作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力及國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，當(dāng)前，以新一代人工智能為代表的科技和產(chǎn)業(yè)革命正在孕育興起。預(yù)計2021年，人工智能將加速成為構(gòu)建現(xiàn)代化的數(shù)字經(jīng)濟體系、推動經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動力量，作為“新型基礎(chǔ)設(shè)施”的一部分與5G、云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)深度融合，形成新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心能力，為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供底層支撐。

以“一中心四平臺”推進人工智能創(chuàng)新發(fā)展

自新冠肺炎疫情以來，人工智能的重要性更加凸顯，圍繞算法、數(shù)據(jù)和算力等人工智能的“三駕馬車”，產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)力度也繼續(xù)增大。在此基礎(chǔ)上，人工智能計算中心應(yīng)運而生。2020年10月11日，由中國科學(xué)技術(shù)信息研究所發(fā)布的《人工智能計算中心發(fā)展白皮書》對人工智能計算中心的概念、發(fā)展現(xiàn)狀、總體架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)以及加快發(fā)展我國人工智能計算中心的建議作出了解釋與介紹。

人工智能計算中心是以基于人工智能芯片構(gòu)建的人工智能計算機集群為基礎(chǔ)，涵蓋了基建基礎(chǔ)設(shè)施(機房基建)、硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的完整系統(tǒng)，主要應(yīng)用于人工智能深度學(xué)習(xí)模型開發(fā)、模型訓(xùn)練和模型推理等場景，提供從底層芯片算力釋放到頂層應(yīng)用使能的人工智能全棧能力。

圍繞人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)，人工智能計算中心將重點打造“一中心四平臺”，以人工智能計算中心為主體，提供公共算力服務(wù)平臺、應(yīng)用創(chuàng)新孵化平臺、產(chǎn)業(yè)聚合發(fā)展平臺和科研創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，以此實現(xiàn)“政產(chǎn)學(xué)研用”五位一體打通，形成區(qū)域乃至全國的人工智能產(chǎn)業(yè)的匯聚。

其中，公共算力服務(wù)平臺主要將將人工智能計算中心算力資源開放給本地軟件開發(fā)企業(yè)、科研機構(gòu)和高校，解決高校、科研機構(gòu)和企業(yè)的算力需求問題；應(yīng)用創(chuàng)新孵化平臺將結(jié)合本地優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)特點，編制人工智能應(yīng)用場景的項目機會清單，面向人工智能企業(yè)、高校院所、科研機構(gòu)進行公開發(fā)布，鼓勵開展人工智能競爭性和先導(dǎo)性應(yīng)用開發(fā)和場景試驗，牽引科技創(chuàng)新成果做商用轉(zhuǎn)化，形成重大產(chǎn)品創(chuàng)新和示范應(yīng)用，打造一批有影響力、有實際效果的應(yīng)用示范項目，進一步帶動本地相關(guān)產(chǎn)業(yè)智能化升級；產(chǎn)業(yè)聚合發(fā)展平臺依托人工智能計算中心建設(shè)配套園區(qū)，并聯(lián)合AI頭部公司聯(lián)合建立人工智能生態(tài)創(chuàng)新中心等生態(tài)運作組織，進行企業(yè)交流、初創(chuàng)孵化、技術(shù)賦能、人才培訓(xùn)、技術(shù)方案對接，產(chǎn)業(yè)推廣等活動，促進和推動人工智能產(chǎn)業(yè)集約集聚發(fā)展；而科研創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺則會結(jié)合本地教育資源情況，鼓勵高校院所聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)，采用產(chǎn)學(xué)研合作模式，創(chuàng)建一批人工智能重點實驗室、研究院等創(chuàng)新科研組織，基于人工智能計算中心算力資源，圍繞產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新需求，開展人工智能技術(shù)研發(fā)、科技成果轉(zhuǎn)化等重點工作，落地一批科技創(chuàng)新成果，培養(yǎng)一批關(guān)鍵人才。

人工智能計算中心的建設(shè)模式和發(fā)展趨勢

人工智能計算中心以人工智能專用芯片為計算算力底座，是當(dāng)前人工智能快速發(fā)展和應(yīng)用所依托的新型算力基礎(chǔ)設(shè)施。具備訓(xùn)練復(fù)雜先進模型和處理海量數(shù)據(jù)能力的人工智能計算中心屬于投資較大的信息基礎(chǔ)設(shè)施，是包含了機房基建、硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模的系統(tǒng)工程，當(dāng)前的建設(shè)模式和現(xiàn)狀主要為政府主導(dǎo)建設(shè)和頭部企業(yè)自行建設(shè)。

