《人工智能 科学计算 共性算子功能要求》编制说明

中国电子工业标准化技术协会

团体标准《人工智能科学计算共性算子功能要求》（征求

意见稿）编制说明

一、工作简况

1、项目背景

随着人工智能的发展，我们进入了一个新的科学发现和技术创新的时代。人

工智能已经引发了科学发现与技术创新模式的根本性变革，突破了传统科学计算

维度灾难、跨尺度计算受限等挑战，形成了科学智算的新范式。然而，尽管我国

在超级计算机和智能芯片研发方面取得了突破，但在科学计算的基础理论范式、

领域任务求解模型、高效软件框架等方面仍存在不足。制定人工智能科学计算共

性算子标准，有利于构建人工智能科学计算共性平台，服务分子动力学、流体力

学、生物计算等学科科研。

2、任务来源

本标准来源于科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目：《人工智能科

学计算共性平台》。中国电子工业标准化技术协会于2023年12月14日发布《关于

公布2023年第三批团体标准制修订项目的通知》（中电标通〔2023〕032号），

《人工智能科学计算共性算子功能要求》团体标准正式立项，项目编号为

CESA-2023-110。

3、标准起草单位

本标准起草单位：北京航空航天大学、百度网讯科技有限公司、华为技术有

限公司、中国电子技术标准化研究院。

本标准主要起草人：

4，主要工作过程

《人工智能科学计算共性算子规范》编制组于2023年6月举行启动《人工智

能科学计算共性算子规范》团体标准草案编制，开展编制工作。

2023年10月，确定了《人工智能科学计算共性算子规范》团体标准草稿

中国电子工业标准化技术协会

2023年11月召开《人工智能科学计算共性算子规范》标准立项论证会，与会

专家明确了相关术语、定义，给出了修改意见，并建议更名为《人工智能科学

计算共性算子功能要求》。

2024年2月，通过组织多次标准讨论会，形成《人工智能科学计算共性算

子功能要求》团体标准征求意见稿。

二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题

1、编制原则

《人工智能科学计算共性算子功能要求》标准的编制原则如下：

a)全面性原则：在编制标准时，要充分考虑到共性算子的全面性。确保标准

能够涵盖各种不同的共性算子，以满足不同领域和任务的需求。标准应包括广泛

的共性算子功能定义，以确保其适用于各种人工智能开发框架。

b)实用性原则：在制定标准时，要考虑到当前人工智能科学计算的发展现状

和实际需求。吸收先进的技术和经验，包括企业、高校、科研院所等的研究成果，

以确保标准的实用性。标准中规定的功能要求应具有清晰、易操作和可试验性，

能够指导实践和评估工作。

c)可验证性原则：标准制定是为了使用，只有经过实践验证，才能体现共性

算子功能的实际效果。

d)国际性原则：在制定标准时，充分考虑到国内外相关研究项目和标准。采

用国际通用的术语、文件格式和定义方法，使得标准具有国际化的适用性。以满

足研究人员的需求，并促进国内外的交流和合作。

e)实施和推广原则：在标准的起草过程中，积极征集产业界的意见，并确保

标准的可实施性。

本标准规范了高阶微分、复数操作、傅里叶变换、线性代数、分数阶微分、

积分操作等种共性算子的功能。

本标准适用于指导主流编程框架开发和实现面向基础科学领域的共性算子。

2、确定主要内容的论据

《人工智能科学计算共性算子功能要求》规定了人工智能科学计算类算子

接口，包括高阶微分、复数操作、傅里叶变换、线性代数、分数阶微分、积分操

作6个子类。

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科学计算，是指利用计算机再现、预测和发现客观世界运动规律和演化特性

的全过程，包括建立物理模型,研究计算方法，设计并行算法，研制应用程序，

开展模拟计算和分析计算结果等过程。共性算子，是指在人工智能科学计算领域

中，能够跨越不同科学和工程学科的界限，服务于多种计算模型和算法的基础计

算单元或操作。

3、主要解决的问题

解决科学计算任务中高阶复合算子和物理方程算子存在符号追踪难、中间表

示不兼容、代码生成逻辑复杂、高阶分数阶微积分算子实现方法不统一等问题。

定义人工智能科学计算共性算子抽象表示、兼容计算图表示，整合高阶分数阶微

积分求解方法，形成人工智能科学计算共性算子功能规范。

三、主要试验[或验证]情况分析

标准编制过程中针对百度网讯科技有限公司和华为技术有限公司，系统开展

了人工智能科学计算框架的试验验证工作。对规范的合理性、适用性以及对实际

应用的指导性进行了评估。

四、知识产权情况说明

无。

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果

目前主流的人工智能开发框架，如TensorFlow、Pytorch、MindSpore和

PaddlePaddle等，虽然都对常用的算子进行了定义和实现，但接口形式和语义存

在着较大差异性。

本标准规范了高阶微分、复数操作、傅里叶变换、线性代数、分数阶微分、

积分操作等共性算子的功能定义，适用于主流编程框架开发和实现，面向基础科

学领域的共性算子。通过本标准的研制，进行了科学计算中多种共性算子的定义，

可指导共性算子功能实现，统一共性算子抽象和表示。提高我国在基础科学领域

的科研能力。

六、转化国际标准和国外先进标准情况

本标准参考IEEEStandardforOperatorInterfacesofArtificialIntelligence（标

准编号：IEEE2941.1-2022），在其基础上聚焦人工智能科学计算领域涉及的算

子，补充积分操作、高阶微分、分数阶微分、采样操作、稀疏运算、部分复数操

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作，填补了这一领域的空白，为人工智能科学计算提供更全面的算子功能要求。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

符合我国有关的现行法律、法规。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无重大分歧意见。

九、贯彻标准的要求和措施建议

在起草过程中积极征集产业界意见，确保标准的可实施性，配合标准试验验

证等工作。在完成标准编制后，进行国家标准实施宣贯，推广标准在产业中的实

际应用，确保可落地性。

十、替代或废止现行相关标准的建议

无。

十一、其它应予说明的事项