原標題：當科研遇到人工智能

近日，國務院印發(fā)《關于深入實施“人工智能+”行動的意見》指出，加快探索人工智能驅(qū)動的新型科研范式，加速“從0到1”重大科學發(fā)現(xiàn)進程。北京作為教育、科技、人才資源富集地，人工智能競爭優(yōu)勢明顯。在人工智能迎來從技術(shù)突破向價值落地的關鍵拐點時，北京如何圍繞創(chuàng)新、轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)、服務等關鍵環(huán)節(jié)，打造新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要發(fā)動機？

科研新模式、計算新工具、研發(fā)新流程、產(chǎn)業(yè)新生態(tài)……AI for Science（以下縮寫為AI4S）正在成為新一代科技革命的重要推動力量。當科學研究遭遇人工智能這項席卷而來、賦能一切的新技術(shù)，會激發(fā)怎樣的“化學反應”？

在高校、科研院所、創(chuàng)新企業(yè)云集的北京，經(jīng)濟日報記者深入調(diào)查采訪發(fā)現(xiàn)，當?shù)胤e極布局、率先探索AI4S科研創(chuàng)新路徑，近年來已形成一批具有示范意義的創(chuàng)新成果，成為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的生動實踐。

瞄準前沿 搭建基礎設施

提起搞科研，很多人腦海中會浮現(xiàn)實驗室里的瓶瓶罐罐、連軸轉(zhuǎn)的研究人員、大量快速更新的文獻。這是以往科學研究的常態(tài)，卻也面臨難言的尷尬——有了基本原理卻難以實際應用，理論研究與實際問題差距不小，許多問題只能通過經(jīng)驗和試錯解決；“作坊模式”讓科研效率亟待提高；實驗手段，數(shù)據(jù)收集、處理、分析手段有限……

2024年，諾貝爾化學獎表彰人工智能破解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的密碼，成為突圍的重要里程碑。基本原理驅(qū)動、數(shù)據(jù)驅(qū)動的科研模式在人工智能助力下走向大幅升級與融合。AI4S作為加速科學研究的新范式，已是全球共識，正在成為新一輪科技革命的重要推動力量，也正由概念導入期進入應用落地期。

提到科學智能，不能不提北京科學智能研究院。這是全球首個專注于AI4S領域研究與發(fā)展的新型研發(fā)機構(gòu)。該院于2021年9月成立，將人工智能技術(shù)與科學研究結(jié)合，加速不同學科的融合和突破，以構(gòu)建“平臺科研+垂直整合”模式為指導，加速構(gòu)建下一代科研范式下的基礎設施。“研究院以‘解放科學家、賦能新工業(yè)’為使命，圍繞變革傳統(tǒng)科學計算研究范式開展關鍵技術(shù)攻關，加速開源生態(tài)建設。力爭在重大科學問題研究方面取得重大突破，誕生一批原始創(chuàng)新成果，讓北京成為全球科學智能的發(fā)起人、先鋒隊、引領者。”北京科學智能研究院院長李鑫宇告訴記者。

想向上生長，先要向下扎根。北京科學智能研究院著手布局科學智能的“四梁N柱”建設。“四梁”是平臺系統(tǒng)——即基本原理與數(shù)據(jù)驅(qū)動的模型算法與軟件，高效率、高精度的實驗方法，替代文獻的數(shù)據(jù)庫與知識庫，高度整合的算力平臺。“N柱”則對接、支撐國家戰(zhàn)略需求。如應用于汽車行業(yè)的鋰電池，生命科學領域的醫(yī)療制藥等。

今年春天，DeepFlame Rocket（臨界熾核）火箭燃燒智能仿真軟件一發(fā)布，就成為AI4S領域從科研邁向商業(yè)航天應用的典型案例。該軟件依靠人工智能驅(qū)動的“超級大腦”，實現(xiàn)火箭發(fā)動機的全流程數(shù)值模擬。在極度高溫、高壓環(huán)境中，哪里有隱患、哪里有優(yōu)化空間，一目了然，打通了流體力學求解的“最后一公里”。

燃燒模擬計算量非常大。但有了AI加持，以前大量人員幾個月才能完成的計算，被壓縮至一天甚至更短。火箭發(fā)動機研發(fā)如果能借助工業(yè)仿真軟件，模擬流體力學、燃燒、傳熱等一系列物理過程，實際試車次數(shù)至少減少50%。一款算得準、算得快的仿真軟件，能大幅降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期。這個開發(fā)和測試工具還為跨學科交叉合作提供了開源平臺。今年6月，DeepFlame1.6發(fā)布，新應用不斷“長出來”，在能源、電力、化工等多個領域行業(yè)案例中，展現(xiàn)出巨大想象空間。

今年8月，北京科學智能研究院燃燒流體（DeepFlame）團隊主導開展的“深度學習賦能的超大規(guī)模高精度火箭發(fā)動機超臨界燃燒流體模擬”工作奪得CCF HPC China 2025“超算年度最佳應用”獎項。這是我國高性能計算領域最具權(quán)威性的獎項之一，代表我國HPC應用研究的最高水準。這一獎項的頒出，再次印證AI賦能科學研究的應用價值。

