华为的AI野望：任正非心中真正的大产业.pdf

1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 华为的 AI 野望 任正非心中真正的大产业 硬件体系：华为 AI 业务的根基。 华为 AI 业务以昇腾、鲲鹏、麒麟三大芯片展开，并构成智能硬件设备拓展。昇腾是专注于 AI 场景的华为芯 ， 昇腾芯片加载板卡， Atlas 一体化产品遍及全栈应用场景。鲲鹏是智能计算的全国产数字底座 ， 完美 搭配 昇腾芯片，双引擎驱动智能计算。 麒麟是耕耘于手机AI 战场的先锋，通过 NPU 自主化，打造独立自主麒麟芯。 软件体系：华为 AI 的力量源泉。 华为针对 AI 业务打造了框架、开发平台、解决方案三位一体的整套软件体系。针对 AI 开发框架，华为打造自主 AI框架 MindSpore，打通全场景开发途径。针对 AI 开发平台，华为打造了 2个云侧平台和 1 个端侧平台。其中， ModelArts 面向开发者，是 AI 应用的一站式开发平台和模型交易市场。 HiLens 是定位于视觉的 AI 开发平台。 HiAI是华为推出的针对麒麟芯片，面向以手机为主的终端领域的 AI 平台。针对AI 解决方案，华为打造了 5 大 AI 智能体和 5 个 AI 专项解决方案，适用于各类主要 AI 应用场景。 华为 AI 何 以 “昇腾 ”。 首先，华为实现 AI 全栈体系垂直打通，软硬件两手抓。在硬件方面，昇腾芯片是 AI 产品拓展的主线。在软件方面，华为云是 AI业务的重要依托 。 其次， 华为汲取各大 AI 云服务商发展经验，独立自主创新 。华为实现全栈技术打通，优选入局时点，把握终端优势，布局高瞻远瞩。最后，华为在 AI 业务上广结善缘 ， 建立华为云 AI 合作伙伴俱乐部，全方位促进 AI 业务做大做强。同时，华为发布沃土计划 2.0，助力 AI 生态茁壮成长。 投资建议： 随着华为在昇腾芯片和 AI 云服务上的不断拓展， 其 AI 战略框架已逐渐明朗。我们认为， AI 将成为未来 华为发展的重要战略方向，重点推荐华为 AI 合作行业龙头公司和鲲鹏凌云计划首批合作伙伴： 四维图新、用友网络、 浪潮信息、 长亮科技、超图软件、东方通、东方国信、华宇软件等。 风险提示： AI 业务推广不及预期。 Table_Tit le 2019 年 10 月 07 日 计算机 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资 评级 领先大市 -A 维持 评级 Table_Fir st St ock 首选股票 目标价 评级 Table_Char t 行业表现 数据来源 ： Wind资讯 % 1M 3M 12M 相对收益 -2.66 -7.49 -25.82 绝对收益 -6.40 -11.72 -12.79 胡又文 分析师 SAC 执业证书编号： S1450511050001 huywessence 021-35082010 相关报告 贸易战影响趋弱， 5G 与云各领风骚 2019-08-04 RCS 可能是 最快 落地 的 5G 应用 2019-08-01 海 外 科 技 映 射 系 列 报 告 之 四 2019-07-31 5G+AI ：鸿蒙初辟 智联万物 2019-07-30 华为开发者大会前瞻： 5G+AI 引领新一轮终端革命 2019-07-28 -17%-9%-1%7%15%23%31%2018-08 2018-12 2019-04计算机 沪深 300 行业深度分析 /计算机 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. 硬件体系：华为 AI 业务的根基 . 5 1.1. 昇腾：专注于 AI 场景的华为芯 . 5 1.2. 鲲鹏：智能计算的全 国产数字底座 . 10 1.3. 麒麟：耕耘于手机 AI 战场的先锋 . 12 2. 软件体系：华为 AI 的力量源泉 . 15 2.1. 打造自主 AI 框架 MindSpore，打通全场景开发途径 . 