面向实验教学的人工智能开放平台对比

胡 建，吴锐清

(西南民族大学计算机科学与技术学院，四川成都 610041)

1 人工智能实验教学的困境

基于人工智能技术的广阔发展前景，众多企业纷纷瞄准新兴人工智能技术应用，不少高校也紧跟时代脉搏，新增人工智能、机器人工程、数据科学与大数据技术等专业，以满足国家和社会对新兴产业发展的人才需求.在人工智能技术创新活跃、人工智能业态繁荣的大环境下，人工智能技术实验教学也迅速发展以满足巨大的行业人才需求，例如，在物理平台类的实验教学中，文献[1]自制了冰壶机器人实验教学设备，进行了人工智能实验教学设计与实践；文献[2]打造了信息化、智能化与医学教育高度融合的医学智慧信息化实验实训教学平台，强化医学生临床思维和临床实践能力训练；文献[3]研制了牧草捡拾堆垛机器人协作实验平台，探索了学生完成多个捡拾堆垛目标、多种路径控制等综合实验；文献[4]构建了农业机器人实验平台，探索了“人工智能+农业”方向的纯理论教学和实践应用的结合.这些研究虽然为人工智能人才培养研发了实验教学平台，但是也因当前国情和高校现状而存在着如下挑战:

1)大数据是人工智能技术应用得到大力发展的重要推动力，然而这些数据资源大多集中在大型互联网公司，高校一般只能获取有限的、甚至过时的公开数据集，这极大地限制了人工智能技术实验教学活动的开展.

2)以深度学习技术为代表的新兴人工智能技术，普遍需要巨大的算力，对设备要求比较高，单台设备一般少则数万.高校因设备昂贵而难以开展面向新兴人工智能技术应用的、较大规模的人工智能技术实验教学.

3)市场经济环境下，用户和企业的需求是促进各项技术发展的重要动力，人工智能技术也不例外.在人工智能技术领域，产业界凭借其强大财力和从市场获得的大量一手数据资源，有能力对人工智能技术应用的市场需求做出迅速响应，从而引领人工智能技术的发展.而高校的人工智能技术实验教学往往需要长时间的使用检验和技术积淀才“吹尽狂沙始到金”地选择稳定成熟的部分传授给学生，虽然筛选出了经得起考验和最有价值的部分，但同时不可避免地带来脱离前沿，落后于产业界，不占时间先机的后果.

2 基于人工智能开放平台的实验教学思路

近两年，随着中台概念的日益兴起，国内大型互联网公司逐步以人工智能中台的面貌开放了部分人工智能平台，提供人工智能赋能产业的一站式解决方案，实现人工智能生态全面布局，如百度[6]、阿里[7]、腾讯[8]等人工智能开放平台.这些公司处于各自行业领域的前沿，拥有其行业领域最新的、最齐全的大数据资源，强大的云计算能力和面向产业界的人工智能应用.它们为了提高其开放平台的竞争优势和满足自身发展需求，其开放平台以免费、少费、收费等多种方式，把数据资源、云计算能力面向不同用户需求、不同程度地开放了开发接口和学习资源.

这些人工智能开放平台的优势恰好可以用以破解上述实验教学的困境，可以为发展实验教学提供新的思路:借力互联网，充分发掘和利用人工智能开放平台资源作为实验教学平台.

3 人工智能开放平台对比

为了选取较适合实验教学的人工智能开放平台，下面将调研百度[6]、阿里[7]、腾讯[8]、京东[9]、讯飞[10]、旷视[11]等六个人工智能开放平台(下面简称百度、阿里、腾讯、京东、讯飞、旷视)，对其在价格、功能数、开源软件数、论文数等四方面作对比.

3.1 价格对比

价格是实验教学考虑的一个重要因素，不仅关系到课堂教学成本，而且涉及学生课后练习的积极性.本文选取在人脸识别和通用文字识别这两个常用功能上的价格进行对比.

表1为通过共有云API调用人脸识别功能和通用文字识别功能的价格对比结果，数据来源于2020年5月下旬的各平台官网，其中QPS表示每秒请求数.由图可见，除了少数几个未见公开价格外，其余多数平台有免费使用量，其中百度、腾讯、旷视没有免费时间限制，它们在价格方面是实验教学的优选项.

表1 人脸识别和通用文字识别价格对比Table 1 Price of face recognition and general character recognition

3.2 功能数对比

功能数在一定程度上代表了平台在人工智能应用的细化和可选范围，功能越多的平台越有利于在人工智能应用层面上的实验教学内容扩大范围.在人工智能技术的细分领域中，计算机视觉、自然语言处理是应用最广、近几年发展最快的技术.本文对六个平台在这两个细分领域的功能数进行了对比.

图1是对比结果.由图可见，功能数从多到少的顺序依次为百度、京东、讯飞、阿里、腾讯和旷视，其中百度优势明显，可作为在人工智能应用层面上实验教学的优选项.

