“五年前，大家看到用机器人做实验，会觉得很智能。为什么现在反而觉得它不够智能了？因为人工智能大模型给人们带来了更高的期待。”

在日前举行的2026世界人工智能大会“人工智能赋能材料科学论坛”上，中国科学技术大学科学智能物质创制中心主任江俊教授一语道破AI快速发展对科研领域带来的深刻影响。

江俊。中国科学技术大学供图，下同

2021年底，由江俊团队牵头研制的机器化学家“小来”问世。它集成两台移动机器人、19个智能化学工作站和高通量计算系统，能够根据模型给出的方案，完成样品合成、表征和测试。

但现如今，让机器人“7×24小时”不间断做实验已远非终点。人们对智能科研系统有了更高期许——希望它能够根据实验结果调整路线，甚至帮助科学家发现新现象和新规律。

赋予机器人创造力

自动化并非新概念。在人工智能走进寻常百姓家之前，自动化生产线和自动化实验室就已经在许多企业运行。

传统自动化主要解决的是如何按照固定指令，更快、更稳定地完成一项任务。AI带来的变化，则是让系统能够根据运行结果自主发现问题、动态调整方案。

“我们在做的事情，就是让自动化与思考深度融合，让机器不仅能读、会算、勤做，还具有创造力。”江俊告诉《中国科学报》。

江俊（左二）团队与机器人“小来”。

机器化学家面世后，江俊团队一方面在实践中积累数据和需求，另一方面则持续升级系统，尝试将三类能力连接起来。其中，大模型扮演“科学大脑”的角色，负责阅读文献、理解研究需求并提出候选设想，发挥“想象力”；面向化学、材料、生物医药等领域的专业小模型则是“垂类小脑”，负责计算、预测和筛选，提供受到科学规律约束的“推理力”；科研机器人则提供“执行力”，将虚拟空间中的方案转化为真实样品。

实验结果还会重新反馈给模型。有效方案得以持续迭代优化，失败数据则用于修正模型的判断依据，由此形成“需求理解—文献阅读—实验设计—自动计算—机器实验—迭代优化”的完整科研闭环。

机器科学家2.0系统和“灵境造物”智能科研工具正是这套运行体系下的产物。

2025年，在“智能科学家专项”支持下，江俊团队与合作者建成全球最大规模的智能物质科学基础设施——机器科学家2.0系统。这是一个可自我进化、持续扩展的智能科研生态体系，目前已研制并集成了110台先进科研机器人与196台智能化学工作站、508个科研机器人指令集、3200个化学实验模板、310个科学智能模型。

今年4月，中国科学技术大学进一步发布支持云端运行的“灵境造物”智能科研工具。

“灵境”一词源自钱学森先生对“虚拟现实”的翻译，“灵境造物”所对应的则是理论与实验迭代、虚拟空间与现实世界交融的科研过程。“人们可以在‘灵境’这个虚拟空间进行物质设计、推理和演化，再回到现实空间‘造物’。”江俊表示。

“灵境造物”具有智能科研技能底座和全流程编排能力两大核心能力，目前已开发部署千余项技能，包括200余个实验工作站技能、500余个机器人基元操作技能，100余个计算技能、300余个智能科研技能和100余个通用技能。

江俊透露：“我们正在进行内测，顺利的话，计划明年对大众开放账号，让有需要的人们通过‘灵境造物’调用机器科学家2.0系统的硬件资源。”

在“实战”中检验能力

智能科学家专项已构建并云端互联19个分布式智能科学家创新设施，联接80个AI驱动的化学与材料实验平台，覆盖80%的化学与材料实验类型，实现了“设计－合成－表征－分析”全流程的自动化运行与数据闭环，并广泛应用于高熵材料、能源催化剂、贵金属纳米材料、发光分子等领域。

“AI时代，物质科学的一个核心问题，是怎样利用AI自主、快速地创造功能分子。”安徽大学教授叶盛说道。

叶盛。

在中国科学技术大学读博时，叶盛便跟随江俊，探索如何设计自然界中原本不存在、却具备特定功能的蛋白质。

叶盛举例介绍，一种具有药物开发潜力的抗菌肽，需要同时兼顾杀菌能力强、低毒、低溶血和稳定性。但这些性能共同受制于氨基酸序列和蛋白质三维结构，有时甚至彼此制约，依靠经验很难多目标优化。

