本战略研究的主要内容包括三大部分，即战略背景、战略设计和战略保障。战略背景从国内外人工智能发展情况、关键技术及未来发展趋势入手，分析人工智能发展的概况；战略设计提出了人工智能在生态领域应用的总体思路，科学规划“人工智能+生态”发展战略；战略保障设计制定“人工智能+生态”发展战略实施的各项保障措施。

AI生态——人工智能+生态发展战略本书编委会

编著: 李世东梁永伟王继龙胡萍陈志泊

张旭顾红波

其他成员（排名以所编写章节为序）:

黄河燕陈益强李冬梅黄永锋雍俊海

赵燕东白莹毛先领纪雯谷洋

蒋鑫龙杨晓东李金兰朱煜徐艳艳

柯登峰王岩刘文萍宋以宁周宏志

欧阳秋霖孙钰邓广欧阳萱刘燕

郭颖陈艳李凡巩维艳沙治波

柳莹于利刘学洋檀稳张向扬

杨华赵玥龚超高惺惟王冀

刘永选刘晓倩闫瑞华邵左淯AI生态——人工智能+生态发展战略

近年来，人工智能在解决生态安全、提高生态保护和生态修复效率方面的优势在全球范围内引发了高度关注，日益成为推动生态现代化发展不可替代的重要技术手段之一。

大约在半个世纪以前，科学家首次提出了“人工智能”的概念。过去数十年间信息网络技术的迅猛发展，尤其是近年来云计算和大数据的日趋成熟和广泛应用，为人工智能的发展提供了有力的支撑。2017年3月，人工智能首次写入我国政府工作报告；2017年7月8日，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，明确提出将人工智能作为发展新一代信息技术的主要方向。未来的一段时间将是人工智能快速发展，并深入各行各业和消费者个人生活的新时代。

近年来，国内外专家、学者在人工智能研究方面做了大量工作，尤其在图像识别、语音识别、自然语言处理等方面开展了多项研究，但关于人工智能在生态领域应用的研究并不多见。“人工智能+生态”发展战略重点研究人工智能在生态领域的应用战略，旨在积极把握人工智能总体发展趋势，以引领生态现代化为出发点，以人工智能技术为核心，以跨业务融合为主线，坚持应用导向、创新驱动、聚焦突破、融合发展的理念，推动人工智能技术在生态建设中的应用。

本战略研究的主要内容包括三大部分，即战略背景、战略设计和战略保障。战略背景从国内外人工智能发展情况、关键技术及未来发展趋势入手，分析人工智能发展的概况；战略设计提出了人工智能在生态领域应用的总体思路，科学规划“人工智能+生态”发展战略；战略保障设计制定“人工智能+生态”发展战略实施的各项保障措施。

本研究凝聚了一批人工智能和生态专家学者，从理论和实践两个层面，深入研究人工智能在生态领域的发展思路和重点应用，拟推动建设一批“人工智能+生态”示范应用工程，形成一批自主知识产权产品和集成应用解决方案，促进人工智能在生态领域应用成果的快速转化。“人工智能+生态”发展战略研究通过全面、系统地分析人工智能技术在生态领域应用的可行性和基本思路，规划人工智能在生态保护、生态修复、生态灾害防治、生态产业、生态管理等方面的应用，全面提升生态治理能力和治理水平。人工智能技术在生态领域的应用研究不仅有利于提高生态领域信息化水平，更有利于促进生态现代化全面发展，为推动我国生态文明和美丽中国建设做出积极贡献。

本研究验收专家组认为，本研究首次系统完整地开展了林业生态领域人工智能发展战略设计，研究成果对指导人工智能技术在生态领域的系统应用、提高生态领域信息化水平、建设生态文明和美丽中国具有重大理论价值和现实意义；提出的“人工智能+生态”应用的顶层设计、标准体系框架以及共创共享机制，具有创新性；通过全面分析人工智能技术在生态领域应用的可行性和基本思路，科学规划了人工智能在生态保护、生态修复、生态灾害防治、生态产业、生态管理等方面的应用，技术全面、先进，具有很强的指导性和实践性。

