芮明杰專欄 | 面對科研范式大變革，中國如何搶占AI與數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)新高地？

芮明杰

復旦大學特聘教授

復旦大學管理學院產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學系主任

復旦大學應用經(jīng)濟學博士后流動站站長

復旦大學企業(yè)發(fā)展與管理創(chuàng)新研究中心主任

“三思派”特約專家

當下科學技術(shù)創(chuàng)新研究范式正經(jīng)歷深刻變革：從“假設驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)/AI驅(qū)動”，從“單一學科”轉(zhuǎn)向“跨學科融合”，從“封閉實驗室”轉(zhuǎn)向“開放協(xié)同網(wǎng)絡”，從“技術(shù)研發(fā)”與“科學發(fā)現(xiàn)”分離轉(zhuǎn)向“雙向加速迭代”。應對這一變化，需從科學技術(shù)創(chuàng)新研究制度改革、研究組織體系重構(gòu)、研究工具創(chuàng)新與共享、新型創(chuàng)新生態(tài)體系建構(gòu)、人才培養(yǎng)模式改變等方面制定系統(tǒng)性對策。

以人工智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、5G 網(wǎng)絡通訊技術(shù)等為代表的新一輪科學技術(shù)進步極為迅速，對未來人類社會的經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)和城市發(fā)展必然產(chǎn)生難以預料的影響。更重要的是這些科學技術(shù)的進步還在改變現(xiàn)行科學技術(shù)創(chuàng)新研究的范式，改變現(xiàn)行科學技術(shù)研究者的行為范式，從而推動創(chuàng)新研究效率的不斷提升，進而不斷拓展人類對未來的認知邊界。因此，在謀求我國科學技術(shù)自立自強的過程中，把握科學技術(shù)創(chuàng)新研究范式革命的趨勢方向，加快現(xiàn)行創(chuàng)新研究范式的創(chuàng)新，則可能達到事半功倍的效果。

科學技術(shù)研究范式正在發(fā)生革命

隨著人工智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等的快速進步，科學與技術(shù)正在向跨界融合與全球協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，呈現(xiàn)出科學研究范式和技術(shù)創(chuàng)新范式的融合，進而實現(xiàn)對現(xiàn)行科學技術(shù)創(chuàng)新研究范式的革命。

認知范式革命。

AI技術(shù)與數(shù)字計算等技術(shù)正在重構(gòu)人類認知自然的方式。傳統(tǒng)的研究范式是“假設驅(qū)動”，即科學大膽假設如此然后證明從而誕生新發(fā)現(xiàn)新發(fā)明；而如今已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)智能驅(qū)動”范式，即通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)問題并予以創(chuàng)新解決從而形成新發(fā)現(xiàn)新發(fā)明。這就是人工智能在輔助技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)現(xiàn)新科學問題，再從大數(shù)據(jù)分析中得到科學發(fā)現(xiàn)進一步推動技術(shù)發(fā)明，雙向融通，互相促進。可以說，人工智能（AI）技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)正在重塑科學發(fā)現(xiàn)的方法論，成為繼實驗、理論、計算之后的第四范式。AI技術(shù)可以通過挖掘海量數(shù)據(jù)所隱含的規(guī)律，實現(xiàn)“觀察—智能涌現(xiàn)—驗證”的新邏輯。

重構(gòu)開放創(chuàng)新生態(tài)。

封閉式科學研究固然可以保護知識產(chǎn)權(quán)，但其效率不高、迭代不快已經(jīng)是公認的事實，更重要的是數(shù)字技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)建立其全球一體化的架構(gòu)，為打破知識壟斷，突破信息孤島，形成“開源創(chuàng)新—全球驗證—迭代升級”的高效率協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)奠定了基礎(chǔ)。“開源創(chuàng)新—全球驗證—迭代升級”是一個不同于以往的科學技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)，也正是如此DeepSeek才可以在OpenAI等大模型基礎(chǔ)上進行進一步的創(chuàng)新，并取得極大成功。而DeepSeek宣布其大模型為開源的大模型，正是為其未來的進一步合作創(chuàng)新創(chuàng)造了巨大的空間，而這反過來對模型的演化和未來探索有著巨大的推動作用。如今，科學技術(shù)研究的工具開源化逐步成為主流，如Jupyter Notebook、GitHub等平臺使科研流程透明化，全球開發(fā)者可實時協(xié)作優(yōu)化算法（如PyTorch框架）。此外全球科學數(shù)據(jù)共享機制的建立，就是促進了全新科學技術(shù)開放創(chuàng)新生態(tài)的形成，以及促進了研究范式的創(chuàng)新。

