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AI for Science(AI4S)行业发展趋势学习札记
2026-07-10 18:35
AI for Science(AI4S)行业发展趋势学习札记
AI开始从技术(Technology)向科学(Science)方向渗透。
AI4S的本质是方法论级别的迁移——将传统依赖实验驱动的科学问题,转化为"计算+数据驱动"的问题求解范式,理论上适用于所有可被建模与数据化的科学场景。
这与过去每一次科研工具革新(实验→理论→计算→数据科学)的量变不同,它是底层逻辑的质变。
AI4S发展大概划分为三阶段:概念导入期(2016-2021)→ 大规模基础设施建设期(2021-2026)→ 全面渗透期(2026年及以后)。
当前行业正处于第二阶段末期、第三阶段的起点,这个节点的核心特征是:少数细分领域开始出现商业化收入,但整体仍属于"数据飞轮"建设阶段。

核心技术方向进展

1、蛋白质结构预测 → 向多分子交互延伸

AlphaFold系列是AI4S的标志性事件,已彻底重塑生物学基础设施。
AlphaFold2:CASP竞赛评分92.4,荣获2024年诺贝尔化学奖,累计用户超200万科研人员,生成蛋白质数据库逾2亿种。
AlphaFold3(2024):突破单蛋白预测,能预测蛋白质-DNA/RNA/配体等全生物分子相互作用,分子间相互作用准确率提升+50%。
IsoDDE(2026年2月):DeepMind拆分公司Isomorphic Labs发布的商业药物设计引擎,在"未见过蛋白+未见过分子"的独立评测中成功率50.0%,领先AlphaFold3约2.3倍;抗体抗原预测领先开源Boltz-2近20倍。
J.P. Morgan指出,AI将靶标识别与验证周期从传统6-12个月压缩至约2-3个月
2、 AI制药(AIDD):商业化验证期加速突破
关键指标
传统方法
AI赋能后
靶标识别验证
6-12个月
2-3个月
临床前候选药物(PCC)产生
平均4.5年
12-18个月
每项目合成分子数
数千
60-200个
蛋白折叠模拟(昌平实验室)
数月至数年
缩短至数天(速度提升3-6个数量级)
抗体开发成功率
个位数%
约40-50%
全球AIDD市场规模:2019年54亿美元→2023年119亿美元,2032E 746亿美元,CAGR 22.6%(弗若斯特沙利文)。

3、材料发现:替代传统"大海捞针"实验

Google DeepMind GNoME利用深度学习预测了数百万种稳定的新材料结构,规模相当于人类过去几十年实验发现总和的数倍,为电池技术与超导材料研发提供庞大候选库。
中科院计算所AI材料筛选模型已将材料筛选时间从数年缩短至数天。2026年聚焦方向:可降解塑料、高效储能材料等可持续材料产业化。
4、气象/地球科学:数据驱动正在"降维打击"数值模拟
Google WeatherNext 2在99.9%的预测变量和时间跨度上,准确率均优于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)HRES系统,且推理速度提升数个数量级。
NVIDIA于2026年1月发布Earth-2开放气象模型系列,覆盖最长15天全球天气预测及0-6小时局地强天气预报。
华为盘古气象:深圳气象局基于盘古科学计算大模型升级的"智霁"气象大模型已商业部署。

5、 AI Scientist(自主科研智能体):从辅助工具到主动科研者

这是目前最前沿、商业化最早期的方向,但已有重要里程碑。复旦大学(2026-06-22)梳理的关键系统时间线:
2025年1月:Sakana AI AI Scientist v2——首篇全自动AI论文通过同行评审。
2025年9月:西湖大学DeepScientist——首次超越人类SOTA的自主发现。
2026年2月:上海科学智能研究院+复旦大学发布"大圣"科研智能体——支撑FIC类药物发现(潜在价值5亿美元),新型补锂剂研发转化价值约2000万元,平台汇聚400余科学模型、22PB高价值数据,入驻团队增长1200%。
2026年5月:Google Gemini Co-Scientist,多智能体协作,Nature发表。

全球政策与产业布局

1、中国

中国AI4S相关支持政策数量从2017年以来持续攀升。
2025年8月,国务院《关于深入实施"人工智能+"行动的意见》将"人工智能+科学技术"列为六大领域之首,明确提出"加快探索AI驱动新型科研范式"。
2026年4月,中国最大AI4S计算集群(6万卡)发布——全栈国产自主可控,规模在全球范围处于顶尖水平,全面支撑国家超算互联网应用。
华为盘古大模型于2026年3月全面开放(718B至1B版本矩阵);MindSpore Science框架强化科学计算功能。

2、海外

国家/地区
政策行动
时间
核心内容
美国
"创世纪计划"
2025年11月
白宫行政令,将AI4S提升为国家级工程,能源部牵头,整合联邦算力数据资源,面向生物技术、关键材料训练科学基础模型
欧盟
"科学人工智能战略"
2025年10月
1.07亿欧元启动,统筹欧洲算力/数据/人才,以"欧洲科学AI资源"为核心抓手,并通过"AI工厂"布局基础设施
英国
《AI促进科学研究战略》
2025年11月
系统布局AI科研基础设施
日本
《科学技术与创新白皮书》
2024年
首次将"科研智能"列为重点任务,构建算力-网络-数据一体化科研基础设施
3、科技巨头
Google 2026年资本开支计划提升至1800亿-1900亿美元,管理层明确表示相当比例资金将投向量子计算、机器人、AI药物研发等。
NVIDIA已将AI4S与大语言模型、具身智能并列为AI三大战略方向。
自AlphaFold获诺贝尔奖以来,OpenAI(GPT-Rosalind推理模型)、Anthropic(2025年10月成立医疗健康部门+并购AI生物技术团队+自建湿实验室,宣称"将生命科学研发周期压缩十倍")也相继切入AI生命科学。

商业化进展与观察信号

行业仍处早期萌芽成长阶段,总体空间"万亿美元级别",但绝大多数细分方向的商业化路径尚未清晰。
据预测,AI+生命科学(未来三年)和AI+材料科学(未来五年)未来将率先进入商业化验证阶段,AI+地球科学和AI+能源科学更多处于基础设施建设期。
以AI制药(AIDD)为例,市场目前争议不在于方向,而在于"商业化拐点何时实质到来"。
乐观派认为2026-27年AI制药平台进入规模化授权阶段;
审慎派认为从早期授权到临床成功率验证还有2-3年滞后,当前收入质量仍高度依赖BD首付款,可持续性有待检验。
这条逻辑链的最大前提是:AI原研药物能够通过临床验证——目前几乎所有AI制药公司的高估值,都建立在"AI研发的分子未来临床成功率高于传统方法"这一假设上。
这个假设迄今仍缺乏足够的III期临床数据支撑。Rentosertib是目前全球最接近"证伪或验证"这一假设的项目,2026年下半年启动III期,预计2028-2029年出数据。
一旦该项目或同类AI原研FIC药物在III期遭遇重大挫折,板块估值逻辑将面临系统性重估。

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