科學和AI如何融合發展，這個機構發布十大前沿方向
作者：Eve Cole
更新時間：2025-03-06 14:16:02
隨著2024年諾貝爾物理學獎和化學獎授予了人工智慧相關研究，科學智能（科學和AI深度融合）及其研究方向引發了從科學家到公眾的廣泛關注，接下來將有哪些研究重點？在11月11日下午舉辦的「2024科學智慧創新論壇」上，上海科學智能研究院（下稱「上智院」）聯合復旦大學、集智科學研究中心和阿里雲，共同發布了科學智能前沿觀察報告，十大前沿方向涵蓋AI for Science、Science for AI和科學智慧基礎設施三個維度。其中，AI for Science的前沿方向包括垂直領域科學大模型、融入先驗知識的AI模型、基於LLM模型的科學研究、從提出假設到自動驗證的AI科學家，以及複雜世界的多智能體建模； Science for AI的前沿方向則涵蓋了物理世界的第一原理和科學啟發的可解釋AI新架構；科學智慧基礎設施前沿方向包括合成資料和新型智慧運算。展望未來，面向可信賴可解釋的科學世界模型和上述九個方向共同構成科學智能十大前沿。
十大前沿上智院院長、復旦大學浩清教授漆遠在會上表示，AI與基礎科學的深度融合，將開啟AI與科學「雙螺旋引擎」共振驅動的科學研究新範式。 AI for Science和Science for AI，類似DNA和RNA的雙螺旋結構，一方面，AI將成為科學研究探索的最前沿；另一方面，科學啟發的AI也將成為實現agi的重要支撐。未來可望有更多的科學智能研究成果問鼎諾貝爾獎。 「發布科學智能前沿觀察報告，就是希望推動和支持更多AI和基礎研究領域的科學家，深度融合無縫合作，共同探索科學智能的新未來，打造能夠自主發現複雜世界未知規律的'AI愛因史丹' 。的科學研究（AI for Science）；其二，將領域學科知識用於AI演算法和架構的理解和改進（Science for AI）。隨著大量數據的快速累積和文獻的爆炸性增長，人類科學家自身的資訊處理能力達到極限，甚至成為研究突破的瓶頸。而越來越多的科學研究領域在面對複雜問題的挑戰時也難以利用傳統的數學和物理方法。如何將AI運用於垂直科學領域的研究，加速科學發現，擴展科學研究邊界，是AI for Science的核心主題。今年諾貝爾化學獎授予的AlphaFold2，即AI演算法用於解決科學領域重要問題的研究典範。 AI for Science其他成功研究案例還包括AI可控核融合、氣像模型等等。不過，雖然已獲重大突破，但AI仍面臨數據稀缺、耗能過大、解釋性較差等重大挑戰。而人類科學家已經累積了各個學科領域的海量知識, 如何將科學家的經驗和知識，甚至直覺和啟發式想法，轉化為AI系統的能力，構成了Science for AI研究的重點。漆遠接受第一財經訪問時表示，今年的諾貝爾獎就是科學智能非常好的代表，隨著基礎研究科學家和人工智慧科研人員的雙向奔赴，未來會看到更多科學智能的成果產生，這也會影響科學研究範式本身。對於科學智能的未來研究方向，他提到了依舊要選擇具有大科學價值的領域，另外也需要在社會和產業價值之間找到平衡點，去專注於突破。
漆遠多個大模型發布除了科學智能前沿觀察報告，會上還發布了“PI-AGENT氣候領域大語言模型”、“女媧：生命流體大模型”&“女媧：基因導航大模型”、 「女媧：生物結構大模型」。上智院介紹，此次發表的「女媧：生物結構大模型」類似2024年諾貝爾獎成果AlphaFold和RoseTTAFold，透過生成式大模型生成生物結構，包括RNA、分子、蛋白質等，主要應用於製藥產業，因為生物結構直接決定了藥物的功能。 「女媧：生物結構大模型」團隊負責人、復旦大學人工智慧創新與產業研究院研究員朱思語告訴第一財經，從產業應用角度來看，目前他們已與一些製藥CRO企業合作，進行藥物結構合成的臨床前驗證。同時，他們也正在探索透過官網提供API，供研究人員和企業申請呼叫女媧-生物結構大模型的服務。 “在生物數據方面，我們將與國家蛋白質中心（上海設施）合作，通過分子動力學模擬積累動態蛋白數據，為模型生成提供支持。” “女媧：基因導航大模型”團隊負責人、復旦大學人工智慧創新與產業研究院副院長、研究員程遠解釋，之所以取名為“基因導航大模型”，是希望對這些“暗物質”對生命的作用機制提供一套“導航圖”，最終可以建構出一套基因與基因之間、基因與環境之間、基因與外部刺激之間的關聯關係圖譜，就像我們在黑暗環境中有了一張導航地圖一樣。 「我們希望將這套『導航系統』開放給學術界和工業界，為未來的生命科學研究添磚加瓦。初期我們會首先開放基因調控關係圖譜和預測接口，然後逐步完善功能。」而對比上智院此前發布的「伏羲」大模型，11日發布的氣候領域大語言模型有何不同？ 「氣候領域大語言模型」團隊負責人，復旦大學校長助理、上海創智學院副院長吳力波解釋，該模型是中國首個獨立自主研發的氣候科學大語言模型，模型融合海量領域專業知識，透過智能體建模提升模型對科學事實的認知和總結能力、數據和資訊的掌握能力，為氣候領域的研究人員和實務工作者提供全方位智慧的AI科學家服務，加速氣候變遷研究進展。
上智院首席策略官，復旦大學兼任教授楊燕青
