摘要
縱觀人類近現(xiàn)代史，每一次工業(yè)革命都是將戰(zhàn)略性科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從而創(chuàng)造巨大的新增財(cái)富和全面提升國家競爭力的過程;而且一個(gè)國家在工業(yè)革命面前的“沉與浮”，則取決于一個(gè)國家對這些戰(zhàn)略性科技和產(chǎn)業(yè)化能力的把控。從被稱為蒸汽機(jī)時(shí)代的第一次工業(yè)革命、被稱為鋼鐵與機(jī)電時(shí)代的第二次工業(yè)革命、被稱為芯片和網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的第三次工業(yè)革命，到今天正在發(fā)生的被稱為算力和人工智能時(shí)代的第四次工業(yè)革命，無不遵從著這個(gè)規(guī)律。
龍年春節(jié)，在基于大模型(LM)技術(shù)的文本生成工具ChatGPT熱潮尚未褪去之際，美國OpenAI公司推出的文本轉(zhuǎn)生視頻工具Sora再次驚艷了世界，這種依據(jù)文字輸入精確分析語義(需求)和自動(dòng)收集素材來模擬物理世界的能力，將會(huì)在很多領(lǐng)域全面改變生產(chǎn)制造模式?？梢灶A(yù)見，在大模型技術(shù)的支持下，除了文本、圖片和視頻內(nèi)容生成，生成式人工智能(AIGC)技術(shù)結(jié)合專業(yè)/行業(yè)大模型將會(huì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、生物醫(yī)藥和其他許多領(lǐng)域改變創(chuàng)新模式，并直接與先進(jìn)制造系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)形成新的生產(chǎn)力，這就意味著第四次工業(yè)革命的大幕正在加速升起。
在全球人工智能(AI)技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，隨之而來的是美西方政府對我國AI等領(lǐng)域越來越緊逼的遏制，進(jìn)一步驗(yàn)證了快速提升國家總算力和建設(shè)自主算力科技體系迫在眉睫，是我國昂首實(shí)現(xiàn)中國式現(xiàn)代化的關(guān)鍵。而不久前美國商務(wù)部再次加碼對我國人工智能和高性能數(shù)據(jù)處理芯片的限制，為我國利用最新人工智能技術(shù)和高性能計(jì)算來實(shí)現(xiàn)各個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和進(jìn)一步發(fā)展蒙上了陰影。海外供應(yīng)商為了遵從美國政府的限制，不斷降低對華出口的AI芯片的單芯片性能，但是許多國內(nèi)企業(yè)仍然趨之若鶩，其中雖然有國外廠商在技術(shù)能力和產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面的優(yōu)勢，但在外來技術(shù)難以為繼的局面下仍然對它們保持跟隨和依賴，將在新的工業(yè)革命中嚴(yán)重?fù)p害我國未來的國家競爭力。
本文以人工智能技術(shù)的核心動(dòng)力——高性能算力芯片為目標(biāo)，結(jié)合每一次工業(yè)革命的紅利分配模式，就目前在人工智能領(lǐng)域可能發(fā)生的對海外GPU芯片的三大依賴進(jìn)行了分析，并提出了利用不斷涌現(xiàn)的多元化硬件數(shù)據(jù)處理加速器技術(shù)，促進(jìn)我國人工智能芯片企業(yè)通過架構(gòu)性創(chuàng)新和生態(tài)融合，結(jié)合應(yīng)用打造新質(zhì)生產(chǎn)力的一些政策建議。
正文
越來越多的人認(rèn)識到人工智能技術(shù)已經(jīng)成為第四次工業(yè)革命的核心支撐技術(shù)。在今年的兩會(huì)上熱議新質(zhì)生產(chǎn)力的同時(shí)，“深化大數(shù)據(jù)、人工智能等研發(fā)應(yīng)用，開展‘人工智能+’行動(dòng)”也被寫入了2024年政府工作報(bào)告。這是“人工智能+”首次出現(xiàn)在我國的政府工作報(bào)告中，意味著國家非常認(rèn)可人工智能作為科技創(chuàng)新領(lǐng)域戰(zhàn)略性技術(shù)的重要地位并加以廣泛的推廣應(yīng)用，正在以“人工智能+”為引擎，加快形成發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新動(dòng)能。
所以，正在發(fā)生的第四次工業(yè)革命對實(shí)現(xiàn)中國式現(xiàn)代化和新型工業(yè)化至關(guān)重要。這次工業(yè)革命是以人工智能(AI)等技術(shù)為核心的新技術(shù)革命，一個(gè)國家和一家企業(yè)的進(jìn)步速度，最終將取決于開發(fā)、引入和應(yīng)用人工智能技術(shù)的速度。因此，中國作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體和人口大國，要實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興，不僅要成為人工智能技術(shù)最大的應(yīng)用市場，而且還要成為第四次工業(yè)革命的重要推動(dòng)者、貢獻(xiàn)者和引領(lǐng)者，這就需要建立自主可控的人工智能技術(shù)和解決方案體系，以及以中國企業(yè)為核心并造福世界的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
技術(shù)推動(dòng)者的巨大紅利
要高度重視人工智能等推動(dòng)第四次工業(yè)革命落地的關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)閺倪^去三次工業(yè)革命對人類社會(huì)的影響來看，每一次工業(yè)革命都不僅會(huì)產(chǎn)生很多新的設(shè)備代替人力去更高效地完成工作，而且還會(huì)產(chǎn)生越來越多依靠人類體力和智力無法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新功能。因此，對每次工業(yè)革命中推動(dòng)性技術(shù)的掌控，反映到國家間和企業(yè)間的競爭上就是工業(yè)革命策源地紅利和技術(shù)推動(dòng)者優(yōu)勢;這種策源地紅利可以使英國這樣中等規(guī)模國家領(lǐng)享日不落帝國紅利，也可以支撐美國反超歐洲大陸成為雄霸全球的超級大國。
