人工智能（AI）對科學(xué)研究的推動，即將從量變化為質(zhì)變。一個跨多學(xué)科、既懂理論、又擅實驗的“AI科學(xué)家”在上海開啟了它的“科研生涯”。
世界人工智能大會開幕前夕，由上海人工智能實驗室發(fā)布的“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺，已“加盟”多個研究團(tuán)隊，加速多個重大攻關(guān)項目，幫助國內(nèi)物理學(xué)家率先研發(fā)出全球第一個由AI設(shè)計的超導(dǎo)材料工藝并得到實驗驗證，讓生命科學(xué)團(tuán)隊在短短數(shù)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)癌癥治療新靶點，過去這一任務(wù)可能需要耗時數(shù)年。
上海AI實驗室主任周伯文（文匯報記者袁婧/攝）
從理論到實驗，全流程支持科學(xué)研究
最新上線的“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺，已面向全球科研團(tuán)隊開放申請，通過后就能登錄使用。其中，科研助手界面看起來和問答大模型相仿，可在對話框里給它指派任務(wù)，比如“預(yù)測不同排放情景下，未來100年全球氣候變化趨勢”。另外，平臺還提供各種高級科研工具，比如一批功能各異的科學(xué)智能體，以及覆蓋六大學(xué)科領(lǐng)域、容量超數(shù)千TB的科學(xué)數(shù)據(jù)集。
作為外行，記者沒能以用戶的身份充分領(lǐng)略這個強大的革命性工具。而據(jù)上海AI實驗室青年科學(xué)家白磊介紹，在某些維度，書生科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺已展現(xiàn)出超越人類科學(xué)家的能力，尤其是它極強的跨學(xué)科知識儲備。
“書生”科學(xué)智能平臺的界面
比如，在與中科院物理所團(tuán)隊的合作中，書生科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺之所以能幫助研發(fā)第一個AI賦能的超導(dǎo)材料制備工藝，就是因為它兼具了凝聚態(tài)物理、新材料、人工智能、量子計算等多學(xué)科能力，且擁有很強的實驗物理水平，可自己設(shè)計相關(guān)實驗。實測顯示，AI設(shè)計的新工藝能顯著提高超導(dǎo)材料的臨界電流密度，讓其能承受更大電流，加速超導(dǎo)材料從實驗室走向商用。
科學(xué)智能（AIforScience）在過去幾年的突破令人驚嘆，尤其以去年的諾貝爾化學(xué)獎授予蛋白質(zhì)預(yù)測模型“阿爾法折疊”為里程碑。但也要看到，之前科學(xué)智能的進(jìn)展主要集中在單點突破，也就是針對特定任務(wù)提升計算效率。而科學(xué)研究整體上涉及的知識廣、對象多、流程長，僅靠單點突破的疊加，并不足以驅(qū)動科學(xué)發(fā)現(xiàn)成果大規(guī)模涌現(xiàn)。
白磊透露，科研人員可在該平臺上同時調(diào)動多學(xué)科智能體，進(jìn)而利用“書生”科學(xué)多模態(tài)大模型豐富的知識儲備和推理能力，自動從海量的科學(xué)數(shù)據(jù)中識別出新的科學(xué)規(guī)律，提出新的科學(xué)假設(shè)。再進(jìn)一步，平臺還可從理論走向?qū)嶒?，自動完成方案設(shè)計、代碼實現(xiàn)，甚至可通過遠(yuǎn)程控制儀器設(shè)備，“親手”開展部分實驗。最終，它能獲取實驗數(shù)據(jù)，開展分析和討論。從這個角度說，書生平臺已經(jīng)有能力從頭到尾覆蓋科研全流程，為科學(xué)家提供“一站式支持”。
智能體各司其職，“組建”交叉學(xué)科團(tuán)隊
“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺的強大能力源于一系列創(chuàng)新。過去幾年，上海AI實驗室確立了以“通專融合”路徑實現(xiàn)通用人工智能（AGI）的理念。遵循這個理念，“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺集成共享了通專融合的基座大模型，以及物理、化學(xué)、材料、生物、地球等多領(lǐng)域?qū)I(yè)科研智能體。
整個架構(gòu)中，基座模型就像一個調(diào)度者，負(fù)責(zé)理解人類科學(xué)家的指令，并自行閱讀文獻(xiàn)、邏輯推理、任務(wù)規(guī)劃。而基于上海AI實驗室研發(fā)的多智能體框架，科研人員就能同時調(diào)動多種“專職智能體”，讓它們各司其職。
書生平臺可以根據(jù)指令，設(shè)計規(guī)劃熒光蛋白功能驗證實驗。
