半岛彩票浙商宏观：由人工智能发展推动的第四次科技革命，其进展节奏和对全要素生产率的影响将呈现出先慢后快的特征
第二次科技革命广泛应用生产生活的过程呈现碎片化、持续时间长的特征，对全要素生产率和潜在增速的提升较为缓慢。
第三次科技革命对全要素生产率和潜在增速的影响前高后低，互联网、电脑广泛应用生产生活集中在1996-2000年，美国经济潜在增速先是在互联网从无到有的渗透过程中迎来阶段式的爆发式增长；在此之后，2007到2016年间以IPHONE为重要载体的移动互联网使用率快速增长等“锦上添花”的革新对潜在增速的影响逐步降低。
我们预计由人工智能发展推动的第四次科技革命，其进展节奏和对全要素生产率的影响将呈现出先慢后快的特征，类似第三次科技革命的“转置”。先慢：自2016年起，中美人工智能不同赛道开始起步并呈现出碎片化、差异化的发展特征，全要素生产率和潜在增速暂未出现大幅提升。后快：我们预计，随着技术进一步发展，人形机器人可能作为第四次科技革命的最终产物，其规模化应用将会带来全要素生产率的突破性增长。
第二次科技革命是以电力技术为基础的电气革命。一般认为第二次科技革命发生于19世纪末到20世纪初，以内燃机和电气机械的出现为标志，但其开始广泛应用于生产生活是在1882年发电站的建立和1885年变压器的发明后，两大基础设施的完备使得工业和家用电器具备了广泛应用的基础，普及率逐步提高。
整体来看广泛应用于生产生活的过程较为碎片化且持续时间较长，未能在短时间内快速提升经济效率。
第三次科技革命对潜在增速影响前高后低，广泛应用生产生活的过程快速渗透
互联网广泛应用生产生活并持续改进使用方式的过程中，对美国经济潜在增速的拉动和影响呈现出前高后低的特征。
第三次科技革命是以计算机技术为基础的信息技术革命。通常认为其启动于20世纪40、50年代，以1946年全球首台计算机ENIAC的发明作为标志。但其广泛应用于生产生活的阶段实际集中于20世纪90年代中后期（即1996-2000年），以家用计算机和互联网为载体并在短时间内呈现出在企业和居民端快速渗透的特征，美国经济潜在增速也在互联网从无到有的渗透过程中迎来阶段式的爆发式增长，即“互联网革命”。
在此之后，2007到2016年间以IPHONE为重要载体的移动互联网使用率快速增长等“锦上添花”的革新对潜在增速的影响逐步降低。
我们预计由人工智能发展推动的第四次科技革命，其进展节奏将呈现出先慢后快的特征，类似第三次科技革命的“转置”。
先慢：自2016年起，中美人工智能的不同赛道开始起步并呈现出碎片化、差异化的发展特征，全要素生产率暂未出现大幅提升。
后快：我们预计，随着技术进一步发展，人形机器人可能作为第四次科技革命的最终产物，其规模化应用将会带来全要素生产率的突破性增长。
人形机器人技术发展速度超预期，使得产业周期对美国经济的拉动大幅超预期；中美博弈超预期，扰动技术进步使得人工智能科技革命进程延后。
第二次科技革命是以电力技术为基础的电气革命。一般认为第二次科技革命发生于19世纪末到20世纪初，以内燃机和电气机械的出现为标志，但其开始广泛应用于生产生活是在1882年发电站的建立和1885年变压器的发明后，两大基础设施的完备使得工业和家用电器具备了广泛应用的基础，普及率逐步提高。整体来看广泛应用于生产生活的过程较为碎片化且持续时间较长，未能在短时间内快速提升经济效率。
电流、电磁和电机等发明是第二次工业革命的理论和技术基石，推动了生产生活用电网的建立。1799年，意大利物理学家伏特发明电池，在此基础上，1820年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，随后，法拉第在1821年和1831年分别发明了电动机和发电机。电动机利用电能完成机械运动，而发电机通过机械运动产生电流，二者为新兴的电力工业提供了两项基本技术。
