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美国政府人工智能战略布局分析

2022年05月05日

摘 要:人工智能已成为全球科技竞争的焦点领域,世界主要国家纷纷从战略布局、资金投入、技术研发、领域应用等方面入手提升人工智能全球竞争能力。为应对激烈的国际竞争局势,美国审时度势地根据自身情况制定了人工智能领域的发展目标,并采取了强有力的研发推进措施,展现出极具美国特色的布局方式。文中分析了美国政府发展人工智能的需求背景,总结了其发展目标,梳理了其实施举措,并从战略牵引、革新手段、政策组合、技术跨越、监管措施等方面归纳了其发展人工智能的经验。

关键词:美国;人工智能;目标;举措;经验

引言

2021年12月,美国防部正式设立首席数字与人工智能官(CDAO)一职,以加强国防部的数据与人工智能技术开发应用,这是美国政府在人工智能布局方面作出的最新动作。自2016年10月12日时任总统奥巴马在白宫前沿峰会上发布《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能发展战略计划》以来,美国政府在布局人工智能发展的节奏越来越快。

五年多来,美国对人工智能的认识从浅入深,对人工智能的态度经历了从比较重视、相当重视到空前重视的转变过程。随着美国对人工智能态度的转变,其体系化的人工智能布局措施陆续出台,构建起覆盖战略政策、机构变革、法律制度、伦理道德、人才培养、国际合作等的全方位人工智能治理体系,为美国人工智能发展目标的实现描绘了清晰的路径、打下了坚实的基础。本文将围绕美国政府布局人工智能的发展目标,梳理归纳其实施举措,总结相关经验并得出启示。

美国政府布局人工智能的需求背景

当前,人工智能已成为全球科技竞争的焦点领域,随着人工智能技术的通用性和军事应用的快速发展,其改变未来社会、未来战争的能力空前提升,世界主要国家均从战略布局、资金投入、技术研发、领域应用等方面入手加入人工智能全球竞争。为维持自身在人工智能领域的全球领导者地位,美国正积极应对上述挑战。具体而言,美国以国家意志布局人工智能发展主要有以下三大背景。

1.1 人工智能提升国家间技术竞争的烈度

人工智能是当前最尖端、最前沿的技术之一,由于人工智能技术高度复杂,且涉及感知、认知、规划、学习、交流、自主学习与行动等各方面技术,因此具有关联性强、牵一发动全身的重要地位。美国认为,国家之间一旦形成技术“代差”,综合实力差距将被进一步拉大,技术强国会不断扩大竞争优势,提升其全球地位和政治影响力,甚至形成“强者愈强、赢者通吃”的局面。在这种情况下,技术强国对弱国实施政治讹诈和技术突袭的可能性极大,一国一旦在人工智能领域落后,必将在国际战略博弈中处于不利地位。因此,美国极为重视自身能否保有人工智能技术的全球领导地位,本质是对技术主权的争夺。

1.2 人工智能水平与国家实力强弱的关联进一步加深

人工智能技术的蓬勃发展前所未有地影响了国家实力,人工智能在各领域的成功应用将推动经济发展、塑造并改变社会,甚至决定哪些国家能在全球发挥影响力和行使权力。美国认为,其在科学技术方面的成就和领导地位一直是其生活方式、繁荣和安全的驱动因素,当前美国正强烈地面临来自地缘政治、经济、意识形态、技术、军事等方面的挑战,尤其是在科学技术领导地位方面,美国正越来越多地面临来自中俄等战略竞争对手的挑战。人工智能作为最具未来影响力的颠覆性技术,提升其技术实力对美国提升国家实力,应对各种挑战至关重要,有助于美国建立技术领导权,更好地应对动荡变化的世界。

1.3 人工智能已成为影响国家安全的重要因素

以人工智能为代表的技术安全正扩大国家安全的定义。人工智能应用正改变现有威胁,创造新的威胁类型,其可被用于社会渗透、数据窃取、破坏稳定等活动,加深网络攻击和虚假信息活动构成的威胁。人工智能将从两方面影响国家安全:一是存在技术滥用风险,可能出现犯罪、恐怖分子不计后果、非理性地使用人工智能技术的情况,威胁美国国家安全;二是对人民生产生活方式带来改变与挑战,随着人工智能技术的进步,其取代人的能力逐渐增强,将为社会带来革命性影响,对现有法律、道德形成巨大冲击。

