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ChatGPT 引发的大模型时代变革
[Table_IndNameRptType]
计算机
行业研究/深度报告
[Table_IndRank]
行业评级:增持
报告日期: 2023-02-25
[Table_Chart]
行业指数与沪深 300 走势比较
[Table_Author]
分析师:尹沿技
执业证书号:S0010520020001
电话:021-60958389
邮箱:yinyj@hazq.com
分析师:王奇珏
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邮箱:wangqj@hazq.com
分析师:胡杨
执业证书号:S0010521090001
邮箱:huy@hazq.com
分析师:张天
执业证书号:S0010520110002
邮箱:zhangtian@hazq.com
分析师:金荣
执业证书号:S0010521080002
邮箱:jjinrong@hazq.com
[Table_Report]
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告(一):科技赋能、新基建,数字经
济大有可为_2022-03-09
主要观点:
[Table_Summary]
⚫ ChatGPT 带来大模型时代变革,数据要素重要性提升
ChatGPT 是由 OpenAI 研发的一种语言 AI 模型,其特点在于使用海量
语料库来生成与人类相似的反应。初代 GPT 模型参数 1.17 亿,GPT2
模型、GPT3 模型参数分别达到 15 亿、1750 亿。不断提升的参数量
级,使得 ChatGPT3 当前已经能够应用在商业、研究和开发活动中。
当前此类参数体量庞大的模型,成为各大科技厂商研发重点。大模型的
基础为高质量大数据。ChatGPT 的前身 GPT-3 就使用了 3,000 亿单
词、超过 40T 的数据。此类大数据基础的前提为三部分 1)有效场景下
的采集数据;2)大数据的存储、清洗和标注;3)数据质量检验。
⚫ 大模型发展之下,算力与网络设施建设成为刚需
算力:ChatGPT 类人工智能需要更充足的算力支持其处理数据,带来更
多高性能的算力芯片需求。英伟达表示,GPT-3 需要 512 颗 V100 显卡
训练 7 个月,或者 1024 颗 A100 芯片训练一个月。2012 年以来,AI 训
练任务中的算力增长(所需算力每 3.5 月翻一倍)已经超越摩尔定律(晶
体管数量每 18 月翻一倍)。
网络设施:以微软 Azure 为例,其 AI 基础设施由互联的英伟达 Ampere
A100 Tensor Core GPU 组成,并由 Quantum infiniBand 交换机提供横
向扩展能力。服务器节点多、跨服务器通信需求巨大,网络带宽性能成为
GPU 集群系统的瓶颈,解决方式包括增加单节点通信带宽与降低网络收
敛比,带来光模块、交换机等需求。
⚫ 下游应用场景丰富,多行业落地可期
1)“生成式 AI (generative AI)”在互联网及元宇宙领域市场化空间较为广
阔。基于现行的 NLP 算法发展程度及数据集规模。在不久的将来,生成
式 AI 有较大可能在“智能客服”和“搜索引擎”进行增值,并有希望以“插件”
的形式赋能现有的“生产力工具链(工程软件/音视频制作工具等)”。
2)AI 在制造业的应用可分为三方面:a)智能装备:指具有感知、分析、
推理、决策、控制功能的制造装备,典型代表有工业机器人、协作机器
人、数控机床等;b)智能工厂:重点在于实现工厂的办公、管理及生产
自动化,典型的代表场景有协作机器人、智能仓储物流系统等;c)智能
服务:指个性化定制、远程运维及预测性维护等。
3)人工智能在智能汽车领域的应用包括:a)智能驾驶依托 AI,将
从驾驶辅助发展至自动驾驶;b)智能座舱在 AI 支持下,从出行工具
演变为出行管家。
⚫ 风险提示
国内大模型不及预期风险;行业竞争加剧风险;AI 应用的伦理道德
风险;芯片及技术供应风险;商业模式变现与落地不及预期风险。
[Table_CompanyRptType]
行业研究
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2 / 80
证券研究报告
正文目录
1 引言 ..................................................................................................................................................................................... 7
2 CHATGPT 引发人工智能投资热潮 ..................................................................................................................................... 8
2.1 CHATGPT 是什么? .............................................................................................................................................................. 8
2.2 CHATGPT 技术和传统的 AI 有什么区别? ........................................................................................................................ 9
2.3 CHATGPT 将给行业带来哪些机会? ................................................................................................................................ 11
1) 语音识别与自然语言处理行业快速发展: ................................................................................................................ 11
2) 激活产业链: ................................................................................................................................................................ 12
3 数据要素资源基础,满足大模型训练需求 ....................................................................................................................... 13
3.1 政策引导数据要素确权使用,扫清人工智能发展障碍 .................................................................................................. 13
3.2 大数据管理能力需求提升.................................................................................................................................................. 14
3.3 数据标注,是 AI 模型的基础 ............................................................................................................................................ 16
3.4 相关标的 ............................................................................................................................................................................. 18
1) 星环科技:平台、数据库集一身的数据要素稀缺标的............................................................................................. 18
2) 海天瑞声:人工智能基础数据服务提供商,产品矩阵不断丰富 ............................................................................. 21
4 CHATGPT 带来的变革——大模型算法 ........................................................................................................................... 23
4.1 大模型时代的引言:DOUBLE DESCENT(双下降)现象 ............................................................................................... 23
4.2 首要关键技术:TRANSFORMER 模型 ................................................................................................................................ 24
4.3 GPT 快速迭代,从 GPT1.0 迅速步入 3.5 时代 .............................................................................................................. 24
4.4 国内外 AI 大模型项目百舸争流 ........................................................................................................................................ 26
4.5 相关标的 ............................................................................................................................................................................. 30
1) 商汤科技 ........................................................................................................................................................................ 30
2) 科大讯飞 ........................................................................................................................................................................ 32
3) 云从科技 ........................................................................................................................................................................ 33
