信息技術(shù) 人工智能 面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架和功能要求

ICS35.240在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同

L70支持性文件一并附上

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CESAXXXX—XXXX

信息技術(shù)人工智能面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)

框架和功能要求

Informationtechnology-Artificialintelligence-Frameworkandfunctional

requirementsofsystemformachinelearning

（征求意見稿）

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會發(fā)布

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前??言

本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院提出并歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：

III

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信息技術(shù)人工智能面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架和功能要求

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)給出了面向機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)框架，規(guī)定了系統(tǒng)整體及各組件的功能要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于各領(lǐng)域人工智能系統(tǒng)及解決方案的規(guī)劃、設(shè)計，可作為評估、選型及驗收的依據(jù)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T5271.31-2006信息技術(shù)詞匯第31部分：人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)

GB/T5271.34-2006信息技術(shù)詞匯第34部分：人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3術(shù)語和定義

3.1

機(jī)器學(xué)習(xí)引擎machinelearningengine

提供機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)及運(yùn)行的計算組件。

3.2

算法服務(wù)algorithmservice

算法在推理部署后的運(yùn)行態(tài)。

注：算法服務(wù)接受用戶的應(yīng)用請求，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，返回處理結(jié)果。

3.3

作業(yè)job

機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練或推理任務(wù)的邏輯組合。

注：一個作業(yè)屬于且僅屬于某一個資源池，一個作業(yè)包括一個或多個任務(wù)。

3.4

任務(wù)task

被調(diào)度的訓(xùn)練/推理對象。

注：任務(wù)用于完成一個相對獨立的業(yè)務(wù)功能。一個任務(wù)屬于且僅屬于一個作業(yè)。

3.5

資源池ResourcePool

1

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各類資源的集合。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

AI：人工智能(ArtificialIntelligence)

ASIC：專用集成電路(Application-SpecificIntegratedCircuit)

CPU：中央處理器(CentralProcessingUnit)

DAG：有向無環(huán)圖（DirectedAcyclicGraph）

FPGA：現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FieldProgrammableGateArray)

GPU：圖形處理器(GraphicProcessingUnit)

IDE：集成開發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment)

NLP：自然語言處理（NaturalLanguageProcessing）

REST：表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)換（RepresentationalStateTransfer）

5系統(tǒng)概述與框架

5.1概述

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、多算法管理、異構(gòu)資源調(diào)度等核心能力，提供數(shù)據(jù)預(yù)處理、特

征工程、模型開發(fā)、模型訓(xùn)練、模型推理服務(wù)發(fā)布的端到端能力。

系統(tǒng)提供應(yīng)用場景所需的各類基礎(chǔ)設(shè)施，包括各種異構(gòu)計算單元（例如CPU、GPU、FPGA、ASIC等），

存儲（例如分布式云存儲），網(wǎng)絡(luò)等資源，結(jié)合實際任務(wù)進(jìn)行分布式調(diào)度，提供按需分配、統(tǒng)一智能編

排、動態(tài)調(diào)度、彈性伸縮及自動管理等能力。通過統(tǒng)一管理、動態(tài)更新模型庫，提供機(jī)器學(xué)習(xí)算法的開

發(fā)、訓(xùn)練、部署、運(yùn)行和管理能力。各類機(jī)器學(xué)習(xí)算法通過有效組合，構(gòu)成視頻、圖像、語音、自然語

言處理等領(lǐng)域的算法服務(wù)，支持各領(lǐng)域AI應(yīng)用。

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)輸入、輸出、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)生命周期管理等）和運(yùn)

維管理等能力（多用戶管理、多租戶管理、監(jiān)控告警等），提供各組件及子模塊間的標(biāo)準(zhǔn)化接口。

5.2系統(tǒng)框架

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)框架見圖1。

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圖1面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)框架

5.2.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)的全生命周期管理，包含收集、預(yù)處理、分析、可視化及訪問過程。數(shù)據(jù)管理包括各類數(shù)據(jù)源

（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）的接入，中間數(shù)據(jù)的管理、最終數(shù)據(jù)的管理、元數(shù)據(jù)的管理、數(shù)

據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)的標(biāo)注，并提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理工具等。

5.2.2異構(gòu)資源池

異構(gòu)資源池統(tǒng)籌管理機(jī)器學(xué)習(xí)所需的各類計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。計算資源可包含不同類別的計算

