本文全面综述了人工智能(AI)在科学研究中的应用(AI4Research),填补了现有研究的空白。文章将AI在科研中的应用系统地划分为五大关键领域:科学理解、学术调查、科学发现、学术写作和学术同行评审。这些领域涵盖了AI从文献信息提取、研究进展梳理、新假设生成到论文写作与评审的全过程,旨在提升科学研究的效率与质量。论文详细阐述了各领域的具体任务和AI工具,展示了AI如何革新传统科研范式,促进知识的传播与创新。
🔬 AI在科学理解方面,能够高效地从海量科学文献中提取、解释和综合信息,包括文本、表格和图表。具体应用如半自动科学理解,AI在人类指导下深入解析复杂文献;全自动科学理解,AI独立阅读并生成摘要;以及表格和图表理解,AI能直接处理数据和图像,提取关键信息并进行推理,如Chain-of-Table和ChartQA等工具,极大地加速了知识的获取和分析过程。
📚 AI在学术调查领域的应用主要体现在文献检索和报告生成。AI可以通过语义引导、图引导或LLM增强等方式,更精准地检索相关文献,并能自动生成概述报告,绘制研究路线图,或生成章节级的相关工作。例如,多智能体检索和深度研究等概念,展示了AI在系统性文献梳理方面的巨大潜力,帮助研究人员快速把握研究前沿。
💡 AI在科学发现中的作用体现在生成新假设、评估新颖性与重要性、进行理论分析以及设计和执行科学实验。AI能够从多种信息源挖掘新想法,并通过形式化主张、收集证据等方式验证假设的合理性。全自动发现流程更是将从假设生成到实验验证的全过程自动化,实现了闭环的科学发现。
✍️ AI在学术写作方面,能够协助研究人员完成论文的各个阶段,包括标题生成、结构优化、图表绘制、公式生成、引用推荐以及语法纠错和表达修订。从MoDeST和FigGen等工具,到ScholarCopilot的智能引用推荐,AI极大地提高了写作效率和质量。虽然全自动写作仍在发展中,但AI已成为科研写作的重要辅助力量。
🔍 AI在学术同行评审中的应用,旨在提高评审的效率、客观性和建设性。AI可以用于稿件的预评审,快速评估其合规性,并实现精准的审稿人匹配。在评审过程中,AI能生成评审意见和综合报告,减少主观偏见。此外,AI还能预测论文影响力并生成宣传材料,提升论文的可见度。
LARG 2025-07-18 22:24 浙江

尽管AI在科学研究中的应用取得了显著进展,但目前仍缺乏对AI在科学研究(AI4Research)中应用的全面综述,为了填补这一空白,提出了一个全面的AI4Research调查,旨在提供一个统一的视角,并系统地分类AI在研究中的应用。AI4Research的主流流程和分类,可以分为五个关键领域:(1)用于科学理解的AI,(2)用于学术调查的AI,(3)用于科学发现的AI,(4)用于学术写作的AI,以及(5)用于学术同行评审的AI。这些领域各自有助于提升AI融合研究与出版的有效性和效率。
论文地址:https:
论文名称:AI4Research: A Survey of Artificial Intelligence for Scientific Research
Projects: https:
Code Repository: https:
AI在研究中的分类(AI4Research)被划分为五个关键领域。每个领域进一步细分为具体任务,突出了AI在整个研究过程中多样化的角色。
一、用于科学理解的AIAI能够从科学文献中提取、解释和综合信息,加速人类知识获取和自动分析效率。这包括文本科学理解(如半自动和全自动科学理解)以及表格和图表科学理解。
半自动科学理解:AI在人类指导下逐步深入理解复杂科学文献。例如,LaMAI通过提问澄清用户查询中的模糊点,减少误解;SciAgent通过调用计算器和公式评估器提供精确推理。
全自动科学理解:AI独立阅读和理解科学文献,无需人类干预。例如,通过生成文章总结来增强对长篇科学文本的整体理解,或通过自我提问和反思来深化对科学内容的理解。
