《科學革命的結構》一書認為,范式是科學研究的方法論,而范式的突破則會帶來一系列科學革命。
今天,科學研究又站在一個關鍵的歷史節點:當算力、數據、AI大模型等技術快速交織發展之際,人工智能正推動科研范式加速從數值模擬、大數據分析向科學智能(AI for Science,以下簡稱AI4S)演進,這標志著科學研究的基本方式和邏輯體系將迎來全面重塑。
在此背景下,如何支撐起科研范式快速、高效地演進,就成為當下科學界與產業界的焦點。近日,中科曙光正式發布國內首個科學大模型一站式開發平臺OneScience,成功填補產業發展的空白,并大膽提出用“三小時開發一個模型”,助力科研人員叩響智能時代科研探索的大門。
正如中科曙光高性能計算產品事業部總經理李柳所言:“OneScience平臺的核心思路是解決目前科研領域所面臨的各種共性問題,通過將數據、模型乃至知識、經驗打包到OneScience平臺之中,從而提升科研人員的科學模型研發效率、縮短研發周期和加快科研探索。”
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中科曙光高性能計算產品事業部總經理李柳
AI4S 的共性挑戰不容忽視
AI for Science是通過人工智能技術解決傳統科研難題、加速科學發現的新型研究范式。
《Nature》雜志的《AI for Science 2025》報告指出,現代科學研究所面臨的維度和復雜性挑戰巨大,是數值模擬、大數據分析等傳統科研范式很難有效應對的;而借助深度學習、大模型等人工智能技術,AI for Science將徹底重塑科研流程并加速科學發現。
AI for Science具備數據融合、模型融合、知識引導、科學實驗與AI系統閉環等關鍵特征。這其中,科學大模型又至關重要。科學大模型通過不斷借鑒和應用成熟的通用大模型,模型參數量持續增加,不僅帶來科研場景的效率與精度大幅提升之外,還能有效降低計算成本、研發周期,便于輔助科研人員發現科學內的規律和科學智能體系的建立。
與此同時,當下科研大模型部署與應用所面臨的共性挑戰也不容小覷。例如,科學數據是極其多樣化和碎片化的,如何為科學大模型建立起高質量科研數據集尤為關鍵;另外,不少模型的訓練機制、參數細節和優化過程并不公開,導致科研人員在模型能力驗證、獲取與選擇等面臨困難;加上開發工具鏈分散、軟件環境復雜,導致科學大模型在真實的科研場景中就像一輛陷入泥潭的跑車,空有一身本領,卻難以盡情施展。
基于此,中科曙光推出OneScience,為科研人員帶來覆蓋全場景、全流程的統一科學大模型開發平臺。
“三小時一個大模型”成為可能
《科學智能全球發展觀察與展望》報告指出,AI for Science 正加速推動科研從“作坊模式”加速走向“平臺模式”。
所謂“平臺模式”,并非要限制科研人員的創造力;相反,通過平臺的力量,科研人員不僅能從繁瑣的“體力勞動”束縛中解放出來,還能實現不同工具、科研人員之間的高效協同,在科學探索中充分發揮創造力;更能實現數據、資源的高效利用,甚至讓跨學科研究大幅前進。
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毫無疑問,中科曙光科學大模型一站式開發平臺OneScience就是科研“平臺模式”下的代表產品。它不僅可將零散模型與科研場景整合為統一科研智能平臺,還能覆蓋多學科領域從模型訓練到推理應用的全流程,更可讓科研人員“開箱即用”,“一鍵”開啟科學大模型研發。
具體來看,OneScience目前支持多個領域、數十個科學熱點模型,并提供涵蓋單卡、單節點多卡以及多節點多卡訓練等配置,以便于用戶進行科學大模型性能優化、參數調優以及跨場景對比分析。其次,OneScience提供氣象與海洋預報、生命信息、材料化學等領域的高質量、高擴展的數據集,以及豐富的數據前處理工具和接口,為科研人員的大模型開發帶來極大便利;同時,OneScience對國產算力進行充分優化,系統性地開展多個學科模型的訓練與推理實踐,在國產算力下支持模型參數擴展到10億級別以上;最后,OneScience集成了眾多主流的模型訓練框架與工具,滿足科研人員在不同算力環境下高效構建與優化高性能模型的需求。
