隨著人工智能（AI）成為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，世界各國(guó)正積極搶占人工智能競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，爭(zhēng)相制定相關(guān)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，以抓住人工智能發(fā)展帶來的新機(jī)遇，掌握國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)中的主導(dǎo)權(quán)。我國(guó)已將人工智能技術(shù)發(fā)展提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了面向2030年我國(guó)新一代人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)和保障措施，構(gòu)筑了我國(guó)人工智能發(fā)展的先天優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，明確提出要以提升新一代人工智能科技創(chuàng)新能力為主攻方向，構(gòu)建開放協(xié)同的人工智能科技創(chuàng)新體系，全面支撐科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全。
近年來，我國(guó)人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，進(jìn)入了新的發(fā)展階段，但在人工智能基礎(chǔ)理論與原始創(chuàng)新方面仍相對(duì)薄弱，核心智能芯片和基礎(chǔ)元器件的自主研發(fā)生產(chǎn)能力與國(guó)際領(lǐng)先水平差距較大，存在關(guān)鍵環(huán)節(jié)受制于人的現(xiàn)象；在系統(tǒng)軟件領(lǐng)域，缺乏超前研發(fā)布局，不利于國(guó)內(nèi)企業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，也使國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全存在遠(yuǎn)期隱憂。隨著中美貿(mào)易摩擦升級(jí)、逆全球化等國(guó)際環(huán)境變化，擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)的體系性依賴，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)、重要設(shè)備等的自主可控，刻不容緩。為此，我國(guó)一直努力從提升核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力、加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)制造能力、掌握新興產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)等方面來推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
2017年12月，工業(yè)和信息化部印發(fā)《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020年）》，提出實(shí)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片量產(chǎn)并在重點(diǎn)領(lǐng)域開展規(guī)?；瘧?yīng)用，這對(duì)加速我國(guó)人工智能芯片自主研發(fā)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。2020年10月，十九屆五中全會(huì)提出，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，到2035年，要在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，這是我國(guó)首次將科技自立自強(qiáng)提高到國(guó)家戰(zhàn)略層面?？萍紕?chuàng)新在“十四五”時(shí)期將備受重視，同時(shí)通過科技創(chuàng)新和國(guó)產(chǎn)化自主發(fā)展，必將進(jìn)一步推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，改變當(dāng)前對(duì)國(guó)外技術(shù)依賴性強(qiáng)的被動(dòng)局面。軟硬件是人工智能核心技術(shù)，影響人工智能深層次發(fā)展，同時(shí)也是未來我國(guó)角逐人工智能時(shí)代的重要內(nèi)容。
為進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)人工智能技術(shù)發(fā)展，本文分析人工智能核心軟硬件技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，從技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和政策等方面總結(jié)我國(guó)人工智能核心軟硬件自主發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，提出未來人工智能核心軟硬件發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)發(fā)展任務(wù)，最后提出政策建議和保障措施。二、人工智能核心軟硬件的國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀（一）政府規(guī)劃方面21世紀(jì)以來，人工智能發(fā)展迎來第三次浪潮，人工智能對(duì)科技、產(chǎn)業(yè)和社會(huì)變革帶來的巨大發(fā)展?jié)摿Φ玫饺虮姸鄧?guó)家的普遍認(rèn)同，美國(guó)、中國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家和地區(qū)紛紛制定了人工智能國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略或計(jì)劃，圍繞技術(shù)創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等開展全面布局，積極把握人工智能發(fā)展契機(jī)，搶占人工智能領(lǐng)域的發(fā)展主導(dǎo)權(quán)。
美國(guó)繼2016年發(fā)布《美國(guó)人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃》后，在2019年啟動(dòng)“美國(guó)人工智能倡議”，確保其在人工智能領(lǐng)域的主導(dǎo)作用。2017年7月，我國(guó)發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》；同年12月，發(fā)布《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020）》，積極推進(jìn)人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，力爭(zhēng)成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。2019年，德國(guó)、日本、韓國(guó)、俄羅斯等都不斷推動(dòng)和更新國(guó)家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略，以更好迎接快速發(fā)展的人工智能科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形勢(shì)；另外，至少還有18個(gè)國(guó)家正在籌備制定國(guó)家人工智能發(fā)展計(jì)劃。各國(guó)或地區(qū)推出的人工智能發(fā)展規(guī)劃各有偏重、各具特色，在技術(shù)發(fā)展、創(chuàng)新性應(yīng)用、數(shù)據(jù)互連互通、扶持創(chuàng)新企業(yè)、人才培育等方面都不盡相同。