硬件，如CPU、GPU、FPGA、ASIC等，提供適合與應(yīng)用場景的運(yùn)算資源（如高效節(jié)能的處理器）。存儲資

源包括不限于緩存、主存、輔存等各級存儲。網(wǎng)絡(luò)資源包括不限于異構(gòu)單元間、計算節(jié)點間或集群間的

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)資源可以不同形態(tài)，如服務(wù)器、一體機(jī)、邊緣計算節(jié)點、計算集群和云基礎(chǔ)設(shè)施等方式

提供。

異構(gòu)資源池支持資源的動態(tài)調(diào)度、按需（數(shù)據(jù)規(guī)模、算法模型、實時性要求等）分配，滿足計算任

務(wù)的資源需求。資源池能夠靈活集成各類計算單元并發(fā)揮其各自特性，構(gòu)建異構(gòu)計算節(jié)點，節(jié)點內(nèi)實現(xiàn)

多粒度并行和任務(wù)調(diào)度，節(jié)點間實現(xiàn)協(xié)同調(diào)度，基于網(wǎng)絡(luò)提供系統(tǒng)擴(kuò)展并優(yōu)化互聯(lián)性能，支撐部署大規(guī)

模AI計算框架和相關(guān)算法。

5.2.3分布式計算調(diào)度

分布式計算調(diào)度分為任務(wù)調(diào)度和資源調(diào)度。任務(wù)調(diào)度是根據(jù)應(yīng)用特性和運(yùn)算需求將應(yīng)用負(fù)載分解成

任務(wù)，并配置任務(wù)執(zhí)行的順序和優(yōu)先級。資源調(diào)度依據(jù)應(yīng)用對資源的需求，將合適的異構(gòu)資源分配給特

定任務(wù)，滿足任務(wù)對運(yùn)算性能和時間的要求。多任務(wù)應(yīng)共享資源以優(yōu)化資源使用率。

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分布式計算調(diào)度是人工智能系統(tǒng)的重要能力，在對計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等異構(gòu)資源的統(tǒng)一納管的基礎(chǔ)

上，系統(tǒng)根據(jù)資源標(biāo)簽將任務(wù)優(yōu)化調(diào)度，以容器形式支持任務(wù)的大規(guī)模部署。

5.2.4機(jī)器學(xué)習(xí)引擎

機(jī)器學(xué)習(xí)引擎基于各類機(jī)器學(xué)習(xí)算法（例如統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等）進(jìn)

行模型訓(xùn)練、優(yōu)化、推理。機(jī)器學(xué)習(xí)引擎支持開源的計算框架、算法庫，兼容開源的主流接口，可根據(jù)

商用的要求在企業(yè)版本中增強(qiáng)或優(yōu)化。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫為算法提供安全可靠的管理功能，包括算法的注冊、存儲、下載、評價、優(yōu)化以及

用戶鑒權(quán)、多版本管理、升級維護(hù)、運(yùn)行監(jiān)控等。

按算法需求，機(jī)器學(xué)習(xí)引擎提供特征數(shù)據(jù)的選擇、提取、構(gòu)建等功能。

5.2.5模型庫

模型庫提供對機(jī)器學(xué)習(xí)模型開發(fā)和存儲管理能力。

模型管理包括預(yù)置常用的AI模型，以及支持模型導(dǎo)入、導(dǎo)出、更新、發(fā)布、遷移、版本控制等功能。

模型開發(fā)通過可視化輔助開發(fā)工具、多模型融合開發(fā)、模型二次訓(xùn)練等方式支持模型的開發(fā)與部署。

5.2.6算法服務(wù)

算法服務(wù)是AI應(yīng)用訪問、利用機(jī)器學(xué)習(xí)能力和資源的主要方式。為滿足應(yīng)用場景的需求，系統(tǒng)提供

各類通用算法服務(wù)（例如視頻、圖像、語音、自然語言處理等）。系統(tǒng)提供統(tǒng)一算法服務(wù)框架，進(jìn)行服

務(wù)管理、服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、服務(wù)上線等，并提供一致性的服務(wù)接口，供各領(lǐng)域上層應(yīng)用調(diào)用。