一次科学夏令营活动给了叶盛启发。当时，他和江俊指导现场的中小学生利用扩散模型，将两张风格不同的图像融合为一张新图像。叶盛由此想到，能否把不同蛋白质的功能特征也映射到一个可计算的特征空间，再由AI进行“融合”？

顺着这个思路，团队很快找到一个关键桥梁——分子的光谱，并进一步搭建起“谱—构—效”一体化框架，在光谱特征、分子结构、功能表现之间建立稳定关联，通过生成式AI实现多目标协同优化，最终构建起蛋白质谱学大模型。

目前，该大模型已经嵌入机器科学家2.0系统中。依托该模型，清华大学、中国科学技术大学、安徽大学等团队已创制出6种多功能融合的“超级”抗菌肽、4种能够与小分子强力结合的靶标蛋白、针对老年痴呆的靶标蛋白、荧光蛋白等多功能蛋白。

另一场“实战”则走进了农田。

“单原子材料的原子利用率很高，能够很好地满足农药减量增效的需求。”中国科学技术大学特任副研究员陈控表示，但若把材料本身特性、工艺参数、应用场景等全部纳入研究中，最后可能是一个高达数十维空间的难题。通过传统试错法一个个摸索，很难找到合适的材料。

陈控。

在智能科学家系统的帮助下，陈控与合作者通过AI对单原子活性位点的数十万种候选组合进行高效的自动化筛选与预测，驱动单原子材料平台制备出单原子铜杀菌剂，仅用2个月便完成了原本需要上千年的配方筛选任务。

在此基础上，平台还能进一步进行工艺验证等环节，提高产业化成功率并缩短周期。目前，团队开发的单原子铜杀菌剂已实现近100种病害的防治，推广至全国30个省份的1000万亩农田，累计减少相关农业经济损失约50亿元。

这也为我国提供了弯道超车的机会。“农药行业长期被海外企业垄断，如今借助AI，我们用两年时间就已达到国际领先水平，甚至有希望实现超越。”陈控说，“这也是AI 时代的一个鲜明特征，一旦企业在某领域具备了独特优势，再集中力量做专做精，就有希望对标国际顶尖企业。”

一个人“调用”一个实验室

据了解，中国科学技术大学正在加紧建设AI物质科学中试基地。基地共9层，将配备超过500台多模态机器人，设置1000余个工作站，平均每天可以开展1万多次试验。

江俊畅想，通过开放的算力中心与自动化实验产线，打造一张人人可以随时调用的“科学认知力、科学实验力、科学分析力”的“资源电网”。未来，就像用电一样，人们只需打开手机登录账号，就能调用大模型的“想象力”、专业模型的“推理力”和机器人的“执行力”。

实验室内部，机器人正在工作。

为了检验这种科研方式能否真正向大众开放，中国科学技术大学科学智能物质创制中心、精准智能化学全国重点实验室等发起AI造物大赛。大赛设置了18个前沿赛道，覆盖生命健康、能源材料、先进高分子、环境催化等战略新兴领域。

大赛面向中国科学技术大学及全国合作院校的全体在读本科生、研究生及博士后，同时定向邀请海外知名高校及团队参加。

参赛者将依次扮演分子或材料架构师、实验室指挥官、策略分析官、未来定义者四个核心角色，需经历线上提交设计方案、硅基验证和碳基实证三重考核。比赛过程中，参赛者在“硅碳融合·理实交融”的模式下，利用生成式AI从功能需求逆向设计分子、材料结构，再利用AI模型进行性能预测与虚拟筛选，依托全自动化智造产线将虚拟设计快速转化为实体样本，实验数据再反哺模型，形成“设计—合成—测试—分析”闭环。

值得一提的是，大赛以“知识平权、创新平权、创业平权”为核心理念，并倡导“一人造物”（One Person Creator）与“一人公司”（One Person Company）双OPC理念。

“希望参赛者可以通过‘灵境造物’智能科研工具技能库建立个人技能体系，掌握从设计到合成的完整技能链条，打破能力孤岛。”江俊表示。

江俊同时强调，AI能够完成的事情越来越多，并不意味着科学家无事可做。它只是把人从大量重复劳动中抽离出来，让人类智慧能够去探索更多未至之境。