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      AI為基礎科研帶來巨大推動力和全新機遇——訪中國科學院院士田中群
      2023年08月07日   來源: 新華網  作者: 陳聽雨

       當前,全球正處于新科學革命的起點和新一輪顛覆性技術大爆發的前夕。自2018年首次提出以來,科學智能(AI for Science)作為一種新的科學研究范式已在學術界達成共識,全球范圍內的領先科研團隊成果豐碩,展示出人工智能為科學研究帶來的巨大價值。

        中國科學院院士、嘉庚創新實驗室名譽主任田中群在接受新華網獨家專訪時稱,AI為電化學領域帶來了革命性的影響。新技術的賦能,提升了科研效率,有效促進了科研原始創新,助力我國實現高水平科技自立自強。  

      中國科學院院士、嘉庚創新實驗室名譽主任田中群

        AI for Science引發科研新范式

        田中群表示,從基礎科研的角度來看,機器學習為理論計算創造了可能,算法的精進,算力的提升,大大提高了計算效率。

        田中群打比方說,做基礎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會乘浪而上,登上懸崖峭壁。“曾經我認為,可能這輩子都無法看到科學發展到某種高度,現在借助AI提供的新工具,我們看到了希望,基礎科研人員有機會實現曾經很難達到的目標。”

        田中群預計,科研人員有可能在比預想更短的時間內,在基礎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,AI的本質是為科研帶來重大推進和嶄新機遇。”他說。

        當前,材料科學、能源、藥物研發等領域中的應用需求,正引領著AI for Science這一全新科研范式不斷突破創新。其中,AI與電化學的結合 ——AI for Electrochemistry(AI4EC)作為科學智能的實踐代表方向,引起廣泛關注。

        談及所從事的能源化學研究領域,田中群說,我們國家目前正在開辟新能源賽道,新能源是非常復雜的體系,與上中下游產業的關聯性強。

        他表示,當前,電化學研究需要解決的是新能源產業化的問題。具體而言,一方面,要把風能、太陽能這些新能源真正并到電網中去,非常困難,需要新的超大規模儲能技術,就是基于電化學能源的電池儲能。另一方面,新能源儲能電站,特別是大型儲能電站,如果發生安全問題,后果會非常嚴重。而面向電化學的人工智能技術,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,要經過無數次的嘗試。我們一直在思考、發展一些新工具,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會。”他說。

        田中群負責的嘉庚創新實驗室也是看準了這一時機,與北京科學智能研究院(AI for Science Institute, Beijing)鄂維南院士團隊合作設立了人工智能應用電化學聯合實驗室(Laboratory of AI for Electrochemistry, AI4EC Lab)。

        據介紹,聯合實驗室未來將在三大方向發力,一是人工智能輔助電化學理論與算法發展,目標是構建智能材料設計平臺;二是結合工況表征技術的人工智能輔助計算譜學的理論與算法發展,目標是構建自動化多模態譜圖解析平臺;三是進一步為能源裝備行業提供軟硬件相結合的應用解決方案。

        而與AI的結合,為新能源材料的評價和表征帶來了更高的效率、準確性和創新能力。首先,AI能加速數據處理和分析的過程;其次,AI技術可以促進多尺度的材料模擬和建模;第三,從實驗的角度來講,AI技術可以幫助設計智能化的實驗方案,提高實驗效率和成果的可復現性。這些改變都將推動新能源材料領域的快速發展和創新。

        田中群認為,新的技術和方法為基礎科研帶來了豐富的契機,加速了科學發現、促進了跨學科合作與創新、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,參數的采集、處理、反饋涉及海量的數據,依靠傳統的人工處理方式,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問題,分析問題,反饋問題,并進行主動控制,形成閉環,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,可以預見,未來AI還會更有力、更全面地支撐電化學和能源電化學的發展,助力我國新能源賽道的開辟。”田中群說。

       服務能源革命 推進科技產業發展

        當AI for Science基礎設施建設逐步完成,下一步,將更快地促進學科交叉發展,提升科研效率,加快原始創新,推動化學、材料、能源、生命科學等原始創新成果涌現,進一步推動我國實現高水平科技自立自強。

        作為福建首批四家省創新實驗室之一,嘉庚創新實驗室以能源材料國家級實驗室為目標,通過創新體制機制、匯聚全球創新資源,打造具備世界影響力的實驗室,為支撐我國建設世界科技強國作出貢獻。

        田中群介紹,嘉庚創新實驗室有兩大使命,一是成為我國的科技產業大平臺,這就要求打造出具有國際優勢的科技大團隊以及具有國際引領性的大科學裝置,為我國能源革命服務,為塑造國家的能源新格局貢獻力量。二是要推進科技產業的發展。未來,嘉庚創新實驗室將致力于進一步推動產業核心技術瓶頸的突破和應用落地。

        田中群表示,AI for Science是極具交叉學科屬性的方向之一,為利用學科交叉的優勢,我國科研工作者可以加強跨學科團隊組建、搭建跨學科平臺、推動交叉學科培養和教育,鼓勵科研人員參與交叉學科研究,并制定合理規劃,建設完善的交叉學科研究體系,以產生更多原創性成果。

        在他看來,在這一過程中,溝通與協同至關重要。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,新研究手段,還能夠幫助科研群體間、產業鏈上中下游進行高效、直接和全面的溝通和交流。

        “高水平的科技自立自強,代表的不是某個個體的自立自強,而是在大平臺上的科研群體的自立自強。我們雖然有優秀的科研團隊,有龐大的產業隊伍,但必須把各方面的力量融合起來,協同好,才能夠強大。”田中群說。

        “任何一次科技革命與產業革命,都需要相當長時間的醞釀,不是每個人都有幸恰好在年富力強時遇到這樣的機會。”在田中群看來,當今的青年科研工作者非常幸運,他們正好沖上了科學發展的浪潮,擁有全新的機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展的趨勢和機遇,不要固守原來的軌道,要勇于突破現有知識體系的邊界,結合新技術、新方法,通過學科之間的交叉融合,嘗試解決各種復雜問題,面對全新的科技挑戰。”

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