文 ｜ 張雙虎

隨著科學技術部、國家自然科學基金委員會等機構(gòu)支持力度的持續(xù)增加，我國科學智能相關研究成果開始“星火閃耀”。中國科大的“AI化學家”、中國科學院大連化物所的高精度體相水力場大模型、北京大學的分子動力學模擬軟件SPONGE……

業(yè)內(nèi)人士認為，人工智能具有很強的基礎性作用，它幾乎能跟所有領域結(jié)合，而科學研究本身就是改變世界的重要力量，兩者融合將對社會產(chǎn)生重大影響。

借助昇思AI框架，科學家將快速破解水的結(jié)構(gòu)謎題

2005年，《科學》雜志在創(chuàng)刊125周年之際，發(fā)布了全世界最具挑戰(zhàn)性的125個科學問題，“水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)”即其中的科學問題之一。

“水是我們最常見的物質(zhì)，卻有非常奇特的性質(zhì)。比如，通常物質(zhì)都是固態(tài)重于液態(tài)，但冰（固態(tài)）卻浮在水（液態(tài)）上。”中國科學院院士、中國科學院大連化物所分子反應動力學國家重點實驗室主任張東輝介紹說，“水的復雜性主要源于其分子結(jié)構(gòu)中氫鍵，但這種結(jié)構(gòu)至今還未有定論?！?/span>

張東輝院士發(fā)表主題演講。大會主辦方供圖

弄清體相水的氫鍵結(jié)構(gòu)，人們不但可以深入認識水的各種奇特性質(zhì)，更好地研制新藥、開發(fā)新能源，還能提高人們對許多生命過程的理解。原則上，科學家可以通過高精度從頭算構(gòu)造水分子體系的高精度勢能面（力場），但隨著研究體系原子個數(shù)的增多，高精度勢能面構(gòu)造的困難也迅速增大。人工智能技術的發(fā)展大大提升了高精度勢能面構(gòu)造的能力，加快了高精度體相水力場構(gòu)造的進程。

研究人員利用人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡，擬合水分子多體展開勢能面，以獲得體相水的高精度力場。該方法不僅將體相水的物理化學性狀研究速度提升千倍，還能和實驗相互印證，從而大大提高研究的準確性。

“可見，機器學習確實具有非常強的高維函數(shù)近似能力?！睆垨|輝院士說，“而MindSpore從硬件設施、處理器、科學算子和昇思AI框架非常多的工具，可以幫助我們更好地做體相水的模擬，大幅提升工作效率，包括高精度力場開發(fā)，各種大場景、多尺度模擬的開展?！?/span>

AI框架為開發(fā)者提供了強大的工具和資源，讓AI大模型“飛入尋常百姓家”

隨著人工智能的發(fā)展，AI大模型的重要性越來越凸顯。中國科學院自動化所研究員、武漢人工智能研究院院長王金橋認為，大模型分兩類，一是底座型大模型，二是垂類（垂直分類）型大模型。垂類型大模型因適應千行百業(yè)、應用于多種場景而會越來越多。

近日發(fā)布的《中國人工智能大模型地圖研究報告》同樣顯示，一方面國內(nèi)底座型大模型正在持續(xù)拓展應用領域，從辦公、生活、娛樂向醫(yī)療、工業(yè)、教育等行業(yè)加速滲透。另一方面，垂直分類的專業(yè)大模型也在不斷落地，發(fā)揮其領域縱深優(yōu)勢，提供針對特定業(yè)務場景的高質(zhì)量專業(yè)化解決方案。

雖然國內(nèi)的大學、科研機構(gòu)、企業(yè)等都在積極參與大模型研發(fā)。但大模型開發(fā)、訓練和部署過程也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

“龐大的數(shù)據(jù)集、復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和計算資源的要求，使開發(fā)者需要強大而靈活的AI框架來支持?！睍N思開源社區(qū)理事長丁誠說，“同時，AI框架生態(tài)在開放性與共享、標準化與互操作性、持續(xù)模型研究與創(chuàng)新等方面均有越來越高的要求，AI框架與AI大模型正共同推動著AI技術的發(fā)展和創(chuàng)新?！?/span>

AI技術的迅猛發(fā)展正推動著全球創(chuàng)新的浪潮。在AI創(chuàng)新的背后，人工智能框架作為AI根技術，為開發(fā)者提供強大的工具和資源，扮演著至關重要的角色。AI框架就像人工智能時代的操作系統(tǒng)，是基礎設施的操作系統(tǒng)，一方面要管理好這些硬件的資源，另一方面要做好兼容性。

在智能時代飛速發(fā)展的今天，特別是近年來大模型的興起，使得AI算力需求和模型復雜度以突破摩爾定律的速度飛速增長。這意味著，除了對物理計算量的硬件要求外，軟件的開發(fā)和調(diào)度效率也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

事實上，在每一個時代的技術更迭中，硬件系統(tǒng)都需要與之密切配合的軟件使能，才能將產(chǎn)品更好地推廣和應用。AI框架的出現(xiàn)，提供了豐富的數(shù)學編程接口，便捷的自動微分求導，高效的分布式并行調(diào)度能力，與多樣化算力系統(tǒng)相結(jié)合，幫助人工智能研究者孵化出各種AI算法和應用創(chuàng)新。