作者2019年7月

第一篇战 略 背 景

第1章人工智能概述3

1.1人工智能基本概念3

1.1.1什么是智能3

1.1.2什么是人工智能4

1.2人工智能发展历史7

1.2.1起步发展期（20世纪50—60年代前）7

1.2.2反思发展期（20世纪60—70年代）8

1.2.3应用发展期（20世纪70—80年代）9

1.2.4低迷发展期（20世纪80—90年代）11

1.2.5稳步发展期（20世纪90年代—21世纪初）11

1.2.6蓬勃发展期（2010年以后）14

1.3人工智能主要流派15

1.3.1符号主义学派15

1.3.2连接主义学派16

1.3.3行为主义学派17

1.4人工智能发展现状18

1.4.1研究现状19

1.4.2产业现状23

1.5人工智能发展趋势30

1.5.1国内外研究趋势31

1.5.2产业发展趋势32

1.6小结36

第2章人工智能关键技术38

2.1人工智能前沿方法38

2.1.1机器学习方法38

2.1.2群体智能计算方法44

2.1.3混合增强智能方法45

2.1.4类脑计算50

2.2人工智能热点技术52

2.2.1传感器技术52

2.2.2计算机视觉54

2.2.3自然语言处理57

2.2.4生物特征识别59

2.2.5人机交互63

2.3人工智能新兴技术65

2.3.1智能计算硬件技术65

2.3.2自主无人技术66

2.3.3脑机接口68

2.4小结71

第3章“人工智能+生态”应用技术研究72

3.1人工智能在植物识别中的应用研究72

3.1.1植物识别应用发展概况72

3.1.2植物识别关键技术发展前沿74

3.1.3人工智能植物识别关键技术76

3.2人工智能在动物识别中的应用研究78

3.2.1动物识别技术发展概况78

3.2.2动物识别技术发展前沿80

3.2.3人工智能动物识别关键技术81

3.3人工智能在植物病虫害识别中的应用研究85

3.3.1植物病虫害识别技术发展概况85

3.3.2植物病虫害监测技术86

3.3.3人工智能植物病虫害识别关键技术88

3.4机器人生态应用研究91

3.4.1机器人生态应用发展概述92

3.4.2机器人相关前沿技术94

3.4.3机器人生态应用关键技术95

3.5无人机生态应用研究98

3.5.1无人机发展概述98

3.5.2无人机相关前沿技术98

3.5.3无人机在生态领域的应用100

3.6小结101

第二篇战 略 设 计

第4章“人工智能+生态”发展战略思路105

4.1发展背景105

4.1.1态势分析106

4.1.2需求分析109

4.1.3机遇与挑战113

4.1.4发展趋势115

4.2总体思路116

4.2.1以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引116

4.2.2以生态现代化需求为导向117

4.2.3以新一代人工智能为动力119

4.2.4融合创新，智慧跨越120

4.2.5建设生态文明，实现美丽中国122

4.3基本原则123

4.4发展目标125

4.5小结127

第5章“人工智能+生态”重点应用领域128

5.1生态保护人工智能应用体系128

5.1.1概述128

5.1.2自然保护地监测与管护领域129

5.1.3森林生态系统保护领域133

5.1.4草原生态系统保护领域135

5.1.5湿地生态系统保护领域136

5.1.6荒漠生态系统保护领域136

5.1.7生物多样性保护领域137

5.2生态修复人工智能应用体系141

5.2.1概述141

5.2.2种苗培育领域142

5.2.3营造林领域145

5.2.4草原修复领域148

5.2.5湿地恢复领域151

5.2.6国家重点生态工程领域152

5.3生态灾害防治人工智能应用体系154

5.3.1概述154

5.3.2林草防火领域154

5.3.3林草病虫害防治领域157

5.3.4防沙尘暴领域157

5.3.5防野生动植物疫源疫病领域158

5.4生态产业人工智能应用体系160

5.4.1概述160

5.4.2生态旅游领域162

5.4.3林化工业领域165