比如，在想法生成階段，文獻(xiàn)綜述智能體、觀點提出智能體、多維評審智能體等上場，自動生成針對科研任務(wù)的創(chuàng)新想法；在方案設(shè)計階段，借助方案設(shè)計智能體、代碼評審智能體，抽象的想法可被快速轉(zhuǎn)化為實施方案；等到實驗驗證階段，還有一系列智能體可自主規(guī)劃實驗流程、記錄實驗結(jié)果并進(jìn)行多維度分析。
實際上，一次科研流程中，智能體除了提供專業(yè)知識，還可按需扮演反思、辯論、管理協(xié)調(diào)等不同角色。某種意義上，通過調(diào)用多個智能體，人類科學(xué)家就可快速組建起一支跨學(xué)科科研團(tuán)隊，比真實招募一支團(tuán)隊要容易得多。
多智能體的效率，也在上海AI實驗室與臨港實驗室、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)等機(jī)構(gòu)協(xié)作的科研中得到印證。聯(lián)合團(tuán)隊共同參與構(gòu)建了一個多智能體虛擬疾病生物學(xué)家系統(tǒng)“元生”，整合了近600個專家工具，短短幾個月中，就在肝癌和結(jié)直腸癌治療上提出2個高價值新靶點，并獲臨床樣本和動物實驗驗證。說到底，多智能體的協(xié)同決策，讓“元生”在面對復(fù)雜疾病機(jī)制或藥物路徑選擇時，能像科學(xué)家一樣思考，并基于反饋不斷優(yōu)化。
上海AI實驗室整合了全球約50家頂尖科研機(jī)構(gòu)的高價值專業(yè)數(shù)據(jù)，構(gòu)成“科學(xué)數(shù)據(jù)廣場”。
除了以智能體“組建”一支交叉學(xué)科團(tuán)隊，上海AI實驗室還整合了全球約50家頂尖科研機(jī)構(gòu)的高價值專業(yè)數(shù)據(jù)，并基于各學(xué)科高頻使用的權(quán)威資源，精選了200多個專業(yè)數(shù)據(jù)集，方便科研人員快速獲取。此外，實驗室還設(shè)計了科學(xué)智能上下文協(xié)議，讓“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺與第三方科研機(jī)構(gòu)的百余種實驗設(shè)施直接相連，從而進(jìn)一步打破邊界，讓AI賦能跨學(xué)科研究。
不會取代科學(xué)家，讓人人有機(jī)會成為科學(xué)家
盡管這位全能“AI科學(xué)家”的能力邊界有待進(jìn)一步檢驗，但無論如何，這已然是科學(xué)智能領(lǐng)域的一次重要進(jìn)展。業(yè)內(nèi)人士分析，目前全球來看，還沒有其他相關(guān)的AI工具能像書生科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺這樣，擁有全方位的綜合實力。
在上海AI實驗室看來，這項創(chuàng)新有望真正推動科研范式的變革。實際上，“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺已經(jīng)對研究者、研究工具、研究對象這三大要素實現(xiàn)了全面助力。未來，驅(qū)動AI大模型飛速發(fā)展的“尺度法則”（ScalingLaw）也將隨之被帶入科研領(lǐng)域。
即便如此，“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺并不會導(dǎo)致科學(xué)家被AI所取代。在白磊看來，“AI+科研”本質(zhì)上是“人機(jī)一體”，破除科學(xué)研究領(lǐng)域的各種壁壘，從而大幅降低科研門檻，實現(xiàn)所謂“科研民主化”。未來，每個人都有機(jī)會成為科學(xué)家，科學(xué)研究或?qū)⒂瓉硪粋€“想法驅(qū)動的時代”——只要你能提出新的設(shè)想，比如開發(fā)一款新的疫苗，那么完全有機(jī)會在AI的輔助下完成方案設(shè)計和實驗規(guī)劃，并把原型產(chǎn)品做出來。而當(dāng)越來越多普通人能成為科學(xué)家，那么更具天賦和實力的科學(xué)家則有機(jī)會成為愛因斯坦。
目前，上海AI實驗室正在積極推動“書生”科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺與國內(nèi)頂尖大學(xué)和科研院所對接，同時也誠邀全球科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)及科研工作者共同體驗、共同開發(fā)，以打造一個更完備的科學(xué)智能創(chuàng)新生態(tài)。對科學(xué)家來說，利用平臺內(nèi)置的低代碼開發(fā)環(huán)境，他們只需根據(jù)需求，對智能體組件拖拖拽拽，就能快速開發(fā)出屬于自己的科學(xué)智能體。同時，隨著越來越多的科學(xué)家使用，相關(guān)反饋也將加速“AI科學(xué)家”的迭代進(jìn)化。
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