美国政府布局人工智能的发展目标

美国白宫、国会、人工智能国家安全委员会、国防部、国土安全部等机构的相关文件中均涉及人工智能领域的战略关注重点,如白宫《国家人工智能战略与发展计划:2019更新版》中提出了八项人工智能的发展目标,国防部《2018年人工智能战略概要》中也提出要利用人工智能促进安全与繁荣,并实现国防部和整个国家受益等目标。本部分对美国政府多机构文件中提及的战略目标进行了归纳梳理,将其在人工智能领域的发展目标概括为以下四类,如图1所示。

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2.1 长期投入并开发下一代人工智能技术,确保人工智能系统安全可靠

美国认为,联邦政府在高风险、高回报研究中开展的许多投资已为其带来了许多革命性技术进步,为推动人工智能各领域发展,最终实现通用人工智能,美国须长期投入并优先发展具有未来前景的下一代人工智能技术,这有助于继续保持和扩大美国的技术优势,提升美国的实力。此外,鉴于人工智能发展过程中产生了数据易被篡改、系统存在失控风险等安全问题,美国已充分了解了人工智能发展的风险和机遇,正着力在人工智能系统的全生命周期内考虑其安全问题,设计并发展稳健、安全和可信赖人工智能系统,并利用人工智能系统提升人的理解、决策能力,与之建立起互补优势。

2.2 夯实人工智能发展的数据、标准、人才、技术利用与国际合作基础

数据方面,美国政府认为,公开、可用的数据对人工智能技术研发有关键作用,且数据多样性、深度、质量和准确性显著影响人工智能能力,因此必须夯实人工智能开发需具备的数据集、测试和训练资源基础。如,其在《维护美国在人工智能领域领先地位》行政令中指出:所有机构的负责人应审查他们的联邦数据和模型,以确保更多非联邦人工智能研究团队访问和使用的机会 。

标准方面,美国政府提出,为确保人工智能技术的性能符合要求,应开发可广泛应用的标准和基准,以验证和评估相关人工智能技术,指导并促进其发展。人才方面,美国提出要进一步增加人工智能研发从业人员的数量,培训美国工人并使之具备开发、应用人工智能技术的能力,培养满足人工智能时代要求的专业人才队伍,为当前和未来做好准备,以赢得全球人才竞争。技术利用与国际合作方面,美国致力于推进人工智能研发中的“政府-高校-工业界研发合作伙伴关系”,以实现“应用导向型研究”,并与盟友和伙伴密切协调合作,实现在国际技术标准方面的话语权。

2.3 宣扬美国价值观,开发公众信任的、合乎伦理道德的人工智能

美国联邦政府承诺,将在适当时机以符合《宪法》和美国价值观并保护公民自由和隐私的方式充分利用人工智能,明确要培养公众对人工智能技术的信任和信心,并在技术应用中保护公民自由、隐私和美国的价值观。为此,美国提出将增加对人工智能体系机构的开发投入,通过透明性和可解释性等机制将道德、法律、社会问题纳入其中,通过开发符合道德、法律和社会目标的人工智能系统,解决因人工智能技术和系统应用带来改变而产生的道德、法律和社会问题,满足维护安全和自由的双重要求。此外,美国还明确表示要引领全球军事道德,制定人工智能在国防领域应用的原则和标准,提高人工智能研究的透明度,降低因人工智能系统的误解、误判带来的附加风险。

2.4 扩大美国技术优势,以赢得未来战争为目标推动人工智能在国防军事领域的应用

人工智能技术的全球领导地位是国家安全的重中之重。美国政府在多份文件中表达了对自身全球技术霸权地位动摇的担忧,表示其自冷战结束以来就一直拥有全球军事技术的优势,尽管已认识到其技术实力正受到挑战,但无法放任这一趋势发展,认为若不加以改变,美国将在未来几年丧失其军事技术优势。人工智能技术是美国面临该挑战的关键方面,美国须对其国防能力进行变革,在指挥控制、武器和后勤保障等方面加速采用人工智能技术,以威慑其竞争对手或具备打赢未来智能化战争的能力。