5.2.7運(yùn)維管理

運(yùn)維管理提供系統(tǒng)所需的基本運(yùn)維（例如安裝部署、擴(kuò)展、監(jiān)控、告警、健康檢查、問題及故障定

位、升級和補(bǔ)丁、備份恢復(fù)、操作審計等）及管理功能（例如資源管理、權(quán)限管理、用戶管理、日志管

理、配置管理、安全管理等）。

5.2.8應(yīng)用層

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)可為各類應(yīng)用（例如智慧交通、智能制造、智慧家庭、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)等）

提供支持，按應(yīng)用需求提供系統(tǒng)資源，支持企業(yè)級、商業(yè)級的AI應(yīng)用。

5.2.9接口

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)在應(yīng)用層、算法服務(wù)、機(jī)器學(xué)習(xí)引擎、模型庫、分布式計算調(diào)度、異構(gòu)資源

池、數(shù)據(jù)管理、運(yùn)維管理等模塊間、及模塊內(nèi)提供接口支持信息傳遞及互操作。

接口應(yīng)遵循業(yè)界常見的架構(gòu)和協(xié)議（例如REST），兼容主流開源框架的接口。

6功能要求

6.1總體要求

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)應(yīng)支持各領(lǐng)域不同場景AI應(yīng)用對機(jī)器學(xué)習(xí)引擎、模型庫、數(shù)據(jù)管理、異構(gòu)資

源池、分布式計算調(diào)度、算法服務(wù)、運(yùn)維管理及接口等方面的要求。

系統(tǒng)從功能設(shè)計上應(yīng)符合開放性（分層解耦、各層級可獨立演進(jìn)）、高可靠和可用性（避免單點故

障、保證服務(wù)等級協(xié)議要求等）、統(tǒng)一性（統(tǒng)一的算法服務(wù)框架和接口框架）、可擴(kuò)展性（從算法服務(wù)、

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機(jī)器學(xué)習(xí)引擎、資源供給、接口等各層面支持業(yè)務(wù)的靈活部署與彈性擴(kuò)展）、易管理及運(yùn)維、安全等核

心要求。應(yīng)支持業(yè)界主流的AI算法、編程模型、計算框架，針對各類使用場景設(shè)計應(yīng)用層，并提供符合

用戶習(xí)慣的分析、開發(fā)和交互接口和開發(fā)文檔支持。

6.2數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理的要求包括：

a)應(yīng)支持各類數(shù)據(jù)源，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（例如傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫），半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)

據(jù)（例如圖片、音頻、視頻等）；

b)應(yīng)支持引入和解析常見文件和數(shù)據(jù)格式（例如parquet、carbondata等）；

c)應(yīng)支持對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注；

d)應(yīng)提供數(shù)據(jù)生命周期管理，可以對中間數(shù)據(jù)及產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查及數(shù)據(jù)檢索等操作；

e)應(yīng)提供數(shù)據(jù)訪問及權(quán)限控制；

f)應(yīng)提供數(shù)據(jù)IDE工具，支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化；

g)宜支持多種元數(shù)據(jù)管理方法（例如數(shù)據(jù)元信息生成、增刪改查、元數(shù)據(jù)分類、血緣管理等）；

h)宜支持多種數(shù)據(jù)預(yù)處理手段（例如數(shù)據(jù)的聚合、過濾、排序等）；

i)宜支持常見的多媒體文件格式的元數(shù)據(jù)信息獲取與管理。

6.3異構(gòu)資源池

異構(gòu)資源池的要求包括：

a)應(yīng)支持CPU加異構(gòu)計算單元的架構(gòu),通過異構(gòu)計算顯著提升計算性能；

b)應(yīng)支持異構(gòu)資源池化，對異構(gòu)資源模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理、配置、編排，提升資源利用率；

