科学数据建模

面向真实、关键的科学问题,以结构化科学数据建模为核心,贯通问题定义、数据表示、约束预测与实验验证,推动 Prediction Intelligence 走向 Research Intelligence。

基于科学数据建模的任务求解

AI for Science 首先要解决目标明确的科学任务,包括性质预测、动态建模、方程求解、仿真加速和实验优化。评价标准不只是预测更准或计算更快,还要看结果能否遵守科学约束并经受验证。

TL;DR: 我们以 Tabular Data 和 Time Series 为核心建模对象,将科学上下文、机制先验、不确定性和验证反馈纳入统一的任务求解闭环。

在材料、化学、能源、生命科学和工程系统中,科学任务表现为性质预测、候选筛选、方程求解、仿真加速、轨迹预测和系统诊断。每个任务都需要把观测数据和模型输出连接到具体的科学判断或工程决策。

通用模型并不足以可靠求解这些任务。模型还要理解变量语义、单位、实验条件、边界条件、时间尺度、数据来源和失效边界,并通过实验或仿真反馈完成校准。

科学任务求解不是把科学问题压缩成一个排行榜分数, 而是把问题、数据、模型、约束与验证组织为可复现、可解释、可迭代的科研闭环。
Problem
真实问题 · 目标与评价
Data
表格与时序 · 实验与仿真
Model
表示学习 · 预测 · 推理
Verify
实验与仿真 · 不确定性校准
Knowledge
规律与边界 · 可迁移结论

Modeling Objects

科学任务求解中的结构化数据

结构化数据是连接实验观测与模型求解的重要接口:Tabular Data 描述变量、样本和属性关系,Time Series 描述系统状态、趋势和动态机制。

Tabular Data

科学表格与属性数据建模

面向材料性质、分子属性、实验设计矩阵和多源观测记录,在小样本、异构字段、缺失值和单位差异条件下完成预测、分类与候选筛选。

Time Series

科学时间序列与动态过程建模

面向传感器序列、实验曲线、仿真轨迹和长期观测数据,刻画周期、趋势、突变、外生响应和跨尺度动力学。

Tabular Data Time Series property table experiment matrix sensor curve simulation trajectory PDE & simulation experimental design missing values uncertainty scientific constraints

Solution Loop

从问题定义到验证反馈

科学任务求解不止训练一个模型,而是建立问题可形式化、数据可理解、结果可验证、系统可迭代的完整闭环。

代表性科学任务

以结构化科学数据建模为基础,覆盖预测、诊断、求解和优化等目标明确、结果可验证的科研任务。

性质预测

面向材料、分子和催化体系预测目标性质,评估不确定性并筛选高价值候选。

时序预测与动态诊断

从实验曲线、传感器序列和观测流中识别趋势、突变与条件响应,预测系统演化并诊断异常。

方程求解与仿真加速

构建偏微分方程代理模型和快速仿真器,在保持物理一致性的前提下降低计算成本。

实验设计与决策优化

在实验昂贵、搜索空间巨大的场景中选择信息增益更高的实验,形成设计、验证与更新闭环。

Evolution Path

从科学任务求解走向科学知识发现

科学任务求解是起点。更高层目标是把反复求解和验证产生的模型结果沉淀为规律、机制、适用边界与可检验假设,推动 Prediction Intelligence 演进为 Research Intelligence。

科研智能演进: 科学任务自动化 → 科研流程自动化 → 新科学发现 → 科学范式形成
Foundation

科学任务求解

面向定义清晰的科学任务提升预测精度、求解效率和结果可靠性,建立可复现、可验证的基础能力。

Next Stage

科学知识发现

从多轮任务求解与实验反馈中发现新规律、机制、边界和可验证假设,并沉淀为可迁移的科学知识。