馬克思在看到了第二次工業(yè)革命時(shí)期，資本主義國家在生產(chǎn)力得到巨大提升而帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展之后，評論道：“第二次工業(yè)革命是對資本主義生產(chǎn)方式的一場偉大沖擊。”美國、德國等國家進(jìn)行了改革，抓住新技術(shù)革命的機(jī)會(huì)窗口，分到了第二次工業(yè)革命的策源地紅利而成為了世界資本主義經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國。作為每一次工業(yè)革命最重要的結(jié)果，策源地紅利有如下三個(gè)屬性：
首先是全球性紅利重塑了世界格局。工業(yè)革命中技術(shù)創(chuàng)新帶來的更高生產(chǎn)力需要在全球市場上換取回報(bào)，所以為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)而進(jìn)行的貿(mào)易從未停止，同時(shí)為了打開市場或者保護(hù)市場還進(jìn)行了大量戰(zhàn)爭，包括后期殖民戰(zhàn)爭、兩次世界大戰(zhàn)，也包括今天美國政府針對我國在先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)和人工智能等領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)限制等。
其次是關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新使推動(dòng)者占盡優(yōu)勢。每一次工業(yè)革命都是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新大量涌現(xiàn)的結(jié)果，全球越來越嚴(yán)格的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系給創(chuàng)新推動(dòng)者帶來了先發(fā)優(yōu)勢，同時(shí)越來越便捷的交通和通信方式推動(dòng)了新的、規(guī)模更大的企業(yè)組織和生產(chǎn)方式，創(chuàng)新推動(dòng)者的研究開發(fā)活動(dòng)取得的成果可實(shí)現(xiàn)加速轉(zhuǎn)化和全球覆蓋，還可以利用巨額利潤采用收購兼并等手段鞏固自己的技術(shù)優(yōu)勢和消滅競爭對手，以保證創(chuàng)新者在全球市場上保持領(lǐng)先和競爭力。
第三是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶來的馬太效應(yīng)進(jìn)一步凸顯。每一次工業(yè)革命都帶來了大量的科技創(chuàng)新和新增財(cái)富，但結(jié)果是創(chuàng)新資源和新增財(cái)富主要都流向能夠把控核心技術(shù)的國家，更多的國家只能是走上跟隨和依賴的道路，成為工業(yè)革命策源地紅利的貢獻(xiàn)者。特別是在今天全球化受阻，美西方對中國等國家在半導(dǎo)體和人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)出口限制，將有可能加大他們和我國之間的代差，促使我們未來的每一步發(fā)展都落后于人。
第一次工業(yè)革命使英國獲得了策源地紅利，第二次工業(yè)革命使美國和德國得到了策源地紅利，第三次工業(yè)革命的策源地紅利使美國成為了在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和軍事遠(yuǎn)超于任何國家(包括前蘇聯(lián))的全球霸主。而今天，在第四次工業(yè)革命漸行漸近的時(shí)候，我國也正在走向中國式現(xiàn)代化，就需要前瞻性地扶持和推動(dòng)能夠給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來新質(zhì)生產(chǎn)力的決定性技術(shù)，讓中國也分享策源地紅利，在我國培養(yǎng)更多的創(chuàng)新推動(dòng)者，不再像前三次工業(yè)革命中那樣成為追隨者。
中國式現(xiàn)代化不能依賴海外決定性技術(shù)，而人工智能技術(shù)就是第四次工業(yè)革命的決定性技術(shù)之一。根據(jù)清華大學(xué)與國際知名技術(shù)市場研究公司IDC等機(jī)構(gòu)聯(lián)合編制的《2021-2022全球計(jì)算力指數(shù)評估報(bào)告》，一個(gè)國家擁有的總計(jì)算能力對國家的宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重大影響，它與GDP/數(shù)字經(jīng)濟(jì)的走勢呈現(xiàn)正相關(guān)。計(jì)算能力優(yōu)勢越高，對經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)作用越顯著;根據(jù)上述機(jī)構(gòu)的研究：計(jì)算能力指數(shù)增加一個(gè)點(diǎn)，將拉動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長3.5‰并拉動(dòng)GDP增長1.8‰。
在今年兩會(huì)李強(qiáng)總理發(fā)布的2024年政府工作報(bào)告中，在“加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”部分提出了"人工智能+"行動(dòng)，表明了國家已從頂層設(shè)計(jì)的角度將圍繞人工智能的科技創(chuàng)新置于非常重要的位置，加快實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的自立自強(qiáng)，成為當(dāng)前和未來我國實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，以及在第四次工業(yè)革命中分享策源地紅利的關(guān)鍵引擎。
人工智能是什么?
