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凌晨三点的实验室灯火通明却空无一人，机械臂精准地执行着人类科学家需要数周才能完成的实验流程，而AI系统正基于实时数据调整着下一个实验参数。这不是科幻场景，而是清华大学、天津大学等研究机构正在发生的新现实。

2026年初，清华大学智能产业研究院等团队在《科学》杂志发表论文，公布了AI超高通量药物虚拟筛选平台DrugCLIP。这一平台筛选速度较传统方法提升百万倍，首次完成了覆盖人类基因组规模的药物虚拟筛选。

与此同时，天津大学化工学院结晶中心开发的智能计算平台CrystalGAT将传统“试错式”的晶体材料研发模式，从“数月筛选出一个有效结构”提速至“一天得到上百个候选分子库”。

01 范式转移：从“研究工具”到“科学家伙伴”

科学研究的范式正在悄然改变。过去几年中，人工智能的角色已从简单的数据分析工具，演变为能够自主设计实验、提出假设并验证的“科学家伙伴”。

2026年生物技术AI报告显示，超过80%的生物科技公司已在科学任务中使用AI。

在药物研发领域，上海创新药物研发中心的首席科学家John Renger教授指出，AI的价值正在从“辅助”转向“引领”。AI不仅能加速流程，更能通过挖掘数据间的非直观关联，为科学家提供全新的研究思路。

这种转变的核心在于AI开始理解科学逻辑本身。国防科技大学空天科学学院叶益聪教授团队开发的“AI材料学家”MatPilot，综合运用大模型、多智能体和自动化实验技术，成为与人类智慧深度融合的“认知与执行副驾”。

02 新药奇点：百万倍加速与基因组规模筛选

传统药物研发面临着“高风险、高投入、低成功率”的困境。一个创新药物从发现到上市平均需要10-15年，成本超过20亿美元，而成功率不足10%。新靶点与新分子的匹配效率成为关键瓶颈。

清华大学研发的DrugCLIP平台从根本上改变了这一局面。该平台创新性地构建了蛋白口袋与小分子的“向量化结合空间”，将传统的物理对接问题转化为高效的向量检索问题。

这项技术的突破性体现在以下几个维度：

• 筛选速度：在128核CPU+8张GPU的计算节点上，筛选100万个候选分子仅需0.02秒，日处理能力达31万亿次。

• 应用广度：支持对AlphaFold预测的蛋白结构和无配体状态下的蛋白口袋进行筛选。

• 数据规模：完成了覆盖约1万个蛋白靶点、2万个结合口袋、超过5亿个小分子的筛选，构建了全球最大规模的蛋白-配体筛选数据库。

03 材料革命：从“试错法”到“预测设计”

材料科学领域同样经历着由AI驱动的静默革命。传统材料研发依赖“试错法”，需要大量实验摸索成分与工艺参数，研发周期长、成本高。

AI的介入改变了这一局面。天津大学团队开发的CrystalGAT平台，融合图注意力神经网络与晶体工程技术，能够精准预测有机分子晶体的弹性、塑性、脆性等机械性质。

这一平台在多个前沿领域展现出应用潜力：

• 柔性电子与传感技术

• 自适应人工晶状体

• 高端药物制剂优化

• 柔性显示器件

更令人振奋的是，印度科学理工学院的研究人员开发出了一种新型“智能”分子材料，能够像人脑一样“思考”和“记忆”。这种材料通过调整钌配合物的结构和离子环境，单一器件就能展现出多种动态响应，具备“学习”和“遗忘”的能力。

04 静默革命：黑灯实验室与AI自驱动科学

AI科学家的崛起背后，是实验室本身的深刻变革。“黑灯实验室”或“AI自驱动实验室”正成为新药与新材料发现的前沿阵地。

这些实验室将“黑灯实验室”无人环境与人工智能深度融合：当实验空间熄灯，AI作为24小时不眠的“首席科学家”，自主完成假设生成、实验设计、设备调度、数据采集与结果分析的全闭环流程。

北京戴纳实验科技股份有限公司发布的“AI自驱动实验室”，通过自研多模态AI大脑，深度融合强化学习、知识图谱与机器人集群，实现了从假设生成、实验设计到模型自迭代的完整闭环。

这种实验室的效率提升是惊人的：效率最高提升480倍，单日工作量相当于一名科研人员全年产出，同时运营成本降低60%以上。

05 瓶颈与挑战：数据、人才与验证

尽管AI科学家展现出巨大潜力，但全面落地仍面临挑战。2026年生物技术AI报告指出，AI在复杂、受监管的科学领域应用仍然有限。

数据是首要挑战。报告显示，AI试点项目失败的首要原因是数据质量问题。药企虽然掌握大量实验数据，但数据标准不一、结构复杂，特别是那些“失败的结果”常被低估。

人才结构也在调整中。生物科技行业主要通过对现有科研人员进行内部提升(67%)来获取AI人才，而非从科技公司(21%)引入。这种“建设者文化”催生了能够同时驾驭科学与机器学习的新型跨领域专家。

在材料科学领域，数据挑战尤为突出。高质量的材料数据相对稀缺，且材料系统的复杂性使得预测模型开发困难。

06 未来展望：人机协作的新科学时代

随着AI科学家能力的不断增强，人机协作模式将不断深化。上海人工智能实验室领军科学家欧阳万里教授指出，AI对于新药研发有三个关键价值：降低创新成本、加快创新速度、提升创新高度。

在材料科学领域，叶益聪教授将AI材料学家MatPilot描述为能“见我们所未见、知我们所不知、行我们所未行”的合作者。这种人机融合的框架将加速新材料的发现与创新。

未来几年，我们预计会看到以下发展趋势：

• 学科融合深化：AI将打通化学、材料、生物等传统学科壁垒。

• 自动化程度提升：更多“黑灯实验室”将建成，实现全天候无人化研究。

• 开放科学加速：如DrugCLIP这样的平台免费开放，将促进全球科研协作。

• 新硬件崛起：类似印度开发的神经形态分子材料可能催生全新计算架构。

AI科学家仍在持续进化。MatPilot这样的系统已经能理解“设计一种储能密度比现有材料高15%的固态电解质”这样的自然语言指令，并自主规划完整研发路径。

当这些AI系统与“黑灯实验室”的自动化实验能力结合，科学发现将进入一个前所未有的加速时代。

人类科学家正从繁琐重复的操作中解放，专注于创造性思考；而AI则在不眠不休地探索着人类未曾设想过的科学边疆。

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