人工智能推动走向“大科研时代” 赋能培养交叉学科融合人才

来源：高校人工智能与大数据创新联盟

随着人工智能应用的日益广泛，人工智能赋能科学研究（AI for Science）近年来在全球迎来蓬勃发展，展现出重塑科技创新的巨大潜力。日前在北京举行的中关村论坛年会上，人工智能在科学研究中的前沿应用成为各界关注的热点话题。专家和业内人士认为，作为人工智能发展的新前沿，“AI for Science”正快速从实验室探索迈向科研主流，有望引领一场深刻的科研范式变革。

人工智能与科研深度融合

催生更多创新突破

近年来，人工智能已在多个关键学科领域实现突破：AlphaFold2算法准确预测蛋白质结构，自动化材料研发平台“机器化学家”快速筛选出高性能催化剂，人工智能参与天文图像处理发现新的星体结构……这些“AI+科研”的实际案例，不断拓展着人类的知识边界。

中国科学技术信息研究所发布的《AI for Science创新图谱》（以下简称《报告》）显示，全球科学家正不断将机器学习等人工智能技术应用于科学研究各领域。人工智能通过变革科研范式、提升科研效率，推动物理、化学、生物等基础学科前沿突破，在合成生物制造、材料设计等领域催生出一批新技术模式驱动的新兴产业。与此同时，人工智能与数学、物理、生命科学等基础学科的交叉融合，为人工智能提供理论基础与方法论支持，不断推动人工智能理论突破并拓展能力边界。

在全球AI for Science学术研究方面，2019年—2023年间，全球AI for Science论文发表年均增长率为27.2%，各学科领域论文发表均呈现逐年递增趋势，其中，生命科学、物理学和化学等领域发表的人工智能应用论文数量最多。中美两国是当前AI for Science研究大国。近5年间，中国论文发表超过10万篇，居全球首位。

北京大学工学院特聘研究员、北京科学智能研究院研究员陈帜团队展示了AI for Science从科研迈向商业航天应用的典型案例——“临界炽核”应用。该应用的核心引擎DeepFlame是首个集成了AI框架用于反应流高精度数值模拟的高性能、大规模开源软件平台。

“以朱雀二号火箭为例，我们对‘火箭心脏’即发动机进行了全流程数值模拟，实现从燃料喷注器、燃烧室到外喷羽流场的亿级网格仿真，计算精度达工业应用标准，相较传统方案实现了超千倍的加速性能。”陈帜介绍。

中国科学技术信息研究所党委书记赵志耘表示，随着模型算法、数据、算力、基础软件等创新要素进一步开放共享，开源开放的普惠化AI for Science生态将走向成熟，人工智能赋能科学研究的门槛将持续降低，场景的广度、深度不断拓展，人工智能与科学深度融合将催生更多创新与突破。

资源加速整合

推动走向“大科研时代”

尽管AI for Science展现出巨大潜力，但仍面临现实挑战。科研数据的高获取成本、格式非标准化、数据敏感性强等问题普遍存在，成为制约AI有效应用的难题。

中国科学院院士鄂维南认为，科研模式的转型升级能有效帮助科研人员打破学科之间、理论与实验之间、科研与产业之间的界限，使科学家有更大的探索空间和更高的探索效率。实现这个目标，需要围绕数据库、文献工具、理论方法和模型以及实验工具，形成新的科研协同模式，推动走向“大科研时代”。

算法模型、知识库、算力平台和实验表征系统是支撑未来科研范式的核心基座。北京科学智能研究院副院长李鑫宇发布了新一代科研知识库与文献开放平台“科学导航”，该平台目前已覆盖全球1.6亿篇文献，通过自然语言问答式的文献检索能力，帮助科研工作者前瞻性开展文献数据和实验数据一体化管理，让科研检索与管理效率提升了近百倍。

