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第39卷第6期全球科技经济瞭望Vol.39No.6
2024年6月GlobalScience,TechnologyandEconomyOutlookJun.2024
美国人工智能驱动的科学研究新进展和部署动向
——以美国能源部为例
王兆然
（中国生态环境部，北京）
100006
摘要在算法、算力、大数据技术的共同支持下，人工智能逐渐展示出改变科学研究方法、提升
：
研究效率、促进科学发现等重要潜力，推动人工智能驱动的科学研究（AIforScience，AI4S）这一前
沿领域发展。现阶段，人工智能已在生物医药、数学、物理、化学、材料、海洋、地球科学、环境
和气象等不同领域取得突破性进展。美国联邦政府科技管理部门中，美国能源部凭借长期积累的人
才、高性能计算优势，积极探讨AI4S重点领域、发展方向和关键挑战，在组织机构、前沿基础设施、
研究项目等方面进行布局，旨在打造以高性能计算为核心的人工智能生态，解决科学研究、能源和
安全领域的关键问题。
关键词：美国能源部；人工智能科学；部署重点
中图分类号文献标识码ADOI10.3772/j.issn.1009-8623.2024.06.002
：G323；TP399：：
人工智能作为重要的驱动技术，不断向科学研形成AI4S这一前沿领域。1998年获得图灵奖的詹
究领域渗透，在促进科学发现、解决复杂工程问题姆斯·尼古拉·格雷（JamesNicholasGray）将大
等方面展示出强大的潜力。“人工智能驱动的科学数据主导的科学知识生产方式称为科学的“第四范
研究”（AIforScience，AI4S）已成为全球人工智式”[2]。人工智能已经在生物医药、数学、物理、
能的新前沿。美国是最早发展和部署人工智能的国化学、材料和海洋环境气象等多个领域带来新的发
家之一，一直以来，美国涉科部门和有关机构一直现、取得突破性进展，在高通量实验室的设计和优
积极探索这一前沿领域。化中，人工智能为探测物质、从细节中理解复杂的
[3]
自然现象等提供新的解决思路。
1研究背景
生物医药。生物医药是AI4S最热门的领域之
近10年来，自监督学习、几何深度学习和生一，人工智能工具已开始应用于药物发现、精准
成式人工智能等技术快速发展[1]。与此同时，人工医疗、辅助诊断、基因编辑和放射成像等诸多子
智能与不断发展的算力和大数据技术相结合，深度领域。最著名的应用是谷歌DeepMind于2020年
学习迅速成为计算机视觉、自然语言处理等领域的开发的AlphaFold2[4]，彻底改变了传统的蛋白质结
主导方法。构预测方法，截至2022年7月，AlphaFold蛋白质
上述进步推动下，人工智能逐渐展示出改进、结构数据库已拓展到超过2亿个蛋白质结构，几
加速和促进人们理解自然现象的能力，不断推动科
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