5.4.4木材加工利用领域166

5.4.5经济林和林下经济产业领域168

5.4.6竹藤产业领域173

5.4.7花卉产业领域174

5.4.8林产品贸易领域176

5.5生态管理人工智能应用体系177

5.5.1概述177

5.5.2生态管理部门工作领域178

5.5.3自然保护地工作领域184

5.5.4农村工作领域186

5.5.5公益组织工作领域188

5.6小结191

第6章“人工智能+生态”开源共享战略192

6.1互联网思维与开源共享模式192

6.1.1互联网思维192

6.1.2开源共享战略的必要性196

6.1.3开源共享模式198

6.1.4开源共享未来发展趋势199

6.2开源共享架构及平台200

6.2.1开源共享架构及平台发展现状201

6.2.2开源共享架构及平台存在问题201

6.2.3开源共享架构及平台建设需求202

6.2.4开源共享核心架构及平台202

6.2.5开源共享架构及平台发展战略205

6.3开源共享与知识产权保护207

6.3.1开源共享与知识产权保护的矛盾性208

6.3.2开源共享与知识产权保护的一致性208

6.3.3开源共享知识产权保护现状与建议209

6.4小结212

第7章“人工智能+生态”标准战略213

7.1标准战略目标和原则213

7.1.1标准战略目标213

7.1.2标准编制原则215

7.2国内外人工智能标准现状215

7.2.1国外人工智能标准现状215

7.2.2国内人工智能标准现状220

7.2.3“人工智能+生态”标准现状分析233

7.3“人工智能+生态”标准体系框架234

7.3.1基础标准234

7.3.2平台/支撑标准236

7.3.3关键技术标准239

7.3.4产品及服务标准241

7.3.5应用标准246

7.3.6安全/伦理标准249

7.4小结250

第8章“人工智能+生态”安全战略251

8.1“人工智能+生态”风险分析251

8.1.1什么是“人工智能+生态”风险251

8.1.2“人工智能+生态”风险的分类251

8.1.3“人工智能+生态”风险的特性254

8.2“人工智能+生态”安全战略措施255

8.2.1构建“人工智能+生态”安全评估评价机制255

8.2.2构建“人工智能+生态”安全控制管理机制258

8.2.3构建“人工智能+生态”安全监测应急机制261

8.3“人工智能+生态”安全监管体系263

8.3.1“人工智能+生态”安全监管体系现存问题263

8.3.2“人工智能+生态”安全监管体系建设思路265

8.3.3“人工智能+生态”安全监管体系关键环节266

8.4“人工智能+生态”安全核心技术270

8.4.1生态传感数据安全存储管理技术270

8.4.2生态数据智能分析中隐私保护技术271

8.4.3生态数据共享中所有权保护与认证技术272

8.4.4生态数据的溯源与追踪技术273

8.5小结273

第三篇战 略 保 障

第9章“人工智能+生态”政策机制保障277

9.1国家生态与信息化政策机制建设现状277

9.1.1相关政策机制概述277

9.1.2准确把握政策机制的新特点和新要求284

9.2建立健全“人工智能+生态”政策机制285

9.2.1做好顶层设计，统筹规划指导285

9.2.2强化法制建设，规范政策体系286

9.2.3促进协调发展，推进长效机制286

9.2.4加强监督管理，优化政策执行287

9.2.5坚持公开透明，强化政策公平287

9.2.6加强机制建设，推动政策保障288

9.3制定完善“人工智能+生态”伦理规范288

9.3.1“人工智能+生态”发展中的伦理问题288

9.3.2“人工智能+生态”发展伦理的影响因素289

9.3.3“人工智能+生态”发展中伦理问题的解决途径290

9.4建立“人工智能+生态”共创共享机制291

9.4.1完善共创共享机制的相关政策291

9.4.2提升共创共享机制的服务体系291

9.4.3建立共创共享机制考核评价机制291

9.5小结292

第10章“人工智能+生态”科技支撑保障293

10.1聚集“人工智能+生态”科技研发资源293