图1 人工智能开放平台间功能数对比Fig.1 Number of functions in AI open platforms

3.3 开源软件数对比

开源软件数在很大程度上代表了人工智能开放平台的底层开放程度，开源软件越多的平台越有利于实验教学深入软件代码层面.

开源中国社区[12]是目前国内最大的开源技术社区，它为软件开发者们提供了一个发现、使用、交流开源技术的平台.在该平台上，部分软件带有官方推荐标识，该标识在一定程度上代表了软件质量.图2为六个人工智能开放平台在开源中国社区上的开源软件数量对比结果.由图可见，旷视与讯飞在开源中国社区上没有开源软件，而其余平台无论就总的开源软件数，还是就带推荐标识的软件数，从多到少的顺序均为阿里、腾讯、百度和京东.

图2 开源中国社区上各平台开源软件数量对比Fig.2 Number of open source software from AI open platforms in OSCHINA

GitHub[13]是国际上流行的开源及私有软件项目的托管平台，各软件上记录有“star”数，该值代表了用户对该软件的满意程度.图3为六个人工智能平台在GitHub上的开源软件数量对比结果，其中:按照“star”数的多少，划分为“star”数小于100的软件数量、“star”数大于等于100且小于等于1 000的软件数量、“star”数大于1 000的软件数量等三个层次；部分数据来自于多个账号所发布开源软件的总和，即，百度数据来自于“百度”、“百度 EFE团队”、“百度FEX团队”等三个账号，京东数据来自于“中国京东”、“TIGLabs”、“JDRD FEB”等三个账号，旷视数据来自于“MegEngine天元”、“Face++ ｜旷视”、“megvii-model”等三个账号，腾讯数据来自于“腾讯”、“腾讯 AlloyTeam”、“WeUI”等三个账号.可见，按开源软件数从多到少的顺序依次为百度、阿里、腾讯、京东、旷视，而未见讯飞有相关开源软件.

图3 GitHub上各平台开源软件数量对比Fig.3 Number of open source software from AI open platforms in GitHub

综合开源中国社区和GitHub上的数据，阿里、百度、腾讯三者在开源软件数上优势明显，可作为软件代码层面上实验教学的优选项.

3.4 论文数对比

学术论文可以反映特定机构在科学技术上的创新，可用于实验教学中引导学生跟进前沿技术，促进实验教学在理论与实际操作上相结合.论文数可以在一定程度上反映机构在科学技术创新上的能力.人工智能属于工程技术，本文对比了六个人工智能开放平台所在公司被美国工程索引(EI Compendex)数据库收录的论文数.

图4显示了对比结果，其中为了对比论文数趋势，论文被分为2018年之前和2018年及之后两部分.可见，无论就论文总数，还是就论文数趋势，从多到少的顺序均为阿里、腾讯、百度、讯飞、旷视和京东，其中阿里、腾讯、百度在论文数上优势明显，可作为在技术理论深入和扩展层面上实验教学的优选项.

图4 EI Compendex收录论文数对比Fig.4 Number of papers indexed in EI Compendex

4 总结

近些年来，人工智能技术和应用发展迅速，相关人才需求急剧上升，人工智能技术实验教学显得十分重要.虽然已有一些人工智能实验教学平台建设已有成效，但存在数据资源不足、设备昂贵、技术相对落后等三方面困境.同时，随着中台概念的日益兴起，一些大型互联网公司逐步建设并以免费、少费、收费等多种方式运营着人工智能开放平台，这些平台具有新的、齐全的大数据资源，强大的云计算能力和新的人工智能技术.基于此，本文提出借力互联网、充分发掘利用人工智能开放平台资源来破解人工智能技术实验教学困境，并就实验教学中人工智能开放平台的选择问题，对国内六个人工智能开放平台在价格、功能数、开源软件数、论文数等四个方面进行了调研和对比.对比结果为:百度、腾讯、旷视有免费使用量且无时间限制，在价格方面是优选项；百度有较多功能，可作为在人工智能应用层面上实验教学的优选项；阿里、百度、腾讯在开源软件数上优势明显，可作为软件代码层面上实验教学的优选项；阿里、腾讯、百度在论文数上优势明显，可作为在技术理论深入和扩展层面上实验教学的优选项.

上述研究可为人工智能技术实验教学困境的解决以及在实验教学时人工智能开放平台的选择，提供有益参考.但由于人工智能技术领域广阔且人工智能开放平台更新迅速，面向实验教学的人工智能开放平台对比研究仍是开放性的，其价格、功能数、开源软件、论文数等在不断变化，仍需持续跟踪；平台对比范围有待扩大，如可涵盖亚马逊人工智能平台、英特尔人工智能平台等，而且平台内部的功能及价格项也可更细分和深入.