瞭望 | 为AI而造：科研仪器新方向

　　科研仪器为“人手”适配、而非为AI原生的底层设计缺位，在人工智能、机器人与科学研究深度融合的当下，越来越成为制约科研效率跃升的关键矛盾

　　文 | 王小理

　　科研仪器，是科技创新的“眼睛”与“标尺”，更是基础研究、产业升级乃至国家安全的战略支撑。一个国家的科研仪器水平，在很大程度上决定了其发现世界、理解世界和改造世界的能力。

　　2026年2月，来自美、英、加、日等国的二十余位顶尖学者联合发布倡议，直指一个长期被忽视的结构性瓶颈：传统科研仪器是为手动操作而设计，并非为机器人与AI集成而造。

　　为机器人与AI而造的科研仪器，本身可因智能化、自动化自主运行，并与AI和机器人系统协同工作。

　　科研仪器为“人手”适配、而非为AI设计，在人工智能、机器人与科学研究深度融合的当下，越来越制约科研效率跃升。

　　科研仪器向为AI设计进化

　　为机器人和AI建造科研仪器是正在发生的现实。

　　最近两年，全球一系列突破性案例更证明，从“为手设计”到“为AI设计”的范式转换不仅可行，而且释放出惊人生产力。

　　2026年5月，中国科学院大连化学物理研究所联合沈阳自动化研究所，研制成功全球首套智能透射电镜系统“原眼一号”。该系统从设计源头将AI和自动化嵌入仪器架构，攻克高真空样品传递、电子光学成像自主调节、纳米级样品智能定位、图像自主采集与实时解析等关键技术。据了解，同一台电镜的技术原理并未改变，只因设计理念从“为手设计”转向“为AI设计”，图像分析效率较人工提升300倍以上。这意味着，过去一年的分析工作量可压缩到两周完成。

　　不只是“原眼一号”。中国科学技术大学的“机器人化学家”已从自动化执行者成长为具备自主思考能力的科研助手，北京科学智能研究院等联合研制的首套智能双束电镜系统，在装上“AI大脑”后，无需人工干预，成功率实现大幅跃升，单样品制备时间与熟手持平。

　　也不只是国内。美国麻省理工学院团队2025年开发的全自动机器人系统，24小时内完成3000多次光电导检测；芝加哥大学2025年推出的自驱动物理气相沉积系统，平均仅需2.3次实验即可达成目标性能。荷兰阿姆斯特丹大学2026年推出“AI化学家”，可大幅降低研发时间和人力成本。

　　这些案例的共同启示是：为AI而造的科研仪器顺应科研生产力演进的深层逻辑——将“人的灵巧”转化为“算法的精准”，将“人的间歇”转化为“机器的持续”，进而实现科研生产模式的底层重构与质态跃升。而当越来越多案例证明相关转换可行并且高效，为AI设计制造科研仪器便将成为行业的必然选择。

　　传统科研仪器水土不服

　　科研仪器热情拥抱AI的背后，是传统科研仪器面临的结构性阻力。

　　传统科研仪器诞生于以人类操作者为核心的时代，其设计逻辑隐含的前提是仪器由人类操作、数据以人类阅读为终点、软件是辅助工具、利用率受限于人类的工作时间等。

　　AI时代的科研需求与这套传统逻辑存在一定冲突。特别是为加速科学发现而诞生的自驱动实验室，正在挑战甚至颠覆这些设计逻辑——当实验的执行者从人变为机器，当数据的使用者从人的眼睛换为AI算法，当实验流程从线性人工操作变为闭环自主迭代……传统科研仪器已不适应。

　　传统科研仪器为“手”而生，旋钮调节、光学对准、卡盒更换等依赖人手的精细操作，难以被机械臂或AI算法直接替代。研究人员为提升科研效率构建自动化实验系统时，不得不对旧仪器进行必要的改造。

　　自驱动实验室需要标准化且机器可读的数据畅通流动，但在数据层面，几乎每家传统科研仪器的制造商都使用自己的专有格式，依赖特定供应商软件才能访问。在软件层面，传统科研仪器普遍采用封闭架构，程序化控制能力有限，缺乏开放的API接口，仪器数据无法被AI系统直接获取，指令也无法从AI系统直接下达，实验的“大脑”与“手脚”之间缺乏联系。

　　高昂的定制成本，拉大科研创新的鸿沟。当前自驱动实验室的建设，大多采取“项目制”定制集成，但因缺乏统一的接口标准，每搭建一套系统，都要从头解决设备通信、数据格式、样品适配等问题。据行业调研，完全自动化方案的成本动辄高达千万甚至上亿元，多数项目周期长达6至12个月，且难以复制。这造成拖累研发效率、抑制技术扩散、难以广泛复制成果等系统性问题。

　　显然，在AI时代，传统科研仪器设计思路需要系统性、结构性重置。新科研仪器设计生产思路某种程度上是对科研基础设施的重构：从“为手设计”到“为AI设计”，从“单机封闭”到“开放互联”，从“定制孤品”到“模块积木”，从“间歇作业”到“持续运行”……这将推进科研生产的范式转换。

