浙江大学DeepSeek公开课 第二季第2期讲座 - 朱霖潮(附PPT下载)

大家好！今天给大家带来一个重磅分享——浙江大学DeepSeek系列专题线上公开课第二季 第2期的PPT内容！

这次公开课中朱霖潮研究员主要分享了AI是如何重塑科研方法论的。

讲座：AI重塑科研方法论

浙江大学 朱霖潮 研究员

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浙江大学 deepseek 公开课 第2季 第2期 - PPT和视频

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AI重塑科研方法论：从范式变革到实践突破

一、科研范式的四次历史性跨越

朱霖潮研究员系统梳理了人类科学研究的四次范式演变：

1. 经验观察范式（公元前-17世纪） 以甲骨文记录、伽利略自由落体实验为代表，通过直接观察和简单实验总结规律。亚里士多德"物体越重下落越快"的谬误被伽利略实验证伪，揭示了单纯经验驱动的局限性。

2. 理论驱动范式（17世纪-20世纪中叶） 牛顿定律、麦克斯韦方程组等突破，标志着数学工具与第一性原理的结合。科学家通过逻辑演绎构建理论体系，量子力学发展尤为典型——当实验观测受限时，薛定谔方程等理论工具成为微观世界研究的基石。

3. 计算仿真范式（20世纪中叶-21世纪初） 计算机的出现解决了复杂系统模拟难题。典型案例包括：

• 密度泛函理论（DFT）计算多电子体系

• 汽车碰撞数字仿真替代实体实验

• 天气数值预报系统开发 该范式将计算提升为与理论、实验并列的科研支柱。

1. 数据驱动范式（21世纪-至今） 面对天文观测、粒子对撞机等产生的PB级数据洪流，机器学习成为新工具。James Gray提出的"第四范式"强调从数据中直接挖掘规律，突破传统假设验证的局限。

二、AI驱动的第五范式革命

以DeepMind的AlphaFold为例，揭示AI如何突破传统科研瓶颈：

1. 蛋白质折叠世纪难题

• 生物学"圣杯"问题：从氨基酸序列预测三维结构

• 传统困境：冷冻电镜解析单结构需数月，计算模拟搜索空间达10^300量级

• 数据鸿沟：已知序列超亿条，实验解析结构仅18万（2020年）

1. AlphaFold的突破性进展

• CASP竞赛推动：1994年启动的盲测机制建立评估标准

• 关键转折点：

• 2018年AlphaFold1首超传统方法（CASP13）

• 2020年AlphaFold2达到实验精度（CASP14，GDT_TS 92.4分）

• 技术特征：

• Transformer架构处理长程相互作用

• 多任务学习框架融合物理约束

• 端到端优化突破模块化设计局限

1. 科学界里程碑意义

• 2023年诺贝尔化学奖授予AlphaFold核心团队

• 结构生物学效率革命：预测2亿+蛋白质结构（覆盖98.5%人类蛋白质）

• 引发科学哲学讨论：黑箱模型是否属于科学发现？

三、AI赋能的科研全流程变革

1. 知识获取革新

• 智能文献解析：LLM实现跨学科知识融合

• 动态知识图谱：实时关联实验数据与理论模型

1. 实验设计优化

• 自动驾驶实验室：MIT自驱动实验平台效率提升10倍

• 逆向设计系统：NVIDIA SimNet加速流体仿真百倍

1. 多尺度建模突破

• 华为盘古气象大模型：全球天气预报提速万倍

• 材料基因工程：深度势能模型实现亿级原子模拟

1. 小数据场景创新

• 生成式AI：上海交大团队用GAN生成罕见病影像数据

• 迁移学习：AlphaFold成功应用于RNA结构预测

四、未来科研生态展望

1. 阶段目标（参照OpenAI分级）

• L3：专用AI系统（如AlphaFold）

• L4：自主科学发现系统

• L5：跨领域协同创新网络

1. 关键挑战

• 可解释性问题：黑箱模型与科学原理的鸿沟

• 评估体系重构：如何定义AI参与的科研成果

• 伦理边界探讨：自主科研系统的责任归属

1. 中国实践

• 浙江大学AI4S中心建设多模态科学大模型

• 之江实验室"天基"系统实现天文数据智能处理

• 华为盘古大模型在气象、药物领域落地应用

朱霖潮研究员总结指出，AI正在重塑"观察-假设-验证"的科研基础逻辑。当AI能够自主提出可证伪的科学假说时，人类将迎来真正的科学范式革命。

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