2025年伊始，DeepSeek橫空出世，在全球人工智能行業(yè)掀起了驚濤駭浪。當(dāng)前，人工智能正以前所未有的速度，全面滲透到科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。

2月19日，世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)人工智能專委會(huì)，召開了“人工智能賦能科學(xué)研究研討會(huì)”，與會(huì)專家一致認(rèn)為，人工智能技術(shù)的發(fā)展正深刻改變著科學(xué)研究的方法和手段，過去形成的科研壁壘，在AI面前正逐漸消失。而“人工智能驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究”有望成為我國科研突破的重大機(jī)遇。

機(jī)遇與突破

AI賦能科學(xué)研究

專家認(rèn)為，我國在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上有豐富的經(jīng)驗(yàn)，還擁有龐大的數(shù)據(jù)體量、多樣化的應(yīng)用場景，以及良好的工程技術(shù)教育，這些都為AI與科學(xué)的深度融合提供了有力支撐，也為我國成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地提供了新的機(jī)遇。

中國工程院院士 王堅(jiān)：我個(gè)人覺得是非常大的機(jī)遇，因?yàn)樗举|(zhì)的問題是過去形成的科學(xué)研究的方法、國內(nèi)外的壁壘，在一個(gè)新的技術(shù)面前就會(huì)發(fā)生一次非常大的變化。從某種意義上講，在這一次變革當(dāng)中，大家又拉到了同一條起跑線上。

中國新一代人工智能發(fā)展戰(zhàn)略研究院執(zhí)行院長 龔克：我覺得要突破過去的在我們?nèi)瞬庞^里陳舊的觀念。第一要突破資歷的觀念，我們?cè)谌斯ぶ悄芸吹降氖且慌獨(dú)夥絼偟哪贻p人，他們是真正驅(qū)動(dòng)人工智能向前發(fā)展的重要人才。另外就是我們根深蒂固的是學(xué)科人才觀念，非常狹義看待人才的觀念，在人工智能時(shí)代不對(duì)了。人工智能作為一個(gè)革命性的工具，它帶來的最為重要的變化就是突破了這些界限，所以我們?cè)谌瞬盼希荒芫心嘤谶^去這種學(xué)科邊界看人才。

AI融入科學(xué)研究帶來怎樣的變革？

你是否想象過，僅僅通過幾滴血，就能提前預(yù)知數(shù)百種疾病的潛在風(fēng)險(xiǎn)？

2024年，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)?wèi){借“人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜”的突破性研究成果，讓這一夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。在人工智能算法的助力下，醫(yī)生只需通過簡單的血漿蛋白組檢測，就能提前診斷和預(yù)測疾病。那么，這項(xiàng)疾病早篩技術(shù)究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

AI打造疾病早篩技術(shù)

幾滴血預(yù)測百種病

這幾天，復(fù)旦大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)正在對(duì)“人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜”進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。據(jù)了解，這項(xiàng)研究最初只是針對(duì)阿爾茨海默病及其他類型癡呆，此前科研團(tuán)隊(duì)利用大數(shù)據(jù)和人工智能算法，對(duì)近1500種血漿蛋白質(zhì)進(jìn)行篩選分析，發(fā)現(xiàn)了11種可預(yù)測未來癡呆風(fēng)險(xiǎn)的血漿蛋白質(zhì)。

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科副主任 郁金泰：我們通過驗(yàn)血發(fā)現(xiàn)，這些蛋白質(zhì)變化，用AI算出疾病苗頭，最早能提前15年發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默病等疾病的跡象。就像蝴蝶從毛毛蟲變成了會(huì)飛的樣子，不是基因變了，而是蛋白質(zhì)表達(dá)不同。

這項(xiàng)科研成果迅速在世界醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引發(fā)關(guān)注，還被《自然》雜志作為頭條新聞報(bào)道。然而，科研團(tuán)隊(duì)并沒有止步于此，他們產(chǎn)生了一個(gè)大膽的想法：如果能把蛋白質(zhì)圖譜繪制得更加全面，是不是能分析出更多疾病和蛋白質(zhì)之間的關(guān)系呢？帶著這個(gè)想法，科研團(tuán)隊(duì)又對(duì)5萬多人的血液樣本和跨越14年隨訪的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，成功繪制出全球首張“人類健康與疾病蛋白質(zhì)組圖譜”，同時(shí)還開發(fā)出了一套人工智能算法模型。

