6163篇AI論文談到的趨勢(shì)與變化

□文/Kakao AI Report

6163篇AI論文談到的趨勢(shì)與變化

□文/Kakao AI Report

最近，有關(guān)人工智能（AI）的研究在各個(gè)領(lǐng)域都取得了顯著的成果。這主要?dú)w功于長(zhǎng)期以來(lái)一直致力于這個(gè)研究領(lǐng)域的AI研究人員的努力。如果根據(jù)引用次數(shù)、參與人數(shù)、接受論文數(shù)量和歷史記錄來(lái)看，關(guān)于AI的最重要的學(xué)術(shù)會(huì)議就是ICML（International Conference on Machine Learning） 和 NIPS（Neural Information Processing Systems）。相較于ICML的重點(diǎn)是機(jī)器學(xué)習(xí)，NIPS涵蓋的課題領(lǐng)域更為廣泛，包括認(rèn)知科學(xué)和應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)。在37年前的1980年，ICML舉行了首次學(xué)術(shù)會(huì)議，并于今年8月在悉尼舉行了第34次會(huì)議。NIPS成立于1987年，計(jì)劃于2017年12月在加利福尼亞舉行第30屆會(huì)議。

為了研究AI領(lǐng)域的最新趨勢(shì)，研究小組對(duì)2005年至2016年期間ICML和NIPS發(fā)表的6163篇科學(xué)論文進(jìn)行了薈萃分析。最新的研究結(jié)果揭示了AI研究的最新趨勢(shì)和變化。通過對(duì)過去12年來(lái)被引用次數(shù)最多的論文進(jìn)行研究，從各種角度，如從諸如累積引用，作者的合作網(wǎng)絡(luò)，及論文中關(guān)鍵字的變化等角度入手，以分析AI研究領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢(shì)和變化。

過去12年接受的論文數(shù)量的變化

從2005年到2016年，ICML總共接受了2315份論文。2016年接受的論文數(shù)量為322篇，比11年前的134篇論文翻了一倍還多。

而至于NIPS，接受的論文數(shù)量從2005年的207份增加到2016年的568份，增加了一倍多。

圖1 ICML在過去12年接受的論文數(shù)量的變化

研究團(tuán)隊(duì)可以證實(shí)，對(duì)于ICML和NIPS來(lái)說，2012年接受的論文數(shù)量與2011年相比都有顯著上升。這是2012年人工智能研究歷史上的一個(gè)重要事件。2012年，Geoffrey E.Hinton教授和他的團(tuán)隊(duì)（多倫多大學(xué)）在Imagenet大型視覺識(shí)別大賽（ILSVRC）中使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)展示了一個(gè)很好的成果。

圖2 NIPS在過去12年接受的論文數(shù)量的變化

作者引用次數(shù)

表1顯示了（分別為NIPS和ICML）中接受論文和被引用總數(shù)最高的前30名作者。 （原始文件在這里：https∶//github.com/giallo41/Data_Science/blob/master/Conf/data/ALL_most_cited_author_Graph.xlsx）

圖3 在過去的12年里，ICML中被引用次數(shù)最高的前20名作者

圖4 在過去12年里，NIPS中被引用次數(shù)最高的前20名作者

圖5 在過去12年里，ICML和NIPS中累計(jì)被引用次數(shù)最高的前20名作者

該研究小組調(diào)查了在ICM和NIPS中排名前15位的作者的12年變化趨勢(shì)。結(jié)果表示，那些在接受論文數(shù)量上逐漸變化的作者，每年也會(huì)不斷地發(fā)表論文。在GitHub上可以找到完整的ICML和累計(jì)引用的列表。

合作網(wǎng)絡(luò)

圖6顯示了ICML和NIPS接受的論文中被引用最多的作者的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。粗體線意味著他們經(jīng)常作為合作者出版。為了更好地進(jìn)行分析，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了由15位被引用次數(shù)最多的作者發(fā)表論文的共同作者的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖。分析中使用的數(shù)據(jù)可以在GitHub中找到。

