當前，科學研究向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發(fā)力，技術(shù)創(chuàng)新的顛覆性、擴散性、滲透性特征更加凸顯，科學、技術(shù)、工程和經(jīng)濟社會發(fā)展的邊界趨于融合、模糊。這標志著全球科研范式正處在深刻的歷史轉(zhuǎn)折點——傳統(tǒng)科研范式的局限性逐漸暴露，當前的科研體系面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，同時也預(yù)示著科技創(chuàng)新即將迎來新一輪階躍式大發(fā)展。
人工智能（AI）以計算機科學與技術(shù)為基礎(chǔ)，融合多學科的理論、方法與技術(shù)，旨在模擬、延伸與拓展人類智能。AI具備強大的高維度、多尺度數(shù)據(jù)處理能力，能夠有效發(fā)掘數(shù)據(jù)參數(shù)間的復雜關(guān)聯(lián)。將AI應(yīng)用于科學研究領(lǐng)域，即AI for Science（AI4S），已成為當前推動科技創(chuàng)新“破繭成蝶”的重要支撐。目前，人工智能的發(fā)展已走過學習互聯(lián)網(wǎng)“存量知識”的“上半場”，正進入通過與物理世界交互來創(chuàng)造“增量知識”的“下半場”。而科學研究，是人類最高效、最優(yōu)質(zhì)的知識生成過程。因此，AI4S不僅代表了AI應(yīng)用領(lǐng)域的前沿，更成為推動AI自身核心能力升級、最終通往通用人工智能（AGI）的關(guān)鍵驅(qū)動力。
相較于傳統(tǒng)科研范式，AI4S具有以下四個方面的革命性優(yōu)勢：一是可以進行高復雜度的計算，克服海量數(shù)據(jù)帶來的組合爆炸和維數(shù)災(zāi)難；二是可以學習全域全量的知識和文獻，打破學科和專業(yè)的界限；三是可以促進實驗表征體系的智能化，高效率地開展實驗及其迭代；四是可以雙向?qū)υ捒蒲信c產(chǎn)業(yè)，提高科技成果轉(zhuǎn)化的成功率并縮短周期。這些優(yōu)勢使得AI4S已被應(yīng)用于數(shù)學智能、精準化學、高能物理、地球科學、量子科技、生物結(jié)構(gòu)、生物育種、新藥創(chuàng)制、疾病診斷等諸多領(lǐng)域。2024年諾貝爾物理學獎和化學獎均頒發(fā)給了AI領(lǐng)域的科學家，這充分說明，AI4S不僅是“科研工具的革命”，更是“科研革命的工具”。
2018年，中國最早提出AI4S的概念。近年來，AI4S在中國科技界已經(jīng)形成了較為廣泛的共識，并得到了各方面的有力支持，多個相關(guān)領(lǐng)域的研究處于國際先進水平。在中國發(fā)展AI4S，具有先發(fā)優(yōu)勢、規(guī)模優(yōu)勢、扎實基礎(chǔ)和良好條件。更重要的是，在全球AI競爭的“下半場”，這為我們提供了一條非對稱的戰(zhàn)略路徑。我們必須發(fā)揮制度優(yōu)勢，將寶貴資源投入以科學研究為驅(qū)動、能催生AI能力躍遷的新知識生成閉環(huán)中，并致力于探索更高效、更節(jié)能的新型架構(gòu)與算法，以克服算力瓶頸，實現(xiàn)AI的可持續(xù)內(nèi)涵式發(fā)展。可以說，這是中國科技創(chuàng)新發(fā)展史上前所未有的機遇，是為世界科技發(fā)展提供中國智慧、展現(xiàn)中國力量的絕佳舞臺。
建立AI4S新范式，是從“作坊式科研”向“平臺式科研”的巨大轉(zhuǎn)變。第一，要抱定AI重塑科研、改變未來的信心，積極營造擁抱AI4S的文化與氛圍。第二，要強化基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，發(fā)展AI賦能的基礎(chǔ)與實驗科學理論，構(gòu)建科學智能建模與計算理論，建立科學智能使能技術(shù)體系。第三，要建設(shè)“算力—數(shù)據(jù)—模型—實驗”一體化的科研基礎(chǔ)設(shè)施，搭建面向科學智能需求的超智融合算力網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)標準化、智能化、開放共享且持續(xù)更新的科學數(shù)據(jù)平臺，發(fā)展通用與專用科學基礎(chǔ)模型，研發(fā)高通量、自動化、自迭代的智能實驗系統(tǒng)，推動儀器設(shè)備提質(zhì)升級。第四，要推動科學研究與應(yīng)用場景的融合貫通，運用AI技術(shù)，圍繞現(xiàn)實需求開展科研的逆向設(shè)計、提前預(yù)演、快速迭代、智能修正。第五，要以科研范式變革引領(lǐng)推動人才培養(yǎng)改革，開展智能學科、基礎(chǔ)學科與科學智能學科的貫通培養(yǎng)、交叉培養(yǎng)。第六，要健全治理體系，對齊AI與人類的價值觀，建立并完善相關(guān)法律、法規(guī)、標準、指南，防范非法濫用。第七，要加強國際合作，推動AI4S科研新范式的全球共建與共享。
回顧過去數(shù)百年的歷史，世界科學中心發(fā)生過五次大轉(zhuǎn)移。由于各種原因，中國屢次與科技革命失之交臂，留下了深深遺憾。當前，全球科技競爭愈發(fā)激烈，世界各主要國家都在積極布局、加大投入，力圖在包括AI4S在內(nèi)的各重要領(lǐng)域搶占優(yōu)勢地位。我們正處在決定未來競爭的關(guān)鍵岔路口，選擇跟隨，可能永遠受制于人；選擇開創(chuàng)，就有機會實現(xiàn)引領(lǐng)。
站在科技強國建設(shè)爬坡過坎與全球科研范式變革重塑的交匯點，我們必須以強烈的歷史使命感和責任感，高高揚起“加速科學發(fā)現(xiàn)，定義產(chǎn)業(yè)未來”的旗幟，發(fā)揮好AI4S首倡者的引領(lǐng)作用，系統(tǒng)、全面、深入地推進AI4S建設(shè)，以中國科技的大發(fā)展推動世界科技的大繁榮。
（作者：張錦，系北京大學黨委常委、常務(wù)副校長，中國科學院院士）
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