15 2.2. AI 开发平台： 2 个云侧平台 +1 个端侧平台 . 16 2.2.1. ModelArts：开发平台 +交易市场 . 16 2.2.2. HiLens：定位于视觉的 AI 开发平台 . 19 2.2.3. HiAI：端侧 AI的轻量级平台 . 21 2.3. EI 企业智 能解决方案集 :AI 智能体 +AI 专项解决方案 . 25 2.3.1. AI 智能体 . 25 2.3.2. AI 专项解决方案 . 26 3. 华为 AI 何以 “昇腾 ” . 28 3.1. 垂直纵深： AI 全栈体系垂直打通，软硬件两手抓 . 28 3.2. 比肩巨人：汲取各大 AI 云服务商发展经验，独立自主创新 . 29 3.3. 广结善缘：建立 AI 合作伙伴俱乐部，发布沃土计划 2.0 . 30 4. 投资建议 . 31 5. 风险提示 . 32 图表目录 图 1： AI 战略全联接华为业务 . 5 图 2：各类昇腾芯片横跨全场景的最优表现 . 6 图 3：达芬奇架构的 3D Cube 技术 . 7 图 4：华为 Atlas 与同类产品计算耗时（秒） . 8 图 5：华为 Atlas 系列产品 . 9 图 6：鹏城实验室 . 9 图 7：鹏城云脑 . 9 图 8：华为昇腾芯片发布计划 . 10 图 9：华为与四维图新建立合作 . 10 图 10：鲲鹏 920 . 10 图 11：鲲鹏及昇腾产品演进 . 10 图 12：鲲鹏 +昇腾双引擎 .11 图 13：鲲鹏主板 .11 图 14：数据中心成本分析 .11 图 15：鲲鹏生态合作伙伴 . 12 图 16：鲲鹏发展蓝图 . 12 图 17：麒麟芯片产品迭代图谱 . 13 图 18：麒麟芯片 NPU 架构变化 . 14 图 19：麒麟 990 5G 表现出众 . 14 图 20： Mate30 AI 隔空操控 . 15 图 21： MindSpore 框架性能优势 . 16 图 22： ModelArts 架构 . 17 行业深度分析 /计算机 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 23： DAWNBenchmark 模型训练速度榜单 . 17 图 24： ModelArts 的 AI 模型市场 . 18 图 25： ModelArts 的自动学习能力 . 18 图 26： ModelArts 性能提升 . 19 图 27： HiLens 平台架构 . 19 图 28： HiLens 慧眼 . 20 图 29： HiLens 已覆盖的应用场景 . 21 图 30：部分华为 HiAI 相关合作项目 . 21 图 31： HiAI 三层开放架构 . 22 图 32：加载了 HiAI 相关功能的 DevEco IDE . 23 图 33： HiAI Engine 功能梳理 . 23 图 34：快服务智慧平台交互模 式 . 24 图 35：华为小艺对话开发平台 . 24 图 36：华为云营收增速统计 . 25 图 37：华为云 EI 集群服务 . 25 图 38：华为云工业智能体 . 25 图 39：华为云智能体 . 26 图 40：基于华为园区自有实践 . 27 图 41：华为云专项解决方案 . 28 图 42：华为 AI 业务全栈体系梳理 . 28 图 43：华为云 AI 业务的潜在入口优势 . 30 图 44：华为发布 “沃土计划 ” . 31 图 45： “沃土计划 2.0”发布 . 31 表 1：任正非关于人工智能的讲话汇总 . 4 表 2：昇腾 910 与 310 参数特征 . 6 表 3：主流 AI 芯片横向对比 . 6 表 4：主流 AI 开发框架横向对比 . 16 表 5：各大云服务商 AI 布局横向对比 . 29 表 6： AI 合作伙伴俱乐部计划各类项目加入条件 . 30 表 7：华为鲲鹏、昇腾 生态各细分领域相关上市公司 . 32 行业深度分析 /计算机 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 随着 9 月份以来 A 股的强势反弹， TMT 板块 再次成为市场的 焦点 。