在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，各種語(yǔ)言大模型層出不窮。它們的對(duì)答如流與奇思妙想，帶給用戶新奇的體驗(yàn)，也讓不少人選擇在閑暇時(shí)選擇“與人工智能聊聊天”。
只不過(guò)，它們“閑聊”尚可，一旦涉及專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，特別是深?yuàn)W的科學(xué)問(wèn)題，它們的回答就顯得有些“力不從心”。
蛇年伊始，松山湖材料實(shí)驗(yàn)室與中國(guó)科學(xué)院物理所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)物理所）、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)中心）、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所散裂中子源、中國(guó)科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)贛江創(chuàng)新院）、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等單位，共同開(kāi)發(fā)MatChat AI Agent大模型，讓“人工智能+”率先走進(jìn)材料學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。
物理所研究員劉淼在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示：“MatChat AI Agent的出世，意味著自然科學(xué)的垂類(lèi)模型時(shí)代到來(lái)?！?span style="display:none">4kl即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
MatChat AI網(wǎng)頁(yè) 受訪者供圖
科學(xué)背景？雄厚！
學(xué)習(xí)能力強(qiáng)是語(yǔ)言類(lèi)人工智能大模型最強(qiáng)有力的優(yōu)勢(shì)，這讓它們?cè)趯W(xué)習(xí)海量科學(xué)知識(shí)時(shí)毫不費(fèi)力。那么，如果只“喂”給人工智能大模型某一學(xué)科的知識(shí)，能否將其培養(yǎng)為這一學(xué)科的知識(shí)大家呢？
2023年，來(lái)自物理所的孟勝、劉淼團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始嘗試材料學(xué)科人工智能大模型——MatChat的研發(fā)。他們從3萬(wàn)余條無(wú)機(jī)材料的合成數(shù)據(jù)出發(fā)，訓(xùn)練了MatChat初代模型，它可用于預(yù)測(cè)無(wú)機(jī)材料的合成方案。團(tuán)隊(duì)將該模型進(jìn)行開(kāi)源，并與網(wǎng)絡(luò)中心合作，開(kāi)發(fā)了在線網(wǎng)站，使其成為了“人工智能+材料科學(xué)”的經(jīng)典示范。據(jù)劉淼介紹，MatChat初代模型的論文曾發(fā)表在Chinese Physics B期刊，是該期刊最受歡迎的論文之一。
2024年初，團(tuán)隊(duì)發(fā)布了基于深度學(xué)習(xí)圖結(jié)構(gòu)的通用預(yù)訓(xùn)練力場(chǎng)（graph-based pre-trained transformer force field ，簡(jiǎn)稱(chēng)GPTFF）。它不僅能夠充分利用海量數(shù)據(jù)和transformer 算法的注意力機(jī)制，具備出色的精度和泛化能力，而且還可精確預(yù)測(cè)原子間相互作用，適用于幾乎任意無(wú)機(jī)化合物的近平衡態(tài)，能用于大體系及復(fù)雜體系的分子動(dòng)力學(xué)模擬。不僅如此，它還支持開(kāi)箱即用，用戶可跳過(guò)模型訓(xùn)練步驟，直接開(kāi)展化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、相變模擬、物質(zhì)輸運(yùn)等科學(xué)問(wèn)題。
2025年伊始，MatChat再次進(jìn)化，MatChat AI Agent誕生，人工智能大模型成為材料學(xué)科專(zhuān)家的愿望更近了。劉淼解釋說(shuō)：“MatChat AI Agent在原理上結(jié)合了大語(yǔ)言模型和檢索增強(qiáng)生成技術(shù)，形成了一個(gè)強(qiáng)大的知識(shí)庫(kù)，用戶可以通過(guò)自然對(duì)話的形式獲取科學(xué)研究中的專(zhuān)業(yè)知識(shí)?！?span style="display:none">4kl即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
