探索AI for Science 復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊有話說

6月27日，國內(nèi)高校最大的云上科研智算平臺CFFF(Computing for the Future at Fudan)在復(fù)旦大學(xué)正式上線。復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊積極探索AI for Science，引發(fā)和會各界關(guān)注。

圖說：趙東元院士在指導(dǎo)學(xué)生實驗

在化學(xué)領(lǐng)域，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授、中國科學(xué)院院士趙東元用新方法尋找新材料。

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鉆研介孔材料多年、曾獲國家自然科學(xué)一等獎的他對CFFF平臺推進(jìn)AI for Science研究充滿期待：“CFFF平臺的上線就像我們擁有了一個‘大科學(xué)裝置’，讓做科研如虎添翼。實驗科學(xué)的數(shù)據(jù)非常多，基于這一平臺，如果可以通過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)找到設(shè)計一種材料的最佳路線，將會省掉很多時間，我們對物質(zhì)觀的認(rèn)識也會更加深入?！?/p>

在趙東元看來，科研范式已經(jīng)到了研究復(fù)雜體系的新階段?！艾F(xiàn)在似乎沒有出現(xiàn)像愛因斯坦這樣偉大的科學(xué)家，沒有量子力學(xué)這樣偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)了，為什么?實際上，我們我們現(xiàn)在是在復(fù)雜體系下來研究科學(xué)，當(dāng)然要借助更多的工具、不同的交叉學(xué)科融合來共同推進(jìn)科研進(jìn)展，AI就是一個很好的工具。”

也正因此，趙東元認(rèn)為，AI for Science，既包含科學(xué)本身的創(chuàng)新，也包含AI等工具和平臺的創(chuàng)新，“技術(shù)創(chuàng)新其實和科學(xué)創(chuàng)新現(xiàn)在結(jié)合非常緊密，科學(xué)的發(fā)展會促進(jìn)技術(shù)的變化，而技術(shù)為人類提供視野、工具，也會促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展?！?/p>

趙東元特別提到，創(chuàng)新需要環(huán)境的涵養(yǎng)：“對復(fù)雜體系的研究突破，絕不是靠某一個人或某個團(tuán)隊，它是一個群體效應(yīng)，需要營造一個創(chuàng)新的環(huán)境，相互影響，共同提高，才能真正在科研中取得新突破?！?/p>

圖說：復(fù)旦大學(xué)劉智攀教授用AI等新方法探索化學(xué)研究并研發(fā)LASP平臺

復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系教授，劉智攀用AI預(yù)測化學(xué)反應(yīng)和結(jié)構(gòu)。他說，“我們課題組其實從2013年以后，就認(rèn)識到傳統(tǒng)的計算科學(xué)遇到了瓶頸，我們開始找一些新的工具來幫助做第一性原理的計算。后來我們關(guān)注到國外有一兩篇論文，可以通過AI的方法來幫助我們求解薛定諤方程，我們受此啟發(fā)也開始嘗試用AI的方法。在2016年的時候，我們突破了數(shù)據(jù)采集等難題，形成我們自己的方法和軟件，叫LASP?？梢哉f，我們開創(chuàng)了AI for chemistry的整個領(lǐng)域關(guān)于計算平臺的研發(fā)窗口期?！?/p>

在劉智攀看來，AI在計算化學(xué)中扮演了關(guān)鍵角色，“就是沒有這個方法的話，以前很多的化學(xué)反應(yīng)預(yù)測、結(jié)構(gòu)預(yù)測完全沒有法做。有了這個方法以后，現(xiàn)在就可以盲做，自動化地讓計算機(jī)來幫我們設(shè)計一些結(jié)構(gòu)，讓計算機(jī)來幫我們設(shè)計一些化學(xué)反應(yīng)，所以這是一個0到1的過程?！?/p>

這其中，怎么把化學(xué)的問題轉(zhuǎn)化成一個AI的問題，劉智攀認(rèn)為是AI for science的關(guān)鍵。隨著CFFF平臺的上線，他認(rèn)為這給科研帶來了極大的便利和新的機(jī)會。

“當(dāng)你把GPU卡和GPU卡全部給它超級連接起來以后，它可以做超大的模型?！眲⒅桥收J(rèn)為，這是加速的一個好辦法。

圖說：復(fù)旦李昊團(tuán)隊基于CFFF研發(fā)首個氣象大模型

復(fù)旦大學(xué)人工智能創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)研究院李昊團(tuán)隊近期發(fā)布了45億參數(shù)量的中短期天氣預(yù)報大模型-伏羲，預(yù)測效果在公開數(shù)據(jù)集上首次達(dá)到業(yè)界公認(rèn)的ECMWF(歐洲中期天氣預(yù)報中心)集合平均水平，并將預(yù)測速度從模式的小時級縮短到了3秒內(nèi)。這也是CFFF平臺上孕育出的第一個大模型。

“基于CFFF平臺的千卡并行智能計算，這樣一個規(guī)模的大模型只用一天就完成了訓(xùn)練。傳統(tǒng)的計算平臺是很難做到的?！崩铌唤榻B說，訓(xùn)練這個大模型對顯存、計算、傳輸帶寬等硬件提出了嚴(yán)苛的要求，CFFF平臺圓滿完成了這一任務(wù)。

圖說：復(fù)旦大學(xué)周陽老師用計算探索社會科學(xué)

不僅是理工學(xué)科，社會科學(xué)也需要足夠的算力支持。復(fù)旦大學(xué)大數(shù)據(jù)研究院，青年副研究員周陽教授舉了一個“極端”例子：如果我們能夠把每一個人的行為都刻畫出來，把微觀行為刻畫與交互到極致，當(dāng)算力足夠的時候，我們就能夠刻畫出來整個社會的一個運(yùn)行方式。

但以往傳統(tǒng)的社會科學(xué)研究中，這樣的數(shù)據(jù)和算力需求存在重重挑戰(zhàn)。周陽認(rèn)為 “因為有了AI技術(shù)的出現(xiàn)，有了智算平臺的支持，新類型的數(shù)據(jù)得以進(jìn)入研究中?！?/p>

“它還能在一定程度上解決我們硬件上的約束，這將加速了交叉學(xué)科的發(fā)展。有了這樣的一個平臺，可以解決算力方面的要求?！敝荜栒f。

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