人工智能正從一個(gè)被動(dòng)的工具，演變?yōu)槟苤鲃?dòng)參與推理、激發(fā)靈感的“研究伙伴”。2026年1月26日，美國(guó)OpenAI公司發(fā)布《AI作為科學(xué)合作者》（AI as a Scientific Collaborator）報(bào)告。報(bào)告基于隨機(jī)抽樣的ChatGPT用戶(hù)的完整匿名對(duì)話(huà)數(shù)據(jù)，就AI工具在日常研究工作中如何使用、AI在促進(jìn)科學(xué)研究新突破上的潛力、不同科學(xué)家使用AI工具的差異進(jìn)行了分析，并就如何利用AI促進(jìn)科學(xué)與數(shù)學(xué)研究提出了政策建議。

1. 科研協(xié)作新常態(tài)：ChatGPT已成科學(xué)家高頻伙伴

報(bào)告指出，在ChatGPT平臺(tái)上，一個(gè)專(zhuān)注而活躍的科研用戶(hù)群體正在迅速壯大。他們包括博士生、博士后、在職研究人員及STEM領(lǐng)域教職員工，使用AI進(jìn)行技術(shù)推導(dǎo)、高等數(shù)學(xué)、工程仿真等高階任務(wù)。

通過(guò)對(duì)ChatGPT用戶(hù)2025年1月-12月的隨機(jī)抽樣對(duì)話(huà)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)關(guān)于高級(jí)科學(xué)和數(shù)學(xué)主題的消息量每周平均增長(zhǎng)了約47%，從570萬(wàn)條消息增加到近840萬(wàn)條消息。截至2026年1月，每周有近130萬(wàn)用戶(hù)討論高級(jí)科學(xué)和數(shù)學(xué)主題。

這些跡象共同表明，ChatGPT正在加速推進(jìn)前沿研究：每月有數(shù)千萬(wàn)條高級(jí)硬科學(xué)和數(shù)學(xué)提示的產(chǎn)生，源于一個(gè)不斷壯大的用戶(hù)群體，他們正使用該系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)肅的科學(xué)和工程工作，以造福社會(huì)并支持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

2.從工具到伙伴：AI深度介入研究全流程

報(bào)告指出，科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和工程師將ChatGPT視為一個(gè)高度可用的技術(shù)協(xié)作伙伴：他們可以使用這個(gè)工具進(jìn)行迭代計(jì)算、將想法轉(zhuǎn)化為代碼、驗(yàn)證假設(shè)，并將復(fù)雜的材料提煉成可操作的思維模型。在OpenAI的分析中，“高級(jí)”硬科學(xué)提示被定義為那些面向研究、需要研究生或研究水平專(zhuān)業(yè)知識(shí)才能給出合格答案的提示。在這一群體中，用戶(hù)行為模式與普通用戶(hù)存在差異，這些差異直接映射出現(xiàn)代科研工作流程的特征。

研究任務(wù)主要集中在以下領(lǐng)域：編程（編寫(xiě)、修改和調(diào)試代碼）、數(shù)據(jù)分析（清理和合并數(shù)據(jù)集、運(yùn)行統(tǒng)計(jì)分析、解釋結(jié)果）、數(shù)學(xué)推理（推導(dǎo)、證明策略、代數(shù)驗(yàn)證、復(fù)雜計(jì)算、不同形式體系之間的轉(zhuǎn)換）以及文獻(xiàn)綜述和綜合（查找參考文獻(xiàn)、理解最新研究成果）。

與ChatGPT的普通用戶(hù)相比，高級(jí)科學(xué)和數(shù)學(xué)用戶(hù)的表現(xiàn)如下：發(fā)送的信息量大約是普通用戶(hù)的3.5倍；涉及編程類(lèi)內(nèi)容的提問(wèn)頻率高出近12倍；每周平均提交9次知識(shí)概覽型指令，而普通用戶(hù)僅1.5次。

3.能力突破：AI在科學(xué)前沿已能解決“專(zhuān)家級(jí)”問(wèn)題

報(bào)告顯示，在過(guò)去兩年中，大型語(yǔ)言模型已經(jīng)從早期在基礎(chǔ)算術(shù)上的表現(xiàn)不穩(wěn)定，發(fā)展到能夠處理多步數(shù)學(xué)推理，足以應(yīng)用于實(shí)際數(shù)學(xué)工作。這種進(jìn)步主要得益于促進(jìn)逐步推理的方法，以及與計(jì)算器、代碼執(zhí)行等工具的緊密集成，以確保精確計(jì)算。

2025年至2026年初，AI在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的最大突破來(lái)自于“慢思考”（test-time compute scaling）技術(shù)的應(yīng)用。模型不再急于選定單一推理路徑，而是通過(guò)更多計(jì)算量來(lái)探索替代方案并進(jìn)行自我檢查。同時(shí)，通過(guò)訓(xùn)練過(guò)程中獎(jiǎng)勵(lì)可驗(yàn)證結(jié)果（如生成正確答案或可執(zhí)行代碼），AI在數(shù)學(xué)與編程方面的表現(xiàn)更加可靠，足以在人類(lèi)指導(dǎo)下發(fā)揮實(shí)際作用。

