаю требуется – 5 млн специалистов.
Таблица 5
Патентная и публикационная активность ряда стран мира в сфере ИИ и НКИ
Преимущество США в численности специалистов по ИИ-технологиям закономерно отражается на количестве компаний, работающих в данной сфере. Так, например, над разработкой процессоров и чипов трудятся 33 американских и 14 китайских компаний. В обработке естественного языка и разработке компьютерного зрения заняты соответственно 586 и 273, а в сфере машинного обучения, умных БПЛА, роботов и самоуправляемых автомобилей 488 и 304 компании. Вполне естественно, что для преодоления отмеченного отставания Китай год от года наращивает усилия по подготовке собственных и привлечению высококлассных специалистов из-за рубежа. Но не только Китай, все страны мира по данным Л. Ковачича испытывают кадровый голод в специалистах по ИИ, если учесть, что сегодня в мире их насчитывается всего 1,9 млн, из которых львиная доля - 850 тыс. работают в США.
Из изложенного следует, что формула «Кадры решают все» была, есть и будет фундаментом успехов любого государства во всех сферах его деятельности. К сожалению, вместо этой прописной истины, неоднократно подтвержденной жизненным опытом всей истории человечества, достаточно часто используется формула «От талантливых много проблем» без принятия в внимание, что от невежд проблем будет неизмеримо больше». Те государства, для которых формула «От талантливых много проблем» никогда не входили и не войдут в число развитых государств мира. Их удел подбирать объедки со стола развитых государств и обеспечивать их сырьевыми ресурсами. Пренебрежение формулой «Кадры решают все» привело к развалу СССР, а теперь ведет к прогрессирующему ухудшению положения России в большинстве сфер созидательной экономики со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.
Формула «Кадры решают все» означает получение правдивой информации о состоянии дел в любой сфере деятельности, подготовку и расстановку кадров в соответствии с их дарованиями, а не по признакам личной преданности, связей или родства, выявление и привлечение даровитых людей к решению стоящих перед страной задач, наделение их свободой действий и личной ответственностью за порученное дело, а также уважительное восприятие критики и принятие справедливых решений по любым делам. Государство, в котором дело будет поставлено таким образом, в короткий срок улучшит экономическую ситуацию в стране, завоюет прочный авторитет, добьется крупных успехов на научно-изобретательском поприще и заставит остальные страны относиться с должным к ней уважением. Сказанное в полной мере относится прежде всего к России в нынешнее непростое время ее истории.
Использованная литература:
1. Человекоподобные роботы: мечта или реальность? // Электронный ресурс //
2. Щюрина С.В., Данилов А.С. Искусственный интеллект как технологическая инновация для ускорения развития экономики // Экономика. Налоги. Право № 3, 2019. С. 125-133
3. Искусственный интеллект. Доклад ВОИС 2019 г. из серии «Тенденции развития технологии» ВОИС. Краткое изложение
4. Число выданных в мире патентов в сфере ИИ выросло в восемь раз за пять лет: tass.ru // Электронный ресурс // 2022 г.
5. WIPO. Technology Trends 2021. Assistive technology. – Электронный ресурс //
6. Перечень изобретений, получивших правовую охрану в России и включенных в базу данных Роспатента «Перспективные изобретения» за 2019 и первое полугодие 2020 года // Электронный ресурс