新一代人工智能迎来新起点 新型催化剂护航能源安全

打破传统模式 开创新一代人工智能新起点

人工智能，英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门技术科学。“十三五”以来，我国高度重视人工智能的发展，国内科研机构也围绕人工智能的最前沿技术开展了系统攻关研究。

系列报道《勇攀科技高峰 创新决胜未来》今天带大家来了解中国科学院自动化研究所研制的千亿参数“图文音”三模态“紫东太初”人工智能大模型，它是近年来我国在该领域取得的重要成果之一。

眼前我们看到的就是国内某纺织企业的生产线，在全自动化的生产流程中，真正需要人工去操作的就是质检环节。过去，为了完成这项工作，既耗费人力，又会降低生产效率，人工检测精度一般只有百分之70到80。自从这条生产线引入了中科院自动化研究所研制的“紫东太初”多模态人工智能系统后，检测错误率相比人工降低三分之二，生产效率有了大幅提高。

中国科学院自动化研究所研究员 王金桥：通过这种多模态的大模型，可以（通过声音）区分断经和断纬，同时能够靠它的视觉来判断我的这个织的过程中产生的一些缺陷。就是这些缺陷大概有70多种，现在可以实现基本上检测速度是人的4倍，检测的精度基本上也是能达到百分之九十几。

专家称，多模态人工智能系统在类似的工业生产中有广泛的应用空间。中科院自动化研究所的“紫东太初”大模型首次将语音信息引入，可以同时处理文本、视觉、语音三种类型的信息，而当前世界其他国家研制的人工智能模型，仍以文本或图像以及文本结合图像的模态为主，忽略了我们周边存在的大量的声音信息。相比这些单模态和图文双模态系统，“紫东太初”大模型可以灵活支撑图、文、音的全场景人工智能应用，更加接近我们人类的感知和思考场景。在这里展示的就是中科院自动化研究所研发的“紫东太初”多模态通用人工智能平台。在这里我们可以看到这个人物就是通过这个平台打造出来的一个虚拟智能机器人。它相比传统的机器人可以识别和生成很多视频和图像。

中国科学院自动化研究所研究员 王金桥：它通过具象化的一个形象，让用户更加理解我们跨模态的通用人工智能平台。三模态大模型更加具有类人的智能，而且它有更好的想象力和创造力。这是我们第一个在国际上提出来的，这一套的这种跨模态的表示和生成的一套方法，所以是非常先进的。

目前，“紫东太初”是业内首个千亿参数的三模态大模型，它首次贯通了语音、图像、文字这几种信息，形成了完整的智能表示、推理和生成能力，是当前数据智能领域的最新发展趋势，为探索人类智能本质提供了一个极佳的平台。

中国科学院自动化研究所研究员 王金桥：打破了原来的这种专用模型解决专有任务的人工智能传统研发的范式，这是新一代人工智能的一个新的起点。

我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要中明确了当前我国经济正处于从高速增长向高质量发展的重要阶段中，以人工智能为代表的新一代信息技术，将成为我国”十四五”期间推动经济高质量发展、建设创新型国家，实现新型工业化、信息化、城镇化和农业现代化的重要技术保障和核心驱动力之一。

中国科学院自动化研究所研究员 王金桥：包括智慧城市、智能制造、环保等多个领域、多个行业已经应用了现在的这种多模态的技术，会带来就是10%到20%效能和智能化能力的提升。

解密催化“黑匣子” 为能源安全保驾护航

“十三五”以来，我国不仅在人工智能等领域取得突破性进展，在基础科研领域，国家也是从政策层面给予了大力支持，一批重要成果不断涌现。

中国科学院大连化学物理研究所包信和院士科研团队首创的“纳米限域催化”概念就是近些年我国在基础科研领域取得的一项重要突破，该成果为打开催化过程的“黑匣子”提供了创新的理论支撑，并获得了2020年度国家自然科学奖一等奖。

人类的生产生活都离不开化学反应，它关乎我们的健康、环境、能源等各个领域。如何实现对化学反应的控制，让它更精准可控呢？这就需要催化剂的帮助。长久以来，设计出使化学反应效率更高的催化剂，实现对化学反应的精准调控，是各国科学家追求的目标。

中国科学院院士 中国科学院大连化学物理研究所研究员 包信和：找到一个好的催化剂，想得到的东西就越多，那么不想得到的东西就越少。污染就少，这个碳排放可能就会少。

为了实现这一目标，中科院大连化学物理研究所包信和院士带领团队经过多年探索与研究发现，当催化剂粒子小到纳米级的时候，原本连续的电子能带，会离散成一个个独立的电子能级，通过对其电子态的精准调控，能使反应物分子与催化剂配对，进而实现更为精准的催化反应。

中国科学院院士 中国科学院大连化学物理研究所研究员 包信和：实际上我们现在找到的这个“桥梁”就是限域这个概念，就是通过纳米限域改变这个特性之后，来改变催化剂的活性。

那么如何达到限域的目的呢？包信和团队首先在碳纳米管中发现了狭义限域催化的现象。碳纳米管由于空腔极为狭小，大概只有我们头发直径的六万分之一，在这极其狭小的空间内，催化剂纳米粒子就显示出了独特的催化特性。

中国科学院院士 中国科学院大连化学物理研究所研究员 包信和：通过限域这样一个概念，改变了它的特性，让这个催化剂变得越来越好，所谓我们的好是什么呢？活性又高，选择性又高。

纳米限域催化概念提出以后，在国际学术界得到了普遍的验证与公认。而包信和科研团队并非只是把科研停留在基础研究的阶段，为国家创造更多的社会和经济效益是他们奋斗的目标。我国是一个石油和天然气资源并不丰富的国家，但是煤炭储量相对较大，长期以来，国家需要大量依赖进口石油生产液体燃料和化学品，这就关系到了国家能源安全。为了让我国摆脱这种石油依赖的情况，包信和科研团队将研究方向锁定在了煤、天然气等非石油资源转化生产液体燃料和化学品等方面。经过多年的探索，终于形成了我国科学家独创的“煤经合成气直接制低碳烯烃”新技术，这是在纳米限域催化概念的指导下取得的一项里程碑式的重大突破，从原理上颠覆了国际上沿用90多年的费托合成技术路线。

中国科学院院士 中国科学院大连化学物理研究所研究员 包信和：我们现在做的工作当中改变了费托的这样一个路线，就是我们在反应当中不用氢了，直接用一氧化碳跟另外一个一氧化碳反应，那么这样就是不用水去生成氢，也不会生成（废）水。水的循环就去掉了。 “煤经合成气直接制低碳烯烃”技术省去了耗水耗能的水煤气变换和中间产物合成步骤，缩短了工艺流程，能耗和排放都明显降低，为我国进一步摆脱原油进口，保障能源安全，为支撑碳达峰、碳中和战略目标提供了新的高效低碳煤化工技术路径。