“未来，我们可以让人工智能‘读、算、做’，并将这些原本独立的步骤形成自主运转的闭环。”北京科学智能研究院院长、深势科技创始人张林峰发布了Uni-Lab-OS智能实验室操作系统。他说，该操作系统可以解决传统实验室手工操作低效、设备孤立及数据分散的痛点。这位“AI科学家”有望助力传统实验室向自动化、智能化跃迁，为生物、化学、环境、材料等领域增添动力，为科研人员节省更多的时间和精力。

鄂维南表示，随着AI for Science的发展，在不远的将来，我们会看到科研资源的加速整合。“在广大范围内构建一个‘图书馆’、一个‘教学楼’、一个‘超算中心’、一个‘实验室’，让AI读文献、做计算、做实验、做评测，形成融合闭环。”他说。

培养交叉学科融合人才

青年科学家扮演重要角色

《报告》分析了100多个AI for Science代表性案例的场景分布，发现AI for Science在生命科学领域的场景最为丰富。物理领域重点场景则包括量子力学仿真计算、物理场模拟、光学计算及核物理等。在化学领域，分子动力学计算、分子生成、催化剂设计等场景目前关注度较高。

中国科学院高能物理研究所研发的Dr.Sai（赛博士）多智能体协同系统，实现了物理分析全流程自动化，取得了一系列关键技术的核心突破。中国科学院高能物理研究所研究员、计算中心主任齐法制介绍，通过分层多智能体系统，该系统已成功复现了重要科学发现——四夸克粒子Zc（3900）的发现过程。目前，赛博士已经成为高能物理领域“感知—推理—执行”一体化的专家级科研助手，为粒子物理领域模型发展奠定基础。

在“AI for Science”浪潮加速奔向科研前沿的当下，青年科学家正站在时代的交汇点，扮演着技术革新与范式转变的双重推动者角色。

科技部副部长龙腾指出，人工智能时代破解复杂科学难题，需要科研人员既深钻人工智能核心技术，又贯通数学、物理、生物等基础科学逻辑。青年科学家要主动打破学科边界，在融合创新中提升科研能力和水平，敢于突破传统范式，围绕国家重大需求，瞄准热点科学问题，深入研究，推动形成人工智能与科学研究双向赋能的科研新生态。

近年来，中国许多高校大力推进“AI+X”学科交叉融合教育，形成多层次、跨领域的创新人才培养体系。例如浙江大学联合复旦大学、中国科学技术大学、上海交通大学等高校共建全国首个跨校“AI+X”微专业；清华大学首批已有117门试点课程、147个教学班开展人工智能赋能教学实践……与此同时，一批85后、90后科研人员正在成为AI for Science的先锋力量。

上海人工智能实验室主任、首席科学家周伯文认为，面向科学研究的人工智能发展首先要实现“通专融合”，科学研究需要人工智能在研究者、研究工具、研究对象一切关系的总和上发挥作用，当这两个关键步骤实现后，人工智能将完成质的飞跃——从“工具的革命”转变为能够重构科研范式、催生新领域的“革命的工具”，最终引领科学研究进入新时代。

“实现AI for Science的发展目标，需要一支交叉学科融合和有战斗力的科研人才梯队，而优秀年轻人正是我们最需要的。”鄂维南说。（来源：人民网科普）

全国高校人工智能与大数据创新联盟

全国高校人工智能与大数据创新联盟（简称:高校联盟）是由清华大学、浙江大学、中南大学、东北大学、上海工程技术大学、重庆邮电大学、东北林业大学、佛山科学技术学院、曲阜师范大学、黑龙江大学、海豚大数据科技等全国54家高校、企业共同发起，于2018年5月26日在北京中国科技会堂正式成立。迄今为止，联盟发展会员300多家, 覆盖全国20多个省市。联盟由一批积极投身于“人工智能、大数据、区块链”教育事业的高校、科研机构、企事业单位和个人自愿组成的公益性、全国性学术交流服务平台。中国工程院原常务副院长、中国工程院院士潘云鹤、中国科学院院士陈国良、中国工程院院士李伯虎担任联盟名誉理事长，中国工程院院士谭建荣担任联盟理事长。联盟工作接受工信部、国家网信办等政府部门行政管理和业务指导。联盟主要工作是推进产教融合、校企合作、协同育人。(加盟微信13651193492)

