人工智能對傳統(tǒng)產業(yè)轉型效益評價模型
—— 以層次分析法為基礎

陳文建 郭晟萱 王子琪 王子岳 沈潔 吉林大學

一、緒論

改革開放以來，我國工業(yè)迅猛發(fā)展，建設了世界上最全的工業(yè)體系，但是我國工業(yè)結構仍然存在不合理，高投入、高污染、低效益的粗放式發(fā)展阻礙了經濟的發(fā)展（田學斌等，2019），傳統(tǒng)產業(yè)亟須升級。自傳統(tǒng)產業(yè)轉型提出以來，很多學者都提出了自己的方法，如葉寧等以三明市為例提出優(yōu)化產品結構，提高產品附加值，依托開放式創(chuàng)新，提升創(chuàng)新能力，激活新動能，加快數(shù)字化融合發(fā)展，優(yōu)化升級傳統(tǒng)產業(yè)鏈，推動產業(yè)集聚，優(yōu)化人才生態(tài)環(huán)境等路徑來實現(xiàn)傳統(tǒng)產業(yè)轉型；張惠琴等提出讓傳統(tǒng)產業(yè)和新興產業(yè)在產品、技術和結構這三個層面相互融合來促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型；顏育俊等提出讓傳統(tǒng)產業(yè)的改造提升和新興產業(yè)的發(fā)展培育同時進行來促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型；胡俊等提出通過人工智能來推動產業(yè)轉型……眾多文獻提出，發(fā)展以人工智能為代表的科技產業(yè)能夠有效助力傳統(tǒng)產業(yè)轉型。

目前的研究大多集中于人工智能通過具體的措施來促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型，但很少有文獻指出是通過何種路徑來促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型的，也沒有給出這些措施對促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型應有的理想效果。本文將以發(fā)展人工智能作為影響和促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型的因素進行討論，探究人工智能的何種應用方向最有助于激勵整體傳統(tǒng)產業(yè)轉型。通過模型給出人工智能在產業(yè)轉型中的路徑選擇。

二、概念及現(xiàn)狀

（一）基本概念

1.人工智能

人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。它涉及計算機科學、心理學、哲學和語言學等學科。

2.傳統(tǒng)產業(yè)轉型

傳統(tǒng)產業(yè)是指運用傳統(tǒng)生產技術來制造和銷售產品的產業(yè)，主要包括煤炭、電力、紡織、建筑、鋼鐵等行業(yè)。傳統(tǒng)產業(yè)一般是一個國家的主流性產業(yè)，在我國，傳統(tǒng)產業(yè)在相當長的時間內傳統(tǒng)產業(yè)是我國經濟增長的基本力量。但隨著新技術革命的發(fā)展，新型產業(yè)逐步成為國民經濟的引導性產業(yè)。相較之下，傳統(tǒng)產業(yè)在投入、消耗以及污染環(huán)節(jié)的弊端越來越明顯，傳統(tǒng)產業(yè)轉型刻不容緩。

產業(yè)轉型目前有兩種解釋，一種是宏觀的：一個國家或地區(qū)在一定歷史時期內，根據(jù)國際和國內經濟、科技等發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，通過特定的產業(yè)、財政金融等政策措施，對其現(xiàn)存產業(yè)結構的各個方面進行直接或間接的調整，是一個國家或地區(qū)的國民經濟主要構成中，產業(yè)結構、產業(yè)規(guī)模、產業(yè)組織、產業(yè)技術裝備等發(fā)生顯著變動的狀態(tài)或過程。這是一個綜合性的過程。另一種解釋是指：一個行業(yè)內，資源存量在產業(yè)間的再配置，是將資本、勞動力等生產要素從衰退產業(yè)向新興產業(yè)轉移的過程。本文主要考慮的是第一種解釋下的傳統(tǒng)產業(yè)轉型。

（二）人工智能驅動產業(yè)轉型的發(fā)展現(xiàn)狀

人工智能與傳統(tǒng)產業(yè)在無人駕駛、自動灌溉、智能家居以及大數(shù)據(jù)預測等方面實現(xiàn)了鏈接，為傳統(tǒng)產業(yè)賦予了新的生機。根據(jù)人工智能領域細分行業(yè)的研究報告以及多家專業(yè)咨詢機構的分類，人工智能可細分為機器學習、大數(shù)據(jù)云計算、機器人技術、計算機視覺、自然語言處理、智能硬件、生物識別技術和智能芯片等領域。綜合多個文獻的研究過程發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)產業(yè)轉型的六個目標是投入、消耗和污染由高到低，產出、質量和效益由低到高，人工智能在實踐中證明了其促進產業(yè)轉型的巨大效用。為了將上文人工智能劃分的不同行業(yè)與以上六個方面聯(lián)系成有邏輯的整體，本文從中經網以及相關文獻中獲取了從業(yè)人數(shù)、資本投入和科學技術等七個方面的評價標準，分析傳統(tǒng)產業(yè)如何通過人工智能實現(xiàn)轉型的路徑。