“技術(shù)科學”新形態(tài)正在崛起。

在科學與技術(shù)的界限日益模糊的今日，“技術(shù)科學”概念被重新定義，強調(diào)技術(shù)不再是科學的“應用子集”，而是與科學共同構(gòu)建認知世界的新框架。例如，量子計算的發(fā)展不僅依賴量子力學理論，其糾錯算法又推動了信息論的革新。時下技術(shù)科學形成“問題導向、技術(shù)定義科學”的新型協(xié)同創(chuàng)新范式，這一范式的核心在于以實際需求為牽引，通過技術(shù)工具的突破驅(qū)動科學認知的深化，同時科學理論的進步又反哺技術(shù)創(chuàng)新，形成雙向互動的閉環(huán)。這種模式打破了傳統(tǒng)“基礎(chǔ)研究→應用研究→技術(shù)開發(fā)”的線性邏輯，不再以學科劃分為界限，而是圍繞具體問題如碳中和、癌癥治療等需要整合跨學科資源，進行科學與技術(shù)的同步迭代。技術(shù)開發(fā)過程中產(chǎn)生的新現(xiàn)象、新數(shù)據(jù)直接成為科學研究的對象。例如，CRISPR基因編輯技術(shù)的應用不僅解決了基因治療問題，還推動了對DNA修復機制、表觀遺傳學等基礎(chǔ)科學的深入理解，這種“問題導向、技術(shù)定義科學”的協(xié)同模式，本質(zhì)上是人類應對復雜挑戰(zhàn)的認知革命，它打破了科學與技術(shù)的傳統(tǒng)分野，使創(chuàng)新更具針對性、高效性和包容性。

應對科技創(chuàng)新研究范式革命的策略

當下科學技術(shù)創(chuàng)新研究范式正經(jīng)歷深刻變革：從“假設驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)/AI驅(qū)動”，從“單一學科”轉(zhuǎn)向“跨學科融合”，從“封閉實驗室”轉(zhuǎn)向“開放協(xié)同網(wǎng)絡”，從“技術(shù)研發(fā)”與“科學發(fā)現(xiàn)”分離轉(zhuǎn)向“雙向加速迭代”。應對這一變化，需從科學技術(shù)創(chuàng)新研究制度改革、研究組織體系重構(gòu)、研究工具創(chuàng)新與共享、新型創(chuàng)新生態(tài)體系建構(gòu)、人才培養(yǎng)模式改變等方面制定系統(tǒng)性對策。

科學技術(shù)創(chuàng)新研究制度改革。

新型創(chuàng)新研究范式涉及AI技術(shù)、大模型、跨學科、科學與技術(shù)的融合等方方面面的因素，研究的投入增長固然重要，但要使多重因素融合有序，創(chuàng)新效率提高，沒有相應的制度機制設計和有效的治理模式是十分困難的。在市場成為資源配置的基礎(chǔ)時，進行契約型合作、股權(quán)控制、創(chuàng)新鏈上多方均獲得激勵的激勵機制設計是關(guān)鍵。特別在與其他科學技術(shù)研究機構(gòu)、平臺、人員的合作時若不采用通用的國際規(guī)則和契約可能是困難的，激勵不到位，研究者的創(chuàng)新努力程度必然受損。因此，創(chuàng)新的投入產(chǎn)出效率是創(chuàng)新研究制度機制改革的重要判斷指標。另一方面新范式帶來“AI偏見”“數(shù)據(jù)濫用”“科研倫理風險”等新挑戰(zhàn)，也需全球共同建立“創(chuàng)新與規(guī)范并重”的制度以及相應的治理體系。

創(chuàng)新研究組織體系重構(gòu)。

新范式下，科學發(fā)現(xiàn)不再依賴傳統(tǒng)“觀察—假設—實驗”的線性流程，而是通過AI挖掘海量數(shù)據(jù)中隱含的規(guī)律，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)涌現(xiàn)—智能推理—實驗驗證”的閉環(huán)。而技術(shù)發(fā)明的核心變化是“從‘研究人員主導的線性試錯’轉(zhuǎn)向‘數(shù)據(jù)與AI驅(qū)動的網(wǎng)狀進化’”，數(shù)據(jù)成為創(chuàng)新的“原材料”，AI成為“發(fā)明工具”，開放生態(tài)成為“創(chuàng)新容器”，最終實現(xiàn)“研發(fā)周期縮短50%—80%、貼合需求、更系統(tǒng)方案”的技術(shù)突破。科學技術(shù)創(chuàng)新研究范式的變化中數(shù)據(jù)驅(qū)動、AI技術(shù)應用均十分關(guān)鍵，因此傳統(tǒng)研究組織體系需要重構(gòu)，數(shù)據(jù)庫、大模型、AI技術(shù)、跨學科研究平臺等成為新型研究組織體系中的核心，傳統(tǒng)研究組織體系需要因此而重組，原有的資源配置必須因此而調(diào)整。

