《第五范式》深入剖析了AI 在科學(xué)領(lǐng)域的深刻變 革以及第五范式的重要意義。 Al 的發(fā)展是人類認(rèn)知方 式不斷演進(jìn)的結(jié)果，從經(jīng)驗歸納、理性革命，到計算 時代、大數(shù)據(jù)時代，直至如今的智能革命，每一次轉(zhuǎn) 變都重塑了人類認(rèn)知世界的方式，且呈現(xiàn)出加速發(fā)展 的態(tài)勢。
在這一進(jìn)程中，第五范式作為核心概念，具有開創(chuàng)性意義它將科學(xué)智能與機(jī)器猜想緊密結(jié) 合，打破了傳統(tǒng)科學(xué)研究面臨的困境，開創(chuàng)了全新的 知識創(chuàng)造機(jī)制。這種范式的轉(zhuǎn)變不僅改變了科研模 式，還將重塑相關(guān)產(chǎn)業(yè)，成為推動科學(xué)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變 革的關(guān)鍵力量。
本書系統(tǒng)性構(gòu)建了第五范式的理論框架，深 入分析了Al對科學(xué)研究范式的革命性影響，前瞻性地 探討了人機(jī)智慧共同體的未來圖景。書中結(jié)合Alpha-Fold 蛋白質(zhì)預(yù)測、物理定律自動發(fā)現(xiàn)等前沿案例，既 保持了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)深度，又通過生動的案例分析確保 了可讀性。對于我們深入理解Al 時代的科學(xué)變革、預(yù) 見未來科技發(fā)展趨勢，以及思考人類認(rèn)知邊界的拓 展，本書提供了極具啟發(fā)性的思想資源。
本書適合人工智能、計算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等領(lǐng) 域的研究者，也將為關(guān)注技術(shù)前沿的產(chǎn)業(yè)界人士和決 策者提供重要參考。同時，本書還將引導(dǎo)讀者思考在 Al時代，如何重新定義科學(xué)探索方式、平衡技術(shù)與人 性、應(yīng)對倫理挑戰(zhàn)等重要問題，同時建議我們要積極 適應(yīng)未來變革，充分發(fā)揮人類與Al 的協(xié)同優(yōu)勢，為推動人類文明進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。
在人類文明的認(rèn)知長河中，從亞里士多德的經(jīng)驗火炬到牛頓的理性星辰，從圖靈機(jī)的計算微光到大數(shù)據(jù)的信息洪流，科學(xué)范式的演進(jìn)始終如燈塔般照亮未知疆域。而今，人工智能如超新星般爆發(fā)，催生著科學(xué)界翹首以盼的 第五范式。
本書作者劉志毅以十余年智能計算與空間智能研究之積淀，在書中揭示：第五范式絕非技術(shù)工具的簡單迭代，而是科學(xué)方法論的基因重組。它將 AI 的機(jī)器猜想與科學(xué)智能深度耦合，如 AlphaFold 以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)破解蛋白質(zhì)折疊的世紀(jì)難題，似物理定律自動發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)從數(shù)據(jù)湍流中萃取自然法則，讓傳統(tǒng)科研中 假設(shè)--驗證 的線性路徑，進(jìn)化為 數(shù)據(jù)--建模--創(chuàng)生 的多維共生。這種范式突破了學(xué)科壁壘的桎梏 當(dāng)深度學(xué)習(xí)與量子物理碰撞出方程解析的新解，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解碼基因密碼重構(gòu)生命科學(xué)圖譜，科學(xué)研究正從 分科而學(xué) 的舊大陸，駛向 融會貫通 的認(rèn)知新宇宙。
本書以兼具學(xué)術(shù)鋒芒與人文溫度的筆觸，構(gòu)建起 科學(xué)認(rèn)知演進(jìn)--自動化科研革命--智能科學(xué)邊疆--科學(xué)素養(yǎng)升級--人機(jī)共生未來 的五維體系。在第一部分，作者沿技術(shù)革命的脈絡(luò)追溯人性博弈，從亞里士多德的經(jīng)驗歸納到 AGI 的智能迭代，勾勒出認(rèn)知范式加速進(jìn)化的軌跡；第二部分聚焦機(jī)器人科學(xué)家的崛起，以材料科學(xué)中的 AI 實驗師、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的自動化定理證明等案例，展現(xiàn)科研生產(chǎn)力的質(zhì)變；第三至五部分則縱深拓展至復(fù)雜性科學(xué)、跨學(xué)科融合與科學(xué)哲學(xué)思辨，甚至觸及 算法偏見強(qiáng) AI 倫理 等終極命題，讓讀者在 AlphaFold 的精準(zhǔn)預(yù)測與開源科學(xué)的知識民主之間，看見技術(shù)理性與人文關(guān)懷的雙螺旋。
