用AI(人工智能)“创造”出人类从未在自然界发现的分子,解决锂电池的寿命问题;利用古DNA储存的信息绘制东亚文化向西辐射的路线图;用大数据和AI找到了帕金森疾病的靶点和“适配”的小分子药物……复旦大学今年以来在科研领域顶尖刊物上发表了一系列成果。比起数量,这些成果所共享的一大特征更值得关注:均是在科研范式上的颠覆性变革,通过推动科学智能(AI for Science,缩写为AI4S)为科研赋能,加速科研的突破。
如果说,科研本来就需要大胆的想象,那么,正是科研范式变革才可能让科学家的“异想天开”得以实现。
复旦大学从2022年底全面推动AI4S以来,收获的不仅是基础研究领域的不断突破——单单今年1月至2月,就已在CNS(《自然》《科学》《细胞》三大国际顶尖刊物)上发表了6篇论文,另有4篇论文也已被接收,且它们大多是离产业仅一步之遥的基础应用研究突破。
科研范式的改变,也带来了科研文化的改变:在此过程中,更多年轻人得以被“看见”,学科交叉融合也成为自然。
全面推动AI4S,科技底层逻辑已经变了
“如果没有科研范式的变化,我们团队不可能依靠传统研究的模式,来完成现有的成果。”高悦是复旦大学的一位90后青年研究员,他和中国科学院院士、复旦大学科学技术研究院院长彭慧胜的团队,为了解决锂电池电量衰减的问题,大胆想象通过一种分子将锂离子重新注入电池。在AI大模型的“协助”下,他们设计出了这一从未在真实世界发现过的分子,并且在各种形态的锂电池中得以验证。这一研究成果不久前发表在《自然》主刊。
不只是高悦,在复旦,多位科学家接受记者采访时,都不约而同谈到了科研范式带来的影响。
复旦大学科学技术研究院常务副院长徐晓创说,上一次科技革命带来的边际效应正不断衰减,如果当下还是依照原先的科研范式,很难再出现颠覆性突破。面向未来的“星辰大海”,只有来自科技底层逻辑的改变,才能带来科研的突破。
复旦大学从2022年11月开始在全校全面布局AI4S,并于2023年上线了国内高校最大的云上科研智能计算平台CFFF平台。如今,学校已在各一级学科建立AI4S创新中心。目前,全校AI4S科研团队已超百个,包括固态电池、物质结构、人类衰老、蛋白质结构预测、类脑智能、中华文明探源等重要的研究领域。今年5月,学校还将成立全球AI4S联盟。
更多年轻人被“看见”,很多时候“学生带着老师跑”
盘点今年在复旦大学产出的一系列新成果,还有一个特点:主要完成人几乎都是80后、90后的青年科研主力,甚至还有些成果的第一作者是00后学生。
复旦大学附属中山医院90后直博生吴英成就在导师高强的指导下,利用最新的研究工具发现中性粒细胞的抗原提呈能力,为肿瘤免疫治疗研究的突破提供了一种可能,该研究发表在《细胞》杂志;复旦大学大气与海洋科学系的95后青年研究员王怡静以“基于AI技术的全球太阳能与风能发电实现碳中和的优化方案”项目,入选第九届未来女科学家奖计划拟支持对象……
“中国不缺人才,科研范式的变革不仅从根本上改变了科学研究的逻辑,也让更多年轻的‘最强大脑’能够真正发挥作用并被‘看见’。”学校相关负责人告诉记者。
追溯科技发展史,历史上最伟大的发现几乎都来自三四十岁的年轻人,尤其是真正的颠覆性创新,更需要科研人有充分的想象力去突破边界,而这正是年轻人的特质。在复旦大学,上线CFFF平台后,学校还为所有学生开设AI大课,教学生玩转智算平台。当时,中国科学院院士、校长金力就说,接下来很多时候做科研会是“学生带着老师跑”了。
事实证明,AI4S的推广,让更多年轻人有机会发挥自己“最强大脑”的作用。发现帕金森治疗最新靶点的课题组负责人、复旦大学附属华山医院的80后教授郁金泰感慨:“很多90后、00后学生在某些方面都比我强,正是这么多年轻的‘最强大脑’聚在一起,才能玩转AI4S。”
学校同样也为年轻人提供足够的支持和支撑。“鼓励年轻人尤其是博士毕业5年内的青年英才攀登科学最高峰,学校必须要给他们强有力的长效支持。”徐晓创告诉记者,不论是青年学者要申报项目、申请经费,还是成立交叉团队、需要研究生招生名额,科研院是这些青年学者的“对接中台”。彭慧胜自己就担任这些青年科学家的“服务员”。
目前,学校仍然在探索如何让年轻人做科研没有后顾之忧,如何通过让学生去实验室“抓活鱼”,从而培养更多热爱科学的年轻人。
学科交叉成常态,推动科学灵感离“落地”越来越近
郁金泰在接受记者采访时还披露了一个细节:他的研究成果完成后,一些产业界同行劝他先和药企联合开发、再公开发表成果。但郁金泰团队还是选择了先公布成果。“因为我们希望让更多国内外的同行了解中国科学家,也希望有更多学术界和产业界的科学家一起参与进来,共同破解人类健康难题。”
要实现更多的科学突破,最重要的是要有好的科研文化。“如果科学研究是为了发论文、拿经费这类功利目标,很难想象会出现重大的科研突破。”彭慧胜谈到,当科研范式发生改变,当更多灵感迸发的年轻人可以自由地将自己的“异想天开”在AI平台上尝试时,科研文化也悄然改变。
从目前已发布成果的团队来看,不仅年轻人更容易被“看见”,学科之间的交叉融合也成了自然而然的事。郁金泰关于帕金森疾病的研究组,最开始由临床医学研究人员组成,随着研究逐渐推进,脑科学转化研究院的研究人员加入进来了、类脑科学智能团队加入进来了,大数据科学、生物化学、药学等团队也纷纷加入……
“当科研是由科学家兴趣牵引,而不是由功利指标牵引时,破圈、分享、协作、共同推动科研的进展就成为必然。”徐晓创告诉记者,就在不久前,学校组织了“北坡攀登”培训班,让中青年老师们自由交流,没想到培训结束后,一下子产生了50个自然形成的交叉研究小团队,最后有30个团队的“异想天开”获得了学校的初期资助。“有些团队提交的科研设想只有一张A4纸,但我们也进行了支持,希望半年请他们来交流一次,让科学灵感离‘落地’越来越近。”
(原题:科研范式变革撬动大学科研文化之变)
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