“當前，北京在人工智能領域形成了完整的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈條，科學智能底層技術(shù)持續(xù)領先。”北京市科委中關村管委會黨組成員、副主任劉衛(wèi)華表示，北京已產(chǎn)出全球首個覆蓋90多種元素的大原子模型DPA、新一代科研知識庫與文獻開放平臺Science Navigator等一批重大原創(chuàng)成果，涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新型企業(yè)和潛在獨角獸企業(yè)。

發(fā)力科學智能賽道，今年7月，北京市科委、中關村管委會、北京市發(fā)展改革委、北京市經(jīng)濟和信息化局、北京市海淀區(qū)人民政府聯(lián)合發(fā)布《北京市加快人工智能賦能科學研究高質(zhì)量發(fā)展行動計劃（2025—2027年）》（簡稱“行動計劃”）。這是未來3年北京發(fā)展AI4S的路線圖，也是全國首個面向科學智能的專項地方政策。

打破界限 突出應用賦能

科學智能不僅帶來單一技術(shù)領域的突破，更不斷打破學科、領域的局限，托舉出一種全新的科學研究范式——打破學科的界限，實現(xiàn)“作坊”到“平臺”的轉(zhuǎn)變；打破理論和實驗的界限，借助科研新工具，實驗與模擬能力大幅提升；打破科研與產(chǎn)業(yè)的界限，形成產(chǎn)業(yè)需求驅(qū)動的原始創(chuàng)新閉環(huán)。

科學研究中，無論哪個學科方向，都少不了基本原理、實驗、文獻、算力的支撐，離不開查閱文獻、提出假設、模擬計算、實驗驗證等步驟。數(shù)據(jù)顯示，19世紀以來，人類文獻數(shù)量增長4000倍，但人們研讀文獻的速度僅提升2倍。當科學研究越來越需要多學科研究者同時參與，解決問題需要的各類工具日益增加且愈加復雜，研究者陷入效率瓶頸。

工具平臺如果能像DeepSeek一樣好用，輸入一些很簡單的文字就能調(diào)用智能體完成任務，將大大減輕研究者工作量——這種被AI賦能的體驗已經(jīng)成為現(xiàn)實。

如果你剛結(jié)束今天的重復試驗，希望獲取自動化改造方案；如果你有閑置的代碼，想開發(fā)屬于自己的智能體；如果你剛好需要查閱大量文獻，快速整理一份研究報告……被稱為“全球AI4S時代下的云科研入口”的玻爾科研空間站，正是科學研究的基礎設施之一，成為科研人員強大的“外掛”助手。

玻爾科研空間站是通過人工智能技術(shù)，覆蓋“讀—算—做”全流程和“教學研用”多樣化應用場景，系統(tǒng)性解決科研人員在文獻檢索與管理、跨學科知識發(fā)現(xiàn)及實驗計算融合等環(huán)節(jié)中的關鍵痛點，釋放科研人員的精力，其由北京科學智能研究院與深勢科技聯(lián)合研發(fā)。

在鼎好大廈安家的北京深勢科技有限公司，一批年輕科學家不斷幫這個“外掛”助手“腦洞大開”。這家國家專精特新“小巨人”企業(yè)，在北京、上海、深圳等城市布局研發(fā)中心。科研團隊匯集了超百位數(shù)學、物理、化學、生物、材料、計算機等領域的優(yōu)秀青年科學家和工程師，博士及博士后占比超過35%。

如今，玻爾科研空間站用戶規(guī)模已突破100萬，在北京大學、浙江大學、上海交通大學、中國科學技術(shù)大學等全國50余所高校院所，以及寧德時代、廣汽埃安、云南白藥、聯(lián)合利華等40多家企業(yè)上線應用。

“玻爾是一個非常典型的AI賦能科研、綜合能力疊加的代表。已經(jīng)形成類比于‘圖書館、教學樓、實驗中心、計算中心’的各類型AI4S基礎設施的產(chǎn)品形態(tài)。”深勢科技創(chuàng)始人兼首席科學家，北京科學智能研究院理事長張林峰表示，玻爾目前已收錄超2000萬全球活躍學者，超14萬本期刊資源，覆蓋26大學科領域，1000+研究主題；玻爾Apps應用商店已集成300+科研工具。

“AI4S正在激發(fā)一場新的科學變革，重塑很多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和科研模式。我們已經(jīng)站在這場變革的起點。”深勢科技創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官孫偉杰表示，通過構(gòu)建“深勢·宇知”大模型體系，他們將眾多學科的科研方法從“實驗試錯/計算機”時代帶入了“預訓練模型時代”，打造了玻爾科研空間站、藥物計算設計平臺、難成藥靶標研發(fā)平臺、電池設計自動化平臺和新材料研發(fā)設計平臺等科研和工業(yè)研發(fā)基礎設施，形成AI4S的“創(chuàng)新—落地”鏈路和開放生態(tài)，賦能千行百業(yè)。

