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人工智能发展趋势与中央企业投资布局
发布时间:2024-04-07 作者:王箫音 梁小翠 潘加伟 殷建瓴 贺小璇 杜宇豪 信息来源:国新基金 字体:

习近平总书记多次强调,加快发展新一代人工智能是我国赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手。2月19日,国务院国资委召开“AI赋能产业焕新”中央企业人工智能专题推进会,要求中央企业把发展人工智能放在全局工作中统筹谋划,充分发挥需求规模大、产业配套全、应用场景多的独特战略优势,带头抢抓人工智能发展机遇。近期,国新基金深入分析国内外人工智能发展现状与趋势,重点梳理了中央企业和国新基金在人工智能领域的布局情况,并提出相关工作思考。

一、国内外人工智能发展现状与趋势

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力,也是形成新质生产力的重要引擎。2023年,以大模型、生成式人工智能为代表的通用人工智能技术在全球引起广泛关注,并以前所未有的速度、广度和深度变革经济社会发展模式。当前,人工智能呈现出大数据驱动、人机协同、跨界融合、群智开放等新特征,将持续对经济发展、社会治理、国际格局演变产生深远影响。与此同时,人工智能技术的应用风险得到越来越多关注,各国政府积极探索相关监管政策框架,寻求人工智能领域创新和合规监管力度之间的平衡。

从产业链角度,人工智能产业可划分为基础设施、大模型(通用和垂直大模型)、应用场景(应用和服务)三个主要环节。

(一)基础设施层:算力为当下最稀缺的资源,数据或于中远期成为产业发展瓶颈

1.算力服务产业高速发展,云厂商为最大受益方

全球智能算力市场保持高速增长。据国际数据公司(IDC)和浪潮信息统计,全球智能算力市场规模将从2022年的195亿美元增长至2026年的347亿美元,年复合增长率达17.3%。2022年,中国智能算力市场规模达49亿美元,全球占比25%。

世界范围内,美国与中国分列智能算力保有量第一、二位。据信通院数据,截至2022年,全球智能算力保有量达142 EFLOPS,其中,美国占比36%,中国占比29%。从中国智能算力保有量构成来看,云厂商占据绝对优势,运营商正加大投入追赶。目前,以百度、阿里巴巴、腾讯为代表的云厂商占中国智能算力保有量的66.6%;而运营商份额较低,占比仅为12.4%,尽管已加大在数据中心、云服务方面的资本开支,但短期内不会改变现有格局。

中国智能算力服务增长空间较大,未来将保持快速增长。目前,中国算力服务渗透率约为12%,仅相当于美国2017年的水平,为美国当前渗透率的一半。高盛中国预测,未来5年中国人工智能算力市场年复合增长率将保持在50%以上,带来超1500亿元的市场空间。

2.人工智能芯片GPU一家独大,国产GPU仍存差距

人工智能芯片作为智能算力的核心硬件保持了高速增长。2023年,全球人工智能芯片市场规模达510亿美元,同比增长20.9%。未来几年,产业仍将保持高增速,市场规模或将于2027年达1200亿美元。中国市场空间较为广阔,据深圳市人工智能行业协会统计,2023年中国人工智能芯片市场规模达1200亿元,同比增长超40%,2024年市场规模将有望增长至2300亿元。

GPU是模型训练所使用的主要芯片,占据人工智能芯片市场份额的90%。而FPGA、ASIC及其他芯片合计占比约10%,多应用于模型推理场景。英伟达(NVIDIA)是GPU领域的龙头企业,几乎垄断了高性能计算芯片市场,其市占率近90%,支撑了全球超80%云计算与数据中心的建设,产品毛利率与净利率分别高达76%与56%。然而受美国芯片出口禁令影响,大陆厂商已无法大规模采购美国生产的高性能人工智能芯片,极大限制了中国算力基础设施的发展。

国产人工智能芯片产业仍处于洗牌阶段,整体产品力有待提升。第一梯队以华为和海光为代表,产品性能领先、软件生态相对成熟,有望形成国际竞争力。其中,华为昇腾910B的产品性能已能初步对标英伟达A系列产品。第二、三梯队厂家亦有产品落地,但性能和生态构建方面仍有差距。国产GPU现阶段的销售主要源自预防性采购,即构建性能要求较低的备用训练算力集群或推理算力集群,高端应用如千亿参数大模型训练等仍依赖海外产品。