復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院研究員 程煒：過去醫(yī)生看化驗(yàn)單只能看幾個(gè)指標(biāo)，現(xiàn)在AI能同時(shí)分析上千個(gè)蛋白質(zhì)變化。就像是從沙堆中，精準(zhǔn)確認(rèn)金塊的位置，讓研究人員能看得更全更準(zhǔn)。

據(jù)專家介紹，這項(xiàng)技術(shù)最大的特點(diǎn)就是“早發(fā)現(xiàn)、少花錢”，醫(yī)生通過檢測人體血液中近3000種蛋白質(zhì)的變化，再結(jié)合人工智能技術(shù)，就可以提前10余年預(yù)測心臟病、糖尿病、阿爾茨海默病等上百種疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)。

郁金泰：我們團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)快速檢測試劑盒，未來常規(guī)體檢只需加做幾十元的蛋白質(zhì)檢測，就能篩查重大疾病風(fēng)險(xiǎn)。就像現(xiàn)在測血糖血壓一樣方便，特別適合需要定期體檢的中老年人群。

AI為藥物研發(fā)按下“快進(jìn)鍵”

在人工智能技術(shù)的加持下，不僅能提前診斷和預(yù)測上百種疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)，而且還能全方位提升藥物的研發(fā)效率和質(zhì)量。在浙江杭州的良渚實(shí)驗(yàn)室，有一支團(tuán)隊(duì)就深度運(yùn)用AI算法，讓藥物研發(fā)進(jìn)程縮短至3到5年，促進(jìn)了精準(zhǔn)醫(yī)療，在與疾病的賽跑中有更多勝算。

在位于杭州的良渚實(shí)驗(yàn)室，研究員沈?qū)幷退膱F(tuán)隊(duì)一起通過人工智能算法工具，整合分析生物信息學(xué)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)鎖定人體內(nèi)的什么異常導(dǎo)致了病癥。

在此之前，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就曾利用AI算法設(shè)計(jì)開發(fā)了一種用于治療兒童早衰癥的新藥物，在實(shí)驗(yàn)中取得了非常好的療效。目前團(tuán)隊(duì)正在積極尋求合作，努力推進(jìn)臨床轉(zhuǎn)化。

浙江大學(xué)良渚實(shí)驗(yàn)室研究員 沈?qū)帲何覀冞@個(gè)項(xiàng)目大概做了三年的時(shí)間，90%的時(shí)間其實(shí)是在臨床前的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橛辛薃I算法，我們的藥物設(shè)計(jì)是非?？焖俑咝У摹?/p>

據(jù)專家介紹，目前全世界已知罕見病有7000多種，但治療藥物非常少。通常一種藥物的研發(fā)從最初的靶點(diǎn)確定，到藥物篩選、臨床試驗(yàn)，再到審批上市，不僅研發(fā)成本高，最主要的是耗費(fèi)時(shí)間很長，但是AI大模型的應(yīng)用正在改變這個(gè)現(xiàn)狀。

沈?qū)帲喝绻脗鹘y(tǒng)的大規(guī)模篩選，以前小分子藥研發(fā)大概要15～20年的研發(fā)周期，而且有非常大的失敗概率。有了AI算法的加持，現(xiàn)在藥物研發(fā)的周期可以縮短到3～5年。

早在2021年，良渚實(shí)驗(yàn)室就組建了一支由臨床醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等多學(xué)科交叉的團(tuán)隊(duì)，他們陸續(xù)開發(fā)了七八種深度學(xué)習(xí)的算法，致力遺傳病、罕見病的精準(zhǔn)診療。

沈?qū)帲褐饕劢乖谒幬锏陌悬c(diǎn)挖掘，突變的致病性預(yù)測，以及小核酸藥的藥物設(shè)計(jì)和藥物研發(fā)方面。我們針對(duì)不同的疾病，甚至不同的患者，對(duì)他的疾病數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。希望借助AI的工具，可以幫助為每個(gè)病人提供更加個(gè)性化的治療方案。

