宏观经济研究：AI开启科技浪潮，中美竞争更显激烈

人工智能或将开启互联网时代以来第三波科技浪潮。2023年伊始，以ChatGPT为代表的AI科技点燃市场热度。互联网时代以来，全球已经发生了两波科技浪潮。第一波科技浪潮是以个人电脑为媒介的互联网迅速普及，全球互联网用户数量大幅增长。第二波科技浪潮是以智能手机为媒介的移动互联网进一步变革生产和生活方式。其特点都是科技创新提升了全社会各行业的运行效率和要素生产率。“AI+”模式可以广泛应用于各行各业，对传统的商业模式进行再次革新，可能成为21世纪第三个十年的经济增长动力。 科技浪潮带动投资热潮，全球研发投入增加。人工智能概念带火的第一个投资方向就是智能程序工具的开发，也即软件端。中国深耕AI领域多年，人工智能专利技术持续攀升，研究覆盖基础层、技术层和应用层，但距离美国人工智能程序水平仍有差距。人工智能概念带火的第二个投资方向是半导体产业，也即硬件端。“AI+”模式创造的算力和终端需求，或将缩短半导体产业从周期底部爬升的时间。中国短期内AI投资将偏向硬件端，解决“卡脖子”问题。 中美芯片产业竞争将更加激烈，美国试图推动产业链脱钩。自2018年美国开始对华科技制裁以来已有五年时间，制裁措施逐步加码。我们将美国对华制裁分为三个阶段，第一阶段制裁力度较弱，国产技术有所突破，抢占部分半导体市场。第二阶段，美国加强制裁力度，全方位封锁中国芯片发展，中国加速国产替代化进程。第三阶段，美国组建芯片联盟，试图将中国排挤出芯片产业链。 2023年，美国大搞“小院高墙”，强推“脱钩断链”。2022年8月9日，美国签署《芯片与科学法案》，2023年2月16日，美国拉拢日本、韩国和中国台湾组成的CHIP4联盟举行第一次正式会议，美国对华制裁进入新阶段。 一旦美国对华制裁升级至产业链层面，中国技术短板的劣势也将放大。可以预见到，美国将会采取更加全面、更加严苛的制裁措施。 “AI+”或将开启新一波科技浪潮和生产力提升，掌握更智能的人工程序和更强劲的芯片制造就掌握了未来，因此中美在这一领域的竞争将会更加激烈，美国对华制裁逐步加码，从制裁芯片企业到推动产业链脱钩。我们认为，中国具备人工智能发展的长期优势，因为软件端和硬件端的技术创新，最终都需要服务于应用层面。中国是全球最大的消费市场，人工智能在中国有着广泛的应用前景。中国互联网企业在应用层面的创新一直强于欧美。只要保持资本投入，技术不断进步，制度持续改进，克服关键问题，中国将在人工智能领域的大国竞争中取得最终胜利。 风险提示：美国对华制裁升级；中美科技战升级；美国经济衰退超预期；国际产业链脱钩加剧 1.人工智能或将开启第三波科技浪潮 2023年伊始，以ChatGPT为代表的AI科技点燃市场热度。AI技术的概念由来已久，一直处于技术的创新沉淀之中，较为缺乏与实体经济融合的应用场景。2022年底，ChatGPT横空出世，其强大的语言理解和文本生成能力迅速引发市场热议。ChatGPT展现出了撰写文案、编译代码、预测分析等能力，构建了一种AI技术全面融入人类社会的图景。2月2日，微软公告旗下所有产品将全线整合ChatGPT。“AI+”模式或将迅速扩展到各行各业，对传统行业进行新一轮升级，对经济产生深远影响。 图表1：ChatGPT指数 图表2：AIGC应用领域 我们认为，互联网时代以来，全球已经发生了两波科技浪潮。第一波科技浪潮是以个人电脑为媒介的互联网迅速普及，全球互联网用户数量大幅增长。1997年，全球互联网用户突破1亿，2001年达到5亿。虽然互联网泡沫导致股市暴跌，但大浪淘沙，真正具有增长空间和技术前景的互联网企业脱颖而出。2003年-2011年，全球PC出货量从1.69亿增加至3.65亿，年均复合增长率10.12%。互联网的普及和应用推动了21世纪第一个十年的经济增长。 图表3：个人电脑出货量和全球互联网用户数 第二波科技浪潮是以智能手机为媒介的移动互联网进一步变革生产和生活方式。