AI與科學(xué)儀器融合已到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)

高端科學(xué)儀器是國(guó)之重器，當(dāng)前“人工智能（AI）+”正在推動(dòng)科學(xué)儀器實(shí)現(xiàn)智能化、精準(zhǔn)化發(fā)展。在4月23日—24日召開(kāi)的第十九屆中國(guó)科學(xué)儀器發(fā)展年會(huì)上，科研探索對(duì)于儀器的智能化需求成為研討熱點(diǎn)。

“過(guò)去科學(xué)研究依賴人類手動(dòng)實(shí)驗(yàn)，誤差大、效率低，還會(huì)形成數(shù)據(jù)孤島。通過(guò)機(jī)器人平臺(tái)開(kāi)展復(fù)雜計(jì)算與實(shí)驗(yàn)操作，可確保數(shù)據(jù)的高效精準(zhǔn)和大規(guī)模融合。”中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)化學(xué)系教授李景虹在會(huì)上表示，多個(gè)國(guó)家均在加速建設(shè)AI驅(qū)動(dòng)的科技基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與落地，大幅提升物質(zhì)發(fā)現(xiàn)及合成等科研效率。

“AI與科學(xué)儀器的融合已經(jīng)到了從概念走向落地的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。”會(huì)議主辦方之一的北京信立方科技發(fā)展股份有限公司董事長(zhǎng)唐海霞表示，“AI4S”（AI驅(qū)動(dòng)科學(xué)研究）正在推動(dòng)以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，儀器作為數(shù)據(jù)采集的核心入口，其戰(zhàn)略地位大幅提升。

拓展科研極限與邊界

“AI正深刻重塑科學(xué)研究范式。”李景虹表示，科學(xué)試驗(yàn)的“試錯(cuò)范式”往往會(huì)固定一系列實(shí)驗(yàn)條件，來(lái)測(cè)量某一個(gè)因素與發(fā)生事件的關(guān)系，這種模式無(wú)法揭示真實(shí)世界的全部構(gòu)成。

AI不僅具備海量文獻(xiàn)快速梳理、龐雜數(shù)據(jù)智能分析的能力，從理論大數(shù)據(jù)中建立可調(diào)的預(yù)訓(xùn)練模型，還可以進(jìn)行海量試驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理候選材料與藥物篩選等工作，獲得高質(zhì)量高通量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

“‘理論’和‘實(shí)驗(yàn)’結(jié)合，讓AI得以快速迭代產(chǎn)生‘理實(shí)交融’模型，破解傳統(tǒng)研究耗時(shí)久、試錯(cuò)成本高的痛點(diǎn)。”李景虹舉例解釋，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)通過(guò)開(kāi)發(fā)科學(xué)儀器的軟硬件，并將移動(dòng)機(jī)器人、化學(xué)工作站、智能操作系統(tǒng)、科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)等集成起來(lái)，研制出數(shù)據(jù)智能驅(qū)動(dòng)的全流程機(jī)器化學(xué)家，能夠?qū)⒆顑?yōu)高熵催化劑的發(fā)現(xiàn)周期縮短為5周。

“AI+科學(xué)儀器”能夠助力科研人員多尺度全視角探索物質(zhì)、生命等復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題，在分析化學(xué)、生物醫(yī)藥、新材料研發(fā)等領(lǐng)域讓科研探索更具精準(zhǔn)性與靶向性，正在成為提升科研效率、變革科研范式的核心驅(qū)動(dòng)力。

加強(qiáng)高端儀器自主研發(fā)

“由于AI技術(shù)的效率優(yōu)勢(shì)，AI+科學(xué)儀器、AI+檢驗(yàn)檢測(cè)成為科研數(shù)據(jù)新增量的關(guān)鍵引擎。”唐海霞說(shuō)，AI已經(jīng)加速滲透到數(shù)據(jù)采集、處理與決策等多個(gè)環(huán)節(jié)，儀器設(shè)備也相應(yīng)地從“測(cè)量工具”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸悄芊治銎脚_(tái)”，在高通量實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、智能檢測(cè)等場(chǎng)景中快速落地。

“AI+”對(duì)科學(xué)儀器創(chuàng)新拓展出新的賽道。“我們儀器信息網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析顯示，當(dāng)前質(zhì)譜、光譜、色譜等儀器在國(guó)產(chǎn)替代加速的同時(shí)，普遍‘加持’了AI輔助分析技能。”唐海霞介紹，這樣的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)決定了上游核心零部件正在從“配套”走向“性能中樞”，亟待加快國(guó)產(chǎn)替代方面的關(guān)鍵突破。

“科學(xué)儀器從原始創(chuàng)新到產(chǎn)品成熟，通常需要8到15年的長(zhǎng)周期。”唐海霞說(shuō)，科學(xué)儀器的研發(fā)具有周期長(zhǎng)、小批量、多品種、高門檻等特征，依靠研究團(tuán)隊(duì)或企業(yè)“單打獨(dú)斗”，難以從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。當(dāng)前科學(xué)儀器與檢驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備已被納入新質(zhì)生產(chǎn)力培育的重要支撐方向，信立方旗下儀器信息網(wǎng)等平臺(tái)將主動(dòng)承擔(dān)“產(chǎn)業(yè)加速器”角色。

為加強(qiáng)高端儀器設(shè)備的自主研發(fā)，去年5月，《北京高端科學(xué)儀器創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2025—2027年）》出臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)“自主科學(xué)儀器解決重大基礎(chǔ)研究問(wèn)題”為目標(biāo)，聯(lián)動(dòng)基金、高校院所、孵化載體和科技園區(qū)，打通成果轉(zhuǎn)化“最后一公里”。相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，目前北京已經(jīng)形成了“北中試、南孵化”的創(chuàng)新發(fā)展格局，為推動(dòng)源頭創(chuàng)新成果向集聚區(qū)落地轉(zhuǎn)化打好基礎(chǔ)。（記者 張佳星）

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