2022年底，ChatGPT的爆发让全球再次见证AI的强大。如今，AI已成为科技界核心议题，不仅改变生活，更为科学研究带来新可能，“AI for Science”（人工智能驱动的科学研究，简称AI4S）应运而生。
作为“AI”与“科研”深度融合的新兴形态，AI4S利用AI技术学习、模拟、预测和优化自然及社会规律以解决科研问题，推动科学发现与创新，被誉为“科学研究第五范式”。
当前，AI4S已成燎原之势。国内方面，科技部联合自然科学基金委于3月启动“人工智能驱动的科学研究”专项部署；国际方面，特斯拉Elon Musk成立xAI，谷歌前CEO Eric Schmidt设立AI4S博后奖学金，微软成立科学智能中心，NVIDIA联合IIT发布公开课程等举措频出。
在此背景下，北京科学智能研究院（AISI）、深势科技与高瓴创投曾于2022年联合发布首版《AI4S全球发展观察与展望》。今年，北京科学智能研究院、深势科技携手络绎科学正式发布2023版《AI4S全球发展观察与展望》（以下简称《展望》）。新版在上一版基础上大幅更新并新增近一倍内容，系统梳理了过去一年AI4S的发展路径、技术产品演化及产业实践，旨在助力从业者把握应用现状与未来趋势。
创新提出AI4S“四梁N柱”发展框架与新基建思路
AI for Science被视为AI的下一个主战场，将极大拓展AI与科学的边界，加速打通科学研究到技术创新的“最后一公里”。2023版《展望》提出了AI4S发展的“四梁N柱”架构。
所谓“四梁”，指AI4S时代基础设施的四大突破：基本原理与数据驱动的算法模型和软件系统、高效率高精度的实验表征系统、替代文献的数据库与知识库系统、高度整合的算力平台系统。“N柱”则指生命科学、材料科学、能源、气象等垂直领域的具体应用实践。
实现该体系建设需跨越领域知识门槛，并推动科研从“作坊模式”向“平台模式”转型，这要求科学家与工程师充分协作。发展阶段上，《展望》将AI4S演进划分为三个时期：2016-2021年为科学家主导的“概念导入期”；2021-2026年为科学家与工程师协作的“大规模基础设施建设期”；2026年以后为工程师主导的“成熟应用期”。
算法迭代层面也将经历三个阶段：1.0“模仿”阶段，基于实验进行简单外推；2.0“预测”阶段，进行有边界、可验证置信区间的预测；3.0“搜索”阶段，精准建模真实场景并按需设计结果。目前行业正处于2.0阶段，未来几年将逐步迈向智能化设计的3.0阶段。
此外，Science的客观性为AI提供了绝佳的“验证”步骤，使AI能产出“可解释”成果，这等同于为人类发现新的科学原理。同时，“数据”与“原理”在一定程度上可实现无损转化，AI4S的发展是模型驱动与数据驱动深度融合的系统工程。
AI4S在多领域的产研实践与商业机遇
新版《展望》重点介绍了AI4S在多个前沿领域的落地实践，核心在于构建AI与Science的有效纽带。
生命科学与合成生物学
在生命科学领域，AI正深度赋能药物研发、疾病筛查及机制研究。在新药开发中，AI结合底层生物机制，可通过计算仿真进行测试筛选，再经真实实验验证，大幅降低时间和经济成本。例如在CAR-T细胞疗法中，AI可用于预测抗体亲和力或人源化性质；在CRISPR-Cas9基因编辑中，AI有助于寻找低毒性Cas9酶并优化改造。
合成生物学领域，AI与设计合成相辅相成，打造“假设、构建、测试、学习”闭环，有望实现全基因组水平定制化工厂及宏观生态系统模拟。
材料科学与半导体
材料科学方面，AI4S可从第一性原理出发，预测材料成分分布和微观结构的多尺度特征，整合数据库与专家知识，缩小创新搜索空间，加速新材料研发进程。
半导体领域，AI通过对微尺度的高效高精度建模，助力新材料和器件体系开发；结合高性能计算与物理建模，对工艺进行仿真模拟与优化，加速商业化应用；同时在化学抛光等环节结合高通量实验发掘最优材料。
典型企业案例与投资视角
宁德时代利用AI研究锂金属负极和钙钛矿相变，通过深度势能与先进表征结合，在分子层面理解材料性能变化，大幅提升研发效率。英矽智能构建Pharma.AI平台，成功开发出全球首个由AI发现具有全新靶点和分子结构的临床前候选化合物ISM001-055。
清流资本认为，投资AI4S是“双赢”策略：既为解决重大科学问题提供动力，又能通过范式转变创造巨大商业价值。
结语：长期主义推动科技革命
AI4S不仅是解决问题的工具，更是重新定义科学问题的系统性思路。其瓶颈已从“如何解决问题”转变为“如何定义问题、如何选择工具”。算法的原始创新源于科学家对具体挑战的深度剖析。
NVIDIA从游戏显卡到AI基础设施的先驱之路，以及DeepMind、OpenAI的成就均表明，AI在科学中的突破往往是间接且不可预测的。政策制定者和资本配置者需具备长期视角，唯有长期承诺才能释放AI推动科学变革的潜力。AI4S的发展虽道阻且长，但行则将至，需要各行各业打破壁垒、凝聚共识，共同见证这场科技革命走向硕果累累。