(二)模型层:生态格局逐渐清晰,盈利模式仍待探索

全球范围内,通用大模型已形成“一超多强”格局。OpenAI引领技术发展,通过闭源产品ChatGPT定义技术边界,其龙头地位短期内不会受到挑战。谷歌、Meta等科技巨头紧随其后,在开源、闭源生态方面均有发力。Anthropic、Mistral等明星创业公司也已展现出独特竞争力。中国科技公司由于先期投入不足,仍处于追赶阶段。目前,以智谱AI、百度文心一言、MiniMax为代表的闭源大模型第一梯队整体模型性能已超越GPT 3.5,部分模型在中文问答环节效果优于GPT 4.0,但整体技术水平距OpenAI及Google仍落后2~3年。

垂直大模型针对特定行业进行开发,泛化能力稍弱,但精度及专业度优于通用大模型。垂直大模型资金门槛较低,私有化部署成本已降至百万元级别,其壁垒在于行业独家的数据。市场上知名的垂直大模型包括京东言犀大模型、携程问道大模型、网易有道子曰大模型等。垂直大模型的竞争尚处早期,各细分赛道中具备深刻场景认知及非公开行业数据积累的公司仍在陆续入场。

开源生态增长强劲,与闭源生态既存在竞争也相互促进。开源大模型与闭源大模型相比参数规模更小,但允许公众访问、使用、修改和分发模型的源代码,旨在构建开发者生态,为粘性客户提供增值服务,从而实现模型商业化。国外的领先开源大模型,如Meta的Llama,实为“有条件”开源,设置客户的产品月活不能过亿等上限。由于数据存在局限性,此类开源大模型在中文能力上短板明显,为中国开源大模型的发展创造了机会。目前,智谱AI、百川智能、阿里巴巴等在开源大模型方面较为领先。

大模型是下游应用的基础底座,“马太效应”极强,能容纳的玩家数量十分有限。当前通用和垂直大模型仍处于探索及投入阶段,虽然如MaaS、代理部署等环节的商业化路径已较为清晰,但实际的盈利情况并不乐观。

中国大模型投融资市场冷淡,或因“百模大战”的无序竞争导致行业回报预期下降。2023年,美国人工智能领域投融资事件达1151起,融资总金额达310亿美元,同比增长14%。同期,中国人工智能领域投融资事件为232起,融资总额仅为20亿美元,同比下降超85%,与美国差距扩大。其原因在于,2023年开启的“百模大战”驱使部分企业盲目进入该领域,导致无序竞争,降低了行业整体回报预期。

(三)应用层:各方积极探索,静待行业爆发

大模型应用层包含生成式人工智能内容生成、智能助理、人工智能硬件等几大类别。生成式人工智能已能在保证内容质量及多样性的前提下,降低制作成本、提升制作效率,赛道内明星项目频出,如OpenAI的Sora(文生视频)、Midjourney(文生图)、Jasper(指令生成营销文本案)等。智能助理是较有潜力的应用形式,通过整合大模型的感知、分析、内容生成、使用工具等能力,展现出远超单一大模型的生产力,由微软推出的代码助手GitHub Copilot等均属于该范畴。人工智能硬件涵盖各类人工智能硬件平台,如机器人、智能车、手机电脑等,覆盖众多人工智能赋能及衍生场景。

大部分生成式人工智能项目还处在早期探索阶段,仍存在较高不确定性。中国市场大、场景多、用户广,以开发超级应用、发掘新需求见长。尽管在人工智能研发方面距世界领先水平尚有距离,但可以通过应用普及反哺研发。国内头部大模型的中文问答效果已与ChatGPT不相上下,初具商业化能力。2024年,人工智能在教育、金融、自动驾驶、工业等场景的落地情况值得关注。

(四)监管层:高速发展暴露系列问题,寻求创新与监管平衡是政策重点

大模型在高速发展过程中也暴露出一系列法律及合规问题。在数据收集阶段,违规收集数据可能导致侵犯个人隐私,管理和使用不当可能面临数据泄露风险。在模型训练阶段,如果数据分布有偏误,算法模型可能产生歧视与偏见。此外,算法黑箱问题使评估、预测逻辑难以解释,可能存在侵犯知情权的风险。在内容生成阶段,违规内容的审查和处理也给网络信息安全治理带来新的挑战。