革新技術(shù)工具與平臺。

科學技術(shù)創(chuàng)新研究新范式的核心是“工具革命”——AI、算力、先進實驗設備成為科學發(fā)現(xiàn)的“新顯微鏡”“新望遠鏡”。為此需要突破現(xiàn)有研究工具的限制，打造“人機協(xié)同”的創(chuàng)新基礎(chǔ)設施，開發(fā)創(chuàng)新新型科學技術(shù)創(chuàng)新研究工具。例如在通用大模型基礎(chǔ)上開發(fā)專用科研大模型，覆蓋數(shù)學、物理、化學、材料、生物、氣候等領(lǐng)域，進行基礎(chǔ)研究的突破。構(gòu)建AI輔助實驗的“閉環(huán)控制”技術(shù)，實現(xiàn)“AI設計實驗方案—機器人自動執(zhí)行實時數(shù)據(jù)分析—方案迭代”全流程自動化，加速科學實驗、技術(shù)發(fā)明的研究創(chuàng)新進程。又如對基因組學、高能物理等數(shù)據(jù)密集型研究給予“算力+數(shù)據(jù)”雙支持，建立“國家科學數(shù)據(jù)中心”平臺，整合分散在高校、科研院所的實驗數(shù)據(jù)，向全國全球開放共享。

構(gòu)建開放協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)，打破“學科壁壘”與“創(chuàng)新孤島”。

新范式下，重大突破多發(fā)生在學科交叉處，如量子計算+材料科學、AI+腦科學等方面，因此需建立“學科交叉-資源流動-利益共享”的開放合作生態(tài)。具體做法如下：一、在高校、科研院所試點“交叉學科建設專項”，允許打破傳統(tǒng)院系設置，自主設立“計算生物物理學”“量子人工智能”等新興學科。二、建設“跨區(qū)域跨機構(gòu)協(xié)作平臺”，如“長三角AI+生命科學聯(lián)盟”整合上海交大、浙大、中科院神經(jīng)所等機構(gòu)資源，共享實驗設備、數(shù)據(jù)與算力，推動疾病的AI早期診斷研究。三、由科技創(chuàng)新型企業(yè)牽頭組建“跨學科創(chuàng)新聯(lián)合體”，聚焦產(chǎn)業(yè)痛點（如新能源電池壽命提升、芯片散熱材料突破），整合高校基礎(chǔ)研究能力、企業(yè)工程化能力、用戶場景數(shù)據(jù)。此外還可以在智慧城市、精準農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，建立“科研團隊-企業(yè)-用戶”聯(lián)合創(chuàng)新體，讓用戶需求直接驅(qū)動研究方向。

創(chuàng)設新型國際開放合作機制。

科學技術(shù)創(chuàng)新研究新范式下，科學技術(shù)創(chuàng)新研究從“單一國家/機構(gòu)主導”轉(zhuǎn)向“全球分布式協(xié)同”。聯(lián)合國教科文組織《開放科學建議書》（2021）提出，通過學科交叉與數(shù)據(jù)共享加速知識流動，歐盟“FAIR原則”（數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)、可訪問、可互操作、可重用）已成為全球開放科學的核心標準。美國國家科學院《開放科學規(guī)劃》（2018）強調(diào)，學科交叉需建立“知識生產(chǎn)者-消費者”協(xié)同機制，如公民科學項目通過眾包數(shù)據(jù)推動阿爾茨海默病研究。因此全球開放合作機制盡管時下受到地緣政治的影響，但依然是科學技術(shù)進步和科學技術(shù)自立自強的必要條件。特別在數(shù)智時代，AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析需要更多的數(shù)據(jù)支持，才能提高其分析推理結(jié)論的可靠性，因此各國擁有的分布式數(shù)據(jù)庫如何全球協(xié)同共享，成為時下人類社會面前的重要難點。為此需要全球共同努力，創(chuàng)建新型開放合作機制，繞開地緣政治的約束，讓科學技術(shù)真正成為幫助人類拓展對未來世界的認知邊界，造福人類社會的最重要的力量。

文章為社會科學報“思想工坊”融媒體原創(chuàng)出品，原載于社會科學報第1967期第3版。文章觀點不代表主辦機構(gòu)立場。

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