生产端，美国基于发电机的技术积累，于1882年建成了纽约珍珠大街发电站，加速了工业用电网的应用进程：1862年，德罗夏提出了四冲程理论，为内燃机的发明提供了理论基础。以煤气、汽油和柴油为燃料的内燃机于1876年、1885年和1893年相继问世，迅速推动了交通运输领域的创新，从而提高了工业部门的生产力。1858年大西洋海底电缆铺设完成、1875年美国取得了第一个绝缘漆和纤维专利后开始生产漆包线，此后在电缆电线上经历了漫长的改进期。直至1882年第一个发电站纽约珍珠大街发电站建成，改变了原有工厂需要自行使用发电机发电的工作模式，是工业用电基础设施成熟的重要标志，加速了工业用电网的应用进程，便于工业用电网的铺设使用，也为后续居民用电网做了铺垫。
生活端，美国基于电报和通信电缆等技术，于1885年发明了实用变压器，加速了生活用电网的普及。实用变压器于1885年诞生，1886年开始商业运用。一是变压器可以转换电压、电流，可以减少电能在输送过程中的损失，使得电能的经济输送距离达到更远，远距离用电成为可能；二是可以将工业用电压转换为生活用电，因此我们认为生活用电网普及的重要标志是变压器的发明使用。伴随1884年“快速切换”开关诞生；1904年第一个壁挂式电源插头发明，生活用电网基础设施不断完善。
2）广泛应用生产生活过程：生产中实现电气化，生活中不断出现新型应用电器，家用电器热出现
伴随着工业用电网和生活用电网等基础设施的普及，各类新型电器广泛应用生产生活的进程渐进、陆续启动。
工业方面，19世纪末，美国大型企业开始普遍采用电能做动力，电动机、内燃机最终取代蒸汽机。1914年以前，美国工业电气化基本实现。由于工业电气化奠定了工业机械化、电气化和自动化的生产基础，因此电气化被美国国家工程院称为“20世纪最重要的工程成就之一”。
生活方面，第二次科技革命期间，生活中衣食住行相关的新型电器也随之出现。1879年，碳丝灯泡诞生；1880年，蒸气洗衣机诞生；1886年，世界第一辆四轮汽车正式贩售；1890年，吹风机诞生；1905年，电烤箱诞生；1910年，压缩机家用冰箱诞生。第二次科技革命也带动了美国和日本家电热的爆发。美国方面，以 1924年电熨斗诞生为起点，美国家电热启动，相关电器开始走进千家万户。日本方面，1930年开始，冰箱、黑白电视机、洗衣机“三大神器”在日本诞生、1960年彩电、空调、汽车“新三大神器”开始走进日本居民的日常生活。
3）电力在生产生活中普及过程的显著特征是：碎片化程度较深、持续时间较长，对全要素生产率提升缓慢
电力在生产生活中普及过程的显著特征是：碎片化程度较深、持续时间较长，主要体现为应用端各项创新产品的推出时间交错，应用领域也较为分散；因此对全要素生产率的提升较为缓慢，但持续时间较长。从普及率来看：
生产端，供暖和照明的普及率分别由1880年和1890年起分批抬升，对生产的影响较为分散，但影响时间较长。工业照明的普及率自1890年开始缓慢上升，1910年普及率达到36%，1940年普及率达到95%；集中供暖的普及率自1880年开始缓慢上升，1890年普及率达到0.1%，1940年普及率达到50%。
生活端，家用电器及汽车等其他电力应用的普及同样较为碎片化。按顺序看：一是汽车的普及率自1890年开始缓慢上升，1930年普及率达到接近60%。二是机械式冰箱的普及率自1900年开始缓慢上升，1940年普及率达到81%。三是洗衣机的普及率自1905年开始缓慢上升，1950年普及率达到73%。四是收音机的普及率自1906年开始上升，1920年普及率达到83%。
如上文所述，工业和生活的电力基础设施自19世纪90年代完备普及以后，直至20世纪30、40年代期间均处于广泛应用生产的区间。但全过程较为碎片化，且持续时间较长，主要体现为应用端各项创新产品的推出时间交错，应用领域也较为分散；因此对全要素生产率的提升较为缓慢，但持续时间较长。1899-1919年期间全要素生产率的累计增长幅度也显著低于时间跨度同为20年左右的1974-1995年时期。
