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古香古色的靜園1號院內，濃郁的秋色撲面而來。作為北京大學前沿交叉學科研究院所在地，跨越6個學部、涉及26個院系和機構，在這里不同學科之間的“院墻”拆掉了，學科間交叉碰撞，探索無限，一如這滿院秋色般交相輝映，富有生機。

北京大學前沿交叉學科研究院所在地 新華網(wǎng)記者 冉曉寧 攝

傳統(tǒng)印象中，學科間往往有著難以逾越的壁壘。但在認識客觀事物過程中,囿于某個高度獨立和單一的學科,必然容易喪失對客觀事物的整體性思考。就連錢鐘書先生也曾在《詩可以怨》中這樣描述:“由于人類生命和智力的嚴峻局限,我們?yōu)榉奖闫鹨?只能把研究領域圈得越來越窄,把專業(yè)學科分得越來越細。此外沒有辦法。所以,成為某一門學問的專家,雖在主觀上是得意的事,而在客觀上是不得已的事。”

如果說學科分化或分類是學科發(fā)展的歷史必然,那么,學科交叉、跨學科合作則能夠為科研提供更廣闊的視角和更深入的洞察。此前，湯超院士就曾以生命科學為例指出，“生命系統(tǒng)里其實蘊含了很多的數(shù)學、物理學、工程、計算機科學的原理，它們都是相通的，只不過我們人為地把學科劃分開來，用自己的眼光來看生命系統(tǒng)。但大自然是不分學科的?！?/p>

今天，隨著人工智能等新興技術的日益興起，一方面，科研工作者要掌握不同學科的知識和技能，適應時代發(fā)展；另一方面，人工智能對傳統(tǒng)領域學科產(chǎn)生了強烈的沖擊，引發(fā)了傳統(tǒng)科研在思維模式和研究方法上的深刻變革。

2024年科學智能峰會期間，中國科學院院士、北京大學前沿交叉學科研究院榮譽院長、國家自然科學基金委交叉科學部主任湯超接受新華網(wǎng)專訪時，就AI在生命科學領域的應用進行了深入闡述。 

中國科學院院士、北京大學前沿交叉學科研究院榮譽院長、國家自然科學基金委交叉科學部主任湯超 新華網(wǎng)記者 冉曉寧 攝

AI為基礎科研帶來的變化和契機

由于科學家對科學研究范式的信奉受到認知的局限性，某種科學研究范式總會在科學發(fā)展到一定程度后顯示出不足而無法解決一些問題，出現(xiàn)困難、矛盾以及困惑。這種矛盾反而推動了科學家們的反思和進一步探索的步伐。在此背景下，AI的出現(xiàn)讓人們再一次看到了“范式突破”的可能性。

“AI作為一個賦能工具不僅可以大大加速科學研究，而且能為科研提供一個新維度。其中一個很大的變化和契機就是今后數(shù)據(jù)驅動的科研范式會日趨重要?！睖浴暗谝淮慰茖W革命”的歷史背景為例，說明了從數(shù)據(jù)到規(guī)律再到原理的發(fā)展過程。可以設想，如果當時AI有現(xiàn)在的水平，人類僅憑數(shù)據(jù)或許就可以從行星運動中發(fā)現(xiàn)開普勒三定律，甚至啟發(fā)人類發(fā)現(xiàn)牛頓定律，從而實現(xiàn)科學范式突破。

在他看來，在過去以假設驅動為代表的傳統(tǒng)科研進程中，需要先假設、再驗證。然而，這種方法依賴研究人員對已有知識的理解，以及他們提出假設的能力。此外，受既有學科框架和研究范式限制，這些假設往往難以跳出理論框架，限制了科學新發(fā)現(xiàn)。AI的出現(xiàn)，使得研究者可以從數(shù)據(jù)出發(fā)，通過AI分析處理數(shù)據(jù)，從而獲得新靈感。

“比如生命系統(tǒng)，你很可能事先想象不出來超越傳統(tǒng)框架的假設。這就需要AI幫助分析處理數(shù)據(jù)后才能給你靈感，需要AI幫助發(fā)現(xiàn)規(guī)律。先有數(shù)據(jù)，再談別的。這就是數(shù)據(jù)驅動的研究范式?！睖f。

抓住AI for Science機遇，推動科技創(chuàng)新

“把‘生命’去掉，僅留下‘科學’二字，把生命系統(tǒng)作為對象，用科學眼光研究它?？蒲泄ぷ髡邞⒅乩肁I發(fā)現(xiàn)新原理新規(guī)律，以推動科研互動、前進?！?/p>

湯超指出，生命科學的本質更為復雜，涉及從分子到細胞乃至整個生命體的多層次與多維度的交互。因此，生命科學如今正在經(jīng)歷一場由于技術進步和與物質科學、工程、信息等學科交叉融合而產(chǎn)生的革命。

以深度學習為代表的AI技術兼顧了效率與準確性，融合不同領域專業(yè)知識，將未知結論推導出來，從而反向推動該領域發(fā)展，得到在經(jīng)驗領域具有前瞻性的結果。

談及AI在生命科學領域的新突破，他認為，盡管AlphaFold在預測蛋白質結構方面取得了巨大成就，但這僅僅是生命科學領域“萬里長征第一步”。人工智能當前的應用成果主要集中在分子層面，如核酸、蛋白質、抗體和藥物設計。未來，研究方向將向更高層次拓展，整合多模態(tài)、多尺度數(shù)據(jù)，并利用AI發(fā)現(xiàn)生命系統(tǒng)中的新規(guī)律和新原理。

“我預言下一個諾貝爾物理獎會給Science of AI，即AI背后的科學。AI實際上也是一個復雜系統(tǒng)，為什么數(shù)據(jù)多了、參數(shù)多了，其能力就會得到大大提升？這背后的科學原理是什么？需要科研工作者去發(fā)現(xiàn)?！?/p>

由于中國在AI應用場景方面具有優(yōu)勢，擁有大量數(shù)據(jù)，AI的興起為中國科技創(chuàng)新提供了歷史性的機遇。湯超認為，“科技創(chuàng)新是一個系統(tǒng)工程，需要多方面的共同努力，共同打造一個更有利于原始創(chuàng)新的環(huán)境?！?/p>

可以預見，隨著認知智能發(fā)展，人工智能未來將不再局限于某一特定科學領域，還將會擴展到文學、藝術、歷史等人文社會科學領域。對此，湯超還建議，“科研興趣和專注是非常重要的，廣大科研工作者應培養(yǎng)對科學的品位，不斷思考和提高。青年人要解放思想，開闊視野，理科生不要專盯著理科，工科生不要專盯著工科，多多接觸一些不同的東西，學科間很多東西都會互相啟發(fā)?！保ㄖ旒引R）