正如經(jīng)濟(jì)學(xué)家朱嘉明所言，第五范式在 AI 加速定理的作用下，不僅解構(gòu)了科學(xué)技術(shù)的深層結(jié)構(gòu)，還催生了人機(jī)融合的認(rèn)知革命 當(dāng)機(jī)器開始從數(shù)據(jù)噪聲中提取超越人類想象的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，我們終將明白：第五范式的終極價值，在于讓科學(xué)從 被發(fā)現(xiàn)的真理 蛻變?yōu)?演化中的共生智慧，而這本書，正是這場文明躍遷的最佳注腳。
劉志毅
■中國人工智能領(lǐng)軍科學(xué)家
■上海市人工智能社會治理協(xié)同創(chuàng)新中心研究員
■上海交通大學(xué)清源研究院研究員
■入選2024年福布斯中國十大人工智能影響力人物
■ 2024年度華為云最有價值專家
■ 2025年度福布斯中國行業(yè)發(fā)展領(lǐng)創(chuàng)者
十余年來，劉志毅一直在人工智能領(lǐng)域進(jìn)行深入研究和實踐，主要研究智能計算、空間智能以及超級人工 智能對齊等方向。同時，他還擔(dān)任中國人工智能學(xué)會Al 倫理工作委員會委員及具身智能專委會委員，上海交大計算法學(xué)與人工智能倫理研究中心執(zhí)行主任，上海交大 安 泰Al與營銷研究中心特聘研究員，上海交大清源研究 院兼職研究員，上海開源技術(shù)信息協(xié)會AI倫理專委會主任，國際電工委員會IEC 生物數(shù)字融合系統(tǒng)評估組 (IEC/SMB/SEG12)倫理專家，2024年第四屆 IEEE 計算機(jī)通信與人工智能國際會議(CCAI 2024) 技術(shù)委員會委員，國家人工智能標(biāo)準(zhǔn)總體組專家，中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟(AIIA) 可信Al專家委員會委員，上海人工智能技術(shù)協(xié)會專家委員。
目前作者已出版《智能體時代》《具身智能》《智能經(jīng)濟(jì)》《智能的啟蒙：通用人工智能與意識機(jī)器》等作品 。
給未來 AI（人工智能）考古學(xué)家的一封信 / VII
第一部分 科學(xué)認(rèn)知的演進(jìn)之路
第 1 章 技術(shù)革命中的人性博弈
開篇：從泰勒到圖靈 / 003
1.1 經(jīng)驗歸納：亞里士多德的先見之明 / 005
1.2 理性革命：從牛頓到愛因斯坦 / 012
1.3 計算時代：圖靈機(jī)與馮·諾依曼 / 018
1.4 信息洪流：大數(shù)據(jù)顛覆了什么 / 025
1.5 智能迭代：從專用 AI 到 AGI（通用人工智能） / 032
小結(jié)：重構(gòu)人類的認(rèn)知地圖 / 039
第 2 章 理性升級：人機(jī)互動新范式
序曲：兩種解題方式 / 042
2.1 博弈論視角：圍棋 AI 戰(zhàn)勝人類的啟示 / 044
2.2 符號主義 vs. 連接主義：兩種 AI 范式之爭 / 050
2.3 深度學(xué)習(xí)：讓機(jī)器學(xué)會人類的直覺 / 056
2.4 認(rèn)知科學(xué)：心智何以產(chǎn)生理性思維 / 062
2.5 人機(jī)互動：走向人機(jī)超智能共生 / 068
小結(jié)：重新定義科學(xué)的理性基石 / 073
第 3 章 科學(xué)想象力的再造
序曲：AlphaGo 背后的直覺 / 076
3.1 直覺來源何處：人類天才如何誕生 / 078
3.2 非理性認(rèn)知：洞見從何而來 / 084
3.3 偶然與必然：創(chuàng)新背后的統(tǒng)計學(xué)原理 / 090
3.4 計算機(jī)的想象力：AI 已經(jīng)獨立思考了嗎 / 096
3.5 創(chuàng)造性重構(gòu)：AI 重塑科學(xué)的底層邏輯 / 101
小結(jié)：一個更具想象力的科學(xué)新時代 / 108
第二部分 范式革命：自動化科研
第 4 章 機(jī)器人科學(xué)家的崛起