针对上述问题,一些国家和地区陆续出台面向人工智能新技术、新应用的监管政策。欧盟于2021年出台的《人工智能法案》将于2024年上半年生效,是全球首部全面监管人工智能的法案。该法案基于风险预防理念,对人工智能系统风险进行了分级,制定了覆盖全过程的风险规制体系。美国于2022年发布《人工智能权利法案蓝图》,要求人工智能开发者以公平方式使用和设计系统,并要求人工智能系统应默认保护隐私。相较于欧美侧重风险管控和隐私保护等环节,中国相关监管政策更多以鼓励创新和预防风险为导向,寻求人工智能创新和合规监管力度之间的平衡。2023年,国家网信办联合七部门发布《生成式人工智能服务管理暂行办法》,明确了发展和安全并重、促进创新和依法治理相结合的监管原则,同时提出了促进生成式人工智能技术发展的具体措施。


二、中央企业在人工智能领域的布局情况

(一)布局情况

1.算力基础设施快速发展

中央企业对算力基础设施的布局主要集中在三大运营商。根据智源研究院数据,当前三大运营商算力规模占全国比重的12.4%。根据各运营商发展规划,中国电信2023年算力规模将达3.8 EFLOPS,同比增长81%,IDC机架将达51万架;中国移动2023年算力规模将达8.0 EFLOPS,同比增长54%,IDC机架将达47万架;中国联通2023年算力投入将达149亿元,资本开支占比达19%,IDC机架将达36万架。中国移动在算力规模方面位列第一,中国电信IDC机架规模较大,且算力规模同比增长较快。

2.部分算力基础设施组件取得一定成果

中央企业在FPGA、DSP、MCU等人工智能芯片领域的布局较为广泛,甚至部分产品实现性能领先。其中,中国电子旗下安路科技研制的“凤凰”系列FPGA芯片,采用28nm工艺制程,可应用于智能座舱、音视频处理等计算领域。中国电科旗下安徽芯纪元研制的DSP“魂芯二号”,单核1024浮点FFT运算仅需1.6μs,是德州仪器同类产品性能的3倍。同样由安徽芯纪元研制的MCU“魂芯智能计算芯片”,为基于可见光、红外、SAR成像的图像、视频识别提供语音识别和自然语言处理等功能。

中央企业在光模块、网络交换机等领域也有一定布局。中国信科拥有100G相干光传输模块和400G硅基光收发芯片,其中自研100G模块和设备已实现批量出货和应用,400G硅基光收发芯片也实现了国产芯片从0到1的突破。此外,中国信科还发布了1T可编程网络交换芯片,采用16nm工艺制程,性能已达国际先进水平,打破了长期依赖国外的困局。

3.大模型聚焦产业应用与合作开发

三大运营商依托海量数据优势,分别推出自研大模型。中国电信发布的星辰通用大模型覆盖3B、7B、12B和130B等参数量级,首次提出的多轮幻觉解决方案将幻觉率降低40%。在教育、政务、应急、客服、医保、交通等多个垂直领域实现商业应用。中国移动发布的“九天·众擎”通用大模型拥有20亿参数,训练数据规模超两万亿Tokens,衍生出九天客服、九天海算政务、九天川流出行、九天企业通话等垂直大模型。中国联通发布的鸿湖图文垂直大模型有8亿和20亿训练参数两个版本,是首个专为运营商增值业务设计的垂直大模型,能够跨模态理解内容实现文生图、视频剪辑、以图生图等多项功能。

除三大运营商外,制造、能源、金融、电力等领域中央企业也对垂直大模型进行探索。中国电科发布小可大模型,提供拟文助手、编码助手、智能标绘等功能。中国石油与百度合作开发国内首个油气储运领域大模型WisGPT,为油气储运工程等提供专业知识支持。国投集团发布国内首个公共安全大模型“天擎”,可用于安全事件的预测预警、案件研判、智能审讯、指挥调度等场景。南方电网发布国内首个电力行业百亿参数规模大模型,提供输配电、电力调度、市场营销、安监、综合管理等解决方案。