第二次工业革命期间由于各类电器在生产生活中的普及呈现碎片化、分散化且时间周期较长的特征，因此未能出现短时间内全要素生产率和经济潜在增速的高速增长。在此期间，一战也在一定程度上加速了美国的技术进步，然而相关技术从军用到民用仍存时滞，相关科技创新同样未能快速拉动美国潜在增速。
战争对科技革命存在催化作用。第一次世界大战期间各国出于作战的目的进行了技术研发：一是加快了飞机的研发生产，1911年，意大利为了便于作战，改进了飞机；二是加快了化学肥料的研发。一战期间由于英国切断了德国的硝石供应，德国用硝酸铵代替了制造火药的原料硝石，二战期间美国生产了大量的硝酸铵，战争结束后，美国经过处理把多余的硝酸铵变成了化肥。化肥从军用逐步转变为民用。此外一战期间还诞生了打火机、折叠自行车和不锈钢等发明创造。
在互联网广泛应用生产生活并持续改进使用方式的过程中，对美国经济潜在增速的拉动和影响呈现出前高后低的特征。互联网、电脑广泛应用生产生活集中在1996-2000年，美国经济潜在增速先是在互联网从无到有的渗透过程中迎来阶段式的爆发式增长；在此之后，2007到2016年间以IPHONE为重要载体的移动互联网使用率快速增长等“锦上添花”的革新对潜在增速的影响逐步降低。
第三次科技革命是以计算机技术为基础的信息技术革命。通常认为其启动于20世纪40、50年代，以1946年全球首台计算机ENIAC的发明作为标志。但其广泛应用于生产生活的阶段实际集中于20世纪90年代中后期（即1996-2000年），以家用计算机和互联网为载体并在短时间内呈现出在企业和居民端快速渗透的特征，迅速提升了经济效率，即“互联网革命”。
美国在逐步完成前期的技术积累后，面向企业和居民的商业化应用在1994-1995年间密集落地最终使得互联网和计算机在1996年具备了广泛应用的基础：1994年雅虎、亚马逊、eBay等互联网门户和线年微软发布Windows95并推出IE浏览器，电子邮件服务和网页编程语言Java等也商用化功能陆续推出；1996年WIFI技术诞生，同年诺基亚发布可上网手机，进一步提升互联网技术使用的便捷度。
从渗透率来看，1996年是互联网在居民和企业端渗透率（参照NBER以电脑、通信设备和软件存量占总设备资产比例近似拟合互联网在企业端的渗透率）大幅度提升的起点阶段，居民端的互联网渗透率由1996年的16%升至2000年的43%；企业端的渗透率在1990年-1995年间一直位于18%-19%区间震荡，从1996年起突破区间升至19.2%，2000年进一步升至23.8%。
2）1996是互联网广泛应用的质变年，美国全要素生产率在1996-1998年间陡然提升
如上文所述，90年代是美国经济广为人知的“互联网革命”时期，生产效率的提升使得在此期间美国在通胀中枢整体稳定的背景下出现了持续性的经济繁荣，也被称为“克林顿繁荣”或“低通胀繁荣”。
从90年代中后期看，整体经济方面，美国GDP增速中枢在96年后整体抬升，96-99年均增速近4.4%，远高于1991-1995年间水平，经济高度繁荣。通胀方面，1996年-1997年美国CPI增速中枢约为2.6%，1998-1999年间进一步下至1.9%，回归至“通胀目标”以下（90年代美联储并未官宣明确的通胀目标，但从《格林斯潘传》等传记资料中可知彼时美联储经内部讨论已初步拟定2%的通胀目标）。失业率方面，呈现了持续且稳定的改善，由1996年间最高的5.6%，最低下至2000年的4.0%。
从经济潜在增速的角度来看，1996年是互联网革命从量变到质变的关键一年，互联网技术的广泛应用推动潜在增速高速增长。根据CBO统计，美国经济潜在增速从1996年起进入连续5年的高速增长期，1996-2000年间的潜在增速分别达到2.88%、3.55%、3.84%、4.51%和4.60%（1995年美国经济潜在增速约为2.58%，相较前值仍处于回落状态）。期间潜在增速的贡献主要源自于全要素生产率提升，尤其是1996-1998年间对美国潜在增速增长的平均贡献率接近100%。
