AI為基礎(chǔ)科研帶來巨大推動力和全新機(jī)遇
來源：
新華網(wǎng)
日期：2023-08-07
責(zé)編：
殷緒江
當(dāng)前，全球正處于新科學(xué)革命的起點和新一輪顛覆性技術(shù)大爆發(fā)的前夕。自2018年首次提出以來，科學(xué)智能（AI for Science）作為一種新的科學(xué)研究范式已在學(xué)術(shù)界達(dá)成共識，全球范圍內(nèi)的領(lǐng)先科研團(tuán)隊成果豐碩，展示出人工智能為科學(xué)研究帶來的巨大價值。
中國科學(xué)院院士、嘉庚創(chuàng)新實驗室名譽(yù)主任田中群在接受新華網(wǎng)獨家專訪時稱，AI為電化學(xué)領(lǐng)域帶來了革命性的影響。新技術(shù)的賦能，提升了科研效率，有效促進(jìn)了科研原始創(chuàng)新，助力我國實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。
AI for Science引發(fā)科研新范式
田中群表示，從基礎(chǔ)科研的角度來看，機(jī)器學(xué)習(xí)為理論計算創(chuàng)造了可能，算法的精進(jìn)，算力的提升，大大提高了計算效率。田中群打比方說，做基礎(chǔ)科研工作就好比身處一個只有懸崖峭壁而沒有路徑的孤島，如今，AI提供了一種工具，能幫助科研人員有機(jī)會乘浪而上，登上懸崖峭壁。“曾經(jīng)我認(rèn)為，可能這輩子都無法看到科學(xué)發(fā)展到某種高度，現(xiàn)在借助AI提供的新工具，我們看到了希望，基礎(chǔ)科研人員有機(jī)會實現(xiàn)曾經(jīng)很難達(dá)到的目標(biāo)。”田中群預(yù)計，科研人員有可能在比預(yù)想更短的時間內(nèi)，在基礎(chǔ)研究中獲得重大突破，將科研工作提升到前所未有的高度。“我們要看本質(zhì)，AI的本質(zhì)是為科研帶來重大推進(jìn)和嶄新機(jī)遇。”他說。
當(dāng)前，材料科學(xué)、能源、藥物研發(fā)等領(lǐng)域中的應(yīng)用需求，正引領(lǐng)著AI for Science這一全新科研范式不斷突破創(chuàng)新。其中，AI與電化學(xué)的結(jié)合 ——AI for Electrochemistry（AI4EC）作為科學(xué)智能的實踐代表方向，引起廣泛關(guān)注。
談及所從事的能源化學(xué)研究領(lǐng)域，田中群說，我們國家目前正在開辟新能源賽道，新能源是非常復(fù)雜的體系，與上中下游產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)。
他表示，當(dāng)前，電化學(xué)研究需要解決的是新能源產(chǎn)業(yè)化的問題。具體而言，一方面，要把風(fēng)能、太陽能這些新能源真正并到電網(wǎng)中去，非常困難，需要新的超大規(guī)模儲能技術(shù)，就是基于電化學(xué)能源的電池儲能。另一方面，新能源儲能電站，特別是大型儲能電站，如果發(fā)生安全問題，后果會非常嚴(yán)重。而面向電化學(xué)的人工智能技術(shù)，為能源安全提供了更多保障，能更好地檢測、把控以及反饋和控制。
“這是一個未知的賽道，前路并不平坦，好像在群山峻嶺中攻克一個個高峰，是非常艱難的事情，要經(jīng)過無數(shù)次的嘗試。我們一直在思考、發(fā)展一些新工具，新的研究方法乃至新的研究范式，人工智能帶來了很大的機(jī)會。”他說。
田中群負(fù)責(zé)的嘉庚創(chuàng)新實驗室也是看準(zhǔn)了這一時機(jī)，與北京科學(xué)智能研究院（AI for Science Institute, Beijing）鄂維南院士團(tuán)隊合作設(shè)立了人工智能應(yīng)用電化學(xué)聯(lián)合實驗室（Laboratory of AI for Electrochemistry， AI4EC Lab）。
據(jù)介紹，聯(lián)合實驗室未來將在三大方向發(fā)力，一是人工智能輔助電化學(xué)理論與算法發(fā)展，目標(biāo)是構(gòu)建智能材料設(shè)計平臺；二是結(jié)合工況表征技術(shù)的人工智能輔助計算譜學(xué)的理論與算法發(fā)展，目標(biāo)是構(gòu)建自動化多模態(tài)譜圖解析平臺；三是進(jìn)一步為能源裝備行業(yè)提供軟硬件相結(jié)合的應(yīng)用解決方案。
而與AI的結(jié)合，為新能源材料的評價和表征帶來了更高的效率、準(zhǔn)確性和創(chuàng)新能力。首先，AI能加速數(shù)據(jù)處理和分析的過程；其次，AI技術(shù)可以促進(jìn)多尺度的材料模擬和建模；第三，從實驗的角度來講，AI技術(shù)可以幫助設(shè)計智能化的實驗方案，提高實驗效率和成果的可復(fù)現(xiàn)性。這些改變都將推動新能源材料領(lǐng)域的快速發(fā)展和創(chuàng)新。
