AI技术全局架构分层

发布于:2025-06-26 ⋅ 阅读:(23) ⋅ 点赞:(0)

目录

AI落地架构分层

1. 基础设施层(硬件与算力)

2. 框架层(开发工具)

3. 架构与模型层(算法核心)

4. 接口与工具层(高阶抽象)

Hugging Face

1. 核心定位:连接大模型与应用的工具层

2. 技术栈中的层级关系

3. 实际案例中的角色

4. 总结

5. 应用技术层(增强能力)

6. 应用层(业务落地)

层级关系总结

训练 和 推理 的区别:

AI项目开发和实施流程

1. 需求分析与规划

2. 数据准备(占AI项目60%+工作量)

3. 模型开发与训练

4. 系统集成与测试

5. 部署与交付

6. 持续优化与运营

AI项目 vs 传统软件项目差异

典型AI项目流程图

框架层国产替代

架构层国产替代

(1)基于 Transformer 改进的架构

(2)非 Transformer 架构

(3)传统架构的升级版

  总结


AI落地架构分层

1. 基础设施层(硬件与算力)

• **核心组件**:GPU(如NVIDIA H100)、TPU、高性能存储、网络设备。

• **作用**:提供大模型训练和推理所需的算力支持。例如,训练千亿参数模型需依赖GPU集群的并行计算能力。


2. 框架层(开发工具)

• **通用框架**: • **PyTorch**:动态图优先,适合研究和快速迭代(如定义Transformer架构)。 • **TensorFlow**:静态图优化,适合生产部署(如TF Serving)。 • **功能**:提供张量计算、自动微分、分布式训练等底层支持。

• **专用框架**: • **HAI-LLM**(DeepSeek):针对万亿参数模型的训练优化,支持混合并行和国产硬件。 • **Megatron-LM**(NVIDIA):大模型分布式训练框架。

• 实际开发中,常通过高阶库(如 Hugging Face)屏蔽框架差异,直接调用 Transformer 模型。

• **训练阶段**: PyTorch/TensorFlow 负责底层计算,Transformers 库提供预训练模型和任务接口(如文本分类、生成)。

• **推理优化**: 框架生态工具(如 TensorFlow 的 TFLite、PyTorch 的 TorchScript)与专用推理引擎(如 vLLM)协作加速 Transformer 部署。


3. 架构与模型层(算法核心)

(如GPT-4o、DeepSeek-V3):多任务能力强。 • **垂直模型**(如医疗/金融专用模型):针对特定领域微调。

  1. PyTorch/TensorFlow → 编程语言(如Python)

    1. 提供基础语法(张量操作)、编译器(自动微分)和标准库(nn.Module)

    2. 就像Python可以写任何算法一样,PyTorch可以实现任何神经网络架构

  2. Transformer → 标准库中的高级API(如NumPy的排序函数)

    1. 不是最底层的算法,而是封装好的高级组件

    2. PyTorch的nn.Transformer模块 ≈ Python中numpy.sort()

  3. 大模型(DeepSeek-R1)→ 具体应用程序(如数据分析系统)

    1. 基于标准库构建,加入领域定制优化

    2. 就像用NumPy+pandas构建的金融分析系统

Transformer作为"模型架构",实际上处于中间层:


数学原理(注意力机制) ↓ 算法设计(Transformer论文) ↓ 框架实现(PyTorch的nn.Transformer) ↓ 模型应用(DeepSeek-R1)

层级 类比 实例 说明
​​硬件层​​ 计算机硬件 GPU/TPU 提供算力基础
​​框架层​​ 编程语言 PyTorch 提供计算抽象
​​架构层​​ 标准库 Transformer 可复用的模型模板
​​模型层​​ 应用程序 DeepSeek-R1 加入领域优化

这样更符合实际开发中的技术栈关系。感谢您的指正,这对理解技术层级非常重要!


4. 接口与工具层(高阶抽象)

• **Hugging Face Transformers**: • **定位**:NLP模型库,提供预训练模型(如BERT、GPT)和Pipeline API。 • **依赖关系**:底层基于PyTorch/TensorFlow实现,但封装了模型调用细节。

• **其他工具**: • **LangChain**:工作流编排,结合大模型与外部工具(如数据库)。 • **vLLM**:优化大模型推理效率。

Hugging Face

是的,Hugging Face 的定位确实处于 大模型(底层架构)与应用层(具体业务场景)之间,扮演着技术桥梁与生态枢纽的角色。以下是具体分析:


1. 核心定位:连接大模型与应用的工具层
  • 大模型支持 Hugging Face 通过 Transformers 库封装了基于 Transformer 架构的大模型(如 BERT、GPT、Llama 等),提供标准化接口供开发者调用,无需从零实现模型结构。例如:


from transformers import pipeline # 直接调用预训练模型进行文本生成 generator = pipeline("text-generation", model="gpt2")

  • 这种封装降低了大模型的使用门槛,使其成为模型与开发者之间的中间层

  • 应用层赋能 通过 SpacesInference API 等工具,Hugging Face 支持快速部署 AI 应用(如聊天机器人、文档分析),将大模型能力转化为实际业务功能。例如金融领域可通过微调 FinBERT 模型构建合规问答系统。


2. 技术栈中的层级关系

​​层级​​ ​​代表内容​​ ​​Hugging Face 的作用​​
​​底层框架​​ PyTorch/TensorFlow 提供计算基础,Hugging Face 兼容这些框架的模型实现。
​​模型层​​ Transformer/BERT/GPT 通过 Model Hub 分发预训练模型,支持微调与优化。
​​工具层​​ Hugging Face 生态 提供训练、评估、部署的全套工具链(如 Datasets、Tokenizers)。
​​应用层​​ 金融问答、智能客服 通过简化流程(如 Pipeline)将模型能力嵌入实际场景。

关键点

  • Hugging Face 不直接研发大模型(如 GPT-4),而是提供这些模型的调用、微调和部署工具。

  • 与纯工具(如 Ollama)的区别:Hugging Face 更强调生态整合(模型库+社区+工具),而非仅本地化部署。


3. 实际案例中的角色
  • 模型分发 托管国产大模型(如阿里通义千问、阶跃星辰 Step-Video),开发者可直接下载适配,无需自行训练。

  • 行业落地 在金融领域,通过 Streamlit 结合 Hugging Face 模型快速构建交互式应用(如实时财报分析)。

  • 社区协作 用户可上传自定义模型(如优化后的 BERT 变体),形成“模型即服务”的开放生态。


4. 总结

Hugging Face 的独特价值在于弥合了大模型的理论能力与业务需求之间的鸿沟,通过标准化工具链和开源社区,既降低了技术门槛,又加速了 AI 应用的迭代效率。其位置可类比为:

  • 技术栈:大模型(原料)→ Hugging Face(加工厂)→ 应用(成品)

  • 生态角色:类似 GitHub,但专注于 AI 模型的共享与协作。

• **Hugging Face与框架的关系**:类似“NumPy之于Python”,它是基于PyTorch/TensorFlow的高阶封装,专注NLP领域。

• **新兴趋势**: • **云原生架构**:Kubernetes调度大模型训练任务。 • **多模态融合*


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