序曲：24 小時不眠的科學(xué)探索 / 113
4.1 AI 實驗師：一場材料科學(xué)的AlphaGo之戰(zhàn) / 115
4.2 機(jī)器人工程師：機(jī)器設(shè)計機(jī)器的新紀(jì)元 / 121
4.3 自動化數(shù)學(xué)家：AI 能重新定義數(shù)學(xué)嗎 / 128
4.4 創(chuàng)新黑盒：AI 科學(xué)發(fā)現(xiàn)的內(nèi)在機(jī)理 / 134
4.5 人機(jī)協(xié)同：機(jī)器人科學(xué)家的師徒關(guān)系 / 140
小結(jié)：自動化科研的新生產(chǎn)力 / 147
第 5 章 超級實驗室的建造
序曲：一個癌癥療法的偶然發(fā)現(xiàn) / 150目錄 III
5.1 網(wǎng)絡(luò)化科研：讓全球?qū)嶒炇覅f(xié)同工作 / 152
5.2 智能文獻(xiàn)挖掘：讓機(jī)器閱讀人類知識 / 158
5.3 知識圖譜：重構(gòu)科學(xué)知識的關(guān)系網(wǎng)絡(luò) / 164
5.4 開源科學(xué)：讓全民參與科研創(chuàng)新 / 171
5.5 集體智慧：大規(guī)模協(xié)作下的涌現(xiàn)奇跡 / 178
小結(jié)：超級科學(xué)大腦的進(jìn)化之路 / 183
第三部分 智能科學(xué)的新疆域
第 6 章 攻克復(fù)雜性之困
序曲：一朵雪花背后的數(shù)學(xué)難題 / 189
6.1 混沌、分形與自組織：復(fù)雜性科學(xué) ABC / 191
6.2 涌現(xiàn)與進(jìn)化：復(fù)雜系統(tǒng)的雙螺旋 / 197
6.3 跨尺度建模：讓 AI 玩轉(zhuǎn)蝴蝶效應(yīng) / 203
6.4 多主體仿真：虛擬世界的平行宇宙 / 209
6.5 人工生命：探索自適應(yīng)智能的起源 / 215
小結(jié)：馴服復(fù)雜性的新科學(xué) / 222
第 7 章 融通學(xué)科新邊疆
序曲：新冠病毒感染預(yù)測的數(shù)學(xué)模型 / 224
7.1 自然科學(xué)：新物理學(xué)聯(lián)盟 / 226
7.2 生命科學(xué)：后基因組時代的 AI 醫(yī)學(xué) / 232
7.3 認(rèn)知科學(xué)：揭開人類心智的終極奧秘 / 238
7.4 社會科學(xué)：大數(shù)據(jù)重塑人文社科范式 / 245
7.5 交叉學(xué)科：AI 催生學(xué)科大融通 / 251
小結(jié)：通向科學(xué)統(tǒng)一之路 / 257第五范式 IV
第四部分 科學(xué)素養(yǎng)再升級
第 8 章 科學(xué)知識的全民開放
序曲：維基式科普的興起 / 263
8.1 知識獲取：每個人都是自己的達(dá)爾文 / 264
8.2 AI 科普：打破專家與大眾的鴻溝 / 271
8.3 公民科學(xué)：讓百萬人參與航天計劃 / 278
8.4 開放科學(xué)：技術(shù)讓科學(xué)回歸本真 / 284
8.5 教育變革：重塑通識教育新內(nèi)核 / 290
小結(jié)：迎接全民科學(xué)素養(yǎng)提升的新時代 / 297
第 9 章 探索科學(xué)哲學(xué)新問題
序曲：AI 具有思維能力嗎 / 300
9.1 AI 的思考：圖靈測試還管用嗎 / 302
9.2 機(jī)器良知：AI 科學(xué)家需要職業(yè)操守嗎 / 309
9.3 算法偏見：AI 會有認(rèn)知盲區(qū)嗎 / 316
9.4 強(qiáng) AI 之夢：超級智能真的要來了嗎 / 322
9.5 后人類時代：我們將迎來怎樣的未來 / 329
小結(jié)：AI 重塑科學(xué)哲學(xué)的難題 / 336
第五部分 邁向卓越文明新紀(jì)元
第 10 章 走向人機(jī)智能共生
序曲：智能時代的分岔路口 / 341
10.1 智能增強(qiáng)：AI 如何重塑你我的大腦 / 343
10.2 群體智慧：一個由 AI 連接的新社會 / 350
10.3 人機(jī)共生：奇點將至還是自我實現(xiàn)預(yù)言 / 356目錄 V
10.4 卓越文明：一次智能生命的覺醒 / 363
10.5 宇宙盡頭：人類尋找另一個自己 / 369
小結(jié)：對話地外智能和未來人類 / 374
后記 在科學(xué)革命的黎明時分 / 377
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