政府主導(dǎo)建設(shè)主要集中在國家層面，出于保持國家競爭力、帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展等考量，各國政府紛紛出資或政策引導(dǎo)建設(shè)人工智能計算中心。在我國人工智能戰(zhàn)略和深圳“雙區(qū)驅(qū)動”整體布局下，鵬城實驗室和華為合作，共同研制人工智能大科學(xué)裝置——鵬城云腦，打造人工智能計算中心、面向全國的人工智能基礎(chǔ)開源開放平臺和人工智能開源開放創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境。支撐粵港澳大灣區(qū)人工智能重大應(yīng)用需求、提升大灣區(qū)人工智能研究基礎(chǔ)地位與創(chuàng)新力和吸引全國人工智能資源、技術(shù)與人才。

而頭部企業(yè)建設(shè)則更具創(chuàng)新活力。近年來人工智能技術(shù)領(lǐng)先的企業(yè)已普遍開展人工智能算力平臺建設(shè)，部分龍頭企業(yè)根據(jù)自身的業(yè)務(wù)特點投資人工智能專用芯片，并依托人工智能芯片建設(shè)專有集群，如微軟、華為、科大訊飛、商湯、曠視等企業(yè)，均打造出自身的差異化優(yōu)勢。

作為國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)及重要的算力基礎(chǔ)設(shè)施，人工智能計算中心主要有三大發(fā)展趨勢：

(一)全棧一體化趨勢：專用人工智能芯片與軟硬件協(xié)同優(yōu)化提升計算效率

各類人工智能加速芯片適應(yīng)人工智能的算法特征，進行矩陣元操作的并行化加速，或進行針對特定人工智能計算任務(wù)的精簡優(yōu)化，發(fā)展方興未艾。我國人工智能芯片起步較晚，但發(fā)展較快，當(dāng)前華為、寒武紀(jì)等已推出商用人工智能芯片，還不斷有新的人工智能芯片出現(xiàn)。

(二)技術(shù)融合趨勢：云與人工智能融合

云平臺帶來了人工智能計算中心運營模式的改變，通過云上租戶粒度的安全隔離、完善的運維運營系統(tǒng)，人工智能計算中心可以為不同用戶提供安全可靠、按需使用、彈性伸縮、有服務(wù)等級保障的自助式服務(wù)。云化計算中心提供裸金屬服務(wù)器、虛擬機、容器等多樣化的算力資源和人工智能使能平臺服務(wù)，人工智能服務(wù)與云上大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣就散等服務(wù)的相互協(xié)同，滿足新型應(yīng)用場景綜合復(fù)雜多層次的計算需求。

(三)平臺賦能趨勢：人工智能計算中心賦能企業(yè)，形成算力生態(tài)

具備強大軟硬件能力的核心企業(yè)集聚研發(fā)能力、生產(chǎn)經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)資源，在人工智能計算中心搭建基礎(chǔ)應(yīng)用使能能力，對平臺上的小型人工智能企業(yè)和欠缺人工智能能力的傳統(tǒng)企業(yè)進行賦能。人工智能計算中心將成為人工智能核心企業(yè)和大量初創(chuàng)企業(yè)能力輸出的主要方式，如通過平臺開放接口的方式輸出龍頭企業(yè)的算法能力，資源、數(shù)據(jù)支撐、運營輔導(dǎo)和模式優(yōu)化等。

人工智能計算中心的關(guān)鍵技術(shù)

在建設(shè)人工智能計算中心的總體架構(gòu)中，主要分為基建基礎(chǔ)設(shè)施(機房基建)層、硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施層，在人工智能計算中心之上，是行業(yè)應(yīng)用層?；ɑA(chǔ)設(shè)施層包括土建、電氣等底層設(shè)施，為人工智能計算中心提供空間、水電、散熱等基本條件。行業(yè)應(yīng)用層是人工智能產(chǎn)業(yè)的核心，將基礎(chǔ)能力轉(zhuǎn)化成人工智能技術(shù)，如計算機視覺、智能語音、自然語言處理等應(yīng)用算法研發(fā)，廣泛應(yīng)用到多個不同的應(yīng)用領(lǐng)域。