总体看,中央企业在大模型领域布局呈现两个特点。一是通用大模型以服务垂直行业应用为导向。不同于ChatGPT、文心一言等以基础技术和计算框架构建为导向的通用大模型,中央企业的通用大模型更多充当“底座”角色,为垂直行业服务,应用属性更强。二是垂直大模型主要采用合作开发模式。大模型开发对技术积淀要求较高,因此大部分技术基础薄弱的中央企业采取与领先大模型厂商的合作方式进行开发,如南方电网、中国石油等选择与百度合作,基于文心大模型的技术和自身行业资源优势开发垂直大模型。

4.数据要素资源集中统一管理

中央企业在数据要素领域的布局主要集中在具有数据资源优势的中国电子和三大运营商。中国电子依托中国电子数据产业集团,联合100余家数据资源商、10余家元件开发商、400余家产品开发商的数据资源构建数字管理平台,形成数字化解决方案。中国移动每日数据采集量达5.5PB,日处理量达27PB,累计存储量超600PB,提供储算和数据工具开放等服务。中国电信推出“灵泽”数据要素平台,构建了“自研+生态”隐私计算能力的基础底座,实现数据集约共享和安全可信流通。中国联通则拥有400PB超大规模数据处理和超万亿级数据实时处理能力,打造了“联通服务”品牌。

5.下游应用场景覆盖较为广泛

中央企业在下游应用场景的人工智能技术布局较为广泛,已应用于制造、电力、通信、交通、安防等场景。东风汽车采用人工智能、大数据、边缘云等前沿技术,构建高效智能的冲压、全自动焊装、无尘化智能环保涂装及数字化总装车间。国家电网针对各类业务需要研发和推广电力巡检机器人、带电作业机器人、无人机等人工智能产品。中国电信运用数字重建和驱动显示技术,实现智能客服的人格化、个性化、专属化。中远海运智能配载平台推动集装箱、纸浆、汽车以及半潜船模块等多个特种船货种智能配载系统的构建。中国电子充分利用人工智能、大数据等技术,打造警务管理、警务指挥、警务安全、警务数据可视化四位一体的智慧警务安防体系。

(二)存在的问题

1.运营商算力规模占比落后头部云厂商

虽然三大运营商算力规模增长较快,但相较百度、阿里巴巴、腾讯、字节跳动等头部云厂商起步较晚,仅阿里云于2022年推出的飞天智算平台算力就已达15 EFLOPS,超过三大运营商算力总和。此外,由于三大运营商没有在美国芯片禁令前大批采购GPU等关键组件,导致其算力增长空间受到较大制约,进一步拉大与前述互联网巨头在整体规模和市场占比等方面的差距。

2.GPU和存储芯片等核心组件布局基本空白

在GPU方面,目前只有中国船舶旗下709所研制的凌久GP101及716所研制的JARI G12两款GPU,性能仅接近英伟达2016年发布的GTX1060民用级GPU,距离满足高水平加速计算、图像处理、深度学习等需求仍有较大差距。GPU研发需要解决基础技术攻关、产线建设、生态搭建等涉及产业链上下游联动的系列重难点问题,中央企业在技术积累、人才招募、产学研合作等方面存在明显短板,短期内难以摆脱受制于人的困境。在存储芯片方面,中央企业没有进行相关布局,但基于国产存储芯片性能优、价格低的优势,尽管离国际先进水平还有一定距离,在算力基础设施建设时有国产芯片可供选择。

3.通用大模型基础技术水平有待提升

相较于垂直大模型,通用大模型的技术含量更高、产业影响力更大。其对底层技术框架、数据全面性与质量等要求较高,中央企业在此方面存在一定不足。目前,仅中国移动和中国电信发布了通用大模型。其中,中国移动的大模型只使用通信、能源、钢铁、建筑等8个领域的数据进行训练,应用普适性不足;参数规模达千亿以上的仅中国电信一家。从技术基础和模型性能看,中央企业的通用大模型与国内外领先的通用大模型仍有一定差距。

4.中央企业间缺乏深度技术与投资合作

相较美国对人工智能产业采取高强度、集中化的投入方式,中央企业的产业布局较为分散,尚未形成产业合力。在技术研发、资源整合、联合投资等方面缺少深度产业合作,特别是在大模型领域,重复研发和资源浪费问题较为凸显。

5.缺少高端领军人才和有效激励机制

当前国内人工智能领域高端人才主要集中在民营企业、高校及科研院所中,中央企业人才储备不足,且在创新支撑、成果转化等创新机制建设方面仍待完善,对高端领军人才的吸引力不足。

(国新基金)


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