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科學(xué)和AI如何融合發(fā)展,這個(gè)機(jī)構(gòu)發(fā)布十大前沿方向

2024年11月12日 08:02  第一財(cái)經(jīng)  

對(duì)于科學(xué)智能的未來(lái)研究方向,漆遠(yuǎn)提到了依舊要選擇具有大科學(xué)價(jià)值的領(lǐng)域,另外也需要在社會(huì)和產(chǎn)業(yè)價(jià)值之間找到平衡點(diǎn),去重點(diǎn)突破。

隨著2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)授予了人工智能相關(guān)研究,科學(xué)智能(科學(xué)和AI深度融合)及其研究方向引發(fā)了從科學(xué)家到公眾的廣泛關(guān)注,接下來(lái)將有哪些研究重點(diǎn)?

在11月11日下午舉辦的“2024科學(xué)智能創(chuàng)新論壇”上,上海科學(xué)智能研究院(下稱“上智院”)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、集智科學(xué)研究中心和阿里云,共同發(fā)布了科學(xué)智能前沿觀察報(bào)告,十大前沿方向涵蓋AI for Science、Science for AI和科學(xué)智能基礎(chǔ)設(shè)施三個(gè)維度。

其中,AI for Science的前沿方向包括垂直領(lǐng)域科學(xué)大模型、融入先驗(yàn)知識(shí)的AI模型、基于LLM模型的科學(xué)研究、從提出假設(shè)到自動(dòng)驗(yàn)證的AI科學(xué)家,以及復(fù)雜世界的多智能體建模;Science for AI的前沿方向則覆蓋了物理世界的第一性原理和科學(xué)啟發(fā)的可解釋AI新架構(gòu);科學(xué)智能基礎(chǔ)設(shè)施前沿方向包括合成數(shù)據(jù)和新型智能計(jì)算。展望未來(lái),面向可信可解釋的科學(xué)世界模型和上述九個(gè)方向共同構(gòu)成科學(xué)智能十大前沿。

十大前沿

上智院院長(zhǎng)、復(fù)旦大學(xué)浩清教授漆遠(yuǎn)在會(huì)上表示,AI與基礎(chǔ)科學(xué)的深度融合,將開(kāi)啟AI與科學(xué)“雙螺旋引擎”共振驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究新范式。AI for Science和Science for AI,類似DNA和RNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),一方面,AI將成為科學(xué)研究探索的最前沿;另一方面,科學(xué)啟發(fā)的AI也將成為實(shí)現(xiàn)AGI的重要支撐。未來(lái)可望有更多的科學(xué)智能研究成果問(wèn)鼎諾貝爾獎(jiǎng)。“發(fā)布科學(xué)智能前沿觀察報(bào)告,就是希望推動(dòng)和支持更多AI和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的科學(xué)家,深度融合無(wú)縫合作,共同探索科學(xué)智能的新未來(lái),打造能夠自主發(fā)現(xiàn)復(fù)雜世界未知規(guī)律的‘AI愛(ài)因斯坦’!

為何叫雙螺旋引擎

科學(xué)智能(AI X Science)是一個(gè)新興的跨學(xué)科研究領(lǐng)域,其研究方向和驅(qū)動(dòng)力(7.070, -0.24, -3.28%)可以表述為“雙螺旋引擎”:其一,將AI技術(shù)應(yīng)用于具體領(lǐng)域的科學(xué)研究(AI for Science);其二,將領(lǐng)域?qū)W科知識(shí)用于AI算法和架構(gòu)的理解和改進(jìn)(Science for AI)。

隨著大量數(shù)據(jù)的快速積累和文獻(xiàn)的爆炸式增長(zhǎng),人類科學(xué)家自身的信息處理能力達(dá)到極限,甚至成為研究突破的瓶頸。而越來(lái)越多的科學(xué)研究領(lǐng)域在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的挑戰(zhàn)時(shí)也難以利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)和物理方法。如何將AI運(yùn)用于垂直的科學(xué)領(lǐng)域研究,加速科學(xué)發(fā)現(xiàn),擴(kuò)展科研邊界,是AI for Science的核心主題。

今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予的AlphaFold2,即是AI算法用于解決科學(xué)領(lǐng)域重要問(wèn)題的研究典范。AI for Science其他成功研究案例還包括AI可控核聚變、氣象模型等等。

