智能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室加速未來(lái)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，仿真智驅(qū)實(shí)驗(yàn)室LabUtopia發(fā)布

編輯丨ScienceAI

打破家庭場(chǎng)景「內(nèi)卷」，機(jī)器人不僅能下廚，還要上實(shí)驗(yàn)臺(tái)！LabUtopia把「智能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室」搬進(jìn)虛擬仿真器。

智能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室新范式

當(dāng)前「AI 科學(xué)家」側(cè)重虛擬推理、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室側(cè)重機(jī)械執(zhí)行，二者各擅其長(zhǎng)卻難以貫通。要真正實(shí)現(xiàn)全流程閉環(huán)、自主進(jìn)化的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，必須把認(rèn)知大模型、智能體工作流和具身機(jī)器人三大技術(shù)棧深度耦合，構(gòu)建智能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Intelligent Science Laboratory，ISL）新范式。

由上海人工智能實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、牛津大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、洛桑聯(lián)邦理工、北京大學(xué)、中科院、南京大學(xué)等十余所高校和研究機(jī)構(gòu)的研究者聯(lián)合撰寫(xiě)的立場(chǎng)論文呼吁：「智能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室」（Intelligent Science Laboratory, ISL）將成為未來(lái)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵范式，并且其核心在于深度融合認(rèn)知智能與具身智能，實(shí)現(xiàn)從假設(shè)生成到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的閉環(huán)式科學(xué)探索自動(dòng)化。期待這能成為通向 AI 驅(qū)動(dòng)科學(xué)的新起點(diǎn)！

研究團(tuán)隊(duì)以「基座模型-智能體-具身執(zhí)行」三層閉環(huán)架構(gòu)為核心，配套四級(jí)漸進(jìn)式路線(xiàn)圖，將認(rèn)知大模型、智能體工作流和具身機(jī)器人深度耦合，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室從基礎(chǔ)自動(dòng)化穩(wěn)步進(jìn)化到完全自主的智驅(qū)科研新范式。

團(tuán)隊(duì)呼吁全球研究者、開(kāi)發(fā)者與產(chǎn)業(yè)伙伴加入 ISL 生態(tài)，共同加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的未來(lái)。

LabUtopia

在具身智能模擬平臺(tái)「卷爆家庭日?！沟慕裉欤瑥膹N房炒菜到客廳掃地，AI Agent 似乎無(wú)所不能。然而，真正挑戰(zhàn)復(fù)雜物理交互和長(zhǎng)鏈條規(guī)劃的科研實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景，卻始終缺位。

如今，這一空白被正式填補(bǔ)——LabUtopia 正式發(fā)布！

來(lái)自上海人工智能實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)、牛津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等機(jī)構(gòu)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)推出 LabUtopia：全球首個(gè)支持化學(xué)反應(yīng)建模 + 流體物理模擬 + 多步實(shí)驗(yàn)流程規(guī)劃與評(píng)估的高保真科學(xué)實(shí)驗(yàn)具身智能平臺(tái)。

它不僅支持化學(xué)反應(yīng)的建模、流體-剛體-軟體的交互模擬，還首次提出「五級(jí)任務(wù)評(píng)估體系」，讓機(jī)器人不再只停留于「夾起杯子」，而是能執(zhí)行復(fù)雜、長(zhǎng)周期的科研實(shí)驗(yàn)流程，一步步推動(dòng)機(jī)器人邁入「科研自動(dòng)化」新時(shí)代。

這不僅是具身模擬器的一小步，更是通往「AI 化科研發(fā)現(xiàn)」的關(guān)鍵躍遷！

為什么科研實(shí)驗(yàn)室是下一個(gè)「具身智能戰(zhàn)場(chǎng)」？

相較于日常生活場(chǎng)景，科研實(shí)驗(yàn)室更具挑戰(zhàn)性，也更具「科學(xué)智能」價(jià)值：

• 物理挑戰(zhàn)升級(jí)：液體傾倒、溶液混合、材料加熱、化學(xué)反應(yīng)觀察等，需要高保真的流體+剛體+化學(xué)過(guò)程建模；
• 任務(wù)鏈更長(zhǎng)更敏感：精細(xì)操作（如玻璃棒攪拌液體），從「抓取試管」到「完成一整套滴定實(shí)驗(yàn)」，流程長(zhǎng)、誤差敏感、需穩(wěn)定執(zhí)行；
• 智能能力更高：從「抓取試管」到「完成產(chǎn)物制備」，任務(wù)往往由多個(gè)步驟組成，需高層級(jí)規(guī)劃與容錯(cuò)機(jī)制：不僅要操作，還要識(shí)別材料狀態(tài)變化，具備感知-推理-控制的整合能力。
  