人工智能是一個(gè)老話題，但是今天又有了全新的答案。從計(jì)算機(jī)誕生開始，世界各地的科技工作者都一直在探索如何用計(jì)算設(shè)備來模仿人腦的思維過程，從而利用機(jī)器來產(chǎn)生智能或者人工形成具有學(xué)習(xí)、分析和判斷能力的智能。人工智能的形態(tài)和應(yīng)用是非常廣泛多樣的，例如科學(xué)家們曾經(jīng)花費(fèi)了巨大的努力去幫助計(jì)算機(jī)識別各種物體，車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng)開發(fā)人員采用多種手段去識別道路、標(biāo)識和障礙并制定相應(yīng)的行駛模式，最新發(fā)布的Sora系統(tǒng)可以根據(jù)文本輸入生成一分鐘的高質(zhì)量視頻。
基于第三次工業(yè)革命帶來的半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，以及在這些技術(shù)支持下人類所積累的大量數(shù)據(jù)，今天的人工智能不再是對人類思維的簡單模仿，而是利用海量的數(shù)據(jù)(知識)、強(qiáng)大的計(jì)算能力、先進(jìn)的模型和超高速的高帶寬網(wǎng)絡(luò)連接，在經(jīng)過訓(xùn)練之后形成可在許多方面超越人類思維能力的智能系統(tǒng)。例如，人工智能系統(tǒng)在各種對弈中屢屢戰(zhàn)勝棋界世界冠軍。
1982年4月，由日本通產(chǎn)省發(fā)起的“第五代電腦系統(tǒng)”計(jì)劃開始實(shí)施，希望通過開發(fā)具備人工智能的電腦系統(tǒng)，使其知識處理產(chǎn)業(yè)在上世紀(jì)九十年代像小汽車和DRAM一樣勝過美國。該計(jì)劃因?yàn)樗懔痛鎯?chǔ)等諸多限制未能開發(fā)出真正的人工智能技術(shù)。中國友誼出版社1985年翻譯出版的《第五代》一書詳盡描述了這場沖擊人工智能領(lǐng)域內(nèi)的戰(zhàn)役，作者：費(fèi)根鮑姆與邁科達(dá)克。
在接到一個(gè)任務(wù)之后，現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)可以自己讀懂即使是普通人輸入的要求，并據(jù)此去查詢相關(guān)數(shù)據(jù)甚至主動(dòng)尋找盡可能多的人類知識，用最優(yōu)化的、可以收斂的計(jì)算方法(模型)，自主去判斷、推導(dǎo)和生成最優(yōu)的答案。它與第三次工業(yè)革命中的計(jì)算不同，計(jì)算是按照已制定的程序?qū)σ延谢蛘咻斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，而人工智能則利用大模型技術(shù)廣泛選擇數(shù)據(jù)來源、處理方式并得出結(jié)論。當(dāng)然，現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)能夠在一些方面超越人類的思維能力，必須依靠強(qiáng)大的計(jì)算能力，它是構(gòu)成現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
這樣的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)體現(xiàn)在前一段時(shí)間火爆全球的ChatGPT，以及近期驚艷全球的Sora等人工智能工具之上，揭示了生成式人工智能、大模型和多模態(tài)等人工智能重要細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了快速突破，已經(jīng)可以依據(jù)文本/語音輸入來高質(zhì)量地回答問題、生成文章、繪制圖片和創(chuàng)造視頻，可以開始為消費(fèi)者和一些商業(yè)部門提供服務(wù)了。但是這些服務(wù)只是人工智能很小的一部分服務(wù)，可以預(yù)見未來行業(yè)大模型技術(shù)將極大地改變多個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式，將第四次工業(yè)革命帶入現(xiàn)實(shí)社會(huì)。
算力競爭的本質(zhì)是高性能芯片
很多人驚嘆于Sora對物理世界的模擬和展現(xiàn)，開始為影視、廣告和傳媒等行業(yè)的從業(yè)人員擔(dān)憂和興奮，但是人工智能技術(shù)的應(yīng)用面和影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過這些行業(yè)。例如，用生成式人工智能和大模型技術(shù)來進(jìn)行新型藥物研發(fā)可以大大縮短研發(fā)周期和降低研發(fā)費(fèi)用，基于人工智能的軟件開發(fā)可以大幅度降低代碼編寫工作量，依據(jù)文字和語音輸入完成各類產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工業(yè)設(shè)計(jì)。如果這些研發(fā)成果和設(shè)計(jì)與智能制造相連接，那么將是人類生產(chǎn)能力的一次巨大飛躍，所以人工智能技術(shù)是第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)。
隨著處于GPT-3等級的ChatGPT以及其開發(fā)者OpenAI在全球廣受關(guān)注，也推動(dòng)了國內(nèi)信息技術(shù)(ICT)領(lǐng)域內(nèi)大模型研究和開發(fā)熱潮浮出水面，全球共計(jì)170多個(gè)大模型，國內(nèi)也呈現(xiàn)“百模千態(tài)”競爭局面。國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)和信息通信技術(shù)(ICT)領(lǐng)域的頭部企業(yè)和相關(guān)院所積極投入，極大地縮小了我國在大模型/多模態(tài)等現(xiàn)代人工智能技術(shù)和平臺開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域與海外領(lǐng)先機(jī)構(gòu)的差距。