田中群認(rèn)為，新的技術(shù)和方法為基礎(chǔ)科研帶來了豐富的契機(jī)，加速了科學(xué)發(fā)現(xiàn)、促進(jìn)了跨學(xué)科合作與創(chuàng)新、推動了智能化的實驗與模擬。
他舉例稱，比如，在電池儲能體系中，參數(shù)的采集、處理、反饋涉及海量的數(shù)據(jù)，依靠傳統(tǒng)的人工處理方式，最快也要以“天”來計算。但對AI來說，可能幾小時、幾分鐘甚至幾秒鐘就夠了。
“AI可以幫助我們更快地現(xiàn)問題，分析問題，反饋問題，并進(jìn)行主動控制，形成閉環(huán)，有效提高安全性和效率。在新能源新賽道里，AI是不可缺少的，可以預(yù)見，未來AI還會更有力、更全面地支撐電化學(xué)和能源電化學(xué)的發(fā)展，助力我國新能源賽道的開辟。”田中群說。
服務(wù)能源革命 推進(jìn)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展
當(dāng)AI for Science基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步完成，下一步，將更快地促進(jìn)學(xué)科交叉發(fā)展，提升科研效率，加快原始創(chuàng)新，推動化學(xué)、材料、能源、生命科學(xué)等原始創(chuàng)新成果涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動我國實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。
作為福建首批四家省創(chuàng)新實驗室之一，嘉庚創(chuàng)新實驗室以能源材料國家級實驗室為目標(biāo)，通過創(chuàng)新體制機(jī)制、匯聚全球創(chuàng)新資源，打造具備世界影響力的實驗室，為支撐我國建設(shè)世界科技強(qiáng)國作出貢獻(xiàn)。
田中群介紹，嘉庚創(chuàng)新實驗室有兩大使命，一是成為我國的科技產(chǎn)業(yè)大平臺，這就要求打造出具有國際優(yōu)勢的科技大團(tuán)隊以及具有國際引領(lǐng)性的大科學(xué)裝置，為我國能源革命服務(wù)，為塑造國家的能源新格局貢獻(xiàn)力量。二是要推進(jìn)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。未來，嘉庚創(chuàng)新實驗室將致力于進(jìn)一步推動產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)瓶頸的突破和應(yīng)用落地。
田中群表示，AI for Science是極具交叉學(xué)科屬性的方向之一，為利用學(xué)科交叉的優(yōu)勢，我國科研工作者可以加強(qiáng)跨學(xué)科團(tuán)隊組建、搭建跨學(xué)科平臺、推動交叉學(xué)科培養(yǎng)和教育，鼓勵科研人員參與交叉學(xué)科研究，并制定合理規(guī)劃，建設(shè)完善的交叉學(xué)科研究體系，以產(chǎn)生更多原創(chuàng)性成果。
在他看來，在這一過程中，溝通與協(xié)同至關(guān)重要。在這方面，AI同樣提供了絕佳的助力。實際上，作為信息提供者，AI不僅提供新技術(shù)，新研究手段，還能夠幫助科研群體間、產(chǎn)業(yè)鏈上中下游進(jìn)行高效、直接和全面的溝通和交流。
“高水平的科技自立自強(qiáng)，代表的不是某個個體的自立自強(qiáng)，而是在大平臺上的科研群體的自立自強(qiáng)。我們雖然有優(yōu)秀的科研團(tuán)隊，有龐大的產(chǎn)業(yè)隊伍，但必須把各方面的力量融合起來，協(xié)同好，才能夠強(qiáng)大。”田中群說。
“任何一次科技革命與產(chǎn)業(yè)革命，都需要相當(dāng)長時間的醞釀，不是每個人都有幸恰好在年富力強(qiáng)時遇到這樣的機(jī)會。”在田中群看來，當(dāng)今的青年科研工作者非常幸運(yùn)，他們正好沖上了科學(xué)發(fā)展的浪潮，擁有全新的機(jī)會和未來無限的可能。“科研工作者需要敏銳地觀察與把握科技發(fā)展的趨勢和機(jī)遇，不要固守原來的軌道，要勇于突破現(xiàn)有知識體系的邊界，結(jié)合新技術(shù)、新方法，通過學(xué)科之間的交叉融合，嘗試解決各種復(fù)雜問題，面對全新的科技挑戰(zhàn)。”
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