　　加速布局“为AI”的科研仪器

　　为AI而造的科研仪器，是重塑科研生产力、抢占全球科技范式竞争制高点、牢牢掌握科技创新主动权的重要抓手。建议以超常规的组织方式、资源投入与制度供给，在技术攻关、产业转化、标准引领、人才支撑四个维度协同发力，打通从基础研究到应用迭代的全链条。

　　聚力突破关键核心技术，让科研仪器“生而开放、生而智能”。一是在国家层面组织制定为AI而造的科研仪器设计指南，尽早发布推荐性标准，明确接口标准、数据格式与通信协议，使不同厂商仪器“能对话、可协同”。二是将自驱动实验室基础软件与工具链列为国家重点研发计划支持方向，设立开源仪器软件开发专项，重点资助从原理创新阶段即嵌入AI原生设计的项目。三是推动大科学装置与为AI而造的科研仪器深度协同攻关，比如将国产高端仪器纳入新建大科学装置与国家级科研平台的优先采购目录，在真实科研环境中实战检验，推动仪器从实验室样机跨越为工程化产品，形成装置建设与仪器自主研发双向赋能的良性循环。

　　着力构建产业转化生态，以超常规手段打通“死亡之谷”。模块化是撬动产业生态的关键支点，可将复杂仪器拆解为接口统一、功能明确的标准化组件，让自驱动实验室能快速构建系统，企业能聚焦细分模块做精做深。一是建立“政府采购首台（套）强制试用”制度，在涉及国家安全和公共利益的领域，规定国产高端仪器在通过基本性能认证后，必须在一定比例的采购中优先选用国产首台（套）产品。二是设立“模块化仪器产品化”专项，在首台（套）保险补偿中给予优先支持，降低用户使用风险。三是推行“整机企业+部件企业”链式培育机制，以整机龙头企业为牵引，带动上下游部件企业协同攻关，形成“龙头整机定义需求—部件企业聚焦深耕—系统集成形成合力”的产业生态，加速样机向产品转化。

　　前瞻布局标准与规则话语权，以超常规速度抢占制高点。标准竞争是最具战略价值的战场，可从三个层面同步推进，争取在2～3年内取得明显进展：数据格式标准是基础，推动数据输出通用化和AI可读化，打破“一种仪器一种格式”的数据孤岛，力争尽早发布首批推荐性团体标准；软件接口标准是关键，倡导开放规范的编程控制接口，避免封闭生态锁定，并启动国内试点；硬件接口标准是保障，推动关键组件接口规范化，实现不同厂商模块互换互用，形成体系化框架。建议由国家相关部门联合牵头，依托专业学会联合龙头企业参与国际标准制修订，向国际标准化组织提交中国主导的标准提案，逐步赢得与我国科技实力相匹配的标准话语权。

　　夯实人才支撑，以超常规机制引才用才。为AI而造的科研仪器研发涉及精密机械、电子工程、软件算法与人工智能等多学科深度交叉，复合型人才匮乏正成为制约发展的重要瓶颈。在培养层面，可考虑支持有条件的高校设立“科研仪器与自驱动实验室”交叉学科方向，从源头培育兼具硬件设计与软件算法能力的人才。在吸引层面，依托大科学装置和国家实验室设立仪器研发博士后专项。在引进层面，设立“仪器科学家”特殊岗位，给予不低于国际同类岗位的薪酬待遇和长周期稳定支持，实行5至8年的长周期考核，不以论文数量而以仪器产品的技术指标、可靠性和市场应用为核心考核依据；实施“整团队引进”计划，对海外高端仪器研发团队整体引进给予特殊支持。

　　建立“基础研究—技术攻关—工程化—产业化—应用迭代”五位一体的闭环推进体系。前端以国家科技重大专项和国家重点研发计划等牵引技术突破，中端以专项工程衔接样机到产品的转化，后端以政府采购首台（套）强制试用制度拉动应用迭代，并将应用中发现的问题反向传导至研发端，形成“研发—验证—改进—再研发”的持续进化闭环。同时，建立跨部门联席会议制度，定期协调解决制度性障碍。

　　客观而言，设计制造“为AI”的科学仪器，其研发存在一定周期，从原理验证到工程样机，每一个环节都需时间沉淀；同时，工程技术知识积累是渐进式的，需要在反复试错中迭代优化等等。这意味着，在追求超常规突破的同时，也要在制度设计上留出空间、预留余地。比如对原创性强、不确定性高的前沿探索，给予长期稳定支持而非短期竞争淘汰；在资源配置上，将目标导向的自由探索与自由探索式的基础研究并行配置，避免简单套用工程项目的管理逻辑。总之，在紧迫感与战略定力之间找到平衡，为AI而造的科研仪器方能行稳致远。

　　（作者为外交学院亚洲研究所兼职研究员）■