人工智能技術(shù)需要強(qiáng)大而且極為高效的算力，在通用計(jì)算和移動(dòng)計(jì)算中取得巨大成功的英特爾x86架構(gòu)和Arm公司推出的通用計(jì)算架構(gòu)不能提供相應(yīng)的計(jì)算效率，因此帶有數(shù)據(jù)處理加速器的異構(gòu)計(jì)算是未來的發(fā)展之道。數(shù)據(jù)處理加速器不僅可以滿足運(yùn)算速度需求，而且單位運(yùn)算量的能耗更低并帶來了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維成本的降低。因此，美國英偉達(dá)公司(Nvidia)踩準(zhǔn)了風(fēng)口推出的基于GPU架構(gòu)的高性能加速計(jì)算芯片成為了人工智能訓(xùn)練領(lǐng)域追捧的對象，使這家公司近年來營收大增且凈利潤率超過50%，市值超過了2萬億美元。
高性能人工智能芯片成為了焦點(diǎn)，所以推出Sora的OpenAI公司一邊繼續(xù)搶購英偉達(dá)的GPU，一邊還提出了募資七萬億美元來打造AI芯片的構(gòu)想。這是一個(gè)非常重要的信號，想必是OpenAI在深入開展生成式人工智能和大模型(AIGC/LM)等新興技術(shù)開發(fā)的同時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近年來基于高性能GPU的人工智能計(jì)算架構(gòu)還有巨大的優(yōu)化空間和發(fā)展天地，開始思考用比這些GPU更高效的架構(gòu)來打造專用加速器，從而形成更為高效易用的AI專用芯片(ASIC)這一路徑，這與我國華為等公司在AI芯片領(lǐng)域內(nèi)走ASIC路徑的策略不謀而合。
OpenAI推出的Sora工具利用文字生成了令人驚艷的視頻，展示了AIGC的廣闊前景，尤其是在生成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟件程序、工業(yè)設(shè)計(jì)和新藥配方等方面的極高效率，意味著全新的產(chǎn)業(yè)運(yùn)行模式正在人工智能技術(shù)推動(dòng)下形成
但是英偉達(dá)的GPU目前仍然是使用最為廣泛的人工智能芯片，而且由于國內(nèi)許多大模型研究和開發(fā)機(jī)構(gòu)也采用在國際流行的GPU架構(gòu)和英偉達(dá)公司產(chǎn)品，加上受到美國政府步步緊逼的出口管制，建立在海外算力引擎上的國內(nèi)人工智能生態(tài)正在面臨巨大的危機(jī)。
依賴西方技術(shù)的危機(jī)初現(xiàn)
在市場上已有的硬件加速器中，圖形處理器(GPU)因?yàn)榫哂卸鄬硬⑿杏?jì)算功能，因此成為了為人工智能技術(shù)提供強(qiáng)大的、高效的計(jì)算能力的重要途徑之一。而ChatGPT等大模型/多模態(tài)平臺的成功，帶來對英偉達(dá)公司的高性能GPU技術(shù)和產(chǎn)品的熱炒和追捧，國內(nèi)主要大模型開發(fā)者也趨之若鶩，參與了全球爭搶英偉達(dá)的GPU產(chǎn)品的隊(duì)伍，而且這種現(xiàn)象曾經(jīng)愈演愈烈，直到美國政府在去年10月17日再次加碼對人工智能芯片的出口限制。
根據(jù)新的限制措施，英偉達(dá)等公司為了規(guī)避美國政府在2022年出臺的限售政策而進(jìn)行減配后的GPU芯片將再次列入限售范圍，并對我國用戶有可能通過轉(zhuǎn)口貿(mào)易獲得高算力芯片的20多個(gè)國家進(jìn)行了限制，同時(shí)還進(jìn)一步加緊了對我國半導(dǎo)體設(shè)備的出口限制。這些措施表明：美國政府正在將先進(jìn)的高算力芯片政治化和武器化，以遏制中國利用第四次工業(yè)革命的機(jī)會(huì)加快發(fā)展。
不斷出臺和不斷加碼的限制性政策，使采用英偉達(dá)公司GPU芯片來開發(fā)和搭建人工智能系統(tǒng)的企業(yè)和機(jī)構(gòu)將面臨新的危機(jī)。由于現(xiàn)代人工智能計(jì)算都采用了大模型模式，因此都需要大量搭載了GPU芯片的數(shù)據(jù)處理加速卡，目前GPT-3等級的千億參數(shù)模型需要上千張這種加速卡，而向萬億參數(shù)級的更大模型發(fā)展已是趨勢，這就需要上萬張搭載GPU的加速卡。
美國政府的這些限制措施將使我國在快速提升算力方面出現(xiàn)越來越多的困難，但即使這樣許多用戶仍然對配置一減再減的海外GPU趨之若鶩，所以更讓人擔(dān)心的是國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對海外GPU等技術(shù)的依賴，可能給我國自主人工智能技術(shù)的發(fā)展帶來長期的、巨大的不利影響。在第四次工業(yè)革命的初期，在整體應(yīng)用市場全貌和最佳技術(shù)路徑均未全面顯現(xiàn)的前提下，這種執(zhí)迷于英偉達(dá)一家廠商的技術(shù)和產(chǎn)品的情況，已經(jīng)產(chǎn)生了影響我國人工智能技術(shù)發(fā)展的三大依賴：
