来自 科技2025-09-28 09:32:18
【导(dǎo)语(yǔ)】AI引(yǐn)领(lǐng)物(wù)质(zhì)科(kē)学(xué)研(yán)究(jiū)范(fàn)式(shì)革(gé)新(xīn)，催(cuī)生(shēng)新(xīn)材(cái)料(liào)研(yán)发(fā)新(xīn)契(qì)机(jī)，也(yě)为(wèi)物(wù)理(lǐ)学(xué)计(jì)算(suàn)工(gōng)作(zuò)者(zhě)带(dài)来(lái)全新(xīn)挑(tiāo)战(zhàn)与(yǔ)机(jī)遇(yù)。随(suí)着(zhe)国(guó)内(nèi)首(shǒu)个(gè)“AI+物(wù)理(lǐ)”数(shù)智中心在复旦大学成立，跨学科研究压力与日俱增，原始创新、人才培养成关键。复旦大学首设量子智能英才班，探索创新人才培养新模式，为中国教育多元化、创新化发展提供新思路。
·AI的出现，使得物质科学研究的范式已经发生了变化，也将推动新材料的研发数量和质量出现本质变化。
·创新首先是激发人才的创新兴趣，其次是社会要能够容忍创新过程中的失败”。
一、
作为一名从事计算的物理学工作者，如果没有AI的出现，我可能已经在思考“退休”了；但AI来了，物理研究的范式已经发生了变化，研究技术、研究效果和解决问(wèn)题(tí)的(de)难(nán)度都发生了根本性的变化。以前解决不了的问题，现在有了解决的可能。这是一个激动人心的契机，但也是充满压力的挑战，对于我来说，现在我们所做的AI物理(lǐ)，是(shì)一(yī)个(gè)全新(xīn)的(de)领域，也是我从事学术研究以来从未遇到过的大挑战。
技术的革新和经济的发展越来越依赖新材料的进步。以往的新材料研发(fā)主要(yào)依(yī)据(jù)研究者的科学直觉和大量重复的“尝试法”实验。材料的研发有点像玩乐高积木，可以有很多种搭法、无穷的组合可能，但什么样的材料是有用的，过去没法直接回答。但有了AI技术后，可以在一定程度上回答这个问题，AI可以快速地进行配比、模拟来验证。AI提供了一种全新的研究范式。
AI技术，特别是深度学习，正在深刻地变革分子动力学模拟领域，解决了该领域长期存在的一些核心瓶颈问题。譬如传统分子动力学的核心是“力场”，即描述原子之间相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)力(lì)的(de)数(shù)学(xué)函(hán)数(shù)。传(chuán)统(tǒng)力(lì)场(chǎng)基(jī)于(yú)简(jiǎn)单(dān)的(de)物(wù)理(lǐ)近(jìn)似(shì)，虽(suī)然(rán)计(jì)算(suàn)快，但精度有限；而高精度的量子力学计算虽然准确，但计算成本极高，无法用于大体系或长时间模拟。AI通过从量子力学计算产生的大量数据中(zhōng)学(xué)习(xí)，可(kě)以构建出既接近量子力学精度、又接近传统力场计算速度的机器学习力场。
用传统的实验设备是无法捕捉分子的动态过程的，但AI（如无监督学习算法）能分析模拟数据，自动识别出描述动态过程本质的(de)关键变(biàn)量(liàng)（反(fǎn)应(yīng)坐(zuò)标(biāo)），让(ràng)我(wǒ)们(men)能(néng)实(shí)际(jì)“看(kàn)到(dào)”原(yuán)本(běn)几(jǐ)乎(hu)不(bù)可(kě)能(néng)捕(bǔ)捉(zhuō)到(dào)的(de)动(dòng)态(tài)过(guò)程(chéng)。因(yīn)此(cǐ)，AI使(shǐ)得(de)分(fēn)子(zi)动(dòng)力(lì)学(xué)模(mó)拟(nǐ)在(zài)物(wù)质(zhì)科(kē)学(xué)领(lǐng)域再(zài)一(yī)次(cì)出(chū)发(fā)。
二、
2024年，上海高校人工智能交叉中心——数智物理（AI Physics）在复旦大学成立，这是国内第一个(gè)“AI+物(wù)理(lǐ)”数(shù)智(zhì)中(zhōng)心(xīn)，对(duì)于(yú)我(wǒ)来(lái)说(shuō)，跨(kuà)入(rù)这(zhè)一(yī)领(lǐng)域，压(yā)力(lì)很(hěn)大(dà)，因(yīn)为(wèi)这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)交(jiāo)叉(chā)学(xué)科(kē)，而(ér)我(wǒ)也只熟悉我自己那一小部分，以前在我的研究领域知识面，现在这个领域被重构了，需要涉及很多不熟悉的内容，我们需要更多的人来参与这一研究。
目前，“原始创新不足”是我们的一个很大挑战。以前我们可以学别人，跟着别人跑，但现在我们的科技发展已经跑到了很前面，后面能否跑好，其中一个重要的因素(sù)在(zài)于(yú)我(wǒ)们(men)的(de)创(chuàng)新(xīn)人(rén)才(cái)。基(jī)础(chǔ)研(yán)究(jiū)和(hé)应(yīng)用(yòng)研(yán)究(jiū)都(dōu)需(xū)要(yào)创(chuàng)新(xīn)人(rén)才(cái)。
中(zhōng)国(guó)的(de)人才培养有自己的特色。在过去的几十年，国家在人才培养方面下了很多功夫，但在创新人才培养方面，我觉得还有很多可以向别人借鉴的地方。比如说，鼓励学生创新，激发学生兴趣，容忍失败等。
我觉得中国的教育应该发展不同的教育元素，应该更加多元。中国现在有3000所大学，应该有一些不同类型的大学。如果教育都是一个模式，所有人都做一样的事，内卷一定会发生。
今年复旦大学物理系首次设立了量子智能英才班，我们尝试更多地加入创新人才培养理念与中国教育实践相结合，探索人才培养的新模式。英才班计划分两类招生：一是(shì)高(gāo)考(kǎo)统(tǒng)考(kǎo)，二(èr)是(shì)入(rù)校(xiào)后(hòu)的(de)“二(èr)次(cì)选(xuǎn)拔(bá)”。入(rù)选(xuǎn)的(de)学(xué)生(shēng)进(jìn)行(xíng)本(běn)博(bó)融(róng)通(tōng)教(jiào)育(yù)，本(běn)科(kē)毕(bì)业(yè)后(hòu)授(shòu)予(yǔ)物(wù)理(lǐ)学(xué)、人(rén)工(gōng)智(zhì)能(néng)的双学位。在校期间，英才班鼓励学生创新，开展批判性思考，并与清华、南大等高校建立交流机制。我觉得(de)中国的本科生教育最重要的目标，应该是培养一些创新能力比较强的学生。
