" 人工智能驅動的科學研究(AI for Science)是一場正在發生的科技革命,它不僅會帶來科研範式的變革,催生新的産業業态,而且,在此背景下,創新也更容易發生。" 昨天(4 月 2 日),中國科學院院士、北京大學講席教授鄂維南在出席浦江創新論壇時直言,未來,科研模式将告别 " 作坊模式 ",轉爲類似 " 安卓模式 " 的平台科研,所有的學科邊界将被打破,科研和産業都将發生巨變。
對科研人員而言,挑戰不言而喻,新的機遇也應運而生。" 不過,推進 AI for Science,不僅需要看到 AI 邏輯,更重要的是看到科學邏輯。" 他同時分析,就 AI for Science 來看,我國的起步比較早,面對這一千載難逢的機遇,需要政府、學界和産業界共同攜手,共同推動中國的科技創新,争取成爲新賽道的領跑者。
鄂維南是國際上 AI for Science 最早的推動者之一。昨天的論壇期間,他接受了本報記者的專訪。
傳統科學領域将成爲人工智能的主戰場
AI for Science 爲何會成爲全球人工智能領域的新前沿,備受學界關注?
" 過去幾十年甚至上百年來,科學研究一直面臨着一些困境。如今,随着 AI 的發展,科學研究将迎來一系列新的突破。" 鄂維南分析,傳統的科研方法,不論是基本原理驅動的方法還是數據驅動的方法,面臨的一個核心困難,在于一些科學問題因爲自由度太多産生了 " 維數災難 ",即随着維數增加,計算量呈指數級增加。同時,對于一些非線性問題,用傳統的科研方法,無法找到理想的解決方式。但是,深度神經網絡的加入爲這些高維問題提供了有效的解決方法。比如,作爲典型的數據驅動方法,AlphaFold2 完成了超過 2 億個蛋白質結構預測,一舉解決了困擾生物科學多年的基礎問題。
" 自然科學和工程科學常用的基礎物理模型,都可以用人工智能或者機器學習的方法來設計新的模型和新的算法。這也是化學、材料、生物、工程等傳統科學領域将成爲人工智能主戰場的原因。同時,這也将進一步催生新一代的産業模式。" 在鄂維南看來,現有的實體經濟、工業制造等都是以傳統科學領域爲 " 基石 " 而構建的,随着 AI 在這些傳統科學領域的應用,未來将逐步改變生物制藥、芯片、材料、工業制造等産業的模式。
科研範式變革加速,從 " 作坊模式 " 轉向 " 安卓模式 "
" 随着 AI for Science 的發展,科研範式也将從效率相對比較低的‘作坊模式’轉變爲類似‘安卓模式’的平台科研。" 鄂維南說,所謂 " 作坊模式 ",即傳統的科研模式下,課題組完成和科研任務有關的所有事務。比如,一個研究計算材料研究的課題組,其成員研究的領域将覆蓋量子力學計算、分子動力學勢函數、分子動力學計算以及數據分析等,可謂事無巨細均由一個團隊完成。
而代表未來方向的 " 安卓模式 ",則有望通過 AI 推動下一代工具建設并将所有的科研工具整合在大平台上。所有的科研人員都可以通過這個平台獲得自己需要的研究工具,開展自己感興趣的課題研究。" 這也将助力打破各個領域和各個學科之間的隔閡。" 鄂維南分析,要做到這一點,依賴于四大基礎設施的建設,分别是:高精度、高效率的模型算法和數據分析方法;高效率、高精度的實驗表征方法;替代文獻的數據庫和知識庫;專用芯片和高度整合的計算能力。
同樣,開放的 " 社區建設 " 也會成爲重要趨勢。從 2018 年開始,在鄂維南的努力下,由中國主導開發的全球化開源社區 DeepModeling,集成機器學習和物理模型相結合的科學計算方法、模型、基礎設施,吸引了一批國内外的科研人員。目前,這個平台的開發者中,60% 來自中國,還有 40% 則來自世界各地。
" 在平台科研的基礎上,針對具體的應用場景,通過‘垂直整合’的方式組織科學團隊、實驗團隊、産業界專家聯合進行攻關,必将極大提升科研的效率以及産業發展。" 鄂維南說。
未來從事科研的人會越來越多,而不是越來越少
就像 AI 會逐漸替代一部分勞動力,繼而給勞動力市場帶來深刻改變一般,眼下,不少學者也開始熱議,随着 AI 在科研工作中的替代率越來越高,未來,科學家所從事研究工作是否也會受到影響?
鄂維南認爲,影響肯定有,但可以預見的是,未來從事科研的人會越來越多,而不是越來越少。
" 一方面,科研領域裏的‘體力活’确實交給 AI 來完成更好。另一方面,未來的科研,對從業者的素質能力要求更高。比如,更需要從實際生産和生活中凝練真正的科學問題;再如,需要科研人員具備更有創造性的思維,擁有對創造性科研方案的設計能力。" 鄂維南分析,從另一方面來看,在 AI for Sci ence 的背景下,平台科研将不斷發展,由此,科研工作者将有更多機會跨越學科邊界,在自己感興趣的領域從事創新研究,而這也從某種程度上爲科研的原始創新積累更多機會。個中道理很簡單,基礎研究原始創新的源頭,正是來自于諸多的自由探索。
作者:姜澎 儲舒婷
編輯:儲舒婷
責任編輯:樊麗萍
圖片來源:本報資料圖
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