表1 NIPS和ICML中接受論文和被引用總數(shù)最高的前30名作者

表2 大多數(shù)引用的文章由這15位作者撰寫

最常用于標(biāo)題的關(guān)鍵字

為了間接地展示出過去12年里人工智能領(lǐng)域的研究課題的變化，研究團(tuán)隊(duì)分析了論文標(biāo)題中的關(guān)鍵字的變化。首先，團(tuán)隊(duì)在過去的12年中，用了詞“云”來(lái)了解趨勢(shì)變化的大致情況。過去12年在ICML和NIPS中使用頻率最高的兩個(gè)關(guān)鍵字是“學(xué)習(xí)”和“模型”。由于這兩個(gè)詞是目標(biāo)研究期間在論文標(biāo)題中出現(xiàn)的頻率最高，所以團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，除了這兩個(gè)詞之外的其他關(guān)鍵字將顯示AI研究的趨勢(shì)變化。選定的基礎(chǔ)年份是2006年、2011年和2016年。選擇5年的時(shí)間間隔能夠更為清楚地研究變化。

圖6 具有較高引用率的作者協(xié)作網(wǎng)絡(luò)

圖7 ICML年度關(guān)鍵詞

出現(xiàn)在ICML接受的論文標(biāo)題中的關(guān)鍵詞（更大的詞意味著它們更常用于標(biāo)題中。）

對(duì)于ICML收錄的論文，2006年論文題目中最常使用的關(guān)鍵詞是“貝葉斯”、“核”和“分類”。 但是，2016年收錄的論文則頻繁出現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)”、“算法”、“優(yōu)化”，“深度”等關(guān)鍵詞。

NIPS收錄的論文標(biāo)題中出現(xiàn)的關(guān)鍵字（越大的詞意味著它們更常在標(biāo)題中出現(xiàn)）。

對(duì)于NIPS收錄的論文，2006年論文題目中最常使用的關(guān)鍵詞是“貝葉斯”、“核”、“分類”和“聚類”，與ICML收錄的論文中出現(xiàn)的相似。相比之下，“深度”、“自然”、“網(wǎng)絡(luò)”和“隨機(jī)”等詞在2016年被NIPS收錄的論文中出現(xiàn)最為頻繁。對(duì)這些關(guān)鍵詞的考察，我們了解了過去10年研究主題的變化。

為了了解過去10年人工智能研究課題的變化，對(duì)頻繁出現(xiàn)的標(biāo)題關(guān)鍵詞進(jìn)行了分析。

雖然關(guān)鍵字“深度”在ICML中沒有出現(xiàn)，但在2006年的NIPS中出現(xiàn)了一次。但2016年“網(wǎng)絡(luò)”一詞成為最顯著的關(guān)鍵字，在ICML中出現(xiàn)了22次，在NIPS中出現(xiàn)了43次。

AI領(lǐng)域研究員網(wǎng)絡(luò)

AI研究網(wǎng)絡(luò)的主要broker是Michael I.Jordan。

圖8 NIPS年度關(guān)鍵詞

圖9 ICML錄用論文中的標(biāo)題關(guān)鍵詞比較：2006年和2016年

圖10 NIPS錄用論文中的標(biāo)題關(guān)鍵詞比較：2006年和2016年

研究團(tuán)隊(duì)還根據(jù)NIPS和ICML的錄用論文，對(duì)研究人員網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。特別注意網(wǎng)絡(luò)中研究人員的身份。所選擇的基本指標(biāo)是度中心性（degree centrality），其通過對(duì)每個(gè)實(shí)體對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的其他實(shí)體的直接鏈接的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)衡量實(shí)體的連接度，以及中介中心性（Betweenness Centrality），指的是作為連接網(wǎng)絡(luò)中的其他實(shí)體的broker的能力。為了將這兩個(gè)概念應(yīng)用于研究網(wǎng)絡(luò)，度中心性意味著研究人員之間的直接聯(lián)系的程度，而中介中心性意味著研究人員之間broker的能力。對(duì)于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究人員數(shù)量，NIPS為5878人，ICML為3949人。

對(duì)于NIPS來(lái)說，加州大學(xué)伯克利分校教授Michael I. Jordan在度中心性和中介中心性領(lǐng)域排名第一。Jordan也是吳恩達(dá)的指導(dǎo)教授，他被稱為四大AI大神之一。在ICML中介中心性領(lǐng)域Jordan排名第一。這意味著Michael I. Jordan是AI研究網(wǎng)絡(luò)的靈魂人物。換句話說，他是連接兩個(gè)研討會(huì)研究網(wǎng)絡(luò)研究人員的關(guān)鍵實(shí)體。通常，broker對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信進(jìn)行控制，網(wǎng)絡(luò)的成員依賴于broker。網(wǎng)絡(luò)分析表明，Michael I. Jordan一直是人工智能研究的中心人物。