我们近期 连续 发布了 鸿蒙的野心、鸿蒙出世、华为纪元、 华为：鲲鹏展翅，壮志凌云、 IT 国产化三大主力军梳理、华为的矛与盾等报告，为投资者梳理了华为 的 5G 与国产化两 大战略 ，以及由此带来的投资机会。 9 月 18 日， 2019 华为全联接大会于上海召开，大量 AI 相关产品在会议期间展出， 让我们第一次近距离了解了未来华为极为重要的战略和方向 人工智能！ 2019 年 7 月，华为总裁任正非在主题为钢铁是怎么炼成的的讲话中提到，“ 5G 就是一个小儿科，过于被重视了。 5G 提供高带宽、低时延，支撑的是人工智能，人工智能才是大产业。”华为作为传统的 ICT 商，进军 AI 领域绝非头脑发热或盲目跟风，而是出于对自身业务整合的深入考量。 AI 作为当今科技界技术风口，不仅拥有广阔的潜在市场空间，同时可以将华为 ICT、消费电子、 IoT、云服务 等业务联接起来。 表 1： 任正非关于人工智能的讲话汇总 时间 事件 人工智能相关内容 2019.07 华为举行“千疮百孔的烂伊尔 2 飞机”战旗交接仪式，任正非在仪式上做了题为钢铁是怎么炼成的的讲话 5G 就是一个小儿科，过于被重视了。其实 5G 就像螺丝刀一样，只是一个工具，螺丝刀可以造汽车，但它并不是汽车，离开汽车它没有实用价值。 5G 提供高带宽、低时延，支撑的是人工智能，人工智能才是大产业。美国有超级计算，也有超级存储，但是没有超速联接，因为美国光纤网不充分，也不用最先进的 5G，它在人工智能上可能就会落后一步。 2019.06 任正非与福布斯著名撰稿人乔治吉尔德和美国连线杂志专栏作家尼古拉斯内格罗蓬特进行交流和谈话 未来二三十年，最伟大的力量应该是人工智能。因为这个社会变得越来越复杂，网络跑得越来越快，这个不是个人能够驾驭的。人工智能可能处理对，可能处理错，但这都是在深度学习，完善人类的社会。不要把人工智能看成一个负面的东西，人工智能是人类能力的延伸。我觉得人的脑袋只有那么大，但是人工智能的容量是无限大的。人工智能是要在超级计算机和高速传输能力下产生的，今天是有实现人工智能的手段的。人的生命是有限的，所以未来人工智能既有对未来人类社会的继承性，把科学家思维和思维方式的继承下来，所以我认为它未来会为人类创造巨大的机会。大 家从情感上理解人工智能代替人类的恐怖现象，是文学家想象的。社会有法律、道德、共同的制约措施，不正常现象可以让它不发生，或者发生少一点。 2019.04 任正非接受时代周刊采访 人工智能不只是对电信行业，对人类社会都有巨大影响，它可以使生产的过程高度智能化，大大提高效益。如果拖拉机用人工智能控制，它 24 小时都在种地，不需要睡觉，一些恶劣的环境中人工智能也可以作业。所以，人工智能会促进人类社会的物质财富和精神财富的极大丰富，在这个问题上，全世界各个国家都要高度重视。现在美国处于人工智能技术的领先地位。 2019.04 ICT 产业投资组合管理工作汇报，任正非发表不懂战略退却的人，就不会战略进攻的讲话 任正非认为车联网、人工智能、边缘计算是华为未来的三大突破点。 任正非说：“人工智能，我们整体上还是落后世界的，要多投入一些。可以分成两块来看，一块是为内部生产管理的改进服务，一块是为产品服务，这两块人工智能可以互补。第一块可以划出去，以智能制造为中心，把供应链、财务的问题一起解决。不要认为人工智能全是博士，也要划一些业务人员给他，博士懂数学，但是如果不懂业务，还是做不好人工智能。” 2019.01 任 正非接受央视面对面采访 任正非认为，人工智能就是统计学，计算机与统计学就是人工智能，中国高校要提高对统计学 的重视程度。 2019.01 任正非接受国内多家媒体采访 任正非表示，人工智能有可能是泡沫。但别害怕这个泡沫破灭。如果我们不是采用人工智能的方法提升生产效率，我们公司就不可能实现低成本，不可能获得高利润，也不可能加大对未来的战略投入。 2018.08 “从定位和职责出发，持续优化运营商 BG 机关组织和规模”汇报会讲话 任正非在此次讲话中提到，对于组织整合和精简，可以输送一些人给人工智能。