科技日?qǐng)?bào)記者 崔爽

人工智能是引領(lǐng)當(dāng)前新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)。今年的政府工作報(bào)告提出，持續(xù)推進(jìn)“人工智能+”行動(dòng)，將數(shù)字技術(shù)與制造優(yōu)勢(shì)、市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)更好結(jié)合起來，支持大模型廣泛應(yīng)用。

在科學(xué)領(lǐng)域，人工智能驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究（AI for Science）是落實(shí)和響應(yīng)國家《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，加速我國科學(xué)研究范式變革和能力提升，提升我國科技創(chuàng)新能力、搶占全球科技制高點(diǎn)的重要支撐。日前，中國工程院院士、之江實(shí)驗(yàn)室主任、阿里云創(chuàng)始人王堅(jiān)表示，“賦能”這個(gè)詞低估了人工智能對(duì)科學(xué)的顛覆，人工智能不是一次工具的革命，而是一次科學(xué)革命的工具或者是科學(xué)革命性的工具。

在青藏高原追溯水的來源，對(duì)珊瑚礁進(jìn)行生態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)自主天文觀測(cè)……在人工智能驅(qū)動(dòng)科學(xué)研究的浪潮下，中國科學(xué)院多個(gè)研究所正通過接入阿里通義千問QwQ-32B推理大模型，掀起一場(chǎng)從“上天”到“入地”，從“觀星”到“察水”的科研智能化遠(yuǎn)征。

探索太陽耀斑之謎

耀斑是太陽最劇烈的活動(dòng)現(xiàn)象之一，每隔11年就會(huì)大爆發(fā)。一次典型的X級(jí)耀斑，能在幾十分鐘內(nèi)釋放出相當(dāng)于100億顆氫彈同時(shí)爆炸所釋放的能量。

為了破解耀斑爆發(fā)之謎，過去很多科學(xué)家從耀斑演化的物理過程進(jìn)行研究，希望透過物理機(jī)理尋找爆發(fā)先兆。近年來，學(xué)者們從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)角度出發(fā)，開始用深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)開展研究。然而，隨著觀測(cè)數(shù)據(jù)的不斷積累和數(shù)據(jù)特征維度的不斷增加，對(duì)算法規(guī)模的要求越來越高，研究人員亟需對(duì)海量多模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，以探索太陽耀斑之謎。

大模型的出現(xiàn)帶來新解法。

在中國科學(xué)院國家天文臺(tái)，科研人員利用阿里千問QwQ-32B構(gòu)建的金烏·太陽大模型，對(duì)太陽耀斑進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

國家天文臺(tái)人工智能小組核心成員李瑀旸對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者介紹，在Qwen系列模型的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)通過監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)，訓(xùn)練模型“理解、回答太陽物理問題”和“認(rèn)識(shí)、分析太陽圖像”的能力。其中，太陽耀斑爆發(fā)預(yù)報(bào)任務(wù)以SDO（太陽動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)）衛(wèi)星公開數(shù)據(jù)、懷柔基地35厘米磁場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)和夸父一號(hào)（ASOS）全日面矢量磁像儀數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到領(lǐng)域內(nèi)前沿水平。

“天文大模型‘星語3.0’則接入興隆天文臺(tái)司天mini望遠(yuǎn)鏡矩陣，可自主控制觀測(cè)、分析數(shù)據(jù)并推薦后續(xù)計(jì)劃。”李瑀旸介紹，“全新升級(jí)的星語大模型正在向智能體方向發(fā)展，將吸收更多細(xì)分領(lǐng)域知識(shí)，融合現(xiàn)有科研模型、算法，進(jìn)一步提升科研效率。”

他還提到，科研對(duì)數(shù)據(jù)安全要求極高，因此，部分科研場(chǎng)景會(huì)把模型部署在本地，對(duì)此，QwQ-32B還能提供相對(duì)更低的部署成本，并且能滿足相關(guān)研究對(duì)模型能力的要求。

支撐青藏高原生態(tài)保護(hù)

青藏高原是世界屋脊、亞洲水塔，是地球第三極，也是未來全球氣候變化影響不確定性最大的地區(qū)。第二次青藏科考發(fā)現(xiàn)，青藏高原固態(tài)水正在快速融化、液態(tài)水呈增加趨勢(shì)，亞洲水塔失衡。

氣候變化導(dǎo)致的不確定性，會(huì)對(duì)青藏高原造成潛在的水資源和能源保供風(fēng)險(xiǎn)。

為此，中國科學(xué)院青藏高原研究所聯(lián)合阿里云打造了首個(gè)專注于氣候變化適應(yīng)領(lǐng)域的水-能-糧多模態(tài)推理大模型——洛書。

水-能-糧耦合是指水資源、能源系統(tǒng)和糧食生產(chǎn)之間復(fù)雜的相互依存和影響關(guān)系，這種關(guān)系在可持續(xù)發(fā)展的框架下尤為重要。它強(qiáng)調(diào)了這三個(gè)領(lǐng)域在資源利用、生態(tài)影響和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的緊密聯(lián)系，以及協(xié)調(diào)管理這些資源以實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)性的必要性。氣候變化會(huì)加劇水資源壓力、能源需求波動(dòng)和糧食生產(chǎn)不穩(wěn)定性。因此，研究水-能-糧耦合對(duì)于制定更有韌性的應(yīng)對(duì)策略至關(guān)重要，尤其在西藏地區(qū)。

中國科學(xué)院青藏高原研究所助理研究員夏萃慧介紹，洛書基于兩個(gè)模型打造：底層是中國科學(xué)院青藏所自研的科學(xué)模型思源（HydroTrace），依托青藏高原的時(shí)空數(shù)據(jù)訓(xùn)練而成，輸出結(jié)果包含兩部分，一是直接支撐水電生產(chǎn)預(yù)測(cè)的徑流量，二是精準(zhǔn)描繪水文過程的高維數(shù)據(jù)。“但這些數(shù)據(jù)人類無法直接理解和使用，思源接入通義千問后，可實(shí)現(xiàn)自然語言的查詢和輸出，將高維數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)，一線人員據(jù)此直接決策。”夏萃慧表示。

更值一提的是，洛書大模型結(jié)合科學(xué)模型和通義千問Qwen-32B，可以直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行推理分析、得出結(jié)論。“比如在枯水期要觀測(cè)什么，未來要做哪些工作來適應(yīng)氣候變化等等，現(xiàn)在都可以通過推理大模型得到解釋，輔助決策。”夏萃慧說，在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)還借助阿里云提供的AI計(jì)算資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，高效處理海量數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的快速實(shí)驗(yàn)和迭代，大幅提升科研效率。

未來，洛書還將接入Qwen-VL以高效識(shí)別圖像數(shù)據(jù)，與智能體Agent、具身智能觀測(cè)和空天地一體化動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心一起，為青藏高原生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

談到這場(chǎng)由人工智能驅(qū)動(dòng)的科研范式變革，王堅(jiān)表示，我們來到了一個(gè)由計(jì)算、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和基于大模型的協(xié)同密不可分的時(shí)代，AI對(duì)于生成科學(xué)假設(shè)、進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析科學(xué)數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律等都發(fā)揮著革命性作用，大大提升了科學(xué)研究的速度、廣度、深度和精度，呈現(xiàn)著蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。