专题：人工智能赋能科学研究

《科技导报》2026年第14期出版了“人工智能赋能科学研究专题”，刊登了《天体物理人工智能：基础模型与科研智能体》《AI4S赋能空间科学：研究进展、核心挑战与未来展望》《深远空间智能航行技术展望》等文章。

本专题汇聚人工智能与多学科交叉前沿力量，围绕“人工智能驱动的科研范式变革”核心命题，从基础理论、关键技术到典型应用多维度，系统呈现AI赋能空间科学、材料科学、药物研发及仿生导航等领域的最新研究进展与战略思考。梳理天体物理基础模型与科研智能体构建、深远空间智能航行技术框架，深入探讨AI与声学等传统学科深度融合带来的范式革新与未来方向，聚焦高通量计算与机器学习融合创新、数据驱动材料研发新范式等关键场景，展示从被动经验设计到主动智能创造跨越的技术突破，同时审视AI4S赋能空间科学的核心挑战与未来图景，勾勒出中国人工智能驱动科学研究从单点突破走向系统重构、从工具赋能迈向智能创造的演进路径与发展愿景。

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卷首语

01

AI for Science：打破边界，重塑科研范式

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鄂维南

作者简介：鄂维南，北京大学数学科学学院讲席教授、中国科学院院士。现任北京科学智能研究院学术委员会主任、北京大学国际机器学习研究中心主任、“学术科协”科学智能（AI4S）专家委员会主任。主要研究方向为机器学习、计算数学、应用数学，及其在化学、材料科学和流体力学中的应用。

鄂维南

文章阐述了传统科研范式在生产力与生产关系上的局限，通过梳理AI for Science以深度学习赋能具体问题、构建新型基础设施（如玻尔平台）的实践路径，揭示了科研正从“小作坊模式”向“平台科研”转变的趋势。

文章强调，构建新范式不仅需完善“安卓模式”的垂直整合，更需引入“三个打破”理念——打破学科之间、理论与实验之间、科研与产业之间的界限，将科研效能提升至社会需求与工程化协同的新维度，最终实现评价机制、组织形式与人才培养的协同共治。

科技评论

02

AI for Science的前景、瓶颈和风险

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李国杰

作者简介：李国杰，计算机专家，中国科学院计算技术研究所研究员、中国工程院院士、“学术科协”科学智能（AI4S）专家委员会委员。研究方向为计算机体系结构、并行算法、人工智能、大数据、计算机网络、信息技术发展战略等。

文章阐述了AI for Science（AI4S）的前景、瓶颈与风险，通过分析验证不完备和目标漂移两大障碍，指出其根源在于科学问题的半可判定性，并将问题划分为R1（可验证）与R2（半可判定）两类，揭示AI4S正从“辅助工具”向“科研核心”转变但面临自动化本质边界。

文章强调，构建安全的AI4S体系不仅需强化验证基础设施，更需引入R1/R2分层治理理念，将人类终审权与可回退路径置于核心，最终实现AI效率与人类判断的协同共治。

图 李国杰

本刊专稿

03

人工智能赋能科学知识发现的范式变革与生态重构

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王从余、米浩源、戚文秀、程鹏、张东晓

作者简介：王从余，中国人民公安大学侦查学院，副教授，研究方向为人工智能的社会心理影响；张东晓（通信作者），宁波东方理工大学，教授，美国国家工程院院士，研究方向为科学机器学习。

文章阐述了AI4S知识发现通过知识嵌入与知识发现的双路径互补及RSE（表示-搜索-评估）框架，揭示了科学发现正从“人类归纳”向“人机协作”转变的趋势。

文章强调，构建可持续的科研新生态不仅需关注方法演进，更需引入人机协作机制，明确人类在划定认识目标、提供语义约束和主导价值裁决中的核心职责，将科学家角色从执行者推向“元认知中枢”，最终实现方法创新与学科深度的协同重构。