c)應(yīng)支持以容器化提供資源，利用容器技術(shù)對異構(gòu)資源提供統(tǒng)一調(diào)度和管理，支持對接主流深度

學(xué)習(xí)計算框架；

d)應(yīng)支持資源池內(nèi)CPU和異構(gòu)計算單元的不同配比；

e)應(yīng)支持中心集群與邊緣節(jié)點的統(tǒng)一管理；

f)應(yīng)支持本地與遠(yuǎn)程計算資源的統(tǒng)一管理；

g)宜支持大規(guī)模高性能計算集群的資源管理；

h)宜支持異構(gòu)資源的高性能互聯(lián)。

6.4分布式計算調(diào)度

6.4.1任務(wù)調(diào)度

任務(wù)調(diào)度的要求包括：

a)應(yīng)支持模型訓(xùn)練和推理的任務(wù)調(diào)度，支持基于主流開源框架的計算任務(wù)；

b)應(yīng)支持大規(guī)模任務(wù)容器化調(diào)度，支持系統(tǒng)在物理機(jī)或虛擬機(jī)上的部署；

c)應(yīng)支持任務(wù)跨集群調(diào)度，本地任務(wù)可調(diào)度到另一個集群中計算；

d)應(yīng)支持基于任務(wù)的有向無環(huán)圖進(jìn)行計算調(diào)度；

e)應(yīng)提供任務(wù)調(diào)度及資源使用的視圖；

f)宜支持定義作業(yè)的優(yōu)先級，支持定時作業(yè)、超時作業(yè)、重試作業(yè)設(shè)置。

6.4.2資源調(diào)度

資源調(diào)度的要求包括：

a)應(yīng)支持對異構(gòu)資源池統(tǒng)一調(diào)度，支持資源池的動態(tài)伸縮；

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b)應(yīng)支持根據(jù)資源標(biāo)簽調(diào)度及下發(fā)任務(wù)；

c)應(yīng)支持統(tǒng)一的調(diào)度接口，調(diào)度不同類型的異構(gòu)資源；

d)應(yīng)支持多級資源池靈活調(diào)度和共享；

e)應(yīng)提供GPU池化，支持分時復(fù)用GPU資源。

6.5機(jī)器學(xué)習(xí)引擎

6.5.1訓(xùn)練與推理

訓(xùn)練與推理的要求包括：

a)應(yīng)支持主流開源計算框架（例如Tensorflow，Caffe，PyTorch）；

b)應(yīng)支持多種類型的統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)算法：

1)監(jiān)督學(xué)習(xí)算法（例如邏輯回歸，支持向量機(jī)，梯度提升決策樹）；

2)非監(jiān)督學(xué)習(xí)算法（例如聚類算法，關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)）；

c)應(yīng)支持多種類型的深度學(xué)習(xí)算法(例如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)；

d)應(yīng)支持主流深度學(xué)習(xí)框架模型鏡像的發(fā)布管理、版本管理，以及服務(wù)實例、資源的動態(tài)伸縮調(diào)

度；

e)宜根據(jù)算法需求，支持特征的選擇、提取和構(gòu)建。

6.5.2機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫

機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫的要求包括：

a)應(yīng)支持算法的統(tǒng)一注冊和管理；

b)應(yīng)提供算法訓(xùn)練的日志及中間結(jié)果分析功能；

c)應(yīng)提供多種形式的建模方式（例如拖拽式DAG圖、Notebook等）；

d)應(yīng)為集成提供標(biāo)準(zhǔn)接口（例如REST）；

e)宜支持算法的分布式訓(xùn)練，提供高性能運(yùn)算能力；

f)宜支持算法優(yōu)化；

g)宜支持算法參數(shù)調(diào)節(jié)功能，提供推薦參數(shù)幫助用戶進(jìn)行調(diào)參。

6.6模型庫

模型庫提供適用于應(yīng)用場景的模型功能，包括：

a)應(yīng)具備模型的導(dǎo)入導(dǎo)出、更新、版本管理、權(quán)限控制等基礎(chǔ)功能；

b)應(yīng)預(yù)置常用AI模型，集成典型機(jī)器學(xué)習(xí)模型，支持模型的二次訓(xùn)練，提升模型在應(yīng)用場景下

的效果；

c)工作流應(yīng)支持多模型的融合開發(fā)；

d)應(yīng)提供可視化開發(fā)和管理界面；

e)應(yīng)基于多租戶的權(quán)限控制，實現(xiàn)模型的安全管控；

f)應(yīng)提供模型封裝和發(fā)布的能力，通過統(tǒng)一的接口提供模型服務(wù)的調(diào)用。

6.7算法服務(wù)

