4月29日,在第八届数字中国建设峰会上,中国科学院自动化研究所(以下简称“自动化所”)联合中科院计算机网络信息中心、文献情报中心等10余家科研机构及产业化平台,正式发布基于科学基础大模型的智能科研平台ScienceOne。该平台通过构建“架构集成型”科学大模型基座,首次实现跨学科工具链自主协同与科研全流程智能化赋能,标志着我国在AI for Science(AI4Science)领域迈入规模化应用新阶段。
多机构协同攻关:破解AI与科研“两张皮”难题
针对传统AI技术难以适配科研场景碎片化、工具链割裂、跨学科协同难等痛点,自动化所牵头联合中科院计算机网络信息中心(提供超算资源)、文献情报中心(构建文献知识图谱)、数学与系统科学研究院(开发科学计算协议)等单位,以及中科闻歌(自然语言处理)、中科紫东太初(多模态算法)两大产业化平台,历时3年攻克三大技术瓶颈:
跨学科知识融合:通过“学科-任务-数据”三元组建模,将数学、物理、化学等12个学科的基础理论、实验数据、计算工具编码为统一知识表示;
工具链自主协同:制定科学工具标准协议(STSP),实现微分方程求解器、分子动力学模拟软件等300余款工具的智能调度与任务编排;
科研流程可解释性:构建“假设-推理-验证”闭环反馈机制,使AI决策过程可追溯、可验证,满足科研严谨性要求。
平台能力突破:覆盖科研全流程的“AI科研助理”
ScienceOne以科学基础大模型S1-Base为核心,构建“数据理解-计算优化-推理评估”三维能力矩阵,首次实现从假设提出到规律发现的端到端赋能:
假设提出阶段:S1-Literature文献助手可自动解析百万级科技文献,生成学科交叉综述报告。例如,在材料科学领域,其通过解析20万篇论文,成功预测出3种新型二维材料合成路径;
仿真推演阶段:S1-ToolChain科学工具调度台支持跨尺度仿真任务串联。在气象预测中,平台可自动调用大气环流模型、海洋动力学模型等工具,将预报准确率提升18%;
实验验证阶段:平台通过多模态数据分析,可实时比对实验数据与仿真结果,动态优化实验参数。在生物制药场景中,其将新药分子筛选周期从3年缩短至9个月。
首发两大工具:构建“文献+工具”双轮驱动体系
此次发布的两款工具已进入实质应用阶段:
1. S1-Literature文献助手:从“信息检索”到“知识创造”
技术突破:采用“知识图谱+大模型”双引擎架构,可解析LaTeX公式、三维分子结构图等复杂科学表达,文献综述生成效率较人工提升40倍;
应用案例:在凝聚态物理研究中,助手自动分析近十年拓扑材料论文,发现一种新型量子态存在性证据,相关成果发表于《自然·材料》;
动态扩展:当前已适配数学、物理、材料学科,未来将通过学科插件机制实现全领域覆盖。
2. S1-ToolChain科学工具调度台:打破工具链“数据孤岛”
标准协议:STSP协议支持Matlab、COMSOL、VASP等工具的即插即用,工具间数据转换损耗低于5%;
智能编排:用户可通过自然语言描述任务需求,平台自动生成工具链并优化执行顺序。在航空发动机设计中,其将气动-结构-热力多物理场耦合仿真效率提升3倍;
工具生态:已集成327款工具,涵盖数理计算、量子化学、生物信息等方向,并与华为昇腾、阿里PAI等平台完成兼容性认证。
开源计划启动:共建AI4Science“技术共同体”
为推动技术普惠,研发团队宣布开源科学基础大模型S1-Base(参数规模130亿),并配套发布科学智能体工厂S1-Agent:
模型开源:S1-Base在数学定理证明、分子动力学预测等基准测试中性能超越GPT-4,代码与预训练数据集将于6月上线中科院科学数据银行;
智能体工厂:提供可视化开发环境,用户可通过拖拽方式创建专属科学智能体,已预置材料发现、药物设计等20个场景模板;
生态共建:联合中国计算机学会、国家超算互联网等机构,发起“AI4Science开源计划”,首批吸引清华大学、上海药物所等30余家单位参与。
未来展望:从“工具革命”到“范式革命”
“ScienceOne不仅是效率工具,更是科研范式的重构。”自动化所所长徐波表示,平台将推动科研模式从“经验驱动”向“数据-智能双驱动”转型。据测算,其可使基础研究周期缩短30%-50%,研发成本降低40%以上。目前,平台已在量子计算、深空探测等国家重大任务中试点应用,未来三年计划服务10万科研人员,孵化100个学科交叉项目。
结语
当S1-Literature自动生成一篇关于高温超导的跨学科综述,当S1-ToolChain调度台在超算上并行运行200个气候模型实例,AI与科研的深度融合正催生新的科学革命。ScienceOne的发布,不仅意味着中国在AI4Science领域占据技术制高点,更预示着一个“人人皆可科研、处处皆可创新”的智能科研时代正在到来。正如中科院院士梅宏所言:“这不是AI替代科学家,而是为科学家插上智能的翅膀。”