2009年-2016年，全球智能手机出货量从1.74亿部增加到14.73亿部，年均复合增长率35.66%。 与此同时，中国移动互联网用户数也快速增长。移动互联的方式升级了传统商业的运营模式，成就了一大批互联网企业，有效提高了社会运行效率和要素生产率。移动互联网引领了21世纪第二个十年的经济增长。 图表4：全球智能手机出货量和中国移动互联网用户数 前两波科技浪潮均反映在费城半导体指数走势上— —1999-2000年的快速上涨和2013-2019年的缓慢牛市。2020年之后，费城半导体指数虽然大幅上升并创新高，但主要原因是疫情限制产能、中美科技制裁等供应端因素，次要原因才是汽车芯片、5G技术等需求端因素。我们认为，新能源汽车和5G技术仅仅是汽车行业和通信行业的技术升级，不足以推动科技浪潮。科技浪潮的定义是能够推动一个时代全社会各行业要素生产率普遍提升的技术创新，比如互联网和移动互联。 图表5：费城半导体指数 人工智能或将开启互联网时代下第三波科技浪潮。“AI+”模式可以广泛应用于各行各业，全面提升社会生产率。正如个人电脑和互联网，智能手机和移动互联，携载芯片和AI模型的智能终端或将开启“万物互联”的时代。更智能的AI程序，更强大的芯片和更快速的传输网络给予社会发展的新可能，对传统的商业模式进行再次革新。人工智能可能成为21世纪第三个十年的经济增长动力。 图表6：科技浪潮提升全要素生产率 2.第三波科技浪潮带动投资热潮 科技浪潮带动投资热潮。3月30日，国际数据公司IDC发布《2023年V1全球人工智能支出指南》。IDC预测，全球人工智能(包括以人工智能为中心的系统的软件、硬件和服务)支出在2023年将达到1540亿美元，同比增长26.9%。到2026年AI相关产业资本支出将超过3000亿美元，2022-2026年的复合年增长率(CAGR)将达到27%。其中，中国人工智能市场支出规模将在2023年增至147.5亿美元，约占全球总规模十分之一。 2026年中国AI市场将实现264.4亿美元市场规模，2021-2026五年复合增长率（CAGR）将超20%。IDC认为在整个预测期间，美国将占到所有人工智能支出的一半以上，西欧预计将占到20%以上，中国预计将排在第三位。 2.1投资热潮助推全球研发投入增加 人工智能概念带火的第一个投资方向就是智能程序工具的开发，也即软件端。ChatGPT就是一种人工智能技术驱动的自然语言处理工具。ChatGPT爆火后，2023年1月3日，微软宣布向OpenAI追加数十亿美元100亿美元投资。2月4日，谷歌宣布向人工智能公司Anthropic投资3亿美元，3月15日，Anthropic发布了一款类似ChatGPT的产品Claude。此外，埃隆马斯克4月17日表示，将开发一个新版本的人工智能聊天机器人TruthGPT。 图表7：互联网企业人工智能领域布局 中国互联网企业深耕AI领域多年，BAT均在开发AI语言模型，迅速跟进Chatgpt。2023年3月16日，百度正式发布大语言模型、生成式AI产品“文心一言”。4月7日，阿里巴巴推出“通义千问”。腾讯也在一直进行类ChatGPT项目“混元助手”的研发。除了BAT外，字节跳动、360、科大讯飞、京东等中国企业也在加快类ChatGPT产品的研发和应用。 中国人工智能专利技术持续攀升，研究覆盖基础层、技术层和应用层。在2010-2019年十年里，全球人工智能专利申请超过52万件，其中，中国人工智能专利申请量38.96万件，居世界第一。根据工信部电子知识产权中心《2020年人工智能中国专利技术报告》，2019年，中国人工智能技术专利申请总量首次超过美国，成为全球申请数量最多的国家。 从专利分布来看，云计算、计算机视觉、深度学习和自动驾驶占比较高，我国在关键技术领域的研发已具备一定基础。 图表8：中国人工智能专利申请量 图表9：人工智能专利领域分布 互联网企业和高等院校是人工智能技术发展的主力军，也是未来AI技术投资的重点。