1996-2000年间互联网广泛应用生产生活是互联网从0到1的过程，随之也对经济潜在增速产生了显著影响。在此之后，移动互联网主要是进一步改善互联网的使用方式，但对全要素生产率的拉动则明显弱于90年代。移动互联网主要指基于手机等移动设备的互联网服务。以1997年WAP（手机上网）标准推出为代表，移动互联网在美国的发展大致可以分为三个阶段。
一是萌芽期，1997年至2006年是移动互联网的萌芽期，早期手机基于2G移动通信基础设施所能提供的互联网服务较为有限，主要的应用包括彩铃、短信、彩信和手机上网（WAP）等应用。二是爆发期，2007年到2016年移动互联网进入爆发期。以2007年IPHONE发布为主要标志，智能手机、手机浏览器和3G网络的发展使得移动互联网在功能性和使用体验上逐渐提升并媲美有线年IPAD的发布进一步丰富了移动设备的类别。三是稳定期，2016年至今，移动互联网用户增速下降，移动互联网发展进入稳步发展期。
2007年至2016年是移动互联网的快速发展期，美国居民使用手机接入互联网的占比由2011年的27.3%升至2017年的64%；美国居民的智能手机保有率由2011年的35%升至2016年的70%以上。但同时期全要素生产率中枢虽然也有提升，但幅度较为有限。我们认为原因主要源于：90年代互联网在生产端的应用是从无到有，从0到1；移动互联网更像锦上添花，更多是改善互联网使用方式，而非颠覆性改变生产生活形态。
换言之，在互联网广泛应用生产生活并持续改进使用方式的过程中，对美国经济潜在增速的拉动和影响呈现出前高后低的特征。美国经济潜在增速先是在从无到有的过程中迎来阶段式的爆发式增长；在此之后，移动互联网等“锦上添花”的革新对潜在增速的影响逐步降低。
我们预计由人工智能发展推动的第四次科技革命，其进展节奏将呈现出先慢后快的特征，类似第三次科技革命的“转置”。
先慢：自2016年起，中美人工智能的不同赛道开始起步并呈现出碎片化、差异化的发展特征，但全要素生产率暂未出现大幅提升。
后快：我们预计，随着技术进一步发展，人形机器人可能作为第四次科技革命的最终产物，其规模化应用将会带来全要素生产率的突破性增长。
1）第四次科技革命一阶段：七大赛道的智能化进展对潜在增速的拉动呈现碎片化特征
自2016年开始至今，中美在第四次科技革命的发展进程中已经从起步走到了多点开花的阶段。2016-2018年是第四次科技革命发展的起步期，人工智能开始发展。根据斯坦福HAI报告，2016年人工智能与机器学习逐步进入大众视野，2017年后人工智能词条被提及的次数开始大幅超越机器学习词条。2019-2023年，第四次科技革命的发展实现多点开花，在自然语言处理、视觉语言、智能汽车、智能医疗一级芯片研发方面都有突破性进展。
美国方面，2016年AlphaGo击败18次围棋世界冠军李世石（Lee Sedol），人工智能和第四次科技革命的概念第一次较为具象化地进入到人们的视野中。同年谷歌智能音箱Home发布，特斯拉推出Model 3车型（内置自动驾驶芯片），第四次科技革命开始点状式发展。2018年，GPT-1的问世代表着人工智能发展的一座里程碑，2018年也被称为NLP（自然语言处理）的预训练模型元年。2019年由特斯拉引领的自动驾驶单体技术变革，其围绕着从规则驱动向数据驱动发展，几乎改变了整个技术堆栈。2022年，OpenAI发布ChatGPT，叠加养老机器人、医疗辅助设备如GI Genius的应用，人工智能进一步渗透人类日常生活。
中国方面，2016年后我国智能汽车、智能家具、智能医疗等人工智能新形态碎片化开始蓬勃发展，2021年以来中国在模型与芯片端出现较大突破。自2015年国务院发布《关于积极推进“互联网＋”行动的指导意见》提出促进人工智能在智能家居、智能终端、智能汽车、机器人等领域的推广应用以来，人工智能开始迅速发展。