1. 架構(gòu)依賴：從表面上看，GPU是一種公開的架構(gòu)，很多中國芯片企業(yè)也在開發(fā)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理加速的通用計(jì)算GPU，但是GPU需要用一大批外部控制和連接等應(yīng)用技術(shù)來做出加速卡和AI服務(wù)等產(chǎn)品方可便于用戶使用。英偉達(dá)除了提供先進(jìn)的GPU芯片，還提供包括Grace CPU、NVLink/Infinband連接和NVSwitch交換等全套解決方案的高性能加速卡和AI服務(wù)器，封死了內(nèi)外連接等其他配套技術(shù)的發(fā)展空間，中國用戶或被鎖死而不得不長期付出高昂的代價(jià)和承擔(dān)隨時(shí)被禁售的風(fēng)險(xiǎn)。
2. 路徑依賴：英偉達(dá)等美西方公司擅長于采用建立聯(lián)盟來制定標(biāo)準(zhǔn)、建立認(rèn)證體系來強(qiáng)化和擴(kuò)展下游團(tuán)隊(duì)、以及利用媒體放大自己的創(chuàng)新優(yōu)勢，如在某些性能指標(biāo)上(比如單位算力的能耗)等方面限制競爭對手，拉攏核心客戶和伙伴來瓜分市場。例如，該公司是應(yīng)用編程接口(API)領(lǐng)域最大的標(biāo)準(zhǔn)組織科納斯集團(tuán)(Khronos Group)的聯(lián)合發(fā)起人和最重要贊助者，從最初以圖像顯示和游戲相關(guān)的API出發(fā)，演進(jìn)到今天涵蓋GPU和高性能計(jì)算的數(shù)據(jù)連接和交換接口。目前，這類標(biāo)準(zhǔn)組織看似是開放的行業(yè)組織，但是他們越來越政治化的趨勢實(shí)際上讓國內(nèi)企業(yè)充滿風(fēng)險(xiǎn)。
3. 生態(tài)依賴：利用底層技術(shù)優(yōu)勢和資金實(shí)力來建立強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，是領(lǐng)先企業(yè)攻城掠地和穩(wěn)固行業(yè)地位的重要手段。隨著人工智能在越來越多的行業(yè)中被采用，以英偉達(dá)為代表的西方企業(yè)的生態(tài)擴(kuò)展，全面滲入了我國人工智能數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，將給我們的社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來新的風(fēng)險(xiǎn)。例如英偉達(dá)除了提供高性能GPU芯片，還提供了CUDA并行計(jì)算架構(gòu)并受到了全球應(yīng)用開發(fā)人員的廣泛歡迎，以至于我國的GPU芯片設(shè)計(jì)企業(yè)為了獲得用戶，多數(shù)都還不得不依賴兼容CUDA架構(gòu)。又如，英偉達(dá)提供了加速創(chuàng)業(yè)公司發(fā)展的全球生態(tài)項(xiàng)目，旨在培養(yǎng)采用該公司技術(shù)的、可顛覆行業(yè)格局的優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)公司，壯大自己的團(tuán)隊(duì)參與競爭。
在一次新技術(shù)革命的發(fā)端之初，我國的新技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)就產(chǎn)生這三大依賴的后果將會(huì)十分嚴(yán)重，可能會(huì)在國家安全、經(jīng)濟(jì)安全和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)安全等方面帶來整體性和產(chǎn)業(yè)性威脅。這種威脅不只國內(nèi)有識之士已經(jīng)看到，而且各國政府和先進(jìn)企業(yè)都對此保持了高度的警惕，這就是為什么多個(gè)國家政府都反對英偉達(dá)收購全球領(lǐng)先的處理器IP廠商Arm這項(xiàng)交易的原因，盡管英偉達(dá)為收購Arm公司出價(jià)高達(dá)740億美元。同時(shí)，OpenAI公司和Arm公司的掌門人在近期紛紛發(fā)聲要募巨資去開發(fā)自己的AI芯片，其原因也是面對人工智能廣闊的前景不愿意被GPU和英偉達(dá)鎖定。
支持自主底層技術(shù)，服務(wù)第四次工業(yè)革命
信息通信技術(shù)(ICT)行業(yè)的歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們：在第四工業(yè)革命發(fā)生的過程中，不要在三大依賴已經(jīng)產(chǎn)生之后，再花費(fèi)巨大的人力物力去嘗試追趕、打破和糾偏，而是在一開始就要推動(dòng)自主創(chuàng)新，用自有的底層技術(shù)來建立自主可控的人工智能技術(shù)架構(gòu)、路徑和生態(tài)。同時(shí)，全球領(lǐng)先的大模型技術(shù)企業(yè)OpenAI公司和處理器企業(yè)Arm公司都在考慮研發(fā)新的AI芯片，說明了他們已經(jīng)看到了比以通用計(jì)算為目標(biāo)的GPU技術(shù)更為高效、高性能的架構(gòu)，采用新的加速器架構(gòu)來更好地實(shí)現(xiàn)人工智能是可行的。
每一次工業(yè)革命，機(jī)器都實(shí)現(xiàn)了更多人類“做不到”的能力，而在第四次工業(yè)革命中，機(jī)器將開始實(shí)現(xiàn)很多人“看不到”和“想不到”的能力
當(dāng)然，打破他人利用底層技術(shù)來構(gòu)筑的壟斷的難度非常之高，可以借鑒個(gè)人電腦和服務(wù)器行業(yè)的發(fā)展史。第三次工業(yè)革命中英特爾和微軟組成了Wintel聯(lián)盟，幾十年過去了，x86 CPU芯片和Windows操作系統(tǒng)至今還鎖定著全球主要電腦用戶和服務(wù)器用戶，同一浪潮中成長起來的蘋果公司一直想努力突破這種局面，結(jié)果全球市場份額減少到10%左右。雖然我國的信創(chuàng)工作目前已滿足了黨政軍所需的辦公電腦和服務(wù)器，但是要打破英特爾和微軟的架構(gòu)性霸權(quán)還需要進(jìn)一步的努力。
