据《光明日报》5月12日头版头条报道 自然指数研究领导者年度排名,是一份衡量全球顶尖科研产出的权威榜单。你知道2025年中国哪所大学排名最高吗?
答案,是中国科学技术大学——它在榜单中位列中国高校第一、全球高校第二。
这所大学强悍的创新能力从哪里来?
记者日前在该校精准智能化学全国重点实验室调研时,实验室副主任江俊教授讲了三个创新故事,从中,我们或许可以窥得一二。
故事一 重构范式,以新逻辑代替旧思维
2020年夏天,正在中国科学技术大学读博的叶盛,被一道难题给绊住了。
此前,他用生物分子结构预测人工智能模型做出了一个抗菌多肽蛋白,被安徽一家生物制药企业相中。这本是好事,但企业提了一个要求:“这个蛋白耐药性很好,能不能把其他性能也提上来?”
让蛋白具有多重功能,一直是业界的难题,几乎没有人解决得好。叶盛苦苦思索,没有找到合适方法,一时陷入了困境。
“别在一条路上死磕。正好有个研学夏令营,你去帮帮忙,换换脑子。”江俊看出了学生的困惑。
夏令营里,叶盛教中学生玩扩散生成算法:一张建筑图和一幅画作,大模型将各自特征提取出来后进行扩散,让建筑染上画作的色彩,呈现炫酷的艺术效果。
江俊为人幽默,平素和学生相处融洽。有学生拍下江俊的照片,和老师开了个玩笑——将江俊的照片与一张美女图片融合在一起,生成的新图让江俊“拥有了女神的美”,逗得全场哄堂大笑。
一道灵光倏地闪过叶盛的脑海:“图像能融合,蛋白质的结构信息为什么不能?”
平台的赋能,让叶盛的想象力尽情释放。他找来抗菌很好的蛋白100个、抗炎很好的蛋白100个、高温下能稳定的蛋白100个……一轮轮扩散,最终,得到了一个兼具抗炎抗菌高温稳定性能的多肽蛋白!
故事二 敢于质疑,以新视野挣脱旧束缚
没想到,困扰院士的防火阻燃难题,竟被一个刚入学的博士给解决了!
事情的来龙去脉是这样的——
“老师,我想做新的防火阻燃材料。”2023年秋的一天,博士一年级学生方天成找到江俊。方天成看到新闻里电动车电池起火,30秒就把车上的人吞噬的情景,感觉很痛心。
江俊告诉方天成,这个方向有院士带着重点实验室在做,多少年过去了,都没有成功。“就你目前的条件,可能性恐怕不大。”
“我用大模型做了海量文献挖掘,发现传统路径就是把火围起来,烧不穿材料,但问题是能量还在,尤其是电池能量这么高,爆发性更大。”方天成早有准备,他掏出平板向江俊解释,“所以,我们应该换个思路——把热给消耗掉。”
把热消耗掉,就得用到相变。最简单的相变,是水从液相变成气相,这个过程会把能量带走。
“目前能够超过水的相变材料还没找到。莫非你有其他路径?”江俊认真追问。
“我在矿业冶金领域找到了三条相变路径,都很成熟。”小伙子点开平板上准备好的资料说,“很多人做科研有路径依赖,总是跟着老路子走,有时候思路一换天地宽。”
江俊震惊了。他意识到:这路可行!
江俊给方天成申请了一间20平方米的独立实验室。在学校的全力支持下,方天成利用大模型,获得成功。
他做出的材料有多牛?传统的防火阻燃材料在1400℃高温下,3毫米厚的材料只能坚持约30秒,他们研发的材料可以坚持几十分钟。
故事三 跨界融合,在无用中看见有用
“实验淘汰的样品怎么办?”这个问题,曾经深深困扰陈控。
陈控是中国科大化学与材料科学学院的副研究员,他在学校的机器化学家平台做催化剂,实验过程会产生大量淘汰样品。
搞化学的都知道,万里挑一是实验常态。那些被淘汰的只能扔掉吗?这可都是花钱做出来的。
2024年,听说江俊团队有一个能跨领域思考的机器化学大模型,陈控决定找它给出出主意。
“这个材料可以干啥?”陈控把淘汰材料的基本特征输入大模型,这样问道。
“大模型的建议很多。比如,推荐做电解液,我们试了,不行;推荐做光刻胶,我们试了,也不行。”陈控笑着说。
直到有一次,它蹦出一个意外的建议:“试试杀虫剂。”
陈控怔住了——瞄准催化剂创制的他,从来没想到跟农学扯上关系。但他没有急着否定,而是顺着这条线索追了下去。
很快,他发现了门道:废弃催化剂上的金属离子,和传统农药波尔多液的核心成分很像。波尔多液已经用了100多年,管用,但其中的铜离子会残留在土壤中,日积月累形成污染。
团队进一步攻关,使杀菌效果不变,用铜量却降到传统制剂的20%,土壤残留更是减少了90%以上。一款高效农药由此诞生!
如今,这种农药已在30个省份验证,推广面积超300万亩。