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中国工程院院士王坚:让科学数据成为基础模型的“原住民”

发布时间:2026-07-18 内容来源:网络

  

中国工程院院士王坚:让科学数据成为基础模型的“原住民”(图1)

  正在迎来一次新的范式转折,而这一次推动变化的,不再只是语言数据,而是科学数据。未来真正重要的,不是训练一个更大的语言模型,而是让科学数据成为基础模型的“原住民(First-class Citizen)”。

  他表示,当前广受关注的大语言模型(LLM),本质上是建立在海量文本数据之上的基础模型。王坚院士指出,人类对文本的处理古已有之。“正如中国古文和古拉丁文原本没有标点和空格,为文本添加标点和空格的过程在本质上与今天大语言模型中核心的Tokenize(分词)逻辑有异曲同工之妙。大语言模型将人类对文本数据的理解和使用推向了前所未有的高度。”

  然而,科学研究中的大量关键信息并不以文本形式存在。如果的视野始终停留在分析由人类写成的论文和代码层面,就难以真正触及科学的本质。王坚以地球科学为例指出,超过70%的地学关键信息来源于光谱、地震波等原始物理数据,而非学术论文中的文字。“一张图胜过千言万语,而一段光谱可能胜过千万张图。”

  王坚表示,未来的基础模型应当直接面向科学数据,实现文本、代码和科学数据的统一建模。

  王坚以天文学领域的案例买球平台说明“范式变革”。2024年11月,美国天文学家杂志发表了一篇仅有单作者的研究,发现了近150万个此前从未被编过目的太空物体,而这位唯一的作者是一名18岁的高中生,所用数据来自一颗已退役的监测小行星的卫星。王坚指出,我们对数据的理解远没有到这个程度。他援引《科学革命的结构》一书观点,强调在旧数据里发现新问题是科学变革的基本逻辑,正如伽利略使用的数据来自第谷的积累而非自己新采集。

  “科学突破不仅来自新的实验,也可能来自对已有数据的重新挖掘。”王坚表示。

  王坚回顾了“基础模型”概念的由来。2021年,斯坦福大学教授首次明确提出“Foundation Model”一词。他指出,大语言模型(LLM)本质上是建立在文本数据上的基础模型。他以中文古时没有标点符号、古拉丁文没有空格和标点为例,说明文本处理在人工智能出现之前就已存在,加空格、加标点与今天Tokenization(分词标记化)的逻辑相似。大语言模型将人类对文本的处理和使用带到了前所未有的高度。

  回到科学领域,王坚提到12年前与地球科学家讨论如何用人工智能帮助地球科学时,科学家提出了三个朴素要求:获取所有科学数据、获取相关领域研究论文、拥有基础设施。他指出,今天的人工智能在第一个条件上仍远未满足,当前大部分AI for Science工作只是让AI阅读了科学论文的文本,远未触及科学数据本身。在地学领域,70%以上的信息不在文本中,而在光谱、地震波、声波等信号里。“一张图胜过千言万语,但一段光谱胜过千万张图。”王坚说。

  王坚介绍,之江实验室几年前定义了“科学基础模型”,建立在科学数据基础上,而非科学论文文本上,目标是让科学数据成为大模型的原住民,该工作代号021(Zero to One)。他强调,科学基础模型要将文本、代码、科学数据放入同一空间、同一模型完成所有任务,它不是垂直领域的模型,而是独立的技术模型。

  王坚以与南京大学沈树忠院士团队合作的GeoGPT为例。地球科学研究石头,目标是让石头说话,了解世界演进。地球约38亿年前诞生,时间尺度以百万年计。科学家希望将时间精度从百万年提升至一万年,这是几个数量级的提高。化石中存“Signor-Lipps Effect”(模糊效应)——最后一个消失的物种不会变成化石,化石形成是随机的,找到的化石不意味着该物种在那一时刻最后消失,这使得时间确定极为困难。

  今年7月1日,在第五届地层学大会上,沈树忠院士团队参考了10万种生物种类和近2万多个断层数据,利用GeoGPT将数据放到统一时间轴上,构建出目前世界上最完整最精确的地质时间轴。上周,GeoGPT入选联合国科学促进可持续发展十年认可清单。王坚指出,治理结构至关重要,该模型四年多前就建立了全球治理结构委员会,对工作的全球影响起了重要作用。

  王坚还表示,科学基础模型使人工智能到了非常不一样的转折点——未来,人工智能变得跟数学一样基础,不再是一个独立的领域。他总结道,数学在人类科学史上所起的作用,一定会是人工智能在未来50年对科学研究所起的作用。