900个开源AI工具背后，我看到的趋势

2024-05-24 AIGC 0

作者 | Chip Huyen

OneFlow编译

翻译｜杨婷、宛子琳

四年前，我对开源机器学习生态系统进行了分析。自那时起，情况就发生了变化，所以这次我打算重新讨论这个话题，本次主要关注的是基础模型的技术栈。

我把完整的开源AI代码库列表放在了“llama-police”(https://huyenchip.com/llama-police，该列表每6小时更新一次。其余大部分也放在了我的GitHub“cool-llm-repos”(https://github.com/stars/chiphuyen/lists/cool-llm-repos）列表中。

（本文作者Chip Huyen是实时机器学习平台Claypot AI的联合创始人。本文经授权后由OneFlow编译发布，转载请联系授权。原文：https://huyenchip.com//2024/03/14/ai-oss.html）

数据

如果你现在觉得AI发展十分火爆，那是因为它确实如此。我在Github上以GPT、LLM和Generative AI为关键词进行检索，仅与GPT相关的就有约11.8万条结果。

为减少工作量，我将搜索范围限定在拥有至少500 star数的代码库。结果显示，与LLM相关的有590个，与GPT相关的有531个，与Generative AI相关的有38个。此外，我偶尔会查看GitHub Trending和社交媒体上的新代码库。

经过长时间的搜索，我找到了896个仓库。其中，有51个是教程（例如dair-ai/Prompt-Engineering-Guide）和聚合列表（例如f/awesome-chatgpt-prompts）。尽管这些教程和列表都很有帮助，但我更感兴趣的是软件，不过我还是将其放进了最终列表，只是最后的分析是基于其余845个软件库（截止本文发布）。

这个过程虽然痛苦，但很值得，因为我更深入地了解了人们正在研究的内容，开源社区的合作程度之高令人惊叹，也让我意识到中国的开源生态系统与西方存在很大差异。

（毫无疑问，我也遗漏了很多库。你可以在这里（https://forms.gle/1ijNSnizgWQaVYK16）提交缺失的代码库，该列表每天会自动更新。欢迎提交star数少于500的代码库，我会持续关注这些仓库，并在它们达到500 star时将其添加到列表中！）

新的AI技术栈

我认为，AI技术栈包含四个层级：基础设施层、模型开发层、应用开发层和应用层。

1.基础设施层

基础设施是AI技术栈的底层，包括用于Serving的工具（例如vLLM、NVIDIA的Triton）、计算管理（例如SkyPilot）、向量搜索和数据库（例如Faiss、Milvus、Qdrant、LanceDB）等。

2.模型开发层

模型开发层提供了开发模型的工具，包括建模和训练框架（Transformers、Pytorch、DeepSpeed）、推理优化（如GGML、Openai/Triton）、数据集工程，评估等。任何涉及改变模型权重的操作都发生在这一层，包括微调。

3.应用开发层

在应用开发层，任何人都可以基于现成的模型开发应用程序。在过去的两年里，这一层的发展动态最多，并且仍在快速演进。这一层也被称为AI工程（AI Engineering）。

应用开发包括提示工程（Prompt Engineering）、RAG（Retrieve、Add、Generate）和AI界面（AI Interface）等。

4.应用层

应用层有许多基于现有模型构建的开源应用程序，其中最流行的应用类型包括编码、工作流自动化、信息聚合等。

除这四层外，还有另一个类别，即模型存储库（Model Repos）。这些存储库由公司和研究人员创建，用于分享与他们模型相关的代码。这一类别的存储库示例包括CompVis/stable-diffusion、openai/whisper和facebookresearch/llama。

AI技术栈的演进

我绘制了每一类别中代码库数量的累积月度图。在2023年推出Stable Diffusion和ChatGPT之后，新工具的数量呈爆炸式增长。2023年9月后，曲线似乎开始趋于平缓，这背后可能有三个潜在原因：

我的分析中仅包含star数500以上的库，而代码库积累这么多star需要时间。
大部分容易获得的成果（low-hanging fruits）已被收割，剩下的项目需要付出更多的努力来构建，因此能够构建它们的人更少。
人们意识到在生成式人工智能领域很难保持竞争力，因此激动的情绪已平息。2023年初，我与公司的所有人工智能对话都集中在生成式人工智能上，但最近的交流更加务实，有些公司甚至提到了Scikit-learn。我希望在几个月后重新审视这一点，以验证这种情况是否属实。