人工智能算法专家许多是不懂业务的，只有和业务专家一起工作才知道做出来是干啥的，他们才会去把这个东西做好。 2017.08 任正非在 GTS 人工智能实践进展汇报会上的讲话 讲话要点： 1. 聚焦内部效率提升，利用人工智能改变作业模式、简化管理，结合业务场景解决一线实际问题。 2. 围绕业务，持续加大 GTS 数据系统、 AI 算法和 AI 使能平台的投资。 3. 人工智能未来对内要横向扩张，与周边部门协同产生倍增效益；客户界面升级服务内容，在设备和网络的生命周期内，创造更大的价值。 2017.01 任正非对华为人工智能相关研究的讲话 在讲话中，任正非提出了对人工智能的三点看法： 1. 高质量的数据是人工智能的前提和基础，高质量数据输出要作为作业完成的标准 2. 要聚焦投入，敢于投资，成功只是时间迟早的问题 3. 人工智能要聚焦投入不要全面开花，先纵向打好歼灭战，旗开得胜后再横向扩张 2016.08 任正非在华为诺亚方舟实验室座谈会上的内部演讲 任正非认为现阶段人工智能要聚焦在改善我们的服务上。智慧要在主航道边界里面，不做边界外的事情。人工智能要与主航道业务捆绑，在边界之内可以大投，一起扩展更多的灵感、更多的发挥。华为不做公共人工智能产品，不做小商品。 数据来源 ：华为，安信证券研究中心整理 行业深度分析 /计算机 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 1： AI 战略全联接华为业务 数据来源 ： 华为， 安信证券研究中心 整理 那么，华为针对 AI 在软硬件领域都有哪些布局？与同类厂商相比有何特点？具备哪些优势？ 1. 硬件体系：华为 AI 业务 的根基 1.1. 昇腾：专注于 AI 场景的华为芯 昇腾 310+910，云端两极体系已然成型。 2018 年 10 月 10 日，华为正式在 2018 全联接大会上发布昇腾 310 和昇腾 910 两款 AI 芯片。昇腾将打造 Max， Mini， Lite， Tiny 和 Nano 五大系列，以面对各种不同的应用场景。其中，昇腾 310 属于 Mini 系列，昇腾 910 属于 Max 系列。 行业深度分析 /计算机 6 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 2： 各类昇腾芯片横跨全场景的最优表现 数据来源 ： 华为官网， 安信证券研究中心 昇腾 310 定位于边缘侧及端侧 AI 芯片，着重 AI 推理能力。 昇腾 310 的 FP16 浮点运算算力达到 8TOPS， INT8 整型运算算力达到 16TOPS，最大功耗为 8W，采用 12nm 制程工艺。昇腾 910 定位于云端 AI 芯片，着重 AI 训练能力。昇腾 910 的 FP16 浮点运算算力达到256TOPS， INT8 整型运算算力达到 512TOPS，最大功耗为 350W，采用 7nm 制程工艺。目前，昇腾 910 的性能指标已在一定程度上超过了谷歌和英伟达推出的主流 AI 芯片。 表 2： 昇腾 910 与 310 参数特征 芯片名称 昇腾 310 昇腾 910 所属系列 Ascend-Mini Ascend-Max 架构 达芬奇 达芬奇 FP16 精度 8 TeraFLOPS 256 TeraFLOPS INT8 精度 16 TeraOPS 512 TeraOPS 最大功耗 8W 350W 制程 12nm 7nm 数据来源 ： 华为， 安信证券研究中心 表 3： 主流 AI 芯片横向对比 昇腾 910 TPU V3 Tesla V100 架构 达芬奇架构 脉冲阵列架构 Volta 架构 FP16 计算速度 256TFLOPS 125 TFLOPS 90 TFLOPS 制程 7nm 12nm 12nm 能耗 350W 300W 200W 归属公司 华为 谷歌 英伟达 数据来源 ： 华为，谷歌等 安信证券研究中心 达芬奇架构，锁定 AI 算子级别优化。 针对 AI 计算场景，华为研发了达芬奇指令集架构，具备高算力、高能效、灵活可裁剪的特性。