8月14日，以“綠動(dòng)算力 超智融合”為主題的第21屆CCF全國高性能計(jì)算學(xué)術(shù)大會(huì)（簡稱“CCF HPC China 2025”）在內(nèi)蒙古鄂爾多斯開幕。中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事長孫凝暉作題為《AI賦能科學(xué)發(fā)現(xiàn)》的主旨報(bào)告，系統(tǒng)闡述了人工智能如何重塑現(xiàn)代科學(xué)研究范式，推動(dòng)科學(xué)探索實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

孫凝暉院士指出，AI for Science（AI4S）正在突破傳統(tǒng)科研的邊界，推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)從“人力驅(qū)動(dòng)”向“智能驅(qū)動(dòng)”的歷史性躍遷。他強(qiáng)調(diào)：“這一變革為解決復(fù)雜科學(xué)問題提供了全新范式，正在深刻改變?nèi)祟愓J(rèn)知世界的維度?！?/p>

報(bào)告回溯看科學(xué)智能發(fā)展的里程碑事件。孫凝暉特別提到，2020年DeepMind的AlphaFold在CASP14大賽中成功預(yù)測三分之二的目標(biāo)蛋白結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著“人工智能預(yù)測生物大分子結(jié)構(gòu)的新紀(jì)元正式開啟”。他表示，2024年諾貝爾獎(jiǎng)確定了人工智能技術(shù)進(jìn)步的科學(xué)意義，代表科研范式正在發(fā)生重大改變，其主要特點(diǎn)是融合了大模型、大算力、大數(shù)據(jù)、大團(tuán)隊(duì)，從而服務(wù)科學(xué)研究。

孫凝暉將科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷史演進(jìn)歸納為五個(gè)階段：基于觀察的科學(xué)實(shí)驗(yàn)范式、依賴科學(xué)家智慧的理論范式、依托超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算范式、基于科學(xué)大數(shù)據(jù)的第四范式，以及當(dāng)前正在形成的AI驅(qū)動(dòng)的科學(xué)智能范式。他形象地比喻道：“信息技術(shù)賦能科學(xué)的手段如同從‘增強(qiáng)肌肉（算力）’到‘提供營養(yǎng)’（數(shù)據(jù)），再到‘賦予大腦’（人工智能）的進(jìn)化。”

從信息化視角看，他提出，AI4S的核心在于將構(gòu)建OOHV四個(gè)環(huán)節(jié)，包括觀測（Observe）、模擬（Orient）、猜想（Hypothesis）與實(shí)驗(yàn)（Verify），形成一個(gè)“OOHV全環(huán)”的智能閉環(huán)。這四個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)形成了一些典型案例，例如空天大模型、AlphaFold、ScienceOne科學(xué)基礎(chǔ)大模型、AI化學(xué)家等。

談及AI對(duì)科研的作用時(shí)，孫凝暉認(rèn)為，AI4S的主要作用是提高科學(xué)研究效率，信息學(xué)科的主要任務(wù)是為其提供工具，例如利用多模態(tài)大模型自動(dòng)讀寫論文、處理科學(xué)文獻(xiàn)、構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)“降本增效”。同時(shí)，AI4S還有更大的作用是突破人類認(rèn)知極限，但AI并不是萬能工具，傳統(tǒng)高性能科學(xué)計(jì)算手段依然需要。

孫凝暉還深入剖析了AI4S面臨的三大挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)、模型與計(jì)算。他指出，在數(shù)據(jù)方面，科學(xué)數(shù)據(jù)需長期積累，且必須解決誤差、對(duì)齊、與物理性質(zhì)“鉚定”等問題。AI-Ready的科學(xué)數(shù)據(jù)需要計(jì)算與科學(xué)雙重視角，例如構(gòu)建數(shù)據(jù)件通用工具、AI4S插件工具。在模型方面，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、知識(shí)嵌入、物理約束、人際協(xié)同、群里智能是AI4S的幾個(gè)主要臺(tái)階。在計(jì)算方面，AI4S對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出了新的要求，支撐HPC+AI應(yīng)用的智能超算系統(tǒng)需要8/16/32/64位寬的全精度計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)級(jí)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)性能的要求也更高，也需要依賴傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算。眾核、Chiplet、SoW等高度并行的計(jì)算架構(gòu)、HBM近存計(jì)算/存內(nèi)計(jì)算架構(gòu)、可擴(kuò)展互連架構(gòu)等新優(yōu)化方法將進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算效能提升。

隨著大模型、大算力與大數(shù)據(jù)的深度融合，科學(xué)發(fā)現(xiàn)正邁入一個(gè)由人工智能驅(qū)動(dòng)的嶄新時(shí)代?！拔覀冇?jì)算機(jī)學(xué)科的任務(wù)，是提供更好、更普及的工具來服務(wù)科學(xué)發(fā)現(xiàn)?！睂O凝暉說。

展望未來，孫凝暉描繪了一幅融合算力、數(shù)據(jù)與模型的智能超算圖景?！皵?shù)據(jù)上是解決復(fù)雜問題，模型上出現(xiàn)一個(gè)通用的科學(xué)智能大模型，學(xué)科上最重要的標(biāo)志是催生出一個(gè)新的學(xué)科分支，科學(xué)上最高級(jí)是成果發(fā)現(xiàn)?！保ㄓ浾?肖春芳）