算法服務(wù)的要求包括：

a)應(yīng)提供一種或多種算法服務(wù)（例如圖像、視頻、語音、自然語言處理等）；

b)應(yīng)支持在不影響現(xiàn)有算法服務(wù)能力的前提下，部署新的算法服務(wù)；

c)應(yīng)支持算法服務(wù)的增刪啟停、服務(wù)版本管理、服務(wù)歷史記錄、服務(wù)當(dāng)前狀態(tài)的查詢等；

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d)應(yīng)支持一種或多種離線服務(wù)（例如模型自學(xué)習(xí)服務(wù)、批量推理服務(wù)等）；

e)應(yīng)支持一種或多種在線實時服務(wù)（例如實時推理服務(wù)等）；

f)應(yīng)支持多用戶同時使用算法服務(wù)；

g)應(yīng)支持配置用戶權(quán)限，控制用戶所能調(diào)用的算法服務(wù)；

h)應(yīng)支持同一算法服務(wù)的多實例部署；

i)應(yīng)支持不同算法服務(wù)并發(fā)調(diào)用，各服務(wù)獨立運(yùn)行；

j)應(yīng)支持在多用戶、高并發(fā)情況下的流量負(fù)載均衡，保證服務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行；

k)應(yīng)提供通用簡便的服務(wù)上線流程，提供統(tǒng)一服務(wù)框架；

l)應(yīng)提供統(tǒng)一、易用的算法服務(wù)接口框架。

6.8運(yùn)維管理

運(yùn)維管理的要求包括：

a)應(yīng)提供多用戶管理，支持多用戶的權(quán)限管理（例如增刪改查），及支持常用的認(rèn)證系統(tǒng)；

b)應(yīng)提供多租戶管理，支持租戶間的應(yīng)用隔離、數(shù)據(jù)隔離、資源隔離、運(yùn)行隔離；

c)應(yīng)提供安裝與升級能力，支持分發(fā)安裝包、數(shù)據(jù)或模型參數(shù)文件，進(jìn)行安裝、升級、擴(kuò)展和回

滾；

d)應(yīng)提供備份與恢復(fù)能力，支持安裝包、數(shù)據(jù)或模型參數(shù)文件的備份，以供故障后的系統(tǒng)恢復(fù)；

e)應(yīng)提供運(yùn)行環(huán)境的監(jiān)控能力，包括底層資源的統(tǒng)一監(jiān)控（例如CPU利用率、系統(tǒng)負(fù)載等）；

f)應(yīng)提供日志管理，可以根據(jù)日志進(jìn)行故障定位及排查；

g)應(yīng)提供針對監(jiān)控指標(biāo)及日志的告警能力；

h)宜提供主要監(jiān)控指標(biāo)的可視化展示功能。

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中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會（CESA）是全國電子信息產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織和標(biāo)準(zhǔn)化工作者自愿組成的

社會團(tuán)體。廣泛聯(lián)系全國電子信息產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化工作者，協(xié)助政府部門搞好電子信息產(chǎn)業(yè)標(biāo)

準(zhǔn)化工作，開拓信息技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作是中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會的主要工作內(nèi)容之一。中國

境內(nèi)從事科研開發(fā)、制造、營銷和服務(wù)的企事業(yè)單位、高等院校、社會組織和個人均可隨時向中國電子

工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作部提出團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項目建議。

中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)按照《電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會協(xié)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》進(jìn)行制

定和管理。

在本標(biāo)準(zhǔn)實施過程中，如發(fā)現(xiàn)需要修改或補(bǔ)充之處，請將意見和有關(guān)資料寄至中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化

技術(shù)協(xié)會，以便修訂時參考。

本標(biāo)準(zhǔn)版權(quán)歸中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會所有。

中國電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會地址：北京市海淀區(qū)萬壽路27號

電話子郵箱：standards@

網(wǎng)址：

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目??次

前??言.............................................................................................................................................................III

1范圍...................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...............................................................................................................................................1

3術(shù)語和定義.......................................................................................................................................................1

4縮略語...............................................................................................................................................................2

5系統(tǒng)概述與框架...............................................................................................................................................2

5.1概述...........................................................................................................................................................2

5.2系統(tǒng)框架...................................................................................................................................................2

6功能要求...........................................................................................................................................................4

6.1總體要求...................................................................................................................................................4

6.2數(shù)據(jù)管理...................................................................................................................................................5

6.3異構(gòu)資源池...............................................................................................................................................5

6.4分布式計算調(diào)度.......................................................................................................................................5

6.5機(jī)器學(xué)習(xí)引擎...........................................................................................................................................6

6.6模型庫.......................................................................................................................................................6

6.7算法服務(wù)...................................................................................................................................................6

6.8運(yùn)維管理...................................................................................................................................................7

II

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信息技術(shù)人工智能面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)框架和功能要求

