2021年,在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮與科技自立自強戰(zhàn)略的雙重驅(qū)動下,中國人工智能產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展。作為支撐AI技術落地與應用的核心基石,人工智能基礎層,尤其是基礎軟件領域,迎來了關鍵的發(fā)展機遇與深刻的格局演變。本報告旨在梳理2021年中國人工智能基礎軟件開發(fā)領域的現(xiàn)狀、核心趨勢、挑戰(zhàn)與未來方向。
一、行業(yè)概覽:基礎軟件的支柱地位日益凸顯
人工智能基礎軟件,主要指支撐人工智能算法開發(fā)、模型訓練、部署運行和管理的軟件平臺、框架、工具鏈及中間件。它構(gòu)成了連接底層算力硬件與上層AI應用的“操作系統(tǒng)”和“開發(fā)環(huán)境”。2021年,隨著AI應用場景的復雜化、規(guī)模化,市場對高效、易用、兼容且安全可靠的基礎軟件需求急劇增長。中國本土的基礎軟件生態(tài),在政策扶持、市場需求和資本投入的共同作用下,正從“可用”向“好用”、“必用”階段加速邁進。
二、核心細分領域發(fā)展態(tài)勢
1. 深度學習框架:競爭加劇,國產(chǎn)化生態(tài)逐步成型
長期以來,TensorFlow和PyTorch占據(jù)全球主導地位。2021年,以百度飛槳(PaddlePaddle)、華為MindSpore、曠視天元(MegEngine)為代表的國產(chǎn)框架發(fā)展迅猛。飛槳憑借其產(chǎn)業(yè)級模型庫、全流程開發(fā)工具和與國產(chǎn)硬件的深度適配,已凝聚了龐大的開發(fā)者社區(qū),在工業(yè)、能源、城市管理等實體經(jīng)濟領域落地廣泛。國產(chǎn)框架正通過差異化定位(如飛槳的產(chǎn)業(yè)聚焦、MindSpore的全場景協(xié)同)構(gòu)建自身生態(tài),力圖在特定領域形成競爭優(yōu)勢。
2. AI開發(fā)平臺與工具鏈:邁向一體化與自動化
市場對從數(shù)據(jù)標注、模型訓練、調(diào)優(yōu)、壓縮到部署監(jiān)控的全流程支持需求旺盛。2021年,各大云廠商(如阿里云、騰訊云、華為云)和AI公司推出的AI開發(fā)平臺,正致力于提供覆蓋AI生命周期的一站式服務。自動化機器學習(AutoML)、低代碼/無代碼開發(fā)工具開始普及,顯著降低了AI應用開發(fā)的技術門檻,賦能更廣泛的行業(yè)開發(fā)者。
3. AI芯片專用軟件棧:軟硬協(xié)同成為核心競爭力
隨著國產(chǎn)AI芯片(如華為昇騰、寒武紀、地平線等)的崛起,與之配套的編譯器、驅(qū)動、算子庫和性能優(yōu)化工具等軟件棧的建設成為關鍵。2021年,業(yè)界共識是:沒有強大的專用軟件棧,芯片的算力無法高效釋放。因此,“軟硬件協(xié)同設計”與“統(tǒng)一軟件棧生態(tài)”成為芯片廠商和基礎軟件提供商的核心戰(zhàn)略。
4. 數(shù)據(jù)管理與治理工具:從“燃料”到“引擎”的轉(zhuǎn)變
高質(zhì)量數(shù)據(jù)是AI的“燃料”。2021年,隨著數(shù)據(jù)安全法規(guī)(如《數(shù)據(jù)安全法》、《個人信息保護法》)的實施,以及企業(yè)對數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值的認知提升,專注于數(shù)據(jù)標注、清洗、版本管理、隱私計算(如聯(lián)邦學習)的基礎軟件工具獲得了前所未有的關注。數(shù)據(jù)治理正從輔助環(huán)節(jié)變?yōu)闆Q定AI項目成敗的核心“引擎”。
三、主要驅(qū)動因素
- 政策強力引導: “十四五”規(guī)劃明確將人工智能列為前沿科技領域,各地出臺具體支持政策,鼓勵基礎軟件、開源生態(tài)和關鍵核心技術的研發(fā)。
- 產(chǎn)業(yè)智能化剛需: 制造業(yè)、金融、醫(yī)療、交通等行業(yè)對AI的深度應用,催生了大量對定制化、可解釋、高可靠基礎軟件的需求。
- 技術自主可控訴求: 在復雜的國際環(huán)境下,建立從硬件到軟件的自主可控AI技術體系成為國家與產(chǎn)業(yè)的共同戰(zhàn)略目標。
- 資本持續(xù)投入: 風險投資與國家大基金對AI基礎軟件領域的關注度提升,為初創(chuàng)企業(yè)和研發(fā)項目提供了資金保障。
四、面臨的挑戰(zhàn)
- 生態(tài)壁壘與兼容性問題: 國際主流框架生態(tài)成熟,遷移成本高。國產(chǎn)框架之間、國產(chǎn)框架與各類芯片之間的適配與兼容仍需加強,生態(tài)碎片化風險存在。
- 高端人才短缺: 精通底層系統(tǒng)、編譯器、分布式計算等核心技術的頂尖軟件人才依然稀缺。
- 商業(yè)模式的探索: 純基礎軟件的商業(yè)化路徑較長,企業(yè)需在開源與商業(yè)化、技術服務與授權(quán)許可之間找到可持續(xù)的平衡點。
- 標準與規(guī)范的缺失: 在模型格式、接口、安全評估等方面,行業(yè)統(tǒng)一標準的制定相對滯后,影響了技術的互操作性與規(guī)模化推廣。
五、未來展望與建議
中國人工智能基礎軟件開發(fā)將呈現(xiàn)以下趨勢:
- 融合化: 基礎軟件將與云原生、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺深度融合,形成更強大的智能化基礎設施。
- 場景化: 針對垂直行業(yè)(如自動駕駛、科學計算)的專用基礎軟件和優(yōu)化工具將大量涌現(xiàn)。
- 可信化: 融入可解釋性、魯棒性、公平性和隱私保護能力,將成為新一代基礎軟件的標配。
- 開源化與社區(qū)化: 開源仍是構(gòu)建生態(tài)的主流方式,健康、活躍的開發(fā)者社區(qū)是競爭力的重要體現(xiàn)。
建議: 對于從業(yè)者而言,應持續(xù)深耕核心技術,積極參與開源共建,加強與硬件廠商和行業(yè)用戶的協(xié)同創(chuàng)新。對于政策制定者,需在鼓勵競爭的引導建立開放協(xié)同的行業(yè)標準與評測體系,并加大對基礎研究與人才培養(yǎng)的長期投入。
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2021年是中國人工智能基礎軟件發(fā)展的關鍵分水嶺。行業(yè)在突破與挑戰(zhàn)中前行,自主生態(tài)的根基正在夯實。唯有堅持長期主義,在技術深度、生態(tài)廣度和應用精度上持續(xù)耕耘,中國的人工智能基礎軟件才能在全球競爭中奠定堅實勝局,真正賦能千行百業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。