中科曙光OneScience平臺研發負責人劉東介紹,過去科學建模類似構建一個自己風格的房子,而OneScience則采用平臺化思路,為科研人員提供各種各樣的樣板間,模型、數據、訓練方式等就像樣板間的不同家具與風格,科研人員可根據自身需求快速封裝起來,達到快速開發模型的效果。
據悉,科學大模型一站式開發平臺OneScience是基于曙光在科研高性能計算領域30年積累以及“AI計算開放架構”理念打造而成的。曙光從2022年底即對AI4S建模等共性問題開展研究,之后正式啟動OneScience項目,并明確工程化路線和需要解決的挑戰;直至當下,OneScience已在AI4S工程化方面取得一系列進展,讓科學大模型研發效率提升百倍,使得“三小時開發一個模型”成為可能。
OneScience平臺的出現對于科研領域意義重大。以生物制藥為例,一個傳統的新藥研發周期平均在10-15年,成本高達20億至30億美元。但當AI深度介入后,這個周期曲線正在迅速拉平。李柳直言:“對于科研工作而言,將模型開發周期壓縮到3個小時具有重要意義,這意味著科研人員可以將更多時間、精力聚焦在科學探索上。”
事實上,中科曙光在打造OneScience過程中做了很多開創性工作。例如,科研領域當下大部分熱點模型均是基于國外計算卡研發的,為確保熱點模型在國產算力平臺上復現,中科曙光在模型對齊、模型效果、精度差異、問題定位等方面克服了大量困難;同時,中科曙光還對OneScience上科學建模做了全流程的驗證,并做到科研領域的全面覆蓋。
繼續,OneScience平臺接下來還將會探索接入智能體,讓智能體參與到OneScience的科學模型開發、調試與實驗復現中來,推動科研開發過程走向智能化。
落在實處,OneScience走開放之路
如今,“開放”已經成為中科曙光的核心戰略。同樣,OneScience平臺也將堅定不移地走開放之路。
目前,OneScience平臺在國產GPU上的復現與優化支持模型代碼,已可通過Github、Gitee、超算互聯網等多個社區平臺向業界開放下載。
除了代碼層面的開放之外,中科曙光還希望通過場景化方案的方式,來推動曙光AI超集群、OneScience等平臺在科研領域的應用。
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例如,中科曙光本次還發布了“曙光AI超集群”場景化方案,通過縱向穿透、橫向聯通的貫通式優化,實現從底層芯片、指令集到上層框架、應用的整體優化,去加速賦能科研探索工作。中科曙光智能計算產品事業部副總經理胡曉東介紹:“AI4S領域面臨著數據海量、模型復雜、實時性要求高等挑戰,利用AI超級群場景化方案可以快速、低成本的試錯和探索,從根本上加速了科學發現的進程。”
此外,中科曙光OneScience平臺已經在超算互聯網上線,并迅速獲得眾多科研人員的高度認可。國家高性能計算機工程技術研究中心總工程師劉冠川表示,“傳統HPC時代,科研使用的路徑比較清晰和固定。進入到AI時代,AI技術不斷深入到科研場景之中,但AI大模型等正處于發展的‘動蕩期’,AI工具、框架更新迭代快,科研人員非常需要一個平臺提供經過驗證、有效的AI技術。”
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據悉,中科曙光未來還將吸納更多伙伴、用戶參與到OneScience的共建,不斷將科研領域的數據、知識、經驗融入其中。
綜合觀察
科研范式的每一次躍遷,都離不開工具的突破。AI for Science 所代表的科研新范式正開啟科學探索的新時代,而中科曙光的OneScience平臺就像是一位重要的“制器者”,它并不直接創造知識,卻為科研人員鍛造出最趁手的工具,讓其在科學探索中勇攀高峰。
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