图 AI4S知识发现的人机协作机制

特色专题

04

天体物理人工智能：基础模型与科研智能体

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王瑜、李亮、蔡荣根

作者简介：王瑜，国际相对论天体物理中心（ICRA）、意大利国家天体物理研究所（INAF）阿布鲁佐天文台，教授，研究方向为高能天体物理、宇宙学和人工智能；李亮（共同第一作者），宁波大学基础物理与量子科技研究院，教授，研究方向为高能天体物理、宇宙学和人工智能；蔡荣根（通信作者），宁波大学基础物理与量子科技研究院，研究员，中国科学院院士，研究方向为引力理论和宇宙学。

文章阐述了天体物理面临多模态数据激增的挑战，通过比较专用模型、基础模型与科研智能体在训练目标、迁移方式及科学角色上的差异，揭示了AI正从“单任务工具”向“跨任务统一表征与科研流程组织”转变的趋势。

文章强调，构建可信赖的AI科研体系不仅需完善数据基础设施与验证规范，更需引入“可追踪科研工作流”理念，将AI介入从预测输出提升至可解释、可复现的协作新维度，最终实现数据、模型与物理理解的协同共治。

表 专用模型、基础模型与大语言模型及科研智能体在天体物理应用中的主要差异

05

AI4S赋能空间科学：研究进展、核心挑战与未来展望

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王赤、李晖、罗冰显、沈芳、赵栋、张灵倩、陈艳红、郭弟均、王晶晶、陈帜

作者简介：王赤，中国科学院国家空间科学中心、中国科学院大学，研究员，中国科学院院士，研究方向为空间物理和空间天气学。

文章阐述了空间科学面临数据爆炸、多尺度耦合与自主决策的核心挑战，通过比较国内外在智能探测、智能识别及机理挖掘等方面的进展，揭示了AI4S正推动该领域从“经验统计与事后解释”向“数据—物理协同建模与认知驱动”转变的趋势。

文章强调，构建智能化空间科研体系不仅需完善数据底座与因果建模，更需引入“灰白箱”建模理念，将AI应用从黑箱预测提升至可解释、可追溯的科学认知新维度，最终实现数据、机理与工程应用的协同共治。

图 嫦娥六号月面地形数据通过控制点配准实现厘米至米级高精度定位

06

深远空间智能航行技术展望

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吴伟仁、张哲、刘旺旺、王诗良、安琪儿、冯童童、徐瑞、泮斌峰、朱文武

作者简介：吴伟仁，深空探测实验室（天都实验室）、探月与航天工程中心，研究员，中国工程院院士，研究方向为航天测控通信与深空探测总体设计；张哲（通信作者），探月与航天工程中心，研究员，研究方向为深空探测总体设计、深空智能航行技术；王诗良（共同通信作者），深空探测实验室（天都实验室），工程师，研究方向为深空探测人工智能技术。

文章阐述了深远空间探测面临极远距离、大时延与复杂动力学的极端约束，通过梳理从地面控制到智能自主的演进历程，揭示了航行技术正从“地面主导、序列执行”向“感知—决策—执行—辅助”自主闭环转变的趋势。

文章强调，构建深远空间智能航行体系不仅需突破环境感知与自主导航等关键技术，更需引入分层智能体理念，将探测能力从预设程序执行提升至环境认知与自主决策的新维度，最终实现感知、决策、执行与辅助保障的协同共治。

表 典型深远空间探测任务对比

07

人工智能赋能材料科学与多学科交叉融合：从材料基因组到AI4M2的基石与路径

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吕涛、熊杰、陈帅、孙升、张统一

作者简介：吕涛，上海大学材料基因组工程研究院，实验师，研究方向为材料信息学；张统一（通信作者），上海大学材料基因组工程研究院，教授，中国科学院院士，研究方向为材料/力学信息学、断裂力学等。