达芬奇架构的主要特性是针对矩阵运算的 3D Cube技术。 AI 计算过程中由于神经网络链式求导的需求，大量张量（高维矩阵）计算成为传统处理器速度的瓶颈。 3D Cube 技术针对矩阵运算做加速，使 AI核心在一个时钟周期内实现 4096个 MAC 操作，从而相对 CPU 和 GPU 产生数量级的提升。 行业深度分析 /计算机 7 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 3： 达芬奇架构的 3D Cube 技术 数据来源 ： 华为荣耀， 安信证券研究中心 CANN 芯片算子库，工欲善其事必先利其器。 CANN 指神经网络计算架构，是位于芯片底层之上的芯片算子库和算子开发工具包。 CANN 兼具最优开发效率和算子性能，其核心是高度自动化算子开发工具 Tensor Engine。通过统一的 DSL 接口，配合预臵的高层模板封装、自动性能调优等工具集合，用户可以方便地在昇腾芯片上开发自定义算子。同时， CANN 已经支持所有主要 AI 框架。同样在昇腾芯片上开发这个算子，通用的 DSL 需要 63 Loc，而Tensor Engine DSL 仅需 22 Loc 就能实现同样的功能，开发效率提高将近 3 倍，是开发者提高效率的有力工具。 昇腾芯片加载 板卡， Atlas 一体化产品遍及全栈应用场景。 华为效仿谷歌等公司的思路，并不将昇腾芯片作为一款独立的产品，而是集成板卡销售一体化产品。目前，华为已推出一些系列 Atlas 人工智能计算平台产品，应用领域遍及云侧至端侧全栈。传统的 Atlas 平台现阶段主要搭载昇腾 310 芯片，性能有限。 2019 年华为全联接大会上，华为正式推出 Atlas 900。Atlas 900 搭载数千颗昇腾 910，是全球最快的 AI 训练集群。 Atlas 人工智能计算平台产品包括： （ 1） Atlas 900 训练集群： 定位于大规模问题 AI 训练集群服务器。 Atlas 900 搭载数千颗昇腾 910，并充分利用了华为在集群通信库和作业调度平台上的技术积累。 Atlas 900 在 16 位浮点运算上的总算力达到 256-1014FLOPS，相当于 50 万台 PC 的计算能力。在 ImageNet数据集上针对 ResNet-50 模型的训练时间相比于竞争对手提高了 10 秒，是目前 AI 集群计算的全球第一。 行业深度分析 /计算机 8 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 4： 华为 Atlas与同类产品计算耗时（秒） 数据来源 ： 2019 华为全联接大会， 安信证券研究中心 （ 2） Atlas 800 深度学习系统： 定位于云侧训练及推理平台。 Atlas 800 提供经过优化的 AI环境，预装软件环境实现开箱即用。同时， Atlas 800 集成华为集群管理、任务调度、性能监控等功能，大幅降低企业 AI 应用门槛。 Atlas 800 面向 AI 开发者和数据科学家，提供软硬件一体式交付。 （ 3） Atlas 500 智能小站： 定位于边缘侧 AI 平台。 Atlas 500 适用于交通、看护、无人零售、智能制造等多个应用场景，可实现 16 路高清视频处理能力，相比业界产品性能提升 4 倍。同时， Atlas 500 集成了 WIFI 和 LTE 两种无线数据接口，提供灵活的网络接入和数据传输方案。 （ 4） Atlas 300 AI 加速卡： 本身是 PCIe 板卡，即可在边缘侧服务器使用，也可通过集成加载在云侧使用。 Atlas 300 支持多种数据精度，搭载昇腾 310 芯片实现高性能计算，相比业界同类型产品提升 3 倍。 （ 5） Atlas 200 AI 加速模块： 定位于端侧应用场景。 Atlas 200 本身体积极小，仅半张信用卡大小，可面向摄像头、无人机、机器人等高清视频实时分析需求类应用场景。 Atlas 200功 耗极低，近 10W 左右。 （ 6） Atlas 200 D