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)給出了面向機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)框架，規(guī)定了系統(tǒng)整體及各組件的功能要求。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于各領(lǐng)域人工智能系統(tǒng)及解決方案的規(guī)劃、設(shè)計，可作為評估、選型及驗收的依據(jù)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T5271.31-2006信息技術(shù)詞匯第31部分：人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)

GB/T5271.34-2006信息技術(shù)詞匯第34部分：人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

3術(shù)語和定義

3.1

機(jī)器學(xué)習(xí)引擎machinelearningengine

提供機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)及運(yùn)行的計算組件。

3.2

算法服務(wù)algorithmservice

算法在推理部署后的運(yùn)行態(tài)。

注：算法服務(wù)接受用戶的應(yīng)用請求，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，返回處理結(jié)果。

3.3

作業(yè)job

機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練或推理任務(wù)的邏輯組合。

注：一個作業(yè)屬于且僅屬于某一個資源池，一個作業(yè)包括一個或多個任務(wù)。

3.4

任務(wù)task

被調(diào)度的訓(xùn)練/推理對象。

注：任務(wù)用于完成一個相對獨立的業(yè)務(wù)功能。一個任務(wù)屬于且僅屬于一個作業(yè)。

3.5

資源池ResourcePool

1

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各類資源的集合。

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

AI：人工智能(ArtificialIntelligence)

ASIC：專用集成電路(Application-SpecificIntegratedCircuit)

CPU：中央處理器(CentralProcessingUnit)

DAG：有向無環(huán)圖（DirectedAcyclicGraph）

FPGA：現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FieldProgrammableGateArray)

GPU：圖形處理器(GraphicProcessingUnit)

IDE：集成開發(fā)環(huán)境(IntegratedDevelopmentEnvironment)

NLP：自然語言處理（NaturalLanguageProcessing）

REST：表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)換（RepresentationalStateTransfer）

5系統(tǒng)概述與框架

5.1概述

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)包括機(jī)器學(xué)習(xí)、多算法管理、異構(gòu)資源調(diào)度等核心能力，提供數(shù)據(jù)預(yù)處理、特

征工程、模型開發(fā)、模型訓(xùn)練、模型推理服務(wù)發(fā)布的端到端能力。

系統(tǒng)提供應(yīng)用場景所需的各類基礎(chǔ)設(shè)施，包括各種異構(gòu)計算單元（例如CPU、GPU、FPGA、ASIC等），

存儲（例如分布式云存儲），網(wǎng)絡(luò)等資源，結(jié)合實際任務(wù)進(jìn)行分布式調(diào)度，提供按需分配、統(tǒng)一智能編

排、動態(tài)調(diào)度、彈性伸縮及自動管理等能力。通過統(tǒng)一管理、動態(tài)更新模型庫，提供機(jī)器學(xué)習(xí)算法的開

發(fā)、訓(xùn)練、部署、運(yùn)行和管理能力。各類機(jī)器學(xué)習(xí)算法通過有效組合，構(gòu)成視頻、圖像、語音、自然語

言處理等領(lǐng)域的算法服務(wù)，支持各領(lǐng)域AI應(yīng)用。

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)管理（數(shù)據(jù)輸入、輸出、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)生命周期管理等）和運(yùn)

維管理等能力（多用戶管理、多租戶管理、監(jiān)控告警等），提供各組件及子模塊間的標(biāo)準(zhǔn)化接口。

5.2系統(tǒng)框架

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能系統(tǒng)框架見圖1。

2

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圖1面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)框架

5.2.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)的全生命周期管理，包含收集、預(yù)處理、分析、可視化及訪問過程。數(shù)據(jù)管理包括各類數(shù)據(jù)源

（結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)）的接入，中間數(shù)據(jù)的管理、最終數(shù)據(jù)的管理、元數(shù)據(jù)的管理、數(shù)

據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)的標(biāo)注，并提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理工具等。

5.2.2異構(gòu)資源池

異構(gòu)資源池統(tǒng)籌管理機(jī)器學(xué)習(xí)所需的各類計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源。計算資源可包含不同類別的計算

硬件，如CPU、GPU、FPGA、ASIC等，提供適合與應(yīng)用場景的運(yùn)算資源（如高效節(jié)能的處理器）。存儲資

源包括不限于緩存、主存、輔存等各級存儲。網(wǎng)絡(luò)資源包括不限于異構(gòu)單元間、計算節(jié)點間或集群間的

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)資源可以不同形態(tài)，如服務(wù)器、一體機(jī)、邊緣計算節(jié)點、計算集群和云基礎(chǔ)設(shè)施等方式

