摘要科学研究的发展历程见证了从经验科学、理论科学、计算科学到数据科学的演变,目前正迈入由人工智能技术引领的第五范式——AI for Science (AI4S),这是科研范式的一次重大革新。本文深入探讨了科学研究从第一范式至第四范式的演进历程,并对第五范式的内涵、特点及其对科研领域的深远影响进行了分析。第五范式不是对以往范式的简单否定,而是与其相互补充、促进和融合,从而形成的一种迭代的新科研模式。同时,鉴于第五范式在科研伦理、数据安全和知识产权等方面可能会引发的一些新挑战,本文强调了加强跨学科合作、促进数据共享、推动算法创新和培养专业人才的重要性,旨在构建适应新时代科研伦理的框架,以确保第五范式科研的高质量与可持续性。
Abstract：The evolution of scientific research has traversed from empirical science,theoretical science,computational science to data science,and is now entering the fifth paradigm — AI for Science (AI4S),marking a significant transformation in the methodology of scientific inquiry.This paper delves into the progression from the first to the fourth paradigms of scientific research and meticulously analyzes the essence,characteristics,and profound implications of the fifth paradigm.The fifth paradigm does not simply negate the previous ones but complements,enhances,and integrates with them,forming an iterative new model of scientific research.Given the potential new challenges posed by the fifth paradigm in areas such as research ethics,data security,and intellectual property rights,this paper underscores the importance of enhancing interdisciplinary collaboration,promoting data sharing,driving algorithmic innovation,and cultivating specialized talent.The aim of this paper is to establish a framework that aligns with contemporary research ethics to ensure the high quality and sustainability of research under the fifth paradigm.
[1]苏明,陈·巴特尔.数据驱动下的人工智能知识生产[J].中国科技论坛,2021(11):51-56. [2]鄂维南.AI助力打造科学研究新范式[J].中国科学院院刊,2024,39(1):10-16. [3]黄哲.算力融合打造数智发展新引擎[N].中国计算机报,2023-06-12(8). [4]桑基韬,于剑.从ChatGPT看AI未来趋势和挑战[J].计算机研究与发展,2023,60(6):1191-1201. [5]杨青峰.产用融合——智能技术群驱动的第五制造范式[J].中国科学院院刊,2019,34(1):32-41. [6]郦全民,项锐.机器学习与科学认知的新方式[J].社会科学,2022(1):130-135. [7]王飞跃,缪青海,人工智能驱动的科学研究新范式:从人工智能4S到智能科学[J].中国科学院院刊,2023,38(4):536-540. [8]瞿晶晶,王迎春,赵延东.人工智能社会实验:伦理规范与运行机制[J].中国软科学,2022(11):74-82. [9]托马斯·库恩.科学革命的结构[M].上海:上海科学技术出版社,1980年. [10]杨伟国,张成刚,辛茜莉.数字经济范式与工作关系变革[J].中国劳动关系学院学报,2018,32(5):56-60. [11]HEY T,TANSLEY S,TOLLE K.Jim Grey on eScience:a transformed scientific method[C]//HEY T,TANSLEY S,TOLLE K.The fourth paradigm:data-intensive scientific discovery.Redmond:Microsoft Research,2009. [12]CULLINANE M J.Topological models for knowledge acquisition through observation[C].Proceedings of the International Conference on Artificial Intelligence,Las Vegas,2003. [13]MCCLUSKEY S.Essay review:lunar calendars,living the lunar calendar[J].Journal for the History of Astronomy,2013,44(4):485-487. [14]刘仲林.科学变革与文化新生的逻辑关联[J].今传媒,2018,26(2):164-165. [15]HERNANDEZ D V.Reflections on tutoring ancient greek philosophy[J].Studying Teacher Education,2014,10(2):117-129. [16]苗力田.亚里士多德选集(形而上学卷)[M].