AI助力新材料研發(fā)

實(shí)驗(yàn)室里“超級(jí)助手”

在AI技術(shù)的助力下，我國科學(xué)家們不僅在疾病預(yù)測、藥物研發(fā)等領(lǐng)域取得了創(chuàng)新突破，而且在被國外“卡脖子”的新材料研發(fā)上也有了重要進(jìn)展。一起走進(jìn)中國科學(xué)院深圳先進(jìn)院的材料人工智能研究，看看科學(xué)家們是如何利用AI在新材料研發(fā)上取得突破。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)院材料所博士后史桐雨現(xiàn)場演示了使用AI技術(shù)輔助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程。實(shí)驗(yàn)的指令是通過水熱反應(yīng)合成粒徑在1100納米、硅層厚度在300納米的羧基磁性微球。

科學(xué)家給出指令后，AI在十幾秒鐘后就生成了一個(gè)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，而且還對(duì)一些關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)參數(shù)給出了優(yōu)化建議。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)院材料人工智能研究中心執(zhí)行主任 周文華：磁性微球盡管非常小，肉眼看不到，但是它廣泛應(yīng)用于各種病毒的檢測，抗體藥物的制備，所以是一個(gè)對(duì)于我國生命健康領(lǐng)域非常重要的材料。但是這個(gè)材料從制備到修飾再到應(yīng)用有50多步，它的條件的優(yōu)化和組合是一個(gè)天文數(shù)字，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人手和人腦的極限。

據(jù)專家介紹，由于磁性微球這種材料一直被歐美、日本等巨頭企業(yè)所壟斷。面對(duì)國外的技術(shù)封鎖，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破是我國科研團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)，為此他們搭建了一個(gè)專門的人工智能系統(tǒng)。

史桐雨：其實(shí)AI大模型給我們的方案，它的可執(zhí)行性是非常高的，在一些關(guān)鍵的參數(shù)上面，需要我們專業(yè)的科研人員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行校準(zhǔn)。通過一輪輪迭代優(yōu)化，讓它不斷進(jìn)行訓(xùn)練，最終獲得一個(gè)專業(yè)性非常高的合成方案。

另外，科研團(tuán)隊(duì)還自主搭建了一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)，通過AI自主撰寫的代碼可以操控機(jī)器人進(jìn)行極端條件下的無人實(shí)驗(yàn)。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)院材料人工智能研究中心主任 喻學(xué)鋒：讓它幫助我們更好完成實(shí)驗(yàn)，包括能夠突破極端環(huán)境對(duì)人類的限制，具有極端的一致性，能夠幫助我們把實(shí)驗(yàn)做得更好，能夠讓科學(xué)家效率更高、速度更快地把材料開發(fā)出來。

據(jù)了解，目前科研團(tuán)隊(duì)在AI的助力下，已經(jīng)在磁性微球的研發(fā)上取得了重要突破，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于多家龍頭企業(yè)。

打破學(xué)科界限

推動(dòng)學(xué)科合作

中國新一代人工智能發(fā)展戰(zhàn)略研究院執(zhí)行院長 龔克：整體的政策環(huán)境下，對(duì)于人工智能在科學(xué)上的應(yīng)用，采取了非常積極鼓勵(lì)的態(tài)度。最近這幾年來，在深化教育改革和科研改革體制中，也在努力打破這些學(xué)科的界限，正在向著推動(dòng)學(xué)科合作方向在走。

另外我們也支持大眾的創(chuàng)新，中國現(xiàn)在有很多開源的社區(qū)。DeepSeek是一個(gè)大的開源模型，把所有參數(shù)開出來，按照MIT的開源協(xié)議，非常規(guī)范地進(jìn)行環(huán)境開放。我們國內(nèi)推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展，現(xiàn)在教育科研網(wǎng)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)接入訪問方面，在全世界來講，我們都處于比較先進(jìn)的地位，就是為我們AI for science（人工智能賦能科學(xué)研究）的發(fā)展，為我們整個(gè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步奠定了一個(gè)很好的基礎(chǔ)。