所以在人工智能領(lǐng)域要支持自主可控的底層技術(shù)和架構(gòu)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面的策略：
1. 進(jìn)口替代是起點(diǎn)，而不是目標(biāo)終點(diǎn)。我國半導(dǎo)體行業(yè)近幾年的發(fā)展實(shí)踐表明：由于很多芯片企業(yè)沒有建立強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)、市場能力和技術(shù)能力，進(jìn)口替代往往最后都變成了國內(nèi)廠商之間相互比拼價(jià)格爭取替代對方的“內(nèi)卷”，疫情期間中國芯片企業(yè)在MCU、模擬芯片和其他多個(gè)領(lǐng)域曾經(jīng)全面替代進(jìn)口，但是非常遺憾的是當(dāng)疫情結(jié)束，全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈恢復(fù)正常之后，國內(nèi)芯片廠商又把主要市場歸還給了國際領(lǐng)先芯片企業(yè)。在人工智能和高性能計(jì)算等領(lǐng)域只盯著GPU芯片的進(jìn)口替代，也很難擺脫同樣的模式和結(jié)果。
2. 人工智能和高性能計(jì)算的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理加速器，而不只是GPU。雖然英偉達(dá)用A100和H100等芯片成功證明了其GPU在高性能計(jì)算和人工智能計(jì)算中的性能和價(jià)值，但是這些GPU芯片本身從微架構(gòu)上來看，也是面向通用計(jì)算而集成了多種加速、存儲(chǔ)和連接單元，因此并不一定是效率最高的人工智能加速處理架構(gòu)，這才是更多廠商要去做人工智能專用集成電路(AI ASIC)的原因。
因此，應(yīng)該鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)針對未來智能化計(jì)算需求，積極在最底層探索多樣化的加速器架構(gòu)和ASIC等實(shí)現(xiàn)方式。例如華為昇騰人工智能處理器就采用了更趨向帶有創(chuàng)新加速能力的ASIC架構(gòu)，因而能夠在多個(gè)方面優(yōu)于英偉達(dá)A800 GPU芯片，并成功運(yùn)行了千億參數(shù)級的大模型，證明了我國企業(yè)也能夠從最底層技術(shù)開始與國際領(lǐng)先企業(yè)競爭。
3. 加快基于自主技術(shù)的人工智能生態(tài)建設(shè)，通過打造全生態(tài)競爭力去爭取分享策源地紅利。過去我們在很多領(lǐng)域走進(jìn)口替代道路，但卻無法從深層次撼動(dòng)國際領(lǐng)先廠商的領(lǐng)先地位，這是因?yàn)樘娲推髽I(yè)沒有自己獨(dú)立、完整的生態(tài)。所以要擺脫對英偉達(dá)GPU體系架構(gòu)的依賴，不能單靠國內(nèi)新興芯片公司利用英偉達(dá)的CUDA架構(gòu)去替代該公司的GPU芯片。而是需要全生態(tài)上下游廠商、創(chuàng)新聯(lián)合體和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，將本地化的應(yīng)用(數(shù)據(jù)源)、核心技術(shù)、開發(fā)者等主體結(jié)合在一起形成自主生態(tài)優(yōu)勢，在從數(shù)據(jù)收集/感知、融合/邊緣智能、傳輸/智能網(wǎng)聯(lián)，到人工智能數(shù)據(jù)中心計(jì)算/處理等全流程上，全面梳理通用及特定需求并找到全鏈創(chuàng)新點(diǎn)，從而形成人工智能整體解決方案和發(fā)展路線圖，最終擺脫對英偉達(dá)等公司的依賴。
人工智能技術(shù)體系并不只是一種計(jì)算技術(shù)，也不是單靠算力指標(biāo)決勝負(fù)，因此目前是我們從底層開始建立自主技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的戰(zhàn)略機(jī)遇期。盡管GPU等數(shù)據(jù)處理加速器件在高效能并行計(jì)算方面目前占據(jù)優(yōu)勢，但是成功的信息技術(shù)都是緊扣應(yīng)用場景的技術(shù)，因此自主人工智能技術(shù)的發(fā)展需要有關(guān)部門推動(dòng)全鏈路化和場景化的協(xié)同。雖然美國政府的限制措施帶來了客戶對華為昇騰等人工智能芯片的巨大需求，但是目前更需要政府部門和大客戶聯(lián)合支持這些企業(yè)及其伙伴加快新的生態(tài)建設(shè)。
目前，我國現(xiàn)有30余家企業(yè)參與AI芯片的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，部分AI軟硬件產(chǎn)品已經(jīng)具備在數(shù)字政府、制造、交通、金融、運(yùn)營商行業(yè)落地商用的能力。其中，華為昇騰、寒武紀(jì)、天數(shù)智芯等具有自主可控芯片，開源深度學(xué)習(xí)框架有昇思MindSpore、飛槳PaddlePaddle、OneFlow等。在與之配合的通用計(jì)算CPU芯片和操作系統(tǒng)領(lǐng)域，前期信創(chuàng)等舉措也已經(jīng)培育了一批具備替代國外同類產(chǎn)品并在部分領(lǐng)域具備競爭優(yōu)勢的企業(yè);同時(shí)華為和中興等企業(yè)也走過了成為ICT領(lǐng)域世界級領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)的道路，能夠帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)上的優(yōu)勢企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新。這些都為我國人工智能產(chǎn)業(yè)集群在未來的競爭中脫穎而出奠定了基礎(chǔ)。