表格理解:AI通过数据增强和推理范式增强来提取、解释和推断表格中的数据。例如,Chain-of-Table通过逐步构建和更新表格来提高对复杂表格的理解。
图表理解:AI能够直接处理和解释图表图像,支持基于图表内容的问题回答和总结。例如,ChartQA和ChartX用于训练端到端和流水线模型,FDV提供图表的结构化文本表示,以实现更深入的理解。
二、用于学术调查的AIAI技术可以系统地回顾和总结科学文献,帮助研究人员快速了解研究领域的最新进展。这包括相关工作检索和概述报告生成。
语义引导检索:通过匹配用户查询的语义表示与文献中的术语来检索相关文献。例如,GTSLNet通过基于关键词的相似性学习网络提高检索的准确性;
图引导检索:将学术实体(如论文、作者、引用)建模为图结构,基于节点类型和粒度进行检索。
LLM增强检索:利用LLM的能力提升检索系统的性能。例如,单智能体检索直接使用LLM完成检索任务;多智能体检索通过多个专业智能体简化检索过程;深度研究则进一步向更自主的“深度研究”方向发展,AI智能体能够从探索和综合到生成引用丰富的报告。
研究路线图绘制:对大量文献进行清理、整合,描绘研究主题的发展轨迹。例如,CHIME通过迭代人类-AI协作细化LLM生成的结构;HiReview使用多层树结构进行系统知识组织;SurveyEval提供层次化标题树,用于评估综述生成的分布和引用准确性。
章节级相关工作生成:生成相关工作章节,与实际论文结构对齐。
文档级调查生成:自动生成系统性文献综述。例如,AutoSurvey通过提示词引导LLM完成阶段性生成过程;
三、用于科学发现的AIAI用于生成新的科学假设、理论或模型,并验证其有效性。这涉及想法挖掘、新颖性和重要性评估、理论分析和实验设计。
想法挖掘:AI从内部知识、外部信号和团队讨论中生成新科学假设或想法。
新颖性与重要性评估:AI评估想法的新颖性和重要性,结合传统方法、LLM增强和人机协作。
理论分析:AI验证科学假设的合理性,包括主张形式化、证据收集、验证分析和定理证明。
科学实验开展:AI设计、执行和分析科学实验,涵盖实验设计、前估计、管理、执行和分析。
全自动发现:AI实现从假设生成到实验验证的全流程自动化,形成闭环科学发现过程。
四、用于学术写作的AI AI工具协助研究人员撰写、编辑和格式化科学论文,提高写作质量和效率。这包括在论文准备、撰写和完成阶段的辅助。
写作准备阶段:AI帮助生成论文标题、优化结构、确保内容连贯性,例如通过MoDeST和LLM-Rubric等工具生成多领域科学标题。
写作阶段:AI协助绘制图表、生成公式、推荐引用,例如FigGen和SciCapenter等工具支持从文本到图表的生成,ScholarCopilot等工具实现智能引用推荐。
写作完成后阶段:AI进行语法纠错、表达和逻辑修订,例如通过AWE系统和AAAR-1数据集提供写作质量评估,Wikipedia Revision Histories数据集帮助优化语言表达。
AI独立完成从草稿撰写到最终稿件生成的全过程,无需人工干预。例如,AI Scientist和Agent Laboratory等系统通过模拟同行评审和反馈循环,优化生成的论文内容,但目前尚未完全消除人工编辑的需求,特别是在正确引用方面。五、用于学术同行评审的AIAI自动化和增强同行评审过程,提供结构化、客观和建设性的评审。这包括预评审、评审和后评审阶段。
预评审:AI在桌面评审阶段快速评估稿件是否符合要求,并在审稿人匹配中实现精准分配,同时避免利益冲突。
正在评审:AI生成评审意见和综合评审报告,提升评审质量和效率,减少主观性和偏见。
后评审:AI预测论文影响力并生成宣传材料,提升论文的可见度和影响力。
AI在研究中的多学科应用:
自然科学中的AI,涵盖物理学、生物学与医学以及化学与材料科学等领域应用科学与工程中的AI,重点关注机器人技术和软件工程社会科学中的AI,包括社会学和心理学等学科


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