在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的當下，各種語言大模型層出不窮。它們的對答如流與奇思妙想，帶給用戶新奇的體驗，也讓不少人選擇在閑暇時選擇“與人工智能聊聊天”。
只不過，它們“閑聊”尚可，一旦涉及專業(yè)問題，特別是深奧的科學問題，它們的回答就顯得有些“力不從心”。
蛇年伊始，松山湖材料實驗室與中國科學院物理所（以下簡稱物理所）、中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心（以下簡稱網(wǎng)絡中心）、中國科學院高能物理研究所散裂中子源、中國科學院贛江創(chuàng)新研究院（以下簡稱贛江創(chuàng)新院）、中國科學院大學等單位，共同開發(fā)MatChat AI Agent大模型，讓“人工智能+”率先走進材料學專業(yè)領域。
物理所研究員劉淼在接受《中國科學報》采訪時表示：“MatChat AI Agent的出世，意味著自然科學的垂類模型時代到來。”
MatChat AI網(wǎng)頁 受訪者供圖
科學背景？雄厚！
學習能力強是語言類人工智能大模型最強有力的優(yōu)勢，這讓它們在學習海量科學知識時毫不費力。那么，如果只“喂”給人工智能大模型某一學科的知識，能否將其培養(yǎng)為這一學科的知識大家呢？
2023年，來自物理所的孟勝、劉淼團隊就開始嘗試材料學科人工智能大模型——MatChat的研發(fā)。他們從3萬余條無機材料的合成數(shù)據(jù)出發(fā)，訓練了MatChat初代模型，它可用于預測無機材料的合成方案。團隊將該模型進行開源，并與網(wǎng)絡中心合作，開發(fā)了在線網(wǎng)站，使其成為了“人工智能+材料科學”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，團隊發(fā)布了基于深度學習圖結(jié)構(gòu)的通用預訓練力場（graph-based pre-trained transformer force field ，簡稱GPTFF）。它不僅能夠充分利用海量數(shù)據(jù)和transformer 算法的注意力機制，具備出色的精度和泛化能力，而且還可精確預測原子間相互作用，適用于幾乎任意無機化合物的近平衡態(tài)，能用于大體系及復雜體系的分子動力學模擬。不僅如此，它還支持開箱即用，用戶可跳過模型訓練步驟，直接開展化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、相變模擬、物質(zhì)輸運等科學問題。
2025年伊始，MatChat再次進化，MatChat AI Agent誕生，人工智能大模型成為材料學科專家的愿望更近了。劉淼解釋說：“MatChat AI Agent在原理上結(jié)合了大語言模型和檢索增強生成技術(shù)，形成了一個強大的知識庫，用戶可以通過自然對話的形式獲取科學研究中的專業(yè)知識。”
幻覺？消除！
與人工智能大模型進行對話時，它有時會編造看起來合理或可信的信息但實際并不存在的信息，被稱為幻覺，簡而言之就是人工智能在“一本正經(jīng)地胡說八道”。日常對話時，偶爾出現(xiàn)的幻覺無傷大雅，但涉及嚴謹?shù)目茖W領域時，這樣的幻覺可能是致命的。
為了消除人工智能幻覺隱患，研究人員訓練MatChat AI Agent通過提取28萬余篇材料科學、物理、化學論文中的知識，形成自己的儲備知識庫。這讓它在面對材料學領域?qū)I(yè)問題時，毫不怯場，不僅能夠提供高質(zhì)量的真實信息，規(guī)避雜亂無效甚至誤導回答，甚至能夠在提供文字答案的同時，迅速生成圖表，并在文末附上文獻資料來源。
“與其他通用大語言模型相比，MatChat AI的回答更具專業(yè)性。科學問答的同時確保信息精準溯源，并且保留了科研人員熟悉的學術(shù)排版風格。”劉淼表示。
作為使用者，物理所研究員李世亮對MatChat AI Agent的表現(xiàn)十分滿意：“MatChat AI Agent回答得挺好！我們正在合成一類超導新材料，需要助熔劑，MatChat給出了很靠譜的回答。”贛江創(chuàng)新院研究員王路也認為：“作為學術(shù)研究，我更傾向于用MatChat，答案都是基于科技論文的結(jié)果，而不是亂說的。如果文獻量繼續(xù)增加，這個模型會更有用。”
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，一直致力于“人工智能+材料科學”研究，通過高通量計算和數(shù)據(jù)，解決材料科學問題。他帶領團隊自主研發(fā)的Atomly的材料庫，包含約35 萬個無機化合物、原子結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、熱力學穩(wěn)定性、X射線衍射圖樣等信息。
“目前，MatChat AI的知識庫尚未接入Atomly，也就是說未來它的潛力無限。天花板可以說是不存在的。”劉淼介紹說。
現(xiàn)在，MatChat AI Agent已經(jīng)正式面向公眾免費開放使用。未來，它將通過團隊自主開發(fā)的“機器人材料科學家”實現(xiàn)材料的自主設計、篩選、合成、表征、迭代；實現(xiàn)7×24小時無人化、自主化研發(fā)。“它也能實現(xiàn)無機材料固相合成，實驗過程高度標準化，實驗狀態(tài)參數(shù)全程可監(jiān)控、可溯源。”劉淼說。與大多數(shù)業(yè)內(nèi)同類自動化實驗室基于液相操作相比，MatChat AI Agent填補了在無機固相材料自動化合成方面的空白。
“我深信人工智能還將為科學插上翅膀，讓科學飛得更快。我們團隊一直在這個領域探索，MatChat還只是一個前奏，未來還將會有一系列激動人心的進展。”中國科學院院士、物理所研究員汪衛(wèi)華表示。
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