其中，中國(guó)、美國(guó)兩國(guó)因具有開放的市場(chǎng)環(huán)境、海量數(shù)據(jù)資源、強(qiáng)有力的戰(zhàn)略引領(lǐng)和政策支持、優(yōu)秀的人工智能領(lǐng)域人才等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，在人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃上更為全面；歐洲各國(guó)則將重心放在道德倫理標(biāo)準(zhǔn)制定與垂直行業(yè)應(yīng)用方面。隨著各國(guó)或地區(qū)相關(guān)政策和發(fā)展戰(zhàn)略的完善并落地，人工智能各領(lǐng)域發(fā)展逐步形成了顛覆性創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)的新格局，人工智能競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)或?qū)l(fā)生新的變化。（二）技術(shù)方面在人工智能核心硬件方面，根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，可以將智能芯片分為云端人工智能芯片、邊緣人工智能芯片、新型人工智能芯片3類。
在云端，通用圖形處理器（GPU）被廣泛應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練和推理；張量處理單元（TPU）等定制人工智能芯片使用專用架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了比同期中央處理器（CPU）和GPU更高的效率；現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門陣列（FPGA）在云端推理應(yīng)用中也占有一席之地，具有支持大規(guī)模并行、推理延時(shí)低、可變精度等特點(diǎn)。在邊緣計(jì)算領(lǐng)域，智能手機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的邊緣計(jì)算設(shè)備，自動(dòng)駕駛是未來邊緣人工智能計(jì)算的最重要應(yīng)用之一，為此，推理計(jì)算能力、功耗和成本是應(yīng)用于邊緣設(shè)備人工智能芯片關(guān)注的主要因素。目前，云端和邊緣設(shè)備在各種人工智能應(yīng)用中通常是配合工作的，隨著邊緣設(shè)備能力不斷增強(qiáng)，越來越多的計(jì)算工作負(fù)載將在邊緣設(shè)備上執(zhí)行。
新型人工智能芯片主要包括神經(jīng)形態(tài)芯片、近內(nèi)存計(jì)算芯片、存內(nèi)計(jì)算芯片等，目前仍處于探索研發(fā)階段。在人工智能核心軟件方面，智能計(jì)算框架軟件呈現(xiàn)出龍頭企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步激烈的發(fā)展趨勢(shì)，并以支持深度學(xué)習(xí)為核心向支持廣泛人工智能領(lǐng)域擴(kuò)展。同時(shí)，人工智能系統(tǒng)軟件編譯技術(shù)得到迅速發(fā)展，人工智能模型算法通用、易用與可移植水平也不斷提高，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界涌現(xiàn)出許多優(yōu)秀的深度學(xué)習(xí)專用編譯器，用以解決不同上層應(yīng)用在使用不同底層硬件計(jì)算芯片時(shí)的兼容問題，實(shí)現(xiàn)從單純依賴定制基礎(chǔ)庫(kù)轉(zhuǎn)變?yōu)榕c深度學(xué)習(xí)編譯器協(xié)同發(fā)展。智能計(jì)算基礎(chǔ)庫(kù)為智能硬件提供智能計(jì)算基礎(chǔ)算法加速庫(kù)，逐漸成為智能硬件廠商的“標(biāo)配”，目前已有多家企業(yè)推出了智能計(jì)算基礎(chǔ)庫(kù)。
產(chǎn)業(yè)方面目前，全球人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速發(fā)展，已經(jīng)基本形成了由芯片、數(shù)據(jù)、開發(fā)框架、算法、應(yīng)用組成的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，在計(jì)算機(jī)視覺、自然語(yǔ)言處理、跨媒體分析推理、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、群體智能、自主無人系統(tǒng)、智能芯片、腦機(jī)接口等核心技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展，人工智能典型應(yīng)用產(chǎn)業(yè)和場(chǎng)景遍布安防、金融、交通、教育、醫(yī)療、制造等領(lǐng)域，極大提高了社會(huì)自動(dòng)化程度，提升了工業(yè)生產(chǎn)力，創(chuàng)造出了新的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，人工智能技術(shù)對(duì)未來教育和勞動(dòng)力轉(zhuǎn)型也帶來了新機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)到2030年，人工智能將為全球生產(chǎn)總值帶來14%的額外提升。
在人工智能核心硬件發(fā)展方面，全球整體水平處于技術(shù)和市場(chǎng)成熟的早期階段，從通用型正逐步向定制化、專用化方向發(fā)展，產(chǎn)品主要涵蓋云訓(xùn)練、云推理和終端推理3個(gè)領(lǐng)域，并在云計(jì)算、自動(dòng)駕駛、智能安全、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景中得到了很好應(yīng)用。2019年，全球人工智能芯片的市場(chǎng)規(guī)模為110億美元；預(yù)計(jì)2025年，全球人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)726億美元。隨著人工智能關(guān)鍵技術(shù)在第五代移動(dòng)通信（5G）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破性進(jìn)展，未來人工智能應(yīng)用市場(chǎng)前景將更加廣闊，為人工智能加速完善創(chuàng)造發(fā)展空間。
在人工智能核心軟件方面，國(guó)際上的人工智能龍頭企業(yè)積極開展智能計(jì)算框架軟件開發(fā)，呈現(xiàn)出群雄競(jìng)爭(zhēng)、國(guó)外壟斷的發(fā)展態(tài)勢(shì)。智能計(jì)算框架軟件作為人工智能技術(shù)的引擎，主要用于計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和自動(dòng)推理。美國(guó)目前是人工智能算法發(fā)展水平最高的國(guó)家，在國(guó)際上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。我國(guó)僅有少數(shù)幾家科技龍頭企業(yè)擁有人工智能算法的開放平臺(tái)，在人工智能基礎(chǔ)及技術(shù)層企業(yè)中的基礎(chǔ)算法及軟件平臺(tái)公司數(shù)量?jī)H占4%。目前，主流的智能計(jì)算框架軟件多為開源獲取，隨著國(guó)內(nèi)科技優(yōu)勢(shì)企業(yè)主導(dǎo)的智能計(jì)算框架軟件的進(jìn)一步開源，我國(guó)開源市場(chǎng)將迎來更好的發(fā)展。