LabUtopia 正是在這一背景下誕生，它將科研實(shí)驗(yàn)室真正帶入具身智能模擬的版圖，提供全面覆蓋、真實(shí)建模、層級(jí)式評(píng)估的一體化解決方案。

平臺(tái)介紹

科學(xué)實(shí)驗(yàn)室仿真平臺(tái)需要哪些關(guān)鍵技術(shù)來(lái)支撐對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)的模擬執(zhí)行？

通過(guò)分析，研究團(tuán)隊(duì)確定了一個(gè)完整的、可執(zhí)行的科學(xué)仿真平臺(tái)所必需的三項(xiàng)核心模塊：高保真仿真引擎、真實(shí)科研實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建器以及科研任務(wù)評(píng)估體系。

Labsim的示意圖

LabSim：高保真仿真引擎

基于 NVIDIA Isaac Sim 深度定制的物理引擎，LabSim 不僅支持剛體與軟體的高精度交互，還首次整合了流體動(dòng)力學(xué)模擬與動(dòng)態(tài)化學(xué)反應(yīng)可視化能力。

LabScene：真實(shí)科研實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建器

傳統(tǒng)模擬器中的「房間生成」在實(shí)驗(yàn)室任務(wù)面前失效。LabScene 構(gòu)建了一個(gè)包含 200+ 儀器/器具的可組合實(shí)驗(yàn)空間，支持程序生成 + 物理可行性檢查 + 專(zhuān)家驗(yàn)證三重約束生成，確保每一個(gè)場(chǎng)景「既復(fù)雜又真實(shí)」。

LabBench：五級(jí)任務(wù)評(píng)估體系

科學(xué)實(shí)驗(yàn)任務(wù)不像廚房炒菜，是標(biāo)準(zhǔn)化、多階段、易出錯(cuò)、可量化的任務(wù)鏈。LabBench 引入業(yè)內(nèi)首個(gè)五級(jí)任務(wù)分層體系，從原子操作到跨區(qū)域長(zhǎng)鏈任務(wù)，具體包括原子操作、短程操作、通用短程操作、長(zhǎng)程操作以及移動(dòng)長(zhǎng)程操作，提供逐步進(jìn)階、可控難度、跨算法對(duì)比的系統(tǒng)化評(píng)估平臺(tái)。

LabBench示意圖

實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)有算法在科學(xué)場(chǎng)景面前「落敗」！

我們系統(tǒng)評(píng)估了兩個(gè)主流模仿學(xué)習(xí)算法（ACT 與 Diffusion Policy）在 LabUtopia 上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)：

? 基礎(chǔ)操作（如 Press, Stir）ACT 成功率可達(dá) 90%+

?? 多步任務(wù)（如 Transport Beaker、Heater Beaker）開(kāi)始出現(xiàn)顯著失誤

? 長(zhǎng)鏈任務(wù)（如 Clean Beaker，7 步）整體成功率跌至個(gè)位數(shù)，DP 幾乎全軍覆沒(méi)！

這表明：現(xiàn)有通用具身策略在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的泛化性、穩(wěn)定性遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，而 LabUtopia 正提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的評(píng)測(cè)平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)下一個(gè)具身智能研究浪潮。

論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2506.19613andhttps://arxiv.org/abs/2505.22634

Benchmark以及主頁(yè)：https://rui-li023.github.io/labutopia-site/

人工智能（AI）正在深刻變革科學(xué)研究的范式，顯著提升科學(xué)發(fā)現(xiàn)的效率、精確性和創(chuàng)新性。AI for Science團(tuán)隊(duì)，探索人工智能驅(qū)動(dòng)科學(xué)問(wèn)題的研究范式，圍繞「通專(zhuān)融合AGI」之路，搭建自然科學(xué)從微觀到宏觀跨學(xué)科的數(shù)據(jù)、算法和科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，推動(dòng)AI for Science從「工具的革命」邁向「革命性的工具」，并加速人工智能在各學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新與落地，賦能各行業(yè)發(fā)展。