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AI for Science 开启科学发现新周期封面

当模型成为科研新引擎:AI for Science 开启科学发现新周期

AlphaFold2 于 2020 年 CASP14 竞赛中实现高精度蛋白质结构预测,2021 年正式发表于 Nature,该成果让 AI‑for‑Science 进入全球科研界的视野。当下各类 AI 科研产品持续迭代,模型正在深度参与候选分子筛选、仿真模拟、数据解析等科研环节。但模型究竟只是一件效率工具,还是正在成为驱动科学发现的全新引擎?我们需要拉长历史周期,在几代科研范式演进的脉络之中,看清这一轮科学新周期的真实样貌。 一、范式迭代的长河:从假设驱动到数据驱动的科学传统 科学范式代表一个时代主流的科学问题提出、求证、验证的整套工作逻辑。新范式的诞生,往往不是对旧体系的全盘推翻,而是拓展人类认识客观世界的能力边界。各类学术研究平台的迭代演化,本质上也是顺应这一范式变迁的产物。 (一)假设驱动范式的运行逻辑与固有局限 长久以来,假设驱动科研范式是绝大多数基础研究的主流工作模式。研究者基于已有的理论积累与观测现象,提出科学假设,再设计实验、开展观测,通过实验结果验证或者证伪假设,完成一轮科学认知迭代。 这种模式高度依赖研究者的理论积淀与科研直觉。例如分子生物学早期大量基因功能研究,都是研究者先提出功能猜想,再设计对照实验完成验证。 但假设驱动范式同样存在客观瓶颈:人类研究者能够构思的假设,会受到个人知识、想象力的约束;面对高维、多变量复杂系统,人力很难穷尽可能的猜想组合,部分潜在的科学路径容易被人为忽略。 (二)数据驱动(第四范式)的兴起与现实短板 2007 年,计算机科学家吉姆・格雷(Jim Gray)在演讲中系统阐述第四范式构想:科学研究经历实验、理论、仿真之后,步入数据密集型科研时代,直接从大规模数据当中挖掘规律,不完全依赖预先提出的假设。该演讲相关内容后收入 2009 年出版的《第四范式:数据密集型科学发现》文集。 气候模拟、组学大数据、天文巡天观测,都是第四范式的典型落地场景。以天文领域为例,巡天望远镜持续产出 TB 级别观测数据,科研人员不需要全部提前预设观测目标,依靠数据挖掘算法,就可以从海量星空图像当中识别未知天体。 但数据驱动范式也存在现实短板。它高度依赖高质量、规模充足的标注数据集;当领域高质量数据稀缺,或者数据存在采样偏差时,从数据当中挖掘得到的规律很容易出现误导。同时,单纯的数据统计关联,很难自动输出背后完整的因果解释,得到相关性不等于得到科学机理。 每一代科研范式,都在弥补上一代范式的能力短板,但不会消解科研本身对于人类思辨解释的需求。 理解假设驱动与数据驱动各自的优势与短板,我们才能够更加客观地审视,AI‑for‑Science 所代表的模型驱动模式,究竟为科研带来了哪些新变化。 二、模型驱动兴起:AI‑for‑Science 浪潮的源起与范式定位之争 进入 2020 年代,算力规模持续增长、高质量科研数据集不断积累,深度学习模型工程化能力快速成熟,多重条件叠加,推动 AI‑for‑Science 从零星探索走向规模化实践。不少科研工具开始尝试把大模型能力融入日常科研流程,UniResearch 也在围绕文献处理、信息整理这类基础科研事务开展相关实践。 (一)模型驱动范式的标志性里程碑事件 AlphaFold2 的成功,让 “模型驱动科研” 这一概念被频繁提起,但学术界对于它的范式定位,至今没有形成统一共识。 (二)学界两种核心学术观点辨析 (三)争议背后的本质:范式评判标准的差异 这场争论带给我们重要启示:范式的划分,很大程度取决于评判标准。如果把评判标准放在 “工具与算法形态”,模型驱动展现出很强的独特性;如果评判标准放在 “科研底层逻辑链条:数据输入‑分析‑实验验证”,它又可以被纳入第四范式的体系之内。 模型驱动范式不是一夜诞生的革命,而是站在前几代科研范式之上生长出的新路径。 范式定位的学术辩论还在持续,但现实层面,中、美、欧已经相继出台顶层规划,推进 AI‑for‑Science 落地。下一部分,我们将横向对比全球主要经济体,看不同资源禀赋之下,各自走出了怎样的发展路径。 三、全球格局透视:中美欧 AI‑for‑Science […]

September 9, 2026 user
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