可以說，北京發(fā)展科學智能的優(yōu)勢得天獨厚。這里聚集了北大、清華、中國科學院、北京科學智能研究院等眾多頂尖高校和科研機構(gòu)，技術(shù)研究基礎國內(nèi)領先；擁有深勢科技、百度等一批科技創(chuàng)新企業(yè)，聚焦重點領域，推出多個細分方向科學智能大模型，加速賦能科學研究和產(chǎn)品研發(fā)；重大場景豐富多元，新業(yè)態(tài)新模式逐步形成。

開源共建 推進協(xié)同創(chuàng)新

迎接科學智能時代，除了打好基礎，還要建好生態(tài)。在共建的AI4S創(chuàng)新生態(tài)中，研發(fā)機構(gòu)、創(chuàng)新企業(yè)分別扮演著怎樣的角色？共建大原子模型的實踐，打造出微觀世界研究基礎設施，頗具代表性。

世間萬物均由原子構(gòu)成。原子只有100多種，組合卻無窮盡。就像石墨和金剛石均由碳元素構(gòu)成，只因結(jié)構(gòu)不同，硬度天差地別。手機折疊屏能折而不斷，也在于其屏幕材料的微觀結(jié)構(gòu)。如果能在紛繁的原子世界中，將結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一一對應起來，就能“征服”元素周期表，在需要特定屬性時選取對應的組合并構(gòu)建出來。

以新藥研發(fā)為例，大原子模型可以幫企業(yè)找出最優(yōu)結(jié)構(gòu)、最好配方。藥物的效果受成分的化學結(jié)構(gòu)影響。以前，找到一個能成藥的結(jié)構(gòu)可能要做上千次實驗，花費10年光陰。現(xiàn)在借助AI賦能的高通量篩選，可以從上千個候選結(jié)構(gòu)中篩出100個符合條件的，進行針對特定病種的大模型再次篩選，最終送進實驗室驗證的可能只有10個。

然而，將原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一一對應，這項基礎研究耗時耗力，絕非易事。目前，已有30多家共建單位參與到大原子模型計劃（OpenLAM）項目中，為微觀科學研究提供新的基礎設施。將原子間相互作用研究透徹，開放給材料、能源、生物制藥等領域工業(yè)微尺度設計使用，無疑將帶動相關產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新突破。

如今，被譽為“自然科學界的GPT”的大原子模型已迭代至第三代，覆蓋90種化學元素，且在眾多下游任務中平均節(jié)省90%的數(shù)據(jù)計算成本，已在合金、動態(tài)催化、分子反應、藥物小分子、固態(tài)電池、半導體、高溫超導等領域應用。

“我們在實踐和探路中突破了很多難點，跑通了科研到應用轉(zhuǎn)化的路徑。”李鑫宇表示，采用開源共建的方式才能把生態(tài)做好。研究院更多是賦能前沿研究層面，企業(yè)更多關注實際應用。有了這些工具，原來一些做不動、做不起的事情也能實現(xiàn)了。

此外，北京還持續(xù)推動清華、北大、中國科學院等在京高校院所開展科學智能領域前沿技術(shù)研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化。7月26日，由中國科學院眾多團隊聯(lián)合研發(fā)的“磐石·科學基礎大模型”正式發(fā)布，在國產(chǎn)開源大模型基礎上面向科學領域“定制”，集成了自主研發(fā)的一系列具有共性科學數(shù)據(jù)模態(tài)的專用模型。

今年發(fā)布的“行動計劃”提出，到2027年，建立科學基礎大模型，建設不少于10個高質(zhì)量科學數(shù)據(jù)庫，服務不少于1000萬用戶，營造開源開放生態(tài)，推動形成具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)集群。

“AI4S作為新型范式，加速了重大科學問題的研究進程，將對未來科學技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來深遠影響。”劉衛(wèi)華透露，北京將建立人工智能專項工作機制，針對科學智能關鍵技術(shù)、基礎設施、領域應用等方面，布局一批重大項目群，鼓勵生態(tài)上下游企業(yè)及優(yōu)勢團隊開展聯(lián)合攻關，加快完善科學智能創(chuàng)新生態(tài)。

在“行動計劃”新聞發(fā)布會上，中關村科學城管委會副主任、海淀區(qū)副區(qū)長唐超表示，未來，海淀區(qū)將圍繞變革傳統(tǒng)科學研究范式前瞻布局，協(xié)同區(qū)域主要科研和產(chǎn)業(yè)力量，夯實基礎設施建設，強化關鍵技術(shù)攻關，打造開源開放生態(tài)，建設科學智能創(chuàng)新策源地和產(chǎn)業(yè)高地。

“在率先打造科學研究新范式上，北京有基礎、有優(yōu)勢，已全面布局科研基礎設施，并取得顯著成效。”中國科學院院士、北京科學智能研究院學術(shù)委員會主任鄂維南在發(fā)布會上表示，以“行動計劃”為指引，北京市將持續(xù)深化人工智能與科學研究的“雙向奔赴”。