4) 依图科技 ........................................................................................................................................................................ 34
5) 旷视科技 ........................................................................................................................................................................ 35
5 算力与网络是大模型运行的必要条件 ............................................................................................................................... 37
5.1 大模型发展,算力需求激增.............................................................................................................................................. 37
5.2 GPU/GPGPU/FPGA 多路线支持算力 ............................................................................................................................. 37
5.3 高带宽网络是对人工智能算力的重要支撑 ...................................................................................................................... 39
5.4 量子计算有望成为 AI 算力突破的“神助攻” ..................................................................................................................... 45
5.5 相关标的 ............................................................................................................................................................................. 48
1) 海光信息:国产 CPU 与 GPGPU 重要参与者.......................................................................................................... 48
2) 复旦微电:FPGA 受益算力增长 ................................................................................................................................ 49
3) 中际旭创:全球光模块龙头迎来 800G 时代 ............................................................................................................. 51
4) 联特科技:欧美中低速 WDM 主流供应商,数通光模块“黑马” ............................................................................. 52
5) 天孚通信:光通信精益制造代表,光引擎、激光雷达成长速度快 ......................................................................... 52
6) 国盾量子:量子计算机已实现原型机搭建 ................................................................................................................ 52
[Table_CompanyRptType]
行业研究
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7) 浪潮信息:国内领先 AI 服务器厂商........................................................................................................................... 52
6 从元宇宙到大制造,大模型应用领域不断丰富 ............................................................................................................... 54
6.1 “生成式 AI”在互联网及元宇宙应用 ................................................................................................................................... 54
1) “生成式 AI”在智能客服领域的潜在应用 .................................................................................................................... 54
2) “生成式 AI”在搜索引擎领域的潜在应用 .................................................................................................................... 56
6.2 AI 赋能制造业转型升级,智能制造浪潮兴起 .................................................................................................................. 63
1) 智能装备产业百花齐放,工业机器人与高端数控机床空间广阔 ............................................................................. 63
2) 智能工厂是实现智能制造的载体,协作机器人与智能仓储物流是工厂新星 ......................................................... 69
6.3 AI 赋能工业互联网,打造高效率设备管理和生产流程 .................................................................................................. 72
6.4 人工智能助力汽车智能化.................................................................................................................................................. 75
1) 智能驾驶:从驾驶辅助到自动驾驶 ............................................................................................................................ 75
2) 智能座舱:从出行工具到出行管家 ............................................................................................................................ 77
风险提示: ............................................................................................................................................................................ 79
[Table_CompanyRptType]
行业研究
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图表目录
图表 1 CHATGPT 开启收费模式 ....................................................................................................................................... 8
图表 2 CHATGPT 操作界面 .............................................................................................................................................. 9
图表 3 CHATGPT 模型流程图 ........................................................................................................................................ 10
图表 4 TRANSFORMER 模型工作流程 .............................................................................................................................. 11
图表 5 中国按类别划分的人工智能软件市场 ................................................................................................................ 12
图表 6 数据已成为五大核心生产要素之一 .................................................................................................................... 13
图表 7 2015-2021 年 GDP 增速与数字经济增速 ........................................................................................................... 14
图表 8 2015-2020 年数字经济占 GDP 的比重 .............................................................................................................. 14
图表 9《规划》提出“1+7”的指标体系 .......................................................................................................................... 14