提供。

異構(gòu)資源池支持資源的動態(tài)調(diào)度、按需（數(shù)據(jù)規(guī)模、算法模型、實時性要求等）分配，滿足計算任

務(wù)的資源需求。資源池能夠靈活集成各類計算單元并發(fā)揮其各自特性，構(gòu)建異構(gòu)計算節(jié)點，節(jié)點內(nèi)實現(xiàn)

多粒度并行和任務(wù)調(diào)度，節(jié)點間實現(xiàn)協(xié)同調(diào)度，基于網(wǎng)絡(luò)提供系統(tǒng)擴(kuò)展并優(yōu)化互聯(lián)性能，支撐部署大規(guī)

模AI計算框架和相關(guān)算法。

5.2.3分布式計算調(diào)度

分布式計算調(diào)度分為任務(wù)調(diào)度和資源調(diào)度。任務(wù)調(diào)度是根據(jù)應(yīng)用特性和運(yùn)算需求將應(yīng)用負(fù)載分解成

任務(wù)，并配置任務(wù)執(zhí)行的順序和優(yōu)先級。資源調(diào)度依據(jù)應(yīng)用對資源的需求，將合適的異構(gòu)資源分配給特

定任務(wù)，滿足任務(wù)對運(yùn)算性能和時間的要求。多任務(wù)應(yīng)共享資源以優(yōu)化資源使用率。

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分布式計算調(diào)度是人工智能系統(tǒng)的重要能力，在對計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等異構(gòu)資源的統(tǒng)一納管的基礎(chǔ)

上，系統(tǒng)根據(jù)資源標(biāo)簽將任務(wù)優(yōu)化調(diào)度，以容器形式支持任務(wù)的大規(guī)模部署。

5.2.4機(jī)器學(xué)習(xí)引擎

機(jī)器學(xué)習(xí)引擎基于各類機(jī)器學(xué)習(xí)算法（例如統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)等）進(jìn)

行模型訓(xùn)練、優(yōu)化、推理。機(jī)器學(xué)習(xí)引擎支持開源的計算框架、算法庫，兼容開源的主流接口，可根據(jù)

商用的要求在企業(yè)版本中增強(qiáng)或優(yōu)化。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法庫為算法提供安全可靠的管理功能，包括算法的注冊、存儲、下載、評價、優(yōu)化以及

用戶鑒權(quán)、多版本管理、升級維護(hù)、運(yùn)行監(jiān)控等。

按算法需求，機(jī)器學(xué)習(xí)引擎提供特征數(shù)據(jù)的選擇、提取、構(gòu)建等功能。

5.2.5模型庫

模型庫提供對機(jī)器學(xué)習(xí)模型開發(fā)和存儲管理能力。

模型管理包括預(yù)置常用的AI模型，以及支持模型導(dǎo)入、導(dǎo)出、更新、發(fā)布、遷移、版本控制等功能。

模型開發(fā)通過可視化輔助開發(fā)工具、多模型融合開發(fā)、模型二次訓(xùn)練等方式支持模型的開發(fā)與部署。

5.2.6算法服務(wù)

算法服務(wù)是AI應(yīng)用訪問、利用機(jī)器學(xué)習(xí)能力和資源的主要方式。為滿足應(yīng)用場景的需求，系統(tǒng)提供

各類通用算法服務(wù)（例如視頻、圖像、語音、自然語言處理等）。系統(tǒng)提供統(tǒng)一算法服務(wù)框架，進(jìn)行服

務(wù)管理、服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、服務(wù)上線等，并提供一致性的服務(wù)接口，供各領(lǐng)域上層應(yīng)用調(diào)用。

5.2.7運(yùn)維管理

運(yùn)維管理提供系統(tǒng)所需的基本運(yùn)維（例如安裝部署、擴(kuò)展、監(jiān)控、告警、健康檢查、問題及故障定

位、升級和補(bǔ)丁、備份恢復(fù)、操作審計等）及管理功能（例如資源管理、權(quán)限管理、用戶管理、日志管

理、配置管理、安全管理等）。

5.2.8應(yīng)用層

面向機(jī)器學(xué)習(xí)的AI系統(tǒng)可為各類應(yīng)用（例如智慧交通、智能制造、智慧家