10.1.1“人工智能+生态”科技资源的整合研究概述293

10.1.2高等院校和科研机构科技资源整合294

10.1.3企业科技资源整合295

10.1.4科技中介机构资源整合296

10.1.5区域科技资源整合297

10.1.6“人工智能+生态”科技资源整合模式对策建议299

10.2实施“人工智能+生态”应用技术项目299

10.2.1“人工智能+生态”应用技术项目的提出299

10.2.2“人工智能+生态”应用技术项目分析300

10.2.3“人工智能+生态”应用技术项目可行性论证302

10.2.4“人工智能+生态”应用技术项目的评估303

10.3推动“人工智能+生态”科技成果转化303

10.3.1“人工智能+生态”科技成果转化主体的确定303

10.3.2创新“人工智能+生态”科研成果转化体制304

10.3.3利用政府采购，促进“人工智能+生态”科技转化305

10.3.4开展“人工智能+生态”技术应用试点示范305

10.4建立“人工智能+生态”知识产权体系306

10.4.1“人工智能+生态”知识产权现状分析306

10.4.2“人工智能+生态”知识产权体系协同发展308

10.5成立“人工智能+生态”研究院309

10.5.1“人工智能+生态”研究院的建立309

10.5.2建立与企业共同研发机制311

10.5.3建立科技研发的“产学研用资”融合机制312

10.5.4建立科技研发的引领机制312

10.6小结313

第11章“人工智能+生态”人才资源保障314

11.1培养“人工智能+生态”高端人才314

11.1.1高端人才的基本内涵及特征314

11.1.2高端人才对“人工智能+生态”发展的重要性分析315

11.1.3集聚和培养高端人才中现存问题316

11.1.4建立高端人才集聚和培养机制317

11.2加强“人工智能+生态”技能培训319

11.2.1加强“人工智能+生态”技能培训的必要性分析319

11.2.2“人工智能+生态”技能培训的现存问题320

11.2.3促进“人工智能+生态”技能培训产学研结合320

11.2.4建立“人工智能+生态”技能培训机制321

11.3推广“人工智能+生态”科普活动322

11.3.1“人工智能+生态”科普活动现状分析322

11.3.2推动科研人员参与“人工智能+生态”科普活动323

11.3.3构建“人工智能+生态”科普活动效果评估框架323

11.4设立“人工智能+生态”人才机构325

11.4.1在林业院校内设立人工智能学院326

11.4.2在中国林学会下设立人工智能分会326

11.4.3共建研发中心，实现“产学研用资”一体化327

11.5小结327

第12章“人工智能+生态”资金投入保障328

12.1确立政府投入的主导地位328

12.1.1政府财政资金的作用328

12.1.2政府财政资金投入机制创新328

12.1.3财政资金引导支持建议330

12.2发挥金融市场的推动作用331

12.2.1“人工智能+生态”与金融市场的结合331

12.2.2“人工智能+生态”的金融支持建议332

12.3强化企业的投资主体作用333

12.3.1企业不同投资阶段及主要特征333

12.3.2企业作为投资主体的作用335

12.3.3企业投资的主要方式336

12.4鼓励其他社会资本投资337

12.4.1债券融资337

12.4.2股市资本融资337

12.5建立风险投资机制338

12.6小结338

参考文献340

后记359

l 从国内外人工智能发展情况、关键技术及未来发展趋势入手，分析人工智能发展的战略背景； 

l 从技术角度分析人工智能在生态领域应用的总体思路，科学规划“人工智能+生态”发展战略；

l 设计制定“人工智能+生态”发展战略的各项措施。

积极把握人工智能总体发展趋势，以引领生态现代化为出发点，以人工智能技术为核心，以跨业务融合为主线，坚持应用导向、创新驱动、聚焦突破、融合发展的理念，推动人工智能技术在生态建设中的应用。

李世东，国家林业和草原局信息中心主任，博士，教授级高级工程师。主要著作有《中国林业电子政务》《中国林业信息化发展战略研究》等60余部。在《林业科学》《生态学报》等核心期刊发表论文100多篇。