三、效益評價模型

（一）基于層次分析法的效益評價模型建模

我們使用層次分析法來對構建傳統(tǒng)產業(yè)轉型效益評價的模型。使用層次分析法建模的主要步驟是：建立遞階層次結構，構造兩兩比較矩陣，由判斷矩陣計算被比較元素的相對權重，計算各層元素的組合權重。

傳統(tǒng)產業(yè)轉型效益可以從許多方面來進行衡量，這里我們使用投入、消耗、污染、產出、質量和效益這六個標準來衡量，并把它作為為評價模型的第一個中間層。這六個要素的變動是直接決定傳統(tǒng)產業(yè)轉型效益的因素。而影響這六個因素的要素主要有從業(yè)人數(shù)、資本投入、土地利用、科學技術、資源消耗、污染物排放和企業(yè)利潤等，這些要素直接影響到第一個中間層的要素，因此，把這些要素作為第二個中間層的要素。第三個中間層就是人工智能發(fā)展的主要方向：機器學習、大數(shù)據(jù)和云計算、機器人技術、計算機視覺、自然語言處理、智能硬件、生物識別技術以及智能芯片。它們直接影響到上層要素。最底層也就是方案層，給出了三個可能的發(fā)展方案：智能設備、智能軟件系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應用分析，它們是對人工智能技術的綜合應用，并且對促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型也有很大作用。層次模型如圖 1 所示。

建立了層次結構之后，就是構造兩兩比較判斷矩陣。判斷矩陣使用1-9 的數(shù)字來構造，這些數(shù)值的含義如表 1 所示：

（二）效益評價模型計算

根據(jù)判斷矩陣計算權重的方法有很多，我們使用和法來計算。若設判斷矩陣A=（aij），其計算公式為：

其中wki是權重向量wk的第i 維的值，即wk=（wk1,wk2,…,wkn）。這個公式就是對判斷矩陣按列歸一化，再按行取平均值。

計算得出第一個中間層的權重為w1=（0.0515,0.1716,0.2229,0.0892,0.2661,0.1986）。

圖1 模型的層次圖

表1 數(shù)值標度的含義

表2 RI 對應表

計算出權重后，需要進行一致性檢驗，計算公式為CR=CI/RI。其中

RI 通過查表給出：（見表2）

由此計算得出CR=0.0858。一般認為CR＜0.1 即通過一致性檢驗。

通過第一個中間層各指標之間權重的對比可以得出：在影響傳統(tǒng)產業(yè)轉型的六個標準中，比較重要的就是消耗和質量，所占權重分別為0.2229 和0.2661。因此第一層中較為重要的就是傳統(tǒng)產業(yè)的消耗以及其產品的質量。接下來就需要通過對第二個指標層的分析來比較從業(yè)人數(shù)，資本投入等指標分別對于投入、消耗、污染、產出、質量和效益的影響程度。即通過6 個7*7 的判斷矩陣先分別確定第二個中間層的權重，再將所得結果進行加權平均。

依照這種方法，可以計算出各層的權重向量如下：

第二個中間層的權重為

（三）結果分析

通過AHP 分析，最終得出的結果為采用發(fā)展智能設備、智能軟件系統(tǒng)或大數(shù)據(jù)應用分析這三種方案對于促進傳統(tǒng)產業(yè)轉型的重要性所占權重分別為0.5153，0.2299 和0.2547。由此可知最終的方案應為通過發(fā)展人工智能設備可以更大程度上促進傳統(tǒng)產業(yè)的轉型。

四、結語

從層次分析過程來看，智能設備通過利用云計算、大數(shù)據(jù)、機器人技術和智能硬件可以促進與傳統(tǒng)產業(yè)，尤其是與傳統(tǒng)制造業(yè)，零售業(yè)有關的科學技術的發(fā)展，因此對于提高土地利用率，減少資源消耗和廢水、廢氣等污染物的排放。

同時發(fā)展智能設備還可以減少傳統(tǒng)產業(yè)人力資本壓力，通過使用大型智能設備，如傳統(tǒng)零售業(yè)中智能分揀設備的使用來提高效率，節(jié)省人力。最終這些由發(fā)展智能設備所帶來的優(yōu)勢將會著重反映在減少傳統(tǒng)產業(yè)的消耗以及提高傳統(tǒng)產業(yè)產品質量等形式上，為傳統(tǒng)產業(yè)順利轉型助力。