AI 算力为地球生命修 “家谱”:“人工智能 + 科学” 催生科研范式革命

2025-09-03 11:07:54 来源:湖南日报
        【每日科技网】

  国务院近日印发的《关于深入实施 “人工智能 +” 行动的意见》(以下简称《意见》),明确部署 “人工智能 + 科学技术、产业发展、消费提质、民生福祉、治理能力、全球合作” 六大重点行动,推动人工智能与经济社会各领域深度融合。其中,“人工智能 + 科学技术” 被列为六大行动之首,标志着 AI 正从 “辅助工具” 升级为 “科研引擎”,重塑科学研究的底层逻辑。

  《意见》为何将 “人工智能 + 科学技术” 置于核心位置?这一领域如何改写科研范式?《科技周刊》记者专访江苏四支前沿科研团队,解码 AI 与基础科学碰撞出的创新火花。

  一、何为 “人工智能 + 科学技术”?一场科研范式的深度变革

  “人工智能 + 科学技术” 的核心,指向全球共识的 “科学智能”(AI for Science)概念 —— 它并非简单的技术叠加,而是以 AI 算法、海量数据与超强算力为支撑,破解传统科研难以突破的瓶颈,催生 “从 0 到 1” 的原始创新。

  中国科学院院士鄂维南指出:“AI 与科学研究的融合,正在孕育前所未有的科技革命。AI for Science 的本质,是用机器智能攻克人类单靠经验与实验无法解决的重大科学难题。” 例如,曾困扰生命科学界半个世纪的 “蛋白质结构预测” 难题,正是通过 AI 技术实现了跨越式突破。

  中国工程院院士李国杰则将 AI 比作 “认知的发动机” 与 “科学研究的望远镜”:“与其纠结 AI 的边界,不如善用 AI 探索新材料、新方法、新技术,再将这些突破转化为产业动能。”

  根据《意见》部署,“人工智能 + 科学技术” 重点聚焦三大方向:

  加速 “从 0 到 1” 科学发现:建设科学大模型,推动重大科技基础设施智能化升级,构建高质量科学数据集,提升跨模态数据处理能力,助力基础研究突破;

  驱动 “从 1 到 N” 技术落地:推广智能化研发工具,促进 AI 与生物制造、量子科技、6G 等前沿领域协同创新,以应用需求牵引技术迭代;

  创新社科研究方法:探索 AI 在哲学社会科学中的应用,研究其对人类认知、伦理规范的深层影响,构建 “智能向善” 理论体系。

  二、四大科研案例:AI 如何破解跨学科难题?

  1. 人工智能 + 地质古生物学:为 20 亿年地球生命修 “家谱”

  “用零散化石拼凑地球生命演化史,曾像在万亿片拼图中寻找关联。” 中国科学院院士、南京大学教授沈树忠带领的团队,凭借 “古生物大数据 + 算力 + 算法” 的 “三全优势”,让这一难题迎刃而解。

  自 2006 年起,团队搜集全球 20 余万件化石数据建立数据库,自主研发 AI 定量地层对比软件,借助 “天河二号” 超算重建出全球首条 3 亿年海洋生物多样性高分辨率演化曲线,精准还原晚古生代生命演化轨迹。2024 年底,团队再攀高峰 —— 耗时 6 年构建全球最完整的地球早期古生物地层数据库(涵盖 260 余个剖面、1.3 万个数据点),通过 AI 算法首次绘制出20 亿至 5 亿年前的生物多样性演化图谱,填补了地球早期生命研究的空白。

  “这些数据不仅能解释当前全球变暖、生物多样性减少的根源,更能为地外生命探索提供关键依据。” 沈树忠表示。

  2. 人工智能 + 生命科学:2100 亿参数大模型让研发效率 “从天级缩至分钟级”

  传统抗体研发需数月反复实验,如同 “大海捞针”;而借助百图生科研发的生命科学大模型 xTrimoV3.科研人员一天内即可筛选上万条序列,锁定最优抗体靶点 —— 这一变化背后,是 2100 亿参数构建的 “生命科学超级大脑”。

