上海AI實驗室開源發(fā)布科學大模型“浦科化學”，提供免費商用（上海浦科知識產(chǎn)權服務有限公司）
1月26日，上海人工智能實驗室（上海AI實驗室）開源發(fā)布首個科學大模型浦科化學（ChemLLM），拓展了大模型助力科學研究的探索路徑。
基于書生·浦語2.0強大的基座模型能力，浦科化學通過注入海量化學專業(yè)數(shù)據(jù)，使大模型獲得了理解和處理化學相關專業(yè)任務的知識與能力。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著化學能力的獲得，大模型的數(shù)理學科及推理能力也得到增強。
浦科化學現(xiàn)已開源，并提供免費商用。
開源鏈接：https://huggingface.co/AI4Chem/ChemLLM-7B-Chat
專注核心：化學知識注入，專業(yè)能力突出
為了評估浦科化學的專業(yè)能力，上海AI實驗室的研究人員對其在三種相關任務上的表現(xiàn)進行了測試：分子名稱轉換、分子性質預測和反應產(chǎn)物預測——這些任務分別涉及化學物質的表示、性質和轉化，是化學研究的基礎和核心。
分子名稱轉換方面，要求模型能夠在不同分子表示方式之間進行準確轉換，如SMILES、IUPAC名稱、分子式等；
分子性質預測方面，要求模型能根據(jù)分子的結構和組成，預測其化學性質，如沸點、密度、溶解度等；
反應產(chǎn)物預測方面，要求模型能根據(jù)給定的反應物和反應條件預測反應產(chǎn)物的結構。
測試結果顯示，浦科化學在這三項任務上均表現(xiàn)出色，分別獲得22.0、49.0和7.0的分數(shù)，遠超過其他同規(guī)模模型的水平，并超越了GPT-3.5，證明浦科化學在理解和處理化學知識方面具備強大能力。
依托書生·浦語2.0基座模型優(yōu)秀的多語言能力，浦科化學在經(jīng)過專業(yè)化學知識訓練后，還具備了優(yōu)秀的化學專業(yè)中英文翻譯能力，可幫助化學研究者跨越語言障礙，準確地翻譯化學文獻中的專有名詞，獲取更多的化學知識。
下圖展示了浦科化學翻譯的一篇2024年1月16日發(fā)表在《自然·化學》雜志上論文的摘要。
在專業(yè)化學知識訓練之外，浦科化學也進行了初高中知識的學習。在回答初高中化學題目時，不僅能給出答案，還能給出具體的解釋，下圖展示了例子：
齊頭并進：邏輯推理增強，泛理科能力涌現(xiàn)
專項能力的增強，是否以犧牲其他能力為代價？實踐證明，浦科化學不僅在化學領域表現(xiàn)出色，其在數(shù)學、物理及推理等方面能力均得到增強。
研究人員使用MMLU（大規(guī)模多任務語言理解數(shù)據(jù)集）作為測試集來評估浦科化學在通用場景下的性能，對語言模型的多項任務能力進行測試評估，并將浦科化學與其他同等規(guī)模的模型進行比較，以評估化學訓練數(shù)據(jù)對基礎模型的影響。
評測結果顯示，浦科化學在大學化學任務上得分為47.0，超越了所有其他模型，這體現(xiàn)了它在回答化學問題及處理復雜化學任務的能力。
研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管沒有對浦科化學進行數(shù)學和物理學科的訓練，模型在大學數(shù)學、大學物理、STEM（科學、技術、工程和數(shù)學）類等相關領域上也獲得了最佳成績。同時，浦科化學在形式邏輯任務上也達到了最高水平。上述結果表明，當對大模型進行進行化學專業(yè)訓練時，其數(shù)理及推理能力也能得到增強。
有趣的是，浦科化學在道德場景、人文科學類、社會科學類等分項任務上也展現(xiàn)了優(yōu)異的平均性能，這說明，對大模型進行專業(yè)某個學科的知識訓練，不僅不會讓大模型“分心”，反而有助于其道德水平及一般任務水平的提升。
舉一反三：擴展大模型應用，助推科研新范式
對大語言模型進行化學專項訓練，不僅擴展了大模型的應用空間，更為AI for Science相關研究開啟了新的探索路徑。
上海AI for Science團隊面向化學、物理、生命、地球等科學領域，通過深入研究各學科基礎理論，結合最新人工智能理論，探索AI驅動重大科學問題的研究范式，加速人工智能在化學、藥物研發(fā)、新材料、氣象等領域的滲透與落地，賦能各行業(yè)發(fā)展。其中，AI for Chemistry方面的研究以語言模型為核心，通過大模型連接智能化實驗設備，全方位提升實驗效率，從而實現(xiàn)化學研究的自動化和智能化。相關研究范式的創(chuàng)新，將助推科學發(fā)現(xiàn)速度，實現(xiàn)更大的社會效益。
未來，基于浦科化學模型，人工智能可為化學研究提供智能化輔助，如化學合成路徑規(guī)劃、化學反應條件優(yōu)化、實驗結果自動化分析等，從而提升化學研究的效率和質量。
（原題為：《上海AI實驗室開源發(fā)布科學大模型“浦科化學”》）
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