2025年7月，OpenAI的模型在國(guó)際數(shù)學(xué)奧林匹克競(jìng)賽（IMO）中達(dá)到金牌水平，與DeepMind并列，標(biāo)志著AI在數(shù)學(xué)推理能力上的重要突破。在旨在測(cè)試多步驟問(wèn)題解決能力的美國(guó)數(shù)學(xué)邀請(qǐng)賽（AIME）中，GPT-5.2在沒(méi)有外部工具的情況下更是取得了滿(mǎn)分。

目前，GPT-5.2系列在數(shù)學(xué)能力上持續(xù)進(jìn)步，已能解決諸如谷歌FrontierMath問(wèn)題集的專(zhuān)家級(jí)問(wèn)題，即即使是數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的優(yōu)秀博士生，也無(wú)法在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)解決它們。在該基準(zhǔn)測(cè)試的1-3級(jí)中，GPT-5.2思考模式解決了40.3%的問(wèn)題。

在物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，ChatGPT類(lèi)大型語(yǔ)言模型正日益支持技術(shù)推理和工具輔助的研究工作流程，以及科學(xué)寫(xiě)作。例如，在專(zhuān)業(yè)級(jí)科學(xué)問(wèn)答基準(zhǔn)GPQA測(cè)試中，GPT-5.2 Pro和GPT-5.2 Thinking的準(zhǔn)確率分別達(dá)到93.2%和92.4%，表明其在多學(xué)科研究生級(jí)科學(xué)問(wèn)題解答上得到了很高水平。

AI正在將科學(xué)家從繁瑣的文獻(xiàn)檢索、書(shū)目整理和常規(guī)行政報(bào)告中解放出來(lái)，成為科學(xué)研究中可靠的工作流程協(xié)調(diào)者。例如，在物理領(lǐng)域，AI正被應(yīng)用于美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室等大型設(shè)施中，協(xié)助實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)控制與決策優(yōu)化。在化學(xué)與生物學(xué)中，AI通過(guò)結(jié)合專(zhuān)業(yè)模型（如圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)模型）與通用語(yǔ)言模型，實(shí)現(xiàn)從分子設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)規(guī)劃的全流程輔助，顯著提升了研究效率與成功率。

4.案例見(jiàn)證：AI作為“合作者”已在多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)出實(shí)質(zhì)成果

報(bào)告特別指出，AI已在多個(gè)具體研究場(chǎng)景中展現(xiàn)出“合作者”的潛力。例如，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，GPT-5.2輔助解決了數(shù)個(gè)長(zhǎng)期未解的“埃爾德什問(wèn)題”；在生物學(xué)中，OpenAI與RetroBioSciences合作，通過(guò)蛋白質(zhì)工程模型在數(shù)月內(nèi)設(shè)計(jì)出具有潛在抗衰老功能的細(xì)胞重組因子，將傳統(tǒng)需要數(shù)年試錯(cuò)的研發(fā)周期大幅壓縮。

這些進(jìn)展表明，AI正在從“輔助工具”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤把芯炕锇椤?，在?shù)學(xué)推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析甚至理論構(gòu)建中發(fā)揮實(shí)質(zhì)性作用。盡管目前AI仍無(wú)法獨(dú)立完成如牛頓創(chuàng)立微積分那樣的范式級(jí)突破，但它已在連接不同學(xué)科、整合既有知識(shí)、加速發(fā)現(xiàn)進(jìn)程方面展現(xiàn)出明確價(jià)值。

未來(lái)幾年，隨著模型能力持續(xù)提升、與科學(xué)工具的深度融合，AI有望進(jìn)一步推動(dòng)多個(gè)學(xué)科進(jìn)入“加速發(fā)展期”，成為全球科研體系中不可或缺的協(xié)作力量。

5.政策呼吁：構(gòu)建美國(guó)國(guó)家AI科研新生態(tài)

報(bào)告就如何利用人工智能加強(qiáng)美國(guó)的科學(xué)創(chuàng)新以確保2026年是人工智能和科學(xué)年提出了包含四大支柱的政策建議：

一是擴(kuò)大AI技能培養(yǎng)，為美國(guó)勞動(dòng)力和未來(lái)科學(xué)家做好準(zhǔn)備。

建議啟動(dòng)一項(xiàng)國(guó)家人工智能勞動(dòng)力計(jì)劃，支持從K-12階段的人工智能課程，到社區(qū)學(xué)院和大學(xué)的AI學(xué)位與證書(shū)項(xiàng)目，并為在職人員提供短期培訓(xùn)。國(guó)會(huì)和相關(guān)部門(mén)可授權(quán)撥款，用于各州學(xué)校的AI與數(shù)據(jù)科學(xué)課程開(kāi)發(fā)與教師培訓(xùn)，同時(shí)設(shè)立“AI技能團(tuán)”或?qū)ｍ?xiàng)基金，通過(guò)圖書(shū)館、就業(yè)中心和學(xué)校為社區(qū)提供免費(fèi)的AI講習(xí)班和培訓(xùn)。