美国政府布局人工智能的实施举措

综合梳理美国政府五年多的实施举措可知,其正从持续发力顶层规划,不断加强制度保障,坚定破除协作障碍,全力维护技术霸权,切实提升全球领导力五个维度发力推动人工智能发展,具体措施分析如下。

3.1 强化顶层设计,提升战略牵引

借助大量基础创新成果,美国率先在全球人工智能领域布局,自2016年以来出台了一系列人工智能战略与政策,并补充出台了无人系统、新兴技术等相关配套政策,具体战略或政策的名称、发布机构及发布时间见下图2。上述战略政策共同建立起美国政府在人工智能领域的顶层规划体系,强力牵引了其人工智能研发应用,提升了联邦各机构对人工智能的重视程度。

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3.1.1 人工智能研发战略与政策

2016年10月,白宫科技政策办公室、国家科学基金会(NSF)等多机构联合发布《国家人工智能研究与发展战略规划》(2016版),指出美国的最终目标是产生新的人工智能知识和技术,必须增加投资、开展新技术研发、制定标准、培养人才等。几乎同时,由国家科学技术委员会机器学习与人工智能分委员会完成并发布的《为人工智能的未来做好准备》报告对彼时人工智能的发展现状、当前及未来应用、人工智能技术进步引发的社会及公共政策相关问题进行了分析并提出了措施建议。

2019年2月11日,白宫官宣“下海”参与人工智能全球竞争,启动《国家人工智能计划》,提出把美国政府的资源用于支持人工智能创新,将提高公民生活质量、促进国家繁荣并维护国家安全。

2019年2月12日,国防部发布非密版《2018国防部人工智能战略概要》报告,分析了国防部在人工智能领域面临的战略形势,提出要采取行动充分发挥人工智能的优势,并将联合人工智能中心(JAIC)作为执行国防部人工智能战略的核心机构。

2019年6月21日,白宫等机构再次发布《2019更新版国家人工智能研究发展战略计划》,旨在评估和指导研发资金投向美国联邦各机构,推动人工智能领域的前沿技术研究,确保美国的优势地位。

2019年9月12日,空军发布《2019空军人工智能战略》,为提出了空军人工智能应发展信息技术、数据、算法、人才及对外合作五大重点领域。

2019年10月31日,国防创新委员会发布《人工智能原则:国防部应用人工智能伦理建议》,提出了“负责任、公平性、可追溯性、可靠性、可控性”五项人工智能使用的道德原则。

2019年11月21日,白宫发布的《2016—2019年人工智能研发进展报告》梳理了自2016年以来美国联邦各机构在人工智能领域的投资与研发情况,提出了未来发展的政策建议。

2021年3月1日,人工智能国家安全委员会(NSCAI)发布《最终报告》,就如何帮助美国赢得人工智能竞争制定了措施与行动路线。

3.1.2 人工智能关联战略与政策

2017年3月,陆军发布《机器人与自主系统战略》,详细描述了陆军如何把机器人与自主系统集成到未来部队以使之成为武器装备体系的重要组成部分,并确立了机器人与自主系统未来发展的五个能力目标,明确了机器人与自主系统在当前及未来的优先发展事项与投资重点。

2018年1月,国防部发布新版《国防战略》,提出先进计算、大数据分析、自主性、机器人等新技术发展是影响安全环境的重要因素,国防部须予以重视。

2018年3月,海军发布《无人系统战略路线图》,指出无人、自主技术将成为一体化人机编队的重要力量,有人/无人技术和装备的使用将改变战争方式,获取赢得战争的优势。

2020年10月15日,白宫发布《关键和新兴技术国家战略》,提出应通过“促进美国国家安全创新基地”和“保护美国技术优势”两大支柱手段强化美国在先进计算、人工智能、自治系统、人机接口等20个关键和新兴技术领域的竞争优势。

2021年8月,国土安全部发布《人工智能/机器学习战略计划》,提出要增加研发投资,推动下一代人工智能和机器学习技术用于国家安全并构建安全的网络基础设施。

3.2 颁布条令法律,夯实法理基础

为确保人工智能领域的全球领导地位,美国近几年在行政条令和立法层面进行了诸多尝试,虽然仅有部分法案最终成为法律,但相关人工智能法案的提出与辩论过程为美国后续法案的提出和相关法律的最终颁布提供了重要参考借鉴,并为美国布局人工智能提供了坚实的制度保障。

