2023年5月，美国能源部（DOE）发布《面向科学、能源和安全的人工智能》报告，围绕人工智能（AI）在科学研究、能源开发和国家安全等重大领域的前沿研究方向开展讨论，为DOE提供了一个全面的愿景，即利用DOE在高性能计算系统和数据基础设施方面的优势，扩大其在AI科学应用方面的工作。

该报告确定了六种AI能力，描述了它们改变DOE科学研究活动的潜力，并提出了AI发展的五个宏观趋势。

1. AI能力

（1）用于科学计算的AI和代理模型，将有助于加速聚变能、可预测的多物理场仿真以及宇宙学的发展；

（2）用于科学知识发现、集成和综合的AI基础模型，将有助于推动资料存档现代化、知识提炼（非结构化知识到结构化知识）和假设形成、复杂性科学在工程领域的数字孪生等技术的发展；

（3）AI用于高级推理和逆向设计，将有助于辅助材料、化学和生物设计，工程结构/系统设计、防止核扩散/决策优势等；

（4）基于AI的复杂工程系统设计、预测和控制，将有助于推动高重复率激光器、加速器、反应堆（聚变和裂变）等技术的发展；

（5）自主发现的AI机器人，将有助于推动核武器设计变革、先进制造技术的发展，以及加速材料、化学和生物的发现；

（6）AI用于编程和软件工程，将有助于推动代码适配新的计算目标，加速AI驱动的联合设计的发展，以及发现质量控制算法、优化质量控制。

2. AI发展趋势

（1）人工智能模型的规模将越来越大，并具有全新的涌现能力，其训练将超过能源部百亿亿次级项目建模和仿真所需的最大计算资源；

（2）大模型的训练需要庞大的多模态数据流和数据源。

（3）从数据与仿真模型之间1:1的关系转变为1:n；

（4）将需要广泛而严格的评估套件，远超出当前建模和仿真项目的需求；

（5）将需要大规模的软件编程，同时需要可支持大型社区的通用基础模型。

信息来源：

https://www.anl.gov/article/visionary-report-unveils-ambitious-roadmap-to-harness-the-power-of-ai-in-scientific-discovery

https://www.anl.gov/sites/www/files/2023-06/AI4SESReport-2023-v6.pdf