每經(jīng)記者 溫雅蘭    每經(jīng)編輯 張凌霄    

近年來，科學(xué)智能成為各行各業(yè)熱議的話題。它不僅改變了我們的生活，也為科學(xué)研究帶來更多可能。

中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)副校長張人禾在2023 Inclusion•外灘大會上表示：“受科學(xué)機(jī)理啟發(fā)而構(gòu)建的新模型的持續(xù)出現(xiàn)，形成了科學(xué)發(fā)現(xiàn)啟發(fā)人工智能升級，人工智能作為科學(xué)研究的新工具，進(jìn)一步賦能科學(xué)發(fā)現(xiàn)的相互促進(jìn)的良性循環(huán)。”

科技創(chuàng)新是推動我國科技跨越式發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。張人禾表示，科學(xué)智能也是推動科學(xué)研究范式變革、重塑科學(xué)發(fā)現(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)科技原始創(chuàng)新策源的利器。

在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域中，多數(shù)模型都遵循數(shù)學(xué)與物理定律，科學(xué)智能能夠起到解析和探索這些規(guī)律，以促進(jìn)研究者對自然現(xiàn)象理解，從而推動基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展，改變研究范式的作用。

張人禾舉例道，在量子力學(xué)中，人工智能可被用于學(xué)習(xí)神經(jīng)波函數(shù)，探討量子多體問題的求解；在蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域，人工智能能夠在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、蛋白質(zhì)表征學(xué)習(xí)、蛋白質(zhì)骨架生成等方面起到重要作用。

此外，科學(xué)發(fā)現(xiàn)是一個(gè)多方面的過程，涉及到假設(shè)形成、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和分析等相互關(guān)聯(lián)的過程。在此過程中，人工智能將扮演“加速器”的角色，在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的每個(gè)階段增強(qiáng)和加速研究，從而重塑科學(xué)發(fā)現(xiàn)，推動新的成果與進(jìn)展不斷涌現(xiàn)，進(jìn)而形成科學(xué)發(fā)現(xiàn)的良性循環(huán)。

從范式角度出發(fā)，科學(xué)智能為數(shù)據(jù)驅(qū)動以及機(jī)理驅(qū)動提供了一條融合發(fā)展的路徑。

數(shù)據(jù)驅(qū)動通過對數(shù)據(jù)的分析尋找科學(xué)規(guī)律并解決實(shí)際問題，但其可解釋性較弱。機(jī)理驅(qū)動，是一種基于第一性原理的研究方式，其目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)物理事件的基本原理及其經(jīng)典案例，但機(jī)理驅(qū)動存在因計(jì)算量過大而空有原理卻無法有效使用的困境。

張人禾表示，科學(xué)智能能夠更有效地融合數(shù)據(jù)和機(jī)理，降低對大數(shù)據(jù)和大算力的依賴，提升模型準(zhǔn)確性和可解釋性。

例如，氣象學(xué)領(lǐng)域FourCastNet的經(jīng)典案例。FourCastNet通過ERA5再分析數(shù)據(jù)訓(xùn)練，將自適應(yīng)傅里葉神經(jīng)算子、降水量診斷模型等技術(shù)，進(jìn)行0.25度分辨率的全球關(guān)鍵氣象要素預(yù)報(bào)，使得 AI 氣象模型首次能夠與傳統(tǒng)物理模型進(jìn)行直接比較。

在未來，科技智能在經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展中可能將起到至關(guān)重要的作用。

“目前，國內(nèi)的科學(xué)智能也在迅速發(fā)展，但是仍處于起步階段，”張人禾說，“相繼涌現(xiàn)出的科學(xué)領(lǐng)域大模型，如首個(gè)工業(yè)級流體仿真大模型等，為我國近一步組織科學(xué)智能力量，聚焦基礎(chǔ)研究關(guān)鍵科學(xué)問題，構(gòu)建領(lǐng)先的模型算法和軟件工具，產(chǎn)出突破性、顛覆性科研成果，打通科學(xué)智能生態(tài)等奠定了良好的基礎(chǔ)。”