2019年2月11日,时任总统特朗普签署名为《保持美国在人工智能领域的领导地位》的13859号行政令,指出美国在人工智能领域的持续领导对维护美国经济和国家安全并以符合美国价值观、政策和优先事项的方式塑造人工智能的全球演变至关重要。

2019年4月国会提出《人工智能增长研究法案》和《人工智能政府法案》,前者提出要增加投资以缩小当前经济和国家安全领域人工智能的研发资金缺口,后者提出未来5年要投入22亿美元开展研发工作,但两部法案最终均未通过表决。

2020年3月,美国会参众两院表决通过《2020“国家人工智能计划”法案》,该法案吸收了包括“美国人工智能计划”在内的多项联邦人工智能政策与措施,后被打包纳入《2021财年国防授权法》并于2021年1月生效。计划法要求美国建立并实施“国家人工智能计划”,解决美国人工智能发展面临的一系列问题,新设国家人工智能计划办公室和国家人工智能咨询委员会,并建立或指定一个机构间委员会,以更健全的组织机构推动“国家人工智能计划”实施。

2021年5月,美国参议院议员提出《人工智能能力与透明度法案》和《军事人工智能法案》,前者致力于落实人工智能国家安全委员会最终报告给出的建议,改进人才招募制度并加速采用新技术,增强政府使用人工智能的能力及透明度,后者致力于改善军队各级人员的人工智能教育与培训计划,使其能更好地使用人工智能。

3.3 管理机构改革,破除制度障碍

为落实各项战略规划、政策制度和法律规定,美国在联邦政府层面和所属机构层面分别实施了多项机构增设和调整的改革,力图破除人工智能发展的体制机制障碍,推动机构内外的人工智能研发协作。美国政府人工智能管理机构布局图如图3所示。

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3.3.1 联邦层面的管理机构改革

人工智能国家安全委员会于2018年8月成立,其作为隶属于联邦政府的独立委员会,着眼保持国际竞争力及需要关注的“伦理问题”,审议推进人工智能、机器学习和相关技术发展的必要方法和手段,以全面满足美国的国家安全和国防需求。目前,该机构使命已完成,并于2021年10月1日起停止运作。

国家人工智能计划办公室于2021年1月成立,隶属于白宫科学技术政策办公室,将负责监督和实施2020年《国家人工智能计划法》,以协调政府、行业及学术界的人工智能研究与政策制定,确保未来几年美国在人工智能领域的领导地位。

白宫科学技术与政策办公室国家科学技术委员会下属的三个人工智能机构分别是机器学习和人工智能小组委员会、人工智能特别委员会(跨机构委员会)、人工智能研发跨部门工作组。机器学习和人工智能小组委员会于2016年5月成立,负责监督政府内机器学习和人工智能技术发展与应用水平,参与制定并落实《国家人工智能研究与发展战略计划》,处理与人工智能相关的重要问题,也是人工智能特别委员会的业务执行机构,负责完成特别委员会的任务;人工智能特别委员会于2018年5月成立,主要负责向白宫提供政府层面有关人工智能研究与发展方面的建议,同时帮助政府、私企和独立研究者建立合作伙伴关系,且该委员会2021年1月更新的章程在法律许可范围内增加了一系列职能,使其实际承担起《计划法》要求建立的“跨机构委员会”的职能;人工智能研发跨部门工作组于2018年7月经由白宫科技政策办公室、国家科学技术委员会人工智能特别委员会批准成立,在美国网络与信息技术研究发展计划(NITRD)下协调联邦政府跨部门的人工智能研发投资工作,支持人工智能特别委员会和机器学习与人工智能小组委员会开展的活动。此外,在《国家人工智能计划法》的呼吁下,白宫科学技术与政策办公室还与国家科学技术委员会协调成立了“国家人工智能研究资源工作组”,以调查建立国家人工智能研究资源的可行性,并制定相关路线图。