文章阐述了人工智能赋能材料科学与多学科交叉融合（AI4M2）的发展路径与瓶颈，通过比较国内外在数据标准、智能实验平台与自主软件工具链方面的代表性实践，揭示了材料研发正从单点算法应用向全链条智能研发体系转变的趋势。

文章强调，构建AI4M2体系不仅需要建设统一数据基础设施与共享中试平台，更需引入科研智能体（连接模型、工具、实验与工程场景的协同系统）理念，将材料研发提升至全生命周期闭环优化的新维度，最终实现数据、模型、实验与工程验证的协同共治。

李国杰

08

仿生导航——破解“鸟”工智能的奥秘

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杨健、张腾、乔建忠、郭雷

作者简介：杨健，北京航空航天大学空天仿生智能研究院、无人系统仿生智能技术北京市重点实验室、北京航空航天大学国际创新学院，教授，研究方向为无人系统仿复眼自主导航理论与应用；郭雷（通信作者），北京航空航天大学空天仿生智能研究院、无人系统仿生智能技术北京市重点实验室，教授，中国科学院院士，研究方向为抗干扰控制理论与应用。

文章阐述了仿生导航通过模拟生物“感知-认知-决策-行为”的信息处理机制赋能无人系统自主导航，系统综述了惯性、视觉、偏振、地磁及类脑等典型技术的研究进展，揭示了仿生导航正从单一功能模仿向智能机理借鉴、从感知仿生向认知与行为仿生演进的发展趋势。

文章强调，构建新一代自主导航体系不仅需要发展神经赋能的信息估计方法与类器官协同感知硬件，更需引入仿生智能行为理念，将导航能力提升至不确定干扰环境下自主适应与持续进化的新维度，最终实现方法、系统与行为的协同发展。

李国杰

09

人工智能驱动的科研范式变革与技术跃迁

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曾凯、王耀南

作者简介：曾凯，国防科技大学智能科学学院，副教授，研究方向为机器人三维环境感知技术；王耀南（通信作者），湖南大学人工智能与机器人学院、湖南大学机器人视觉感知与控制技术国家工程研究中心，教授，中国工程院院士，研究方向为机器人视觉感知与控制技术。

文章阐述了人工智能正从“赋能者”向“定义者”跃升，推动科研范式历经五次变革后进入AI驱动的第5范式（AI4S），系统重构生物医药、人形机器人、量子科技等前沿领域的研发逻辑与技术路径。通过比较各领域在感知、决策、控制及量子算法中的AI融合实践，揭示了科研全流程正从“经验试错”向“智能闭环”转变。

文章强调，真正的AI4S并非替代人类，而是将科研人员从重复性工作中解放，使其聚焦顶层科学问题凝练，最终实现人类创造力与AI算力协同共生的科研新生态。

李国杰

科技人文

10

于敏科学家精神与高水平科技自立自强——纪念于敏院士诞辰100周年

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李建强、杜祥琬、崔磊磊

作者简介：李建强，中国工程物理研究院，教授，研究方向为科学家精神、科技政策与科研管理；杜祥琬（通信作者），中国工程物理研究院，中国工程院，研究员，中国工程院院士，研究方向为应用物理、强激光技术和能源战略。

文章阐述了于敏院士在氢弹原理突破和自主核武器发展中的关键贡献，系统凝练其科学家精神的六大维度——爱国、创新、求实、奉献、协同、育人，通过回溯其两次科研转向、战略建言、“文革”中坚守真理等历史细节，揭示了这一精神体系兼具哲学深度与人格感召力量。

文章强调，在实现高水平科技自立自强的时代背景下，弘扬于敏精神不仅需要铭记其功勋，更需将“心怀国之大者”确立为科技创新元价值，走中国特色自主创新道路，最终实现战略科学家精神培育与新型举国体制建设的深层融通。

图 于敏被授予的“共和国勋章”（于辛供图）

本期科技新闻

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电动飞机电池实现散热隔热兼顾
一根针，一团气