除了Jordan，所謂的AI大神，如Jordan的學(xué)生吳恩達(dá)，Geoffrey E. Hinton和Yoshua Bengio也占據(jù)了網(wǎng)絡(luò)排名的頂層。在韓國(guó)，密歇根大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系教授Honglak Lee在ICML排名第十九位，他是在吳恩達(dá)的指導(dǎo)下完成博士論文的。

1.數(shù)據(jù)收集

ICML 會(huì) 議 ∶http∶//www.machinelearning.org/icml.html

NIPS 進(jìn)程 ∶https∶//papers.nips.cc/

2005年至2016年期間錄用的論文被使用情況。

2.抽樣

使用了2005年至2016年間在ICML錄用的2315篇論文和NIPS錄用的3848篇論文。

3.論文引文

使用網(wǎng)站 https∶//scholar.google.co.kr檢查文章標(biāo)題的引用。隨著新論文的錄用，現(xiàn)有論文的引用次數(shù)逐漸增加。為分析目的，引用次數(shù)為4月21日的數(shù)量為基礎(chǔ)。

4.分析方法

https∶//github.com/giallo41/Data_Science/tree/master/Conf

研究團(tuán)隊(duì)收集的數(shù)據(jù)文件和用于分析的Python源代碼可以在這里找到。

·ICML和NIPS論文題目、作者以及過去12年每篇論文的引用次數(shù)以Excel格式統(tǒng)計(jì)，并使用Python的Pandas DataFrame進(jìn)行分析。

·添加了每個(gè)作者過去12年的累計(jì)引用次數(shù)，并且使用dataframe.sort（）方法選擇了大多數(shù)引用的作者。

·對(duì)于論文標(biāo)題分析，標(biāo)題中的單詞被分隔并轉(zhuǎn)換為小寫。那么這樣的話，就像‘∶’,‘?’,‘for’,‘a(chǎn)’,‘a(chǎn)n’ ,’in’, ‘of’,‘with’,‘a(chǎn)nd’, ‘the’, ‘to’, ‘on’, ‘from’, ‘by’,‘using’, ‘very’, ‘via’, ‘it’, ‘that’, ‘a(chǎn)s’,‘,’ ,’which’, ‘-’, ‘through’, ‘without’,‘while’, ‘is’, ‘than’, ‘where’, ‘much’,‘many’, ‘or’ 和 ‘so’被丟棄。

·由Python提供的單詞云包用于詞云分析，其描述了每個(gè)關(guān)鍵字在相對(duì)字體大小方面的發(fā)生頻率。

5.網(wǎng)絡(luò)分析的概念和方法

（1）概念

有時(shí)研究人員獨(dú)立主導(dǎo)完成研究，有時(shí)與其他人合作進(jìn)行研究。我們假設(shè)有研究員A，研究A可以參與研究（a），也參與研究（b）。在這種情況下，研究人員A可以作為兩個(gè)研究之間的橋梁。正如我們從這個(gè)例子中所看到的，中間人有可能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中連接不同的信息或知識(shí)。在許多對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)感興趣的領(lǐng)域，包括組織社會(huì)學(xué)，（可能）擔(dān)任中間人角色的實(shí)體對(duì)已經(jīng)使用“中介中心性（betweenness centrality）”的概念進(jìn)行了研究。該方法也適用于本文。此外，考察實(shí)體之間的聯(lián)系程度的度中心性（Degree Centrality）也被用作測(cè)量指標(biāo)。度中心性確定一個(gè)實(shí)體對(duì)與其相關(guān)的其他實(shí)體的影響程度。

（2）方法

對(duì)2005—2016年期間NIPS和ICML錄用的論文作者做出總結(jié)。ICML的研究人員為3949人，NIPS為5878人。作者的列表被排序成行和列，產(chǎn)生一個(gè)方形矩陣。 ICML是一個(gè)3949×3949矩陣，NIPS是一個(gè)5878×5878矩陣。我們計(jì)算了每位研究人員與其他研究人員一起寫論文的次數(shù)。如果A和B一起寫了四篇論文，那么A列B列中的值為4。這個(gè)矩陣是使用UCINET 6.0進(jìn)行分析的，這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析工具。從分析結(jié)果中，我們提取了分別為度中心性和中介中間性前20名。