政策建議
人工智能等技術(shù)推動(dòng)的第四次工業(yè)革命才剛剛拉開序幕，目前哪一種技術(shù)架構(gòu)和發(fā)展路線將成為最廣泛的選擇尚未完全清晰，各種參與者的優(yōu)勢打造和累積如何轉(zhuǎn)化為未來的競爭力還未有決定性模式，因此中國企業(yè)抓住目前的戰(zhàn)略機(jī)遇期還可以實(shí)現(xiàn)巨大的發(fā)展，并讓我國在第四次工業(yè)革命中首次參與策源地紅利的分配。政府相關(guān)部門在十四五和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)規(guī)劃中不僅要大力推動(dòng)人工智能技術(shù)的開發(fā)，而且要大力強(qiáng)化自主可控人工智能技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)，為此我們提出如下政策建議：
1. 建議盡快成立跨部門的人工智能推進(jìn)委員會(huì)，快速推進(jìn)人工智能技術(shù)相關(guān)的評估、評價(jià)和規(guī)劃工作。評估工作的重點(diǎn)放在評估安全風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等方向上，發(fā)現(xiàn)采用美西方技術(shù)和產(chǎn)品將給國家安全和信息基礎(chǔ)設(shè)施可能帶來的威脅和風(fēng)險(xiǎn)，以及諸如美國政府不斷加碼的限制措施給整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來的挑戰(zhàn)等，并提出相應(yīng)的應(yīng)對政策和措施。
評價(jià)工作的另一個(gè)重點(diǎn)是評估英偉達(dá)和AMD等全球領(lǐng)先企業(yè)的人工智能技術(shù)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，與我國企業(yè)提供的相對應(yīng)技術(shù)產(chǎn)品和生態(tài)建設(shè)的優(yōu)劣勢比較，對于國內(nèi)企業(yè)可以與這些海外競爭對手比肩的技術(shù)與產(chǎn)品加以支持和推薦，對于相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)品和生態(tài)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)加以扶持和推動(dòng)。規(guī)劃工作則基于這些評估和評價(jià)工作的成果，積極推動(dòng)相應(yīng)中長期規(guī)劃和支持措施的形成。
2. 加快形成我國人工智能協(xié)同和協(xié)調(diào)機(jī)制，支持龍頭企業(yè)建立更強(qiáng)大的自主可控技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)。從美國政府連年出臺管制政策，限制美國公司和與美國相關(guān)的海外技術(shù)公司向中國出口高算力芯片和半導(dǎo)體設(shè)備等舉措來看，人工智能的重要性已經(jīng)超越了市場這只看不見的手的調(diào)控范圍，因此我國政府也要盡快推出相應(yīng)的舉措來推動(dòng)自主關(guān)鍵技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)。
目前非常急迫的工作有兩項(xiàng)。第一項(xiàng)是引導(dǎo)和協(xié)調(diào)建立在英偉達(dá)GPU架構(gòu)上的國內(nèi)應(yīng)用向自主人工智能架構(gòu)遷移，因?yàn)檫@些應(yīng)用主體未來在順利獲得美國GPU產(chǎn)品上存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)諸如華為昇騰等國內(nèi)人工智能生態(tài)已經(jīng)具備了承接遷移的能力。第二項(xiàng)是協(xié)調(diào)國產(chǎn)人工智能芯片、框架等核心軟硬件，與CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、操作系統(tǒng)、服務(wù)器整機(jī)等產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)協(xié)同攻關(guān)，打造全球領(lǐng)先的、完整的人工智能解決方案;例如鼓勵(lì)和協(xié)調(diào)大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)依靠自主可控的人工智能技術(shù)開展研究，而不是去不斷完善海外企業(yè)的技術(shù)和應(yīng)用。
3. 盡快推出支持“產(chǎn)學(xué)研用”深度合作的政策體系，支持自主可控的人工智能技術(shù)首先在我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扎下深根并最終長成大樹。應(yīng)用將是人工智能技術(shù)的生命力所在，中國應(yīng)用決定我國人工智能發(fā)展道路，并在此基礎(chǔ)上為世界貢獻(xiàn)中國創(chuàng)新。近年來包括人工智能等信息通信技術(shù)快速發(fā)展，催生了許多新經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式和商業(yè)模式的出現(xiàn)，例如ChatGPT和Sora這樣的創(chuàng)新即應(yīng)用、創(chuàng)新即服務(wù)等新模式，已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)和其他多個(gè)行業(yè)得到了驗(yàn)證。