北京:中国人民大学出版社,2000. [17]RACE A .Christians and religious pluralism:patterns in the Christian theology of religions[J].Religious Studies,1984,20(3):f1-10. [18]王静.基督教与近代自然哲学的起源[J].求索,2007(10):3. [19]梁爽.论中世纪异端思想及其对近代科学产生的影响[D].哈尔滨:哈尔滨师范大学,2012. [20]刘丽锋.中世纪晚期西欧的实验科学思想[J].前沿,2008(4):43-45. [21]WHEELER H .The invention of modern empiricism:juridical foundations of Francis Bacon's philosophy of science[J].Law Library Journal,1983,76(1):78-120. [22]刘则渊,王海山.近代世界哲学高潮和科学中心关系的历史考察[J].科研管理,1981(1):9-23. [23]刘巍,周琬.马克思恩格斯科技创新思想及对中国的启示[J].科学社会主义,2011(1):125-127. [24]杨沛霆,徐纪敏.关于普赖斯科学技术发展指数增长规律的探讨[J].科学学与科学技术管理,1982(5):2-5. [25]苏玉娟.大数据知识实现的维度分析[J].理论探索,2017(2):64-68. [26]高世桥,曲大成.微机电系统(MEMS)技术的研究与应用[J].科技导报,2004(4):17-21. [27]买买提明·艾尼,热合买提江·依明.现代数值模拟方法与工程实际应用[J].工程力学,2014,31(4):11-18. [28]孟小峰,李勇,祝建华.社会计算:大数据时代的机遇与挑战[J].计算机研究与发展,2013,50(12):2483-2491. [29]米加宁,章昌平,李大宇,等.第四研究范式:大数据驱动的社会科学研究转型[J].学海,2018(2):11-27. [30]刘经南,方媛,郭迟,等.位置大数据的分析处理研究进展[J].武汉大学学报(信息科学版),2014,39(4):379-385. [31]张春霆.生物信息学的现状与展望[J].世界科技研究与发展,2000(6):17-20. [32]张晓强,蔡端懿.大数据对于科学研究影响的哲学分析[J].自然辩证法研究,2014,30(11):123-126. [33]张峰,张迪.论大数据时代科研方法新特征及其影响[J].科学学研究,2016,34(2):166-170,202. [34]李国杰.智能化科研(AI4R):第五科研范式[J].中国科学院院刊,2024,39(1):1-9. [35]MERCHANT A,BATZNER S,SCHOENHOLZ S S,et al.Scaling deep learning for materials discovery[J].Nature,2023,624:80-85. [36]LENG C,TANG Z,ZHOU Y G,et al.Fifth paradigm in science:a case study of an intelligence-driven material design[J].Engineering,2023,24:126-137. [37]李国杰,程学旗.大数据研究:未来科技及经济社会发展的重大战略领域——大数据的研究现状与科学思考[J].中国科学院院刊,2012,27(6):647-657. [38]陈永伟.超越ChatGPT:生成式AI的机遇、风险与挑战[J].山东大学学报(哲学社会科学版),2023(3):127-143. [39]赵朝阳,朱贵波,王金桥.ChatGPT给语言大模型带来的启示和多模态大模型新的发展思路[J].数据分析与知识发现,2023,7(3):26-35. [40]蒋元锐.医疗器械产业向智能化进发[N].中华工商时报,2023-12-05(4). [41]吴文峻,马宇晴,高雅君,等.人工智能驱动科学研究新范式综述——模型、应用与案例[J].人工智能,2023(3):1-17. [42]袁毓林.人工智能大飞跃背景下的语言学理论思考[J].语言战略研究,2023,8(4):7-18. [43]曾毅,刘成林,谭铁牛.类脑智能研究的回顾与展望[J].计算机学报,2016,39(1):212-222. [44]沈汪兵,刘昌,施春华,等.创造性思维的性别差异[J].心理科学进展,2015,23(8):1380-1389. [45]颜世健,喻国明.智能方法作为“第五范式”:人工智能时代科研范式的“新物种”[J].学术探索,2024(1):34-43. [46]王红卫,李珏,刘建国,等.人机融合复杂社会系统研究[J].中国管理科学,2023,31(7):1-21. [47]ISMAIL K.AI-driven IoT for smart health care:security and privacy issues[J].Informatics in Medicine Unlocked,2022,30:100903. [48]王海琴.《蒂迈欧篇》宇宙论及其对近代科学的影响[J].自然辩证法研究,2006(7):3-6,15. [49]塞内加.论生命之短暂(英汉对照)[M].北京:中国对外翻译出版公司,2012. [50]王飞跃,王雨桐.数字科学家与平行科学:AI4S和S4AI的本源与目标[J].中国科学院院刊,2024,39(1):27-33. [51]YE P,WANG F Y.Parallel population and parallel human:a cyber-physical social approach[J].IEEE Intelligent Systems,2022,37(5):19-27. [52]段伟文.人工智能科学家对科学认识论的挑战[J].农业图书情报学报,2023,35(11):4-12. [53]苦山.人工智能引领新的科学革命[J].世界科学,2023(12):4-6. [54]程学旗,刘盛华,张儒清.大数据分析处理技术新体系的思考[J].中国科学院院刊,2022,37(1):60-67. [55]王晨阳,褚建勋.AI for science:科研应用及其带来的革新与挑战[J].南京邮电大学学报(社会科学版),2024,26(4):10-19. [56]成素梅.智能革命引发的伦理挑战与风险[J].道德和文明,2022(5):194-202.
2024, 