在互联网企业中，百度、腾讯和阿里的人工智能申请和授权量都位居前十。在高等院校中，清华大学、浙江大学、北京航空航天大学等成为人工智能领域的重要创新主体。此外，国家电网监测聚焦于平台、预警平台、智能巡检机器人等在AI技术应用层面创新。总体来说，我国人工智能技术产学研合作稳步推进，加快科技创新。 图表10：AI创新前十名主体专利申请量和授权量 图表11：中国AI创新主体高价值专利技术布局 2.2人工智能技术提升全球芯片需求 人工智能概念带火的第二个投资方向就是半导体产业，也即硬件端。“AI+”模式创造的算力需求和终端需求，或将缩短半导体产业从周期底部爬升的时间。全球半导体产业正处于周期底部。从历史数据看，全球半导体产业的销售和投资都呈现出周期性特征，一般4-5年经历一轮完整周期。2021年末至2022年初，全球半导体销售额同比增速基本见顶，然后迅速下行，2023年2月，同比-24.4%。全球半导体销售额快速下行的原因在于，一方面，2022年全球智能手机出货量同比-11.4%，消费电子端芯片需求减弱； 另一方面，2021年全球汽车“缺芯”导致产能扩张，2022年芯片短缺有所缓解。 图表12：半导周期 图表13：全球半导体资本支出 一方面，人工智能模型训练所需算力指数级增长，拉动芯片需求。根据OpenAI研究报告，人工智能模型从2012年的视觉识别程序AlexNet到2018年的智能围棋程序AlphaGo Zero，其训练量增加了30多万倍。目前，人工智能训练所需的算力每3.5个月就翻倍，远超芯片产业摩尔定律—每18个月芯片性能翻倍。这也就意味着芯片性能提升不及算力需求增长的缺口必须通过增加数量来弥补。 图表14：人工智能训练模型算力快速增长 另一方面，人工智能从训练成型到场景落地，还是离不开芯片。“AI+”模式最大的价值在于将技术和产业相融合，提升创造力和生产力，推动社会经济增长。比如“AI+工业”，借助人工智能技术，不仅可以在生产过程中使用智能机器人，实现自动化生产线，提高生产效率，而且可以在产品中增加人工智能模块，实现用户远程操控、数据自动采集分析等复杂功能，改善用户体验。不过，人工智能技术对生产过程和产品本身的提升都需要以携带芯片的智能设备作为基础。 图表15：中国工业机器人产量 中国短期内AI投资将偏向硬件端，解决“卡脖子”问题。IDC认为，AI硬件支出在五年预测期内占比仍将超中国市场总规模的一半，长期而言，随着AI基础设施建设的逐步完善，硬件在中国市场总规模的比重将逐步降低。AI软件市场在五年预测期内有较大发展潜力，IDC预测，AI软件支出规模将在2026年增长至76.9亿美元，约占市场总规模的29%，较2021年提升十个百分点。AI服务市场将会以略低于软件市场的增速进一步扩大规模。其中占主导地位的IT服务领域将在2026年达到32.7亿美元市场规模，较2021年扩大近四倍，五年CAGR接近30%。AI服务市场的需求也在不断增长，这也推动了市场规模的扩大。 图表16：中国人工智能市场支出预测 我们认为，IDC可能低估了中国未来几年在人工智能领域的资本支出强度。一方面，中美国内研发支出远远领先德国、法国和英国这三个欧洲代表国家之和，经济决定了欧洲在投资支出方面可能不及中美。另一方面，从人工智能的硬件端—半导体产业—来说，这是中国目前面临的“卡脖子”问题，也是亟待解决的技术难题，中国政府和企业必将投入更多资金。最后，AI技术不是空中楼阁，需要落地实践。中国是世界上最大的消费市场之一，人工智能在中国有广泛的应用前景，这意味着中国在应用服务端的投资可能较强。 图表17：中美欧国内研发支出 3.全球芯片产业竞争将更加激烈 自2018年美国开始对华科技制裁以来已有五年时间，制裁措施逐步加码。2018年4月16日，美国商务部宣布对中兴实施为期七年的技术禁令，标志着中美科技战开启。2019年5月15日，美国总统特朗普发布总统令，禁止使用“敌对国家”的信息和通信及服