当前，科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，技术创新的颠覆性、扩散性、渗透性特征更加凸显，科学、技术、工程和经济社会发展的边界趋于融合、模糊。这标志着全球科研范式正处在深刻的历史转折点——传统科研范式的局限性逐渐暴露，当前的科研体系面临着严峻挑战，同时也预示着科技创新即将迎来新一轮阶跃式大发展。
人工智能（AI）以计算机科学与技术为基础，融合多学科的理论、方法与技术，旨在模拟、延伸与拓展人类智能。AI具备强大的高维度、多尺度数据处理能力，能够有效发掘数据参数间的复杂关联。将AI应用于科学研究领域，即AI for Science（AI4S），已成为当前推动科技创新“破茧成蝶”的重要支撑。目前，人工智能的发展已走过学习互联网“存量知识”的“上半场”，正进入通过与物理世界交互来创造“增量知识”的“下半场”。而科学研究，是人类最高效、最优质的知识生成过程。因此，AI4S不仅代表了AI应用领域的前沿，更成为推动AI自身核心能力升级、最终通往通用人工智能（AGI）的关键驱动力。
相较于传统科研范式，AI4S具有以下四个方面的革命性优势：一是可以进行高复杂度的计算，克服海量数据带来的组合爆炸和维数灾难；二是可以学习全域全量的知识和文献，打破学科和专业的界限；三是可以促进实验表征体系的智能化，高效率地开展实验及其迭代；四是可以双向对话科研与产业，提高科技成果转化的成功率并缩短周期。这些优势使得AI4S已被应用于数学智能、精准化学、高能物理、地球科学、量子科技、生物结构、生物育种、新药创制、疾病诊断等诸多领域。2024年诺贝尔物理学奖和化学奖均颁发给了AI领域的科学家，这充分说明，AI4S不仅是“科研工具的革命”，更是“科研革命的工具”。
2018年，中国最早提出AI4S的概念。近年来，AI4S在中国科技界已经形成了较为广泛的共识，并得到了各方面的有力支持，多个相关领域的研究处于国际先进水平。在中国发展AI4S，具有先发优势、规模优势、扎实基础和良好条件。更重要的是，在全球AI竞争的“下半场”，这为我们提供了一条非对称的战略路径。我们必须发挥制度优势，将宝贵资源投入以科学研究为驱动、能催生AI能力跃迁的新知识生成闭环中，并致力于探索更高效、更节能的新型架构与算法，以克服算力瓶颈，实现AI的可持续内涵式发展。可以说，这是中国科技创新发展史上前所未有的机遇，是为世界科技发展提供中国智慧、展现中国力量的绝佳舞台。
建立AI4S新范式，是从“作坊式科研”向“平台式科研”的巨大转变。第一，要抱定AI重塑科研、改变未来的信心，积极营造拥抱AI4S的文化与氛围。第二，要强化基础理论与关键技术攻关，发展AI赋能的基础与实验科学理论，构建科学智能建模与计算理论，建立科学智能使能技术体系。第三，要建设“算力—数据—模型—实验”一体化的科研基础设施，搭建面向科学智能需求的超智融合算力网络，建设标准化、智能化、开放共享且持续更新的科学数据平台，发展通用与专用科学基础模型，研发高通量、自动化、自迭代的智能实验系统，推动仪器设备提质升级。第四，要推动科学研究与应用场景的融合贯通，运用AI技术，围绕现实需求开展科研的逆向设计、提前预演、快速迭代、智能修正。第五，要以科研范式变革引领推动人才培养改革，开展智能学科、基础学科与科学智能学科的贯通培养、交叉培养。第六，要健全治理体系，对齐AI与人类的价值观，建立并完善相关法律、法规、标准、指南，防范非法滥用。第七，要加强国际合作，推动AI4S科研新范式的全球共建与共享。
回顾过去数百年的历史，世界科学中心发生过五次大转移。由于各种原因，中国屡次与科技革命失之交臂，留下了深深遗憾。当前，全球科技竞争愈发激烈，世界各主要国家都在积极布局、加大投入，力图在包括AI4S在内的各重要领域抢占优势地位。我们正处在决定未来竞争的关键岔路口，选择跟随，可能永远受制于人；选择开创，就有机会实现引领。
站在科技强国建设爬坡过坎与全球科研范式变革重塑的交汇点，我们必须以强烈的历史使命感和责任感，高高扬起“加速科学发现，定义产业未来”的旗帜，发挥好AI4S首倡者的引领作用，系统、全面、深入地推进AI4S建设，以中国科技的大发展推动世界科技的大繁荣。
（作者：张锦，系北京大学党委常委、常务副校长，中国科学院院士）
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