华算人工智能研究院

华算人工智能研究院全称是“山西省华算人工智能研究院有限公司”，是经山西转型综合改革示范区管理委员会批准，于2023年10月在太原成立的第一批专业研究人工智能、赋能数字经济产业发展的独立法人组织。华算人工智能研究院依托全国高校人工智能与大数据创新联盟专家委员会及理事会资源，按照山西省委省政府、山西转型综合改革示范区管理委员会发展人工智能、数字经济的系列文件精神和工作计划，将研究院打造成为山西省发展人工智能、数字经济的示范应用推广平台，同时面向全国开展人工智能业务。华算人工智能研究院名誉院长由中国工程院院士李伯虎担任。研究院内设AI产业学院共建中心、实训实习就业中心、实验室建设中心、专家智库等6个职能部门。欢迎加入华算人工智能研究院专家智库，共同赋能高校AI人才培养及产教融合事业发展。

高校区块链专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟区块链专委会（简称:高校区块链专委会），是由北京大学、浙江大学、武汉大学、西南财经大学、北京交通大学、郑州大学、贵州大学、桂林电子科技大学、山西农业大学、佛山科学技术学院、陕西师范大学、中国网安、海豚大数据科技等全国40多家高校、企业和机构共同发起，于2019年12月7日在广东省佛山市正式成立。目前发展高校及企业会员70多家。中国工程院院士、浙江大学教授陈纯担任高校区块链专委会名誉顾问；福州大学教授蔡维德、中国计算机学会区块链专委会主任斯雪明教授、中国人民银行数字货币研究所副所长狄刚担任高校区块链专委会名誉主任；北京大学信息科学技术学院区块链中心主任陈钟教授担任高校区块链专委会主任。高校区块链专委会主要工作是促进高校区块链教育，为高校区块链专业建设及学科发展提供专家咨询服务。

高校元宇宙专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟元宇宙专业委员会（简称:高校元宇宙专委会），是由清华大学、湖南大学、浙江大学、四川大学、汕头大学、河北金融学院、保定市元宇宙协会、英伟达中国、海尔衣联网研究院、海豚大数据科技(天津)有限公司等全国20多所高校、企业和机构共同发起，于2022年11月5日在北京正式成立。中国工程院院士、计算机软件与虚拟现实领域专家赵沁平担任高校元宇宙专委会名誉顾问；中国工程院院士、北京航空航天大学电气与自动化学院名誉院长、中国航天科工集团有限公司科技委高级顾问李伯虎担任高校元宇宙专委会名誉主任；清华大学信息国研中心可信软件和大数据部常务副主任邢春晓担任高校元宇宙专委会主任委员。目前已发展高校及企业会员30多家。高校元宇宙专委会主要工作是促进高校元宇宙教育、加强校企合作、推动元宇宙专业建设及学科发展，为元宇宙教育教学提供专家咨询服务。

高校数字经济专委会

全国高校人工智能与大数据创新联盟数字经济专业委员会（简称:高校数字经济专委会），是由华算人工智能研究院、清华大学、北京大学、中国人民大学、中国社会科学院信息化研究中心、四川大学、北京外国语大学、北京科技大学、北京工业大学、北京语言大学、北京化工大学、北京联合大学、北京物资学院、北京印刷学院、西藏民族大学、河北金融学院、重庆财经学院、苏州城市学院、北京中关村软件园、百度、海豚大数据科技等全国60多家高校、企业和机构共同发起，于2024年1月12日在北京正式成立。清华大学经济管理学院教授姜旭平、北京大学信息管理系教授赖茂生、中国社会科学院信息化研究中心主任姜奇平、中国科学院大学经济与管理学院教授吕本富担任高校数字经济专委会主任委员。高校数字经济专委会主要工作是促进高校数字经济专业建设及学科发展，推动产学研合作，为高校数字经济专业教育教学提供专家咨询服务。

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