不過(guò),雖然已獲重大突破,但AI仍然面臨數(shù)據(jù)稀缺、耗能過(guò)大、解釋性較差等重大挑戰(zhàn)。而人類科學(xué)家已經(jīng)積累了各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的海量知識(shí), 如何將科學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),甚至直覺(jué)和啟發(fā)式想法,轉(zhuǎn)化為AI系統(tǒng)的能力,構(gòu)成了Science for AI研究的重點(diǎn)。

漆遠(yuǎn)接受第一財(cái)經(jīng)采訪時(shí)表示,今年的諾貝爾獎(jiǎng)就是科學(xué)智能非常好的代表,隨著基礎(chǔ)研究科學(xué)家和人工智能科研人員的雙向奔赴,未來(lái)會(huì)看到更多科學(xué)智能的成果產(chǎn)生,這也會(huì)影響科研范式本身。對(duì)于科學(xué)智能的未來(lái)研究方向,他提到了依舊要選擇具有大科學(xué)價(jià)值的領(lǐng)域,另外也需要在社會(huì)和產(chǎn)業(yè)價(jià)值之間找到平衡點(diǎn),去重點(diǎn)突破。

漆遠(yuǎn)

多個(gè)大模型發(fā)布

除了科學(xué)智能前沿觀察報(bào)告,會(huì)上還發(fā)布了“PI-AGENT氣候領(lǐng)域大語(yǔ)言模型”、“女媧:生命流體大模型”&“女媧:基因?qū)Ш酱竽P汀、“女媧:生物結(jié)構(gòu)大模型”。

上智院介紹,此次發(fā)布的“女媧:生物結(jié)構(gòu)大模型”類似于2024年諾貝爾獎(jiǎng)成果AlphaFold和RoseTTAFold,通過(guò)生成式大模型生成生物結(jié)構(gòu),包括RNA、分子、蛋白質(zhì)等,主要應(yīng)用于制藥產(chǎn)業(yè),因?yàn)樯锝Y(jié)構(gòu)直接決定了藥物的功能。

“女媧:生物結(jié)構(gòu)大模型”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院研究員朱思語(yǔ)告訴第一財(cái)經(jīng),從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用角度來(lái)看,目前他們已與一些制藥CRO企業(yè)合作,開(kāi)展藥物結(jié)構(gòu)合成的臨床前驗(yàn)證。同時(shí),他們還在探索通過(guò)官網(wǎng)提供API,供研究人員和企業(yè)申請(qǐng)調(diào)用女媧-生物結(jié)構(gòu)大模型的服務(wù)!霸谏飻(shù)據(jù)方面,我們將與國(guó)家蛋白質(zhì)中心(上海設(shè)施)合作,通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬積累動(dòng)態(tài)蛋白數(shù)據(jù),為模型生成提供支持!

“女媧:基因?qū)Ш酱竽P汀眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院副院長(zhǎng)、研究員程遠(yuǎn)解釋,之所以取名為“基因?qū)Ш酱竽P汀,是希望?duì)這些“暗物質(zhì)”對(duì)生命的作用機(jī)制提供一套“導(dǎo)航圖”,最終可以構(gòu)建出一套基因與基因之間、基因與環(huán)境之間、基因與外部刺激之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系圖譜,就像我們?cè)诤诎淡h(huán)境中有了一張導(dǎo)航地圖一樣!拔覀兿M麑⑦@套‘導(dǎo)航系統(tǒng)’開(kāi)放給學(xué)術(shù)界和工業(yè)界,為未來(lái)的生命科學(xué)研究添磚加瓦。初期我們會(huì)首先開(kāi)放基因調(diào)控關(guān)系圖譜和預(yù)測(cè)接口,然后逐步完善功能。”

而對(duì)比上智院此前發(fā)布的“伏羲”大模型,11日發(fā)布的氣候領(lǐng)域大語(yǔ)言模型有何區(qū)別?

“氣候領(lǐng)域大語(yǔ)言模型”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人,復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)助理、上海創(chuàng)智學(xué)院副院長(zhǎng)吳力波解釋,該模型是中國(guó)首個(gè)獨(dú)立自主研發(fā)的氣候科學(xué)大語(yǔ)言模型,模型融合海量領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí),通過(guò)智能體建模提升模型對(duì)科學(xué)事實(shí)的認(rèn)知和總結(jié)能力、數(shù)據(jù)和信息的掌握能力,為氣候領(lǐng)域的研究人員和從業(yè)者提供全方位智能的AI科學(xué)家服務(wù),加速氣候變化研究進(jìn)展。

上智院首席戰(zhàn)略官,復(fù)旦大學(xué)兼職教授楊燕青

編 輯:章芳
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