“AI框架既要如同汽車方向盤一般，給AI用戶提供便捷的操作接口。也要像變速箱和傳動軸一般，將算力合理高效的調(diào)度，發(fā)揮出系統(tǒng)最佳的性能。”丁誠說。

框架向下去調(diào)用硬件和芯片的算力，對上支撐模型的開發(fā)。從而大大縮短了我們訓練AI模型所需要的時間，因為沒有AI硬件加持，AI模型會計算很久，難以滿足使用需要。

業(yè)內(nèi)人士認為，早期人工智能研究多停留在學術圈或少數(shù)大公司范圍。AI框架的成熟并迅速發(fā)展，能把開發(fā)難度降到大眾水平，讓更多中小企業(yè)甚至個人有可能開發(fā)特殊場景應用，讓AI大模型“飛入尋常百姓家”。

“開發(fā)大模型真正的技術難點是底層實現(xiàn)，這一塊我們在AI框架中會去幫大家解決。昇思AI框架承擔著繁榮AI產(chǎn)業(yè)生態(tài)的使命，南向結(jié)合硬件廠商技術優(yōu)勢，北向聯(lián)合千行百業(yè)應用場景，助力AI產(chǎn)業(yè)的全面開放與繁榮?！倍≌\補充說，“這是我們昇思AI框架的定位。”

夯實人工智能“根技術”，降低行業(yè)應用和創(chuàng)新門檻

年初，ChatGΡT掀起了一波大模型熱潮。但ChatGΡT的卓越表現(xiàn)并非一家公司成果，其背后有英偉達、微軟構(gòu)建的AI硬件，有超過1000張GPU，另外還有例如Meta的AI框架團隊幫他們做算子、調(diào)度等基礎軟件方面的定制、調(diào)優(yōu)，最終才能讓它表現(xiàn)出不俗的效果。

不少AI框架用戶認為，AI框架是培育產(chǎn)業(yè)應用的“黑土地”，各種模型、應用都是這塊土地上生長的樹、綻放的花、結(jié)出的果，它需要凝心聚力共建AI框架開源新生態(tài)。

考慮到單靠一個團隊力量無法撐起整個AI框架的演進與發(fā)展，昇思MindSpore開源社區(qū)構(gòu)建了充分開放的治理架構(gòu)，通過社區(qū)理事會以及多個專業(yè)委員會，集眾力匯眾智，共同助力社區(qū)發(fā)展。同時，昇思MindSpore扎根中國、放眼世界，通過與六大業(yè)界開源基金會合作，逐步拓展至全球150+國家，1700+城市的AI開發(fā)者。實現(xiàn)與Hugging face社區(qū)的無縫對接，提供面向全球開發(fā)者的原生大模型體驗，實現(xiàn)AI生態(tài)的共同繁榮。

“要真正繁榮中國的AI產(chǎn)業(yè)，必然離不開充足的人才支持。而AI框架已成為開發(fā)者必備的工具，因此昇思責無旁貸地承擔著培養(yǎng)AI人才的生態(tài)使命?！倍≌\說。

針對不同開發(fā)者不同階段的成長路徑，昇思MindSpore開源社區(qū)提供了全套方案：面向入門階段，提供系列教材和認證課程，走進全國各地的高校，賦能學生通過昇思MindSpore入門學習AI；面向?qū)嵺`階段，提供系列化的實習、眾智和競賽任務，給開發(fā)者提供充分的實踐機會，手把手引導開發(fā)者成長；面向研究創(chuàng)新階段，提供昇思學術激勵基金和算力支持，激發(fā)原創(chuàng)科學研究。

目前昇思MindSpore開源社區(qū)已與全球210+高校和科研機構(gòu)開展了廣泛合作，覆蓋全部C9院校，培訓2500名老師，培養(yǎng)20萬+學生；在科研創(chuàng)新上，與全球290+TOP科研團隊進行深入合作，基于昇思發(fā)表的AI頂會論文已達900+篇，在國內(nèi)排名第一，全球排名第二。

根深葉茂、本固枝榮。過去3年里，昇思社區(qū)幫助業(yè)界各類伙伴完成以紫東.太初、鵬程系列等為代表的一系列百億及千億級大模型。基于昇思孵化的產(chǎn)業(yè)落地大模型，占到國內(nèi)總數(shù)的40%。除大模型外，在AI使能科學計算，幫助科學研究創(chuàng)新與突破方面：MindSpore2.0完善了AI科學智能整體技術架構(gòu)，助力融合應用創(chuàng)新開發(fā)。

下一步昇思MindSpore開源社區(qū)將積極與高校、科研院所和企業(yè)界合作，在行業(yè)的重點場景精選了高質(zhì)量模型，結(jié)合軟硬件協(xié)同性能優(yōu)化，打造了系列場景化開發(fā)套件，進一步降低AI行業(yè)使用和創(chuàng)新的門檻。