图表 10 2017 与 2022 年人均联网设备数量 .................................................................................................................. 15
图表 11 2017-2022 全球网络流量................................................................................................................................. 15
图表 12 全球大数据市场规模 ........................................................................................................................................ 15
图表 13 全球大数据软件市场规模 ................................................................................................................................ 15
图表 14 我国大数据市场规模 ........................................................................................................................................ 16
图表 15 我国大数据软件市场规模 ................................................................................................................................. 16
图表 16 人工智能基础数据服务流程与主要产品 ........................................................................................................... 16
图表 17 训练数据需求量(条) .................................................................................................................................... 17
图表 18 受访者遇到的与数据相关的难题及比例(%) ................................................................................................ 17
图表 19 2017 至 2029 年中国数据标注行业市场规模 ................................................................................................... 17
图表 20 2021 年我国数据标注行业下游需求占比(%) ............................................................................................... 17
图表 21 面向 AI 的数据治理产业图谱 ........................................................................................................................... 18
图表 22 星环科技发展历程示意图 ................................................................................................................................ 19
图表 23 星环科技股权结构 ............................................................................................................................................ 20
图表 24 星环科技产品格局 ........................................................................................................................................... 20
图表 25 海天瑞声产品服务矩阵 .................................................................................................................................... 21
图表 26 海天瑞声训练数据集服务的算法模型应用场景示意 ........................................................................................ 22
图表 27 BIS-VARIANCE 图内的双下降曲线 ...................................................................................................................... 23
图表 28 TRANSFORMER 模型自监督层结构 .................................................................................................................... 24
图表 29 TRANSFORMER 模型架构 ................................................................................................................................... 24
图表 30 OPENAI GPT 发展历程 ..................................................................................................................................... 24
图表 31 不同模型参数量与模型精度的关系 .................................................................................................................. 25
图表 32 GPT-3 到 GPT-3.5 的演进过程 ......................................................................................................................... 26
图表 33 大模型发展迭代图 ........................................................................................................................................... 27
图表 34 百度文心生态图 ............................................................................................................................................... 28
图表 35 ERNIE3.0 模型架构 .......................................................................................................................................... 28
图表 36 MINDSPORE 自动并行框架 ................................................................................................................................ 29
图表 37 大模型训练需求对比 ........................................................................................................................................ 30
图表 38 SENSECORE 商汤 AI 大装置中心 ...................................................................................................................... 30
图表 39 商汤科技主要产品结构 .................................................................................................................................... 32
图表 40 科大讯飞业务全景示意图 ................................................................................................................................ 33
图表 41 云从科技主要产品及服务图谱 ......................................................................................................................... 34
[Table_CompanyRptType]
行业研究
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图表 42 依图科技主要解决方案 .................................................................................................................................... 35
图表 43 旷视科技 AIOT 软硬一体化解决方案 .............................................................................................................. 36
图表 44 算力需求变化 ................................................................................................................................................... 37
图表 45 深度学习中训练和推理的演示 ......................................................................................................................... 38