3.3.2 部门层面的管理机构改革

国防部联合人工智能中心于2018年6月成立,是执行国防部人工智能战略的协调中心,旨在加快人工智能能力交付,扩大人工智能在国防部的影响。为更积极地推动人工智能普及与应用,国防部于2020年对该中心进行了2.0版的工作升级。能源部人工智能与技术办公室于2019年9月成立,协调人工智能活动并加速跨部门、跨机构间的协作。此外,国防部首席数字与人工智能官于2021年12月设立,本次组织调整后,国防部首席数据官办公室、联合人工智能中心、国防数字局三个机构都将向其汇报工作,使其能从整体上把握国防部数据和人工智能技术的发展应用,以更好、更快、更深入地推进相关技术的创新、集成和使用。

商务部国家人工智能咨询委员会于2021年9月成立,主要任务是就与国家人工智能倡议有关的主题向美国总统和国家人工智能计划办公室提供咨询,还负责研究美国在人工智能领域竞争力和全球领导地位现状、审查《计划法》目标达成情况,监督人工智能科研状况,“国家人工智能计划”的管理与协调,争取人工智能研发和标准制定的国际合作机会等。

能源部人工智能和技术办公室于2019年9月成立,作为能源部人工智能工作的枢纽,主要负责组织研发、应用等各类人工智能活动,协调部内的人工智能项目、资源等。

3.4 落实资金保障,提升投入强度

追加投资,持续加大非国防领域人工智能投入强度。2020年8月美国白宫科技政策办公室发布的《人工智能与量子信息科学研发摘要:2020—2021财年》显示,美国2020—2021财年在人工智能和量子信息科学领域的预算增加了30%,尤其是2020财年美国非国防领域人工智能预算为11.18亿美元,2021财年实际预算则达15.02亿美元;2022财年,国家标准技术研究院的传统科技创新研究项目预算将增加1.28亿美元至9.16亿美元,主要用于计算机、网络安全、人工智能、量子信息技术、先进制造业等方向的数项研究;2021年7月,美国国家科学基金会宣布将在五年内投资2.2亿美元支持11个其领导的国家人工智能研究中心,主要用于支持人机交互与合作、人工智能与高级网络基础设施、计算机和网络系统中的人工智能、人工智能增强学习等研究领域。

夯实基础,增加国防领域人工智能研发资金投入。以2022财年美国防预算为例,国防部在该财年总计申请了约1 120亿美元的研发、测试、试验、评估(RDT&E)资金,上述预算中6.1-6.5类别的资金主要用于新兴技术研发,总计约为630亿美元。其中,基础研究2.3亿美元,占比约2%,应用研究5.5亿美元,占比约5%,先期技术研发6.9亿美元,占比约6%。

3.5 推进项目研发,加强基础应用

美国正积极开展人工智能领域的项目研发工作,致力于通过项目奠定研发基础、提升技术能力并最终付诸应用。如,国防部国防高级研究计划局(DARPA)在2011—2020十个财年里开展了国防部内最多数量的人工智能基础研究项目,总数高达45个。从项目研究内容来看,DARPA近年来投资较大的项目主要涉及语言和语音的识别与翻译、机器自适应学习、鲁棒性等研究,对应的关注方向为下一代人工智能技术、人工智能技术的可解释性研究、深度伪造检测等。

其中,“终身学习机器”项目致力于实现人工智能架构和机器学习技术范式的变化和发展;“可解释的人工智能”致力于开发能为人工智能系统结论提供可解释的理论依据的新一代机器学习技术;“机器常识”项目正在研究解决机器缺乏常识这一重要问题,上述项目均以解决当前人工智能发展的局限和障碍为目标。

3.6 培养行业人才,开展国际合作

美国政府采取了一些列措施来培养人工智能人才并积极开展国际合作。培养人才方面,美国认识到优先开展科学、技术、工程和数学(STEM)教育的重要性并采取了加大拨款的措施,建立了行业认可的学徒制并成立内阁层面的学徒制扩展工作组,另外,美国还成立工人全国委员会,承诺为工人提供更多教育、培训和学习新技能的机会。美国人工智能国家安全委员会也表示,应尽快成立一所人工智能学院,以军事化管理的方式招募和培养技术人才,还应加强科技教育力度,采取更多措施吸引该领域高精尖人才,并实施移民改革,加强人工智能人才引进并制定更宽松的人才签证政策。

