2021年，在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮與科技自立自強(qiáng)戰(zhàn)略的雙重驅(qū)動(dòng)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(shù)落地與應(yīng)用的核心基石，人工智能基礎(chǔ)層，尤其是基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域，迎來了關(guān)鍵的發(fā)展機(jī)遇與深刻的格局演變。本報(bào)告旨在梳理2021年中國人工智能基礎(chǔ)軟件開發(fā)領(lǐng)域的現(xiàn)狀、核心趨勢(shì)、挑戰(zhàn)與未來方向。
一、行業(yè)概覽：基礎(chǔ)軟件的支柱地位日益凸顯
人工智能基礎(chǔ)軟件，主要指支撐人工智能算法開發(fā)、模型訓(xùn)練、部署運(yùn)行和管理的軟件平臺(tái)、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(yīng)用的“操作系統(tǒng)”和“開發(fā)環(huán)境”。2021年，隨著AI應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜化、規(guī)模化，市場(chǎng)對(duì)高效、易用、兼容且安全可靠的基礎(chǔ)軟件需求急劇增長。中國本土的基礎(chǔ)軟件生態(tài)，在政策扶持、市場(chǎng)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(jìn)。
二、核心細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)
1. 深度學(xué)習(xí)框架：競(jìng)爭(zhēng)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(dǎo)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(jí)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(shí)體經(jīng)濟(jì)領(lǐng)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(chǎng)景協(xié)同）構(gòu)建自身生態(tài)，力圖在特定領(lǐng)域形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2. AI開發(fā)平臺(tái)與工具鏈：邁向一體化與自動(dòng)化
市場(chǎng)對(duì)從數(shù)據(jù)標(biāo)注、模型訓(xùn)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(tái)，正致力于提供覆蓋AI生命周期的一站式服務(wù)。自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)（AutoML）、低代碼/無代碼開發(fā)工具開始普及，顯著降低了AI應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)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(jìng)爭(zhēng)力
隨著國產(chǎn)AI芯片（如華為昇騰、寒武紀(jì)、地平線等）的崛起，與之配套的編譯器、驅(qū)動(dòng)、算子庫和性能優(yōu)化工具等軟件棧的建設(shè)成為關(guān)鍵。2021年，業(yè)界共識(shí)是：沒有強(qiáng)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(shè)計(jì)”與“統(tǒng)一軟件棧生態(tài)”成為芯片廠商和基礎(chǔ)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(gè)人信息保護(hù)法》）的實(shí)施，以及企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值的認(rèn)知提升，專注于數(shù)據(jù)標(biāo)注、清洗、版本管理、隱私計(jì)算（如聯(lián)邦學(xué)習(xí)）的基礎(chǔ)軟件工具獲得了前所未有的關(guān)注。數(shù)據(jù)治理正從輔助環(huán)節(jié)變?yōu)闆Q定AI項(xiàng)目成敗的核心“引擎”。
三、主要驅(qū)動(dòng)因素
- 政策強(qiáng)力引導(dǎo)： “十四五”規(guī)劃明確將人工智能列為前沿科技領(lǐng)域，各地出臺(tái)具體支持政策，鼓勵(lì)基礎(chǔ)軟件、開源生態(tài)和關(guān)鍵核心技術(shù)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(duì)AI的深度應(yīng)用，催生了大量對(duì)定制化、可解釋、高可靠基礎(chǔ)軟件的需求。
- 技術(shù)自主可控訴求： 在復(fù)雜的國際環(huán)境下，建立從硬件到軟件的自主可控AI技術(shù)體系成為國家與產(chǎn)業(yè)的共同戰(zhàn)略目標(biāo)。
- 資本持續(xù)投入： 風(fēng)險(xiǎn)投資與國家大基金對(duì)AI基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域的關(guān)注度提升，為初創(chuàng)企業(yè)和研發(fā)項(xiàng)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(qiáng)，生態(tài)碎片化風(fēng)險(xiǎn)存在。
- 高端人才短缺： 精通底層系統(tǒng)、編譯器、分布式計(jì)算等核心技術(shù)的頂尖軟件人才依然稀缺。
- 商業(yè)模式的探索： 純基礎(chǔ)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(shù)服務(wù)與授權(quán)許可之間找到可持續(xù)的平衡點(diǎn)。
- 標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的缺失： 在模型格式、接口、安全評(píng)估等方面，行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定相對(duì)滯后，影響了技術(shù)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(chǔ)軟件開發(fā)將呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：
- 融合化： 基礎(chǔ)軟件將與云原生、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)深度融合，形成更強(qiáng)大的智能化基礎(chǔ)設(shè)施。
- 場(chǎng)景化： 針對(duì)垂直行業(yè)（如自動(dòng)駕駛、科學(xué)計(jì)算）的專用基礎(chǔ)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(hù)能力，將成為新一代基礎(chǔ)軟件的標(biāo)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(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。
建議： 對(duì)于從業(yè)者而言，應(yīng)持續(xù)深耕核心技術(shù)，積極參與開源共建，加強(qiáng)與硬件廠商和行業(yè)用戶的協(xié)同創(chuàng)新。對(duì)于政策制定者，需在鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)的引導(dǎo)建立開放協(xié)同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)測(cè)體系，并加大對(duì)基礎(chǔ)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(chǔ)軟件發(fā)展的關(guān)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(shí)。唯有堅(jiān)持長期主義，在技術(shù)深度、生態(tài)廣度和應(yīng)用精度上持續(xù)耕耘，中國的人工智能基礎(chǔ)軟件才能在全球競(jìng)爭(zhēng)中奠定堅(jiān)實(shí)勝局，真正賦能千行百業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。