  作为全球规模最大的全模态生命科学大模型,xTrimoV3 覆盖蛋白质、DNA、RNA 等七大核心模态:在蛋白质领域,它能精准预测结构,规避无效探索;在 DNA 领域,其 128K 序列长度突破超长基因解读瓶颈。目前,该模型已助力开发 20 余种前沿抗体与酶,挖掘 10 余个创新药靶点,推动多个项目进入临床前研发。

  “过去新药研发需数亿美金、数年时间,现在 AI 能从海量数据中提炼规律,直接锁定关键靶点。” 百图生科总裁邓永富举例,团队与中国农科院合作的 “智能育种知识助手”,将酶信息获取时间从 “天级” 压缩至 “分钟级”,大幅提升生物制造效率。

  3. 人工智能 + 气象学:强对流预警提前 46.3 分钟,抢出防灾黄金时间

  强对流天气 “尺度小、突发性强”,传统数值预报往往存在 2-3 小时盲区。江苏省气象台构建的 “AI + 气象” 短临预报体系,彻底改变了这一被动局面。

  该体系整合雷达、卫星、2000 余个地面自动站的实时数据(采集频率低于 5 分钟),AI 模型每分钟完成全量计算,从数据采集到预警发布仅需 10 分钟。目前,江苏强对流预警平均提前量达46.3 分钟,10 级以上破坏性大风预警提前量最高可达 50 分钟,局部区域预报分辨率精确至 300 米。

  2024 年 7 月 4 日,该系统提前 1 小时锁定泰州至盐城南部区域,精准预警 11 级雷暴大风(最大风力 32 米 / 秒),为防灾减灾争取了关键时间。“AI 的价值,就是从海量数据中提炼出人类难以捕捉的演化规律。” 江苏省气象台高级工程师庄潇然说。

  4. 人工智能 + 生物医学工程:肿瘤诊疗模型从 “专才” 变 “通才”

  过去,AI 辅助诊断模型多是 “单病种专家”—— 能识别肺结节就无法判断肝肿瘤;如今,中国科学院苏州生物医学工程技术研究所戴亚康团队研发的肿瘤专病诊疗大模型,正朝着 “全科医生” 进化。

  团队依托自主研发的 “康成睿数” 数据库与 “康成睿影” AI 训练系统,构建出覆盖前列腺、肝、肾等多器官的肿瘤诊断模型,在良恶性鉴别、恶性程度评估等场景中准确率媲美资深专家。同时,团队将 AI 与脑机接口结合,开发出脑卒中康复训练系统:通过实时分析患者脑活动信号,预判治疗效果(准确率超 90%),并已拓展至儿童脑瘫康复、视觉功能评估等领域。

  三、展望:江苏多点布局,抢占 “人工智能 + 科学” 新高地

  从基础研究到产业落地,江苏正以苏州、无锡、南京为核心,构建 “人工智能 + 科学” 创新生态圈:

  苏州:人工智能发展指数位居全国第五,思必驰东风语言大模型、智慧芽芽仔大模型等已通过国家备案;计划到 2027 年实现人工智能相关产业规模超 3000 亿元;

  无锡:推出 “人工智能 +” 标杆城市建设政策,对创新联合体、实验室等给予最高 2 亿元资助,推动 “三链融合”;

  南京:作为国家人工智能创新应用先导区,提出到 2026 年打造 1 个基础大模型、20 个行业大模型,实现核心产业规模 600 亿元。

  从为地球生命修 “家谱” 到加速新药研发,从精准气象预警到智能医疗诊断,“人工智能 + 科学技术” 正打破学科边界,推动科研从 “经验驱动” 向 “数据与智能双轮驱动” 转型。随着《意见》落地推进,一场席卷全球的科研范式革命,已在江苏这片创新沃土上初见端倪。

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