二是開(kāi)放數(shù)據(jù)并拓展開(kāi)放研究合作，加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

AI輔助的科學(xué)研究能將數(shù)十年的發(fā)現(xiàn)過(guò)程壓縮至數(shù)年，尤其是在研究人員能廣泛接觸前沿AI工具和新開(kāi)放數(shù)據(jù)的情況下。OpenAI支持建立國(guó)家AI研究資源，作為一個(gè)共享平臺(tái)，為學(xué)術(shù)和非營(yíng)利研究者提供大規(guī)模計(jì)算資源與高質(zhì)量數(shù)據(jù)集，并呼吁盡快通過(guò)并落實(shí)相關(guān)立法，確保充足的資金與健全的治理機(jī)制。各機(jī)構(gòu)應(yīng)識(shí)別高價(jià)值數(shù)據(jù)集，并以機(jī)器可讀形式提供，用于AI研發(fā)，同時(shí)維護(hù)數(shù)據(jù)隱私與安全，對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理，并對(duì)真實(shí)研究用途默認(rèn)開(kāi)放訪(fǎng)問(wèn)。

三是將AI基礎(chǔ)設(shè)施（包括能源、計(jì)算與芯片）作為國(guó)家戰(zhàn)略資產(chǎn)進(jìn)行現(xiàn)代化。

計(jì)算能力是AI驅(qū)動(dòng)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵工具。確保美國(guó)境內(nèi)擁有充足的計(jì)算資源，取決于現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施以及對(duì)美國(guó)電網(wǎng)的充分?jǐn)U容，以避免科學(xué)進(jìn)步受能源短缺制約。聯(lián)邦政策應(yīng)利用《芯片與科學(xué)法案》賦予的權(quán)限，設(shè)立AI基礎(chǔ)設(shè)施樞紐，劃定AI創(chuàng)新區(qū)并優(yōu)先支持高容量數(shù)據(jù)中心及相關(guān)能源投資，同時(shí)簡(jiǎn)化審批流程。通過(guò)公私合作，可為聯(lián)邦資助的研究人員獲取尖端AI系統(tǒng)能力提供支持，并加強(qiáng)在美國(guó)本土布局、建設(shè)和制造AI芯片所需的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。

四是提供廣泛、規(guī)?；佑|前沿AI系統(tǒng)的途徑，并強(qiáng)化創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。

聯(lián)邦政府應(yīng)建立國(guó)家前沿AI訪(fǎng)問(wèn)配額制度，讓大學(xué)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和非營(yíng)利機(jī)構(gòu)的研究人員能夠以足以支持持續(xù)實(shí)驗(yàn)、方法開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的規(guī)模，使用先進(jìn)AI系統(tǒng)。訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制應(yīng)基于廣泛、輕量化的申請(qǐng)流程，既支持開(kāi)放探索，也服務(wù)于具體研究項(xiàng)目，將AI使用視為類(lèi)似望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)時(shí)間或超算機(jī)時(shí)的國(guó)家共享科研資源。為促進(jìn)AI技術(shù)向更廣泛經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域擴(kuò)散，聯(lián)邦政策應(yīng)擴(kuò)大“小企業(yè)創(chuàng)新研究計(jì)劃”（SBIR）以覆蓋AI技術(shù)應(yīng)用，并建立區(qū)域創(chuàng)新孵化器，將AI技術(shù)人員與地方產(chǎn)業(yè)需求對(duì)接。

這些建議旨在系統(tǒng)性構(gòu)建美國(guó)在AI時(shí)代的科研優(yōu)勢(shì)，通過(guò)人才、數(shù)據(jù)、硬件與訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制的全方位提升，推動(dòng)人工智能真正成為國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力的核心引擎。

資料來(lái)源：

OpenAI. AI as a Scientific Collaborator From biology to black holes, ChatGPT is accelerating research. https://cdn.openai.com/pdf/f4b4a5da-b2de-418d-9fcd-6b293e9dc157/oai_ai-as-a-scientific-collaborator_jan-2026.pdf

[本文為教育部國(guó)別和區(qū)域研究基地中國(guó)教育科學(xué)研究院國(guó)際教育研究中心成果]

本文由中國(guó)教育科學(xué)研究院比較教育研究所“教育國(guó)際前沿”課題組負(fù)責(zé)人張永軍整理，編輯劉強(qiáng)。點(diǎn)擊左下角閱讀原文可下載該文獻(xiàn)。

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