图表 46 全球 GPU 行业市场规模 .................................................................................................................................. 38
图表 47 中国 GPU 行业市场规模 .................................................................................................................................. 38
图表 48 全球 FPGA 芯片市场规模 ............................................................................................................................... 39
图表 49 中国 FPGA 芯片市场规模 ............................................................................................................................... 39
图表 50 AI 加速服务器全球出货量渗透率迅速提升(单位:百万) ............................................................................. 40
图表 51 英伟达 DGX A100 SU(包括 20 台 DGX A100 服务器)是 SUPERPOD 集群基本组成单位........................... 40
图表 52 腾讯星脉 AI 集群组网架构 ............................................................................................................................... 41
图表 53 AI 集群高性能方案关键技术组合 ..................................................................................................................... 41
图表 54 英伟达 DGX A100 服务器使用了 200G 高速光连接 ........................................................................................ 42
图表 55 DGX H100 使用了 400G CONNECTX-7 网卡 ..................................................................................................... 42
图表 56 英伟达 QUANTUM-2 INFINIBAND 交换机提供 64*400GBPS 交换容量 ................................................................ 42
图表 57 微软数据中心网络 2024 年部署将全部为 400G .............................................................................................. 43
图表 58 微软 400G 数据中心网络架构 ......................................................................................................................... 43
图表 59 数据中心 200G 以上高速光模块出货量高速增长 ............................................................................................ 44
图表 60 交换机芯片通过 SERDES 直驱光模块实现高频电信号走线缩短 ...................................................................... 45
图表 61 全球量子计算市场或在 2025 年达到 12 亿美金 ............................................................................................... 45
图表 62 量子计算未来三年主要市场结构 ...................................................................................................................... 46
图表 63 量子计算未来三年主要应用的算法领域 ........................................................................................................... 46
图表 64 学术界目前探讨的量子计算可能展现出优势的人工智能算法 .......................................................................... 46
图表 65 变分量子算法示意图 ........................................................................................................................................ 47
图表 66 剑桥量子计算公司(CQC)首次在量子计算机执行自然语言处理测试获得成功 ............................................ 48
图表 67 海光 DCU 基本架构 ......................................................................................................................................... 49
图表 68 海光 8100 系列产品主要规格和特点 .............................................................................................................. 49
图表 69 复旦微电产品主要规格和特点 ......................................................................................................................... 50
图表 70 FPGA 结构特点 ................................................................................................................................................ 51
图表 71 全球“对话 AI(CONVERSATIONAL AI)”市场空间 ................................................................................................. 55
图表 72 “智能对话机器人”在各领域全球市场空间(亿 USD) .................................................................................... 55
图表 73 全球“智能对话机器人”智能客服领域市场空间(亿 USD) ................................................................................. 56
图表 74 智能对话机器人-电商客服领域全球市场空间测算(亿 USD) ............................................................................ 56
图表 75 谷歌服务(GOOGLE SERVICES)收入 (亿 USD) ................................................................................................... 57
图表 76 GPT3 各类模型的训练的参数量 ....................................................................................................................... 58
图表 77 GPT 模型训练成本 ........................................................................................................................................... 58
图表 78 “生成式 AI”对搜索引擎的影响 ......................................................................................................................... 59
图表 79 生成式 AI 与搜索引擎结合面临的挑战 ............................................................................................................ 59
图表 80 “生成式 AI”的应用 – 新 BING (NEW BING) 搜索案例展示................................................................................ 60
图表 81 “生成式 AI”的应用 – 新 BING (NEW BING)可对话的领域举例 .......................................................................... 60
图表 82 “生成式 AI”的应用 – 谷歌巴德 ........................................................................................................................ 61
图表 83 百度文心全景图、历程和架构 ......................................................................................................................... 62
图表 84 人工智能在制造业的应用 ................................................................................................................................ 63
图表 85 工业机器人应用汇总 ........................................................................................................................................ 64
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