国际合作方面,由于各国人工智能发展水平差异巨大,诉求各不相同,加之人工智能技术易扩散,无法全面禁止,发展不确定性高,如不规范和约束,可能出现失控风险。因此美国积极开展人工智能国际合作,于2020年5月宣布加入人工智能全球伙伴关系组织,试图协调与盟友的人工智能研发工作;美国与英国于2020年12月建立“自主和人工智能合作伙伴关系协定”,积极开展军事智能和自主无人方面的合作;人工智能国家安全委员会提出要建立或将依托“民主峰会”开展工作的“新兴技术联盟”,制定符合美国及其盟友价值观的标准和规范,推动联合开发与合作等。

美国政府布局人工智能的经验启示

通过综合布局,美国政府正持续提升在人工智能领域的全球领导力、技术实力、影响力、作战运用能力,向着其预设的发展目标迈进。综合分析其实施举措,可得出以下经验启示。

一是顶层蓝图设计指引,持续提升战略牵引。战略规划牵引是美国发展人工智能的最重要特点,自2016年以来,美国各机构已陆续颁布出台了十余份涉及人工智能的战略计划,在政府、学术届、企业界掀起了人工智能发展的浪潮。基于触角已延伸至人工智能发展方方面面的顶层设计,美国为自身探索了一条切实可行的人工智能发展路径,推动了人工智能的快速发展。

二是渐进发展行稳致远,革新手段层出不穷。人工智能作为涉及面极广的复杂技术群,其发展不是一蹴而就的。美国在对人工智能发展高度重视的基础上,采取了体系化、系统化、渐进式的实施策略,通过不断颁布或更新战略、设立或调整机构等循序渐进的改革措施,稳步推进美国人工智能机构改革和研发,为确保美国在人工智能领域的优势地位不断增砖加瓦。

三是执行科技民族主义,多措并举全面出击。自特朗普执政时期开始,美国政府开始实施以“美国优先”为由的科技民族主义,这为加强同其他国家的科技竞争、实施科技打压提供了正当的理由。这一过程中,美国采用了多措并举的方式发展自身的人工智能,极为关注技术发展的三大重要因素,即投资、人才、合作。通过对人工智能重点技术和所有人才管道进行投资,美国持续优化了投资和研发环境,吸引全球精英,确保了自身的人工智能人才优势,为主导国际合作打下了坚实基础,取得了超乎想象的效果,确保了在人工智能领域的全球领先地位。

四是引领时代集中发力,技术呈现跨越发展。基于DARPA六十多年的深厚技术积淀,美国人工智能的技术研发代表了全球人工智能发展的主流趋势。当前,美国通过不断开展项目研发,不停总结经验教训而得出的“开发下一代人工智能技术”目标尤为正确,通过持续发力,美国围绕该方向全方位布局的人工智能自适应学习、终身学习、鲁棒性、可解释性、安全性等研究必将取得突破性进展,全面提升美国人工智能技术能力。

五是强调自由民主道德,监管措施手段丰富。出于对因公共安全或其他目的使用人工智能而产生的侵犯个人隐私,限制个人言论和自由,加剧偏见和歧视等问题的担忧,美国在发展人工智能方面极为谨慎。不论国防创新委员会五项道德原则的提出,国防部对该原则的接受,还是2021年11月15日国防创新单元(DIU)“实践中负责任的人工智能(RAI)指南”的发布,都体现了以国防部为代表的美国政府对人工智能系统开发全周期监管的决心。可以说,美国使用人工智能的前提必须是确保其有效、合理、合法、可控。

结语

回顾过去五年多美国政府布局人工智能的历程可知,作为人工智能领域全球最先进的国家,美国政府切实展现了勇于开拓创新的坚决果断,相比其他国家领先布局并实施了各项举措,但其也存在如立法周期过长、组织机构分散等体制掣肘导致的停滞不前,暴露出了一系列需持续改进的问题。但无论如何,基于多年深耕积累的领域优势,从现有发展布局来看,美国仍将在较长时间内引领全球人工智能发展。未来我国必将迎来一段布满荆棘的人工智能发展道路,我们应加快学习其先进经验并吸收应用,以持续推动我国人工智能领域发展强大。

(来源:学术plus,2022年5月1日)

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