产品方面，2016年后我国人工智能新形态开始碎片化出现。智能汽车领域，2016年后中国市场上成立的智能汽车品牌超过百家。智能家具领域，2017-2019年，国内智能家居发展迅速，智能音箱、智能门锁、智能电视等设备进入蓬勃发展阶段。智能医疗方面，2018年AI应用于基因检测序列以来，AI医疗的商业化模型逐步形成，根据沙利文咨询统计，同年我国AI医疗市场规模增速616.7%。
芯片和模型方面，中国在2021年后实现较大突破。2021年寒武纪思元研发的370训练芯片体现出中国人工智能发展在芯片方面的突破。盘古大模型、FederatedScope学习框架等人工智能模型的面世与应用，语言模型帮助机器处理自然语言，促进人工智能计算效率显著提升。
第四次科技革命的七大智能赛道仍处于起步阶段，推进节奏较为不同，呈现出碎片化发展的特征。七大赛道分别为：智能汽车、智能家居、智能家电、智能建筑、智能医疗和智能教育（详细请参考前期报告《拥抱“AI+”，助力长期增长》）。
智能汽车方面，智能网联汽车由车联网与智能汽车技术结合形成，其最终目标是实现无人驾驶（即L5级自动驾驶）。仅从智能汽车来看，2017-2021年五年间智能汽车新车型渗透率（即智能汽车在新车市场中的渗透率）增长了50%左右。进一步从自动驾驶的渗透率看，2023年以来L2级乘用车渗透率逐月小幅增长，5月渗透率达到43.9%，但距离L5级完全自动驾驶乘用车的广泛应用还需要一定时间。
智能家居和家电方面，从2017年起迅速普及。2017-2022年期间智能电视、智能空调的市场渗透率增长较快，当前渗透率均已超过60%，近年来边际增长有所放缓。智能洗衣机、智能冰箱渗透率当前仍在20-30%区间内波动，有待智能化技术更进一步推动其迈向高速增长阶段。
智能建筑方面，2016年至今中国智能建筑市场规模逐年增长，2021年已超6000亿元。
智能医疗方面，2017-2018年经历了医疗信息化和医疗服务在线数字化推动的大幅增长，2022年的全球智能医疗服务市场规模已达到2016年的38倍。但近年来增长态势放缓，未来需等待医疗智能化的进一步技术进展为智能医疗带来新的机会。
智能养老方面，2017-2022年间智能养老产业市场规模实现了6万亿的增长，但从目前市场的应用情况来看，各类健康辅助设备尤其是养老机器人，还有较大的提升空间。以发展水平较高的日本为例，除监控辅助机器人之外，其他类型的护理机器人在养老机构中的引入率最高只达到约10%。
智能教育方面，从中国市场来看，当前智能教育市场规模仅占整个教育市场规模的2.0%-3.0%，仍处于破壁渗透期。
2）第四次科技革命二阶段：人形机器人广泛应用生产生活可能催动潜在增速快速增长
第四次科技革命的一阶段中各大智能赛道蓬勃发展，逐步完成各项技术智能化应用的前期积累，最后技术成熟后可能形成智能应用的“终极形态”即人形机器人（详细请参考前期报告《人工智能科技革命推演》）。
当下，ChatGPT已经具备了一定广泛应用的能力，据Statista统计ChatGPT在2023年1月达到了1亿活跃用户，成为历史上增长最快的应用程序。但其对当下生产生活产生的影响不及计算机诞生时对生产生活的冲击剧烈，因此人工智能实质性发生改变需要依托技术成熟后可能形成智能应用的机器人。
人形机器人将集现代制造技术、新材料技术和信息控制技术为一体，预计将成为第四次科技革命的最终形态。我们认为人形机器人在各项场景下的应用能力具备通用性（而非如前期各大赛道各自有应用场景，需单独研发配置），在短时间内广泛应用生产生活可能带来潜在增速的快速大幅提升。
机器人行业的传统分类一般包括三类，分别是工业机器人，服务业机器人和特种机器人；此外，2021年特斯拉首提了人形机器人的产品和概念，引发市场较大关注。根据牛津词典，人型机器人（英语：android），又称仿生人，是一种旨在模仿人类外观和行为的机器人，尤其特指具有和人类相似肌体的种类。我们认为人形机器人集现代制造技术、新材料技术和信息控制技术为一体，能极大提升机器人应用场景的灵活性，最终实现让机器解放人的生产力的终极目的，有望成为第四次科技革命的最终形态。