(圖1：人工智能計算中心總體架構(gòu))

硬件基礎(chǔ)設(shè)施和軟件基礎(chǔ)設(shè)施是架構(gòu)中的關(guān)鍵技術(shù)。硬件基礎(chǔ)設(shè)施由人工智能計算子系統(tǒng)、存儲子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)子系統(tǒng)組成。人工智能計算子系統(tǒng)主要提供硬件算力，由人工智能芯片、基于人工智能芯片的服務(wù)器與芯片間和服務(wù)器間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。存儲子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)子系統(tǒng)圍繞計算子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲傳輸、人工智能網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)傳輸更新等功能。其中，人工智能芯片是人工智能硬件基礎(chǔ)設(shè)施中人工智能算力最重要的承載。

軟件基礎(chǔ)設(shè)施層包含基礎(chǔ)軟件(AI系統(tǒng)軟件包括AI開發(fā)框架和芯片使能軟件，以及云平臺)、AI使能軟件、行業(yè)算法、AI市場?；A(chǔ)軟件中，芯片使能軟件驅(qū)動AI芯片，提供深度學(xué)習(xí)軟件加速庫(算子)的集合，AI開發(fā)框架封裝了如卷積等基本操作，提供人工智能網(wǎng)絡(luò)模型開發(fā)環(huán)境；基礎(chǔ)軟件還包括云平臺，對計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源進行統(tǒng)一調(diào)度和鼓勵，提供統(tǒng)一算力支持。AI使能軟件支持海量作業(yè)的自動調(diào)度、大規(guī)模分布式訓(xùn)練，對AI計算子系統(tǒng)的算力資源進行統(tǒng)一管理、調(diào)度和實時分配，提供算子開發(fā)研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)研究、全流程AI開發(fā)能力，幫助AI開發(fā)者和科研人員高效完成算子開發(fā)、算法開發(fā)、數(shù)據(jù)處理、模型訓(xùn)練和模型部署等開發(fā)活動。行業(yè)算法通過行業(yè)知識和積累，預(yù)置行業(yè)經(jīng)驗，實現(xiàn)更快更高效的賦能行業(yè)。

(圖2：人工智能計算中心關(guān)鍵技術(shù)與代表企業(yè))

中國科學(xué)技術(shù)信息研究所黨委書記趙志耘表示，人工智能計算中心未來的重大意義是讓人工智能在大數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長的時代成為支撐人工智能發(fā)展的基本生產(chǎn)資料，未來將是一個非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施，旨在讓人工智能“用得起、用得上、用得好”。

“用得上”是指構(gòu)建一體化方案，通過一個人工智能計算中心，讓各種交叉技術(shù)一站式解決；“用得起”是指在不浪費有限的社會資源的條件下，把所有的成本降至最低，統(tǒng)籌規(guī)劃解決人工智能算力，使人工智能計算中心作為標(biāo)桿，解決人工智能基礎(chǔ)研究上的需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，滿足中小企業(yè)加入人工智能行業(yè)中所需要的算法需求；“用得好”則是指未來將推出多個公共服務(wù)平臺，并實現(xiàn)平臺迭代升級，讓受益面更廣。

武漢率先建設(shè)人工智能計算中心

目前，人工智能計算中心的建設(shè)才剛剛開始。武漢東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)與市科技、經(jīng)信部門共建的人工智能計算中心，是武漢建設(shè)國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)的具體行動，將打造公共算力服務(wù)、應(yīng)用創(chuàng)新孵化、產(chǎn)業(yè)聚合發(fā)展和科研創(chuàng)新人才培養(yǎng)“四個平臺”，助力武漢智能制造、智慧醫(yī)療、智能數(shù)字設(shè)計與建造、智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

未來，人工智能計算中心將成為一個標(biāo)志性工程，為武漢人工智能試驗區(qū)發(fā)展帶來更大更強的帶動效應(yīng)，也將更好助力武漢市國家新一代人工智能創(chuàng)新發(fā)展試驗區(qū)建設(shè)，助力武漢市引領(lǐng)帶動中部地區(qū)和長江經(jīng)濟帶人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將探索新一代人工智能發(fā)展的新路徑和新未來。