用物理定律训练AI,在数据稀缺中寻找科学答案:对话耶鲁大学陆路DeepTalk

用物理定律训练AI,在数据稀缺中寻找科学答案:对话耶鲁大学陆路

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当 AlphaFold 为蛋白质结构预测摘得诺贝尔奖,当气象大模型开始逼近甚至超越传统数值天气预报的精度,当 AI 驱动的自动化实验室在全球顶级研究机构遍地开花,“AI for Science”正以前所未有的速度重塑科学研究的范式。

2025 年,《Nature》发布的 AI for Science 专题报告指出,物理信息神经网络(PINNs)等知识引导的深度学习方法,正在显著增强模型的泛化能力和可解释性,成为这场变革中的关键技术路径之一。

而在这条路径上,耶鲁大学统计与数据科学系、化学与环境工程系助理教授陆路(Lu Lu),是最具代表性的青年研究者之一。2025 年 9 月,他入选麻省理工科技评论“35 岁以下科技创新 35 人”亚太区榜单(TR35 Asia Pacific)。

陆路本科毕业于清华大学热能工程系,后赴布朗大学攻读应用数学博士,师从计算力学领域的顶级学者 George Em Karniadakis 教授。

他的研究横跨科学机器学习的理论、算法、软件与应用:他与导师共同提出的深度算子网络 DeepONet,发表在 Nature Machine Intelligence 上,开创了用神经网络学习无限维函数空间之间映射的范式;他开发的开源库 DeepXDE,是目前最广泛使用的物理信息神经网络工具之一,发表在 SIAM Review 上,成为该刊被引用和阅读最多的文章之一;他在镰刀型细胞贫血症的定量预测上的工作发表于 Science Advances,在材料力学性质提取上的工作发表于 PNAS。

近年来,他还将研究拓展至多保真度算子学习、量子加速神经算子(Quantum DeepONet)等前沿方向,并获得美国能源部 400 万美元资助,领导开发联邦学习的科学基础模型。其 Google Scholar 引用量已超过 26,000 次。

在当前大语言模型和生成式 AI 主导公众注意力的背景下,科学计算领域的 AI 革命同样深刻却往往不为大众所知。我们与陆路进行了一次深度对话,从他个人的学术成长出发,聊了聊科学机器学习到底在解决什么问题、为什么物理知识和数据需要结合、AI 在科学研究中能否成为真正的“协作者”,以及他对中美 AI 科研差异的观察。

时间线:

00:03 - 10:36|从热能工程到科学机器学习的跨学科之路

10:36 - 17:16|为什么我们需要用 AI 重构科学计算?

17:16 - 25:42|破解数据匮乏——物理信息训练与多保真度机器学习

25:42 - 33:56|AI 预测的可解释性与反直觉发现

33:56 - 41:16|科学大模型的通与异

41:16 - 47:24|中美 AI 科研的异同