在2023年，增长最快的是应用层和应用程序开发层。基础设施层出现了一些增长，但远不及其他层的增长水平。

应用

毫不奇怪，最受欢迎的应用类型是编码、机器人（例如角色扮演、WhatsApp机器人、Slack机器人）以及信息聚合（例如“将其连接到我们的Slack，并要求它每天总结消息”）。

AI工程化

2023年是AI工程化的一年。由于许多工具比较相似，很难对其进行分类。目前我将它们分为以下几类：提示工程、AI界面、智能体（Agent）和AI工程（AIE）框架。

提示工程远不止是简单地调整提示，涵盖了诸如约束采样（结构化输出）、长期记忆管理、提示测试与评估等内容。

AI界面提供了一个界面，可以让最终用户与AI应用程序进行交互。这是我最感兴趣的一个类别。一些日益受到欢迎的界面包括：

Web和桌面应用程序。
浏览器扩展，让用户在浏览网页时快速查询AI模型。
Slack、Discord、微信和WhatsApp等聊天应用程序上的机器人。
插件：让开发人员将AI应用程序嵌入到VSCode、Shopify和Microsoft Office等应用程序中。插件常用于可以使用工具完成复杂任务的AI应用（智能体）中。

AIE框架是一个统称，用来指代所有能够帮助开发AI应用程序的平台。其中许多平台都是围绕RAG构建的，但也提供诸如监控、评估等其他工具。

智能体是一个捉摸不定的类别，因为许多智能体工具实际上只是复杂的提示工程，可能包含约束生成（例如，模型只能输出预定的动作）和插件集成（例如，让智能体使用工具）。

模型开发层

在ChatGPT出现之前，模型开发主导了AI技术栈。2023年，模型开发的最大增长源自于对推理优化、评估和参数高效微调（归类为建模和训练）日益增加的兴趣。

推理优化一直以来都非常重要，但如今基础模型的规模使得它对时延和成本变得至关重要。虽然优化的核心方法仍然保持不变（量化、低秩分解、剪枝、蒸馏），但许多新的技术已经被开发，特别是针对Transformer架构和新一代硬件。例如，2020年，16位量化被认为是最先进的技术，而如今又出现了2位量化甚至更低的量化技术。

同样，模型评估一直以来也十分重要，但如今许多人把模型视为黑匣子，因此评估的重要性变得愈发突出。现在出现了许多新的评估基准和评估方法，例如比较评估（如Chatbot Arena）和将AI作为裁判（AI-as-a-judge）的评估方法。

基础设施层

基础设施层主要涉及管理数据、计算以及用于服务、监控和其他平台工作的工具。尽管生成式人工智能带来了诸多变化，但开源AI基础设施层基本保持不变。这可能是因为基础设施产品通常不是开源的，因此在开源领域中并没有出现太多变化。

基础设施层中的最新类别是向量数据库，其中包括Qdrant、Pinecone和LanceDB等公司。然而，许多人认为，这根本不应该成为一个类别。向量搜索已经存在很长时间了。与其仅仅为了向量搜索构建新的数据库，不如像DataStax和Redis这样的现有数据库公司将向量搜索整合到现有的数据库中。

开源AI开发者

像许多其他事物一样，开源软件也遵循长尾分布，由少数账户掌控着大部分的代码库。

一人创造价值数十亿美元的公司？

有845个代码库托管在594个独特的GitHub账户上，其中20个账户至少拥有4个代码库。这些排名前20的账户托管了195个代码库，占列表上全部代码库的23%，这195个代码库共获得了165万star数。

在Github上，账户可以由组织或个人所有。在这些排名Top 20的顶级账户中，有19个属于组织，其中3个属于谷歌，分别是Google-research，Google和Tensorflow。

在排名top 20的账户中，唯一的个人账户是lucidrains。在拥有最多star数的top 20账户中（仅计算通用人工智能代码库），只有4个是个人账户：

lucidrains（Phil Wang）：能以极快的速度实现SOTA模型。
ggerganov（Georgi Gerganov）：一位物理学出身的优化专家。
Illyasviel（Lyumin Zhang）：创建了Foocus和ControlNet，目前在斯坦福大学攻读博士。
xtekky：一位全栈开发者，创建了gpt4free。

自然地，在技术栈所处的层级越低，个人开发的难度就越大。因此基础设施层的软件最不可能由个人账户发起和托管。然而，超过一半的应用程序由个人托管。

由个人发起的应用程序平均获得的star数比由组织发起的更多。许多人推测将会出现众多市值不菲的个人公司（参考OpenAI CEO Sam Altman的采访 https://fortune.com/2024/02/04/sam-altman-one-person-unicorn-silicon-valley-founder-myth/以及Reddit上的讨论）。我认为，这种推测可能是正确的。