幻覺(jué)？消除！
與人工智能大模型進(jìn)行對(duì)話時(shí)，它有時(shí)會(huì)編造看起來(lái)合理或可信的信息但實(shí)際并不存在的信息，被稱(chēng)為幻覺(jué)，簡(jiǎn)而言之就是人工智能在“一本正經(jīng)地胡說(shuō)八道”。日常對(duì)話時(shí)，偶爾出現(xiàn)的幻覺(jué)無(wú)傷大雅，但涉及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)領(lǐng)域時(shí)，這樣的幻覺(jué)可能是致命的。
為了消除人工智能幻覺(jué)隱患，研究人員訓(xùn)練MatChat AI Agent通過(guò)提取28萬(wàn)余篇材料科學(xué)、物理、化學(xué)論文中的知識(shí)，形成自己的儲(chǔ)備知識(shí)庫(kù)。這讓它在面對(duì)材料學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)問(wèn)題時(shí)，毫不怯場(chǎng)，不僅能夠提供高質(zhì)量的真實(shí)信息，規(guī)避雜亂無(wú)效甚至誤導(dǎo)回答，甚至能夠在提供文字答案的同時(shí)，迅速生成圖表，并在文末附上文獻(xiàn)資料來(lái)源。
“與其他通用大語(yǔ)言模型相比，MatChat AI的回答更具專(zhuān)業(yè)性?？茖W(xué)問(wèn)答的同時(shí)確保信息精準(zhǔn)溯源，并且保留了科研人員熟悉的學(xué)術(shù)排版風(fēng)格。”劉淼表示。
作為使用者，物理所研究員李世亮對(duì)MatChat AI Agent的表現(xiàn)十分滿意：“MatChat AI Agent回答得挺好！我們正在合成一類(lèi)超導(dǎo)新材料，需要助熔劑，MatChat給出了很靠譜的回答?！壁M江創(chuàng)新院研究員王路也認(rèn)為：“作為學(xué)術(shù)研究，我更傾向于用MatChat，答案都是基于科技論文的結(jié)果，而不是亂說(shuō)的。如果文獻(xiàn)量繼續(xù)增加，這個(gè)模型會(huì)更有用。”
Matchat AI的回答 受訪者供圖
天花板？不存在！
劉淼自2018 年加入物理所以來(lái)，一直致力于“人工智能+材料科學(xué)”研究，通過(guò)高通量計(jì)算和數(shù)據(jù)，解決材料科學(xué)問(wèn)題。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的Atomly的材料庫(kù)，包含約35 萬(wàn)個(gè)無(wú)機(jī)化合物、原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)穩(wěn)定性、X射線衍射圖樣等信息。
“目前，MatChat AI的知識(shí)庫(kù)尚未接入Atomly，也就是說(shuō)未來(lái)它的潛力無(wú)限。天花板可以說(shuō)是不存在的。”劉淼介紹說(shuō)。
現(xiàn)在，MatChat AI Agent已經(jīng)正式面向公眾免費(fèi)開(kāi)放使用。未來(lái)，它將通過(guò)團(tuán)隊(duì)自主開(kāi)發(fā)的“機(jī)器人材料科學(xué)家”實(shí)現(xiàn)材料的自主設(shè)計(jì)、篩選、合成、表征、迭代；實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)無(wú)人化、自主化研發(fā)?！八材軐?shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料固相合成，實(shí)驗(yàn)過(guò)程高度標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)驗(yàn)狀態(tài)參數(shù)全程可監(jiān)控、可溯源?！眲㈨嫡f(shuō)。與大多數(shù)業(yè)內(nèi)同類(lèi)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室基于液相操作相比，MatChat AI Agent填補(bǔ)了在無(wú)機(jī)固相材料自動(dòng)化合成方面的空白。
“我深信人工智能還將為科學(xué)插上翅膀，讓科學(xué)飛得更快。我們團(tuán)隊(duì)一直在這個(gè)領(lǐng)域探索，MatChat還只是一個(gè)前奏，未來(lái)還將會(huì)有一系列激動(dòng)人心的進(jìn)展?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、物理所研究員汪衛(wèi)華表示。
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