為了實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，我們龐大的制造業(yè)和服務(wù)業(yè)需要使用不同的基于人工智能技術(shù)的創(chuàng)新工具和全面解決方案，同時(shí)新興的服務(wù)業(yè)需要新技術(shù)作為底座去提供支撐，因此應(yīng)在相關(guān)制造業(yè)和服務(wù)業(yè)中推出利用人工智能技術(shù)優(yōu)化發(fā)展的重點(diǎn)工程和示范項(xiàng)目，推動(dòng)人工智能技術(shù)快速走進(jìn)實(shí)際應(yīng)用。
同時(shí)，也要針對不同的應(yīng)用提出支持自主可控人工智能技術(shù)的要求，如要求全部或者主要依靠政府資金或者國家撥款的項(xiàng)目應(yīng)該主要采購自主可控的人工智能技術(shù)和產(chǎn)品;對于完全使用自籌資金的項(xiàng)目，一方面在立項(xiàng)時(shí)如規(guī)劃使用國外技術(shù)需提供安全可控評估報(bào)告，同時(shí)對采用自主可控技術(shù)和產(chǎn)品的項(xiàng)目給與更高的能耗指標(biāo)?？焖俣钊氲膽?yīng)用可更好滿足我國在第四次工業(yè)革命到來之際的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)，搶先覆蓋更多的人工智能技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域和社會(huì)經(jīng)濟(jì)部門。
抓住難得的機(jī)遇窗口
展望未來，我國人工智能技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)充滿了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作為第四次工業(yè)革命的決定性技術(shù)和戰(zhàn)略競爭焦點(diǎn)，美國政府的步步緊逼一方面給我們帶上了發(fā)展的緊箍咒，另一方面美國廠商也在快速讓出份額曾經(jīng)超過80%的市場空間，因此我國人工智能芯片生態(tài)也面臨著巨大的機(jī)遇。但是從目前的競爭態(tài)勢來看，人工智能芯片領(lǐng)域內(nèi)的競爭態(tài)勢是陣地戰(zhàn)而不是破襲戰(zhàn)，近年來全球有很多新創(chuàng)企業(yè)都先后聲稱其技術(shù)比英偉達(dá)GPU芯片更快更強(qiáng)，但今天的局面仍然是英偉達(dá)一芯難求。
華為圍繞其昇騰系列AI處理器和基礎(chǔ)軟件，構(gòu)建了Atlas人工智能計(jì)算解決方案，包括Atlas系列模塊、板卡、小站、服務(wù)器、集群等產(chǎn)品形態(tài)，在美國政府不斷加碼的限制中，支撐了國內(nèi)人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。圖片來源：華為網(wǎng)站
當(dāng)然，競爭從未停止，在英偉達(dá)近日舉行的GTC 2024大會(huì)上該公司又推出了全新的基于GPU的超級人工智能芯片，在性能和能效方面實(shí)現(xiàn)大幅提升。不過面對英偉達(dá)完善且仍在不斷擴(kuò)展的技術(shù)架構(gòu)和生態(tài)體系，全球范圍內(nèi)能夠與英偉達(dá)在人工智能領(lǐng)域比肩的企業(yè)也都一直在竭盡全力加快技術(shù)研發(fā)和生態(tài)建設(shè)。例如在美國近年來同樣得到廣泛關(guān)注的企業(yè)是AMD公司，該公司具有全球領(lǐng)先的CPU、GPU、FPGA和連接技術(shù)組合和生態(tài)。
在國內(nèi)市場上，華為的昇騰人工智能芯片能夠在美國政府再次推出限制措施后快速承接和支撐國內(nèi)需求，是因?yàn)樵摴静粌H推出了自己的昇騰高性能人工智能芯片，還擁有昇騰CANN異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)和昇思MindSpore深度學(xué)習(xí)框架，在提供完整解決方案的同時(shí)完成了昇騰AI生態(tài)的初步構(gòu)建，發(fā)展1000+行業(yè)合作伙伴，共同孵化了超過2000個(gè)解決方案。
在當(dāng)前亟待打破和擺脫對海外人工智能技術(shù)跟隨和依賴的局面下，我國政府提出“加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”和實(shí)施“人工智能+”行動(dòng)可謂恰逢其時(shí)，這將推動(dòng)我國利用人工智能技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新來在新一次工業(yè)革命占據(jù)有利位置。在國家相關(guān)部門的支持和引導(dǎo)下，在企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)對創(chuàng)新孜孜不倦的追求下，形成信任自主創(chuàng)新、依靠自主創(chuàng)新和發(fā)揮自主創(chuàng)新的發(fā)展模式，將幫助諸多行業(yè)在人工智能領(lǐng)域擺脫對海外技術(shù)的三大依賴，在成就光耀世界和服務(wù)世界的中國創(chuàng)新的同時(shí)，分享到第四次工業(yè)革命的創(chuàng)新策源地紅利。
作者：劉朝暉 陳皓 陳嬌
作者單位：北京華興萬邦管理咨詢有限公司
（來源：華興萬邦）