一是人形机器人应用范围更广，无需改变场景适应机器，而是可以投入所有场景。目前已有的三种机器人形态均是服务于各自特定领域，而人形机器人有望适用于所有场景。根据权威书籍《Humanoid Robots》的归纳，人形机器人应当能“在人工作和居住的环境工作、操作为人设计的工具和设备，与人交流”。对于人类世界而言，目前我们所有的工具、建筑、日常用品等均是基于人类的身形来设计制作的，所以相较于改变场景来适应机器人，人形机器人更能简易且便捷地使用所有工具。人民网关于国际电信联盟与40个联合国伙伴机构合作举办的“AI造福人类全球峰会”的报道也提出，欧美企业的理念更加重视人形机器人的开发，因为“人形”可胜任更广的应用场景，其肢体语言、表情最符合人类认知，在人机交互方面也更具好感度；欧美人形机器人的发展正在进入快速通道，中国在这一赛道上需要尽快起跑。
二是人形机器人单体价值更大且能实现to C端应用，潜在的高利润市场空间下，驱动各公司纷纷加速布局人形机器人领域研发。2023 年特斯拉股东大会上马斯克表示，“未来每个人都会拥有一个人形机器人，这个市场将会超过电动车的需求，可能是百亿美元级别的。此外，跟据Markets and Markets预计，人形机器人的市场容量预计在2027年将达到173亿美金，复合增长率为63.5%。巨大的市场需求下，近年来全球科技巨头公司也纷纷加入人形机器人的研发生产，除了特斯拉外，比如小米、波士顿动力等企业也开始布局，推动人形机器人大规模商业化应用。
近年来全球与中国机器人市场规模持续扩大，工业/服务/特种机器人销售额均实现蓬勃发展，预计未来伴随人形机器人广泛运用于生产生活，将对现有的生产关系催生巨大变革，有望实现全要素生产率的跨越式进步。
在数字化转型巨大需求的牵引下，全球机器人行业创新机构与企业围绕技术研发和场景开发不断探索，机器人产业实现了蓬勃发展。根据官方IFR（国际机器人联合会）的数据，预计2022年全球机器人市场规模将达到513亿美元，2017年至2022年的年均增长率达到14%。其中工业机器人市场规模将达到195亿美元，服务业机器人达到217亿美元，特种机器人将超过100亿美元。中国高度重视机器人科技和产业的发展，机器人市场潜力持续释放，预计2022年中国机器人市场规模将达到174亿美元，五年平均增长率高于全球实现22%的增速。
与传统专用机器人相比，人形机器人具有更为灵活多变的操作能力，能涉足更广泛的生产与生活领域。我们预计，在第四次工业革命后期，人形机器人将作为本次革命的最终产物诞生，引领全要素生产率跨越式上升。一方面，未来人形机器人的规模化应用能够通过替代人力劳动，尤其是恶劣环境下的工作，使得生产与生活过程更为高效、精确和稳定，大幅提高生产效率；另一方面，随着人形机器人的广泛普及，人形机器人成本逐渐降低，大量简单、重复性的工作将被机器人代替，降低企业生产成本。
第四次科技革命的进程是由碎片化积累再到跨越式突破，全要素生产率的增速呈现出先慢后快的特征。第三次工业革命的进程是互联网广泛应用生产生活使得美国全要素生产率在1996-1998年间陡然提升，对美国GDP潜在增速增长达到接近100%的平均贡献率；再在后期逐步实现iPad、手机等移动设备在人类生产生活中的普及，但革新程度不及互联网从0到1的普及阶段，最终对全要素生产率的提升较为有限。
我们预计第四次科技革命的发展节奏则更类似于第三次科技革命的“转置”，前期先由人工智能不同赛道的碎片化进步逐渐累积，未来随着人工智能技术进一步发展和相关制作工艺的完善升级，人形机器人满足绝大部分赛道需求并迅速推进各大赛道智能化渗透率，最后由人形机器人在生产生活中的广泛应用，带动全要素生产率实现突破性提升。
