第五范式 刘志毅 著 AI驱动科学范式变革 重新改写人类认知规 前沿科技 人工智能 中信正版

《第五范式》深入剖析了AI 在科学领域的深刻变 革以及第五范式的重要意义。 Al 的发展是人类认知方 式不断演进的结果，从经验归纳、理性革命，到计算 时代、大数据时代，直至如今的智能革命，每一次转 变都重塑了人类认知世界的方式，且呈现出加速发展 的态势。
在这一进程中，“第五范式”作为核心概念，具有开创性意义——它将科学智能与机器猜想紧密结 合，打破了传统科学研究面临的困境，开创了全新的 知识创造机制。这种范式的转变不仅改变了科研模 式，还将重塑相关产业，成为推动科学发展和产业变 革的关键力量。
本书系统性构建了“第五范式”的理论框架，深 入分析了Al对科学研究范式的革命性影响，前瞻性地 探讨了人机智慧共同体的未来图景。书中结合Alpha-Fold 蛋白质预测、物理定律自动发现等前沿案例，既 保持了严谨的学术深度，又通过生动的案例分析确保 了可读性。对于我们深入理解Al 时代的科学变革、预 见未来科技发展趋势，以及思考人类认知边界的拓 展，本书提供了具启发性的思想资源。
本书适合人工智能、计算机科学、认知科学等领 域的研究者，也将为关注技术前沿的产业界人士和决 策者提供重要参考。同时，本书还将引导读者思考在 Al时代，如何重新定义科学探索方式、平衡技术与人 性、应对伦理挑战等重要问题，同时建议我们要积极 适应未来变革，充分发挥人类与Al 的协同优势，为推动人类文明进步贡献力量。

给未来 AI（人工智能）考古学家的一封信 / VII

一部分 科学认知的演进之路
第 1 章 技术革命中的人性博弈
开篇：从泰勒到图灵 / 003
1.1 经验归纳：亚里士多德的先见之明 / 005
1.2 理性革命：从牛顿到爱因斯坦 / 012
1.3 计算时代：图灵机与冯·诺依曼 / 018
1.4 信息洪流：大数据颠覆了什么 / 025
1.5 智能迭代：从专用 AI 到 AGI（通用人工智能） / 032
小结：重构人类的认知地图 / 039
第 2 章 理性升级：人机互动新范式
序曲：两种解题方式 / 042
2.1 博弈论视角：围棋 AI 战胜人类的启示 / 044
2.2 符号主义 vs. 连接主义：两种 AI 范式之争 / 050
2.3 深度学习：让机器学会人类的直觉 / 056
2.4 认知科学：心智何以产生理性思维 / 062
2.5 人机互动：走向人机超智能共生 / 068
小结：重新定义科学的理性基石 / 073
第 3 章 科学想象力的再造
序曲：AlphaGo 背后的“直觉” / 076
3.1 直觉来源何处：人类天才如何诞生 / 078
3.2 非理性认知：洞见从何而来 / 084
3.3 偶然与然：创新背后的统计学原理 / 090
3.4 计算机的想象力：AI 已经独立思考了吗 / 096
3.5 创造性重构：AI 重塑科学的底层逻辑 / 101
小结：一个更具想象力的科学新时代 / 108

第二部分 范式革命：自动化科研
第 4 章 机器人科学家的崛起
序曲：24 小时不眠的科学探索 / 113
4.1 AI 实验师：一场材料科学的“AlphaGo”之战 / 115
4.2 机器人工程师：机器设计机器的新纪元 / 121
4.3 自动化数学家：AI 能重新定义数学吗 / 128
4.4 创新黑盒：AI 科学发现的内在机理 / 134
4.5 人机协同：机器人科学家的“师徒”关系 / 140
小结：自动化科研的新生产力 / 147
第 5 章 超级实验室的建造
序曲：一个癌症疗法的偶然发现 / 150目录 III
5.1 网络化科研：让全球实验室协同工作 / 152
5.2 智能文献挖掘：让机器阅读人类知识 / 158
5.3 知识图谱：重构科学知识的关系网络 / 164
5.4 开源科学：让全民参与科研创新 / 171
5.5 集体智慧：大规模协作下的涌现奇迹 / 178
小结：超级科学大脑的进化之路 / 183
第三部分 智能科学的新疆域
第 6 章 攻克复杂性之困
序曲：一朵雪花背后的数学难题 / 189
6.1 混沌、分形与自组织：复杂性科学 ABC / 191
6.2 涌现与进化：复杂系统的双螺旋 / 197
6.3 跨尺度建模：让 AI 玩转“蝴蝶效应” / 203
6.4 多主体仿真：虚拟世界的平行宇宙 / 209
6.5 人工生命：探索自适应智能的起源 / 215
小结：驯服复杂性的新科学 / 222
第 7 章 融通学科新边疆
序曲：新冠病毒感染预测的数学模型 / 224
7.1 自然科学：“新物理学”联盟 / 226
7.2 生命科学：后基因组时代的 AI 医学 / 232
7.3 认知科学：揭开人类心智的极奥秘 / 238
7.4 社会科学：大数据重塑人文社科范式 / 245
7.5 交叉学科：AI 催生学科大融通 / 251
小结：通向科学统一之路 / 257第五范式 IV
第四部分 科学素养再升级
第 8 章 科学知识的全民开放
序曲：维基式科普的兴起 / 263
8.1 知识获取：每个人都是自己的达尔文 / 264
8.2 AI 科普：打破专家与大众的鸿沟 / 271
8.3 公民科学：让百万人参与航天计划 / 278
8.4 开放科学：技术让科学回归本真 / 284
8.5 教育变革：重塑通识教育新内核 / 290
小结：迎接全民科学素养提升的新时代 / 297
第 9 章 探索科学哲学新问题
序曲：AI 具有思维能力吗 / 300
9.1 AI 的思考：图灵测试还管用吗 / 302
9.2 机器良知：AI 科学家需要职业操守吗 / 309
9.3 算法偏见：AI 会有认知盲区吗 / 316
9.4 强 AI 之梦：超级智能真的要来了吗 / 322
9.5 后人类时代：我们将迎来怎样的未来 / 329
小结：AI 重塑科学哲学的难题 / 336
第五部分 迈向卓越文明新纪元
第 10 章 走向人机智能共生
序曲：智能时代的分岔路口 / 341
10.1 智能增强：AI 如何重塑你我的大脑 / 343
10.2 群体智慧：一个由 AI 连接的新社会 / 350
10.3 人机共生：奇点将至还是自我实现预言 / 356目录 V
10.4 卓越文明：一次智能生命的觉醒 / 363
10.5 宇宙尽头：人类寻找另一个自己 / 369
小结：对话地外智能和未来人类 / 374
后记 在科学革命的黎明时分 / 377

刘志毅
■中国人工智能军科学家
■上海市人工智能社会治理协同创新中心研究员
■上海交通大学清源研究院研究员
■入选2024年福布斯中国“十大人工智能影响力人物”
■ 2024年度“华为云有价值专家”
■ 2025年度福布斯中国行业发展领创者

十余年来，刘志毅一直在人工智能领域进行深入研究和实践，主要研究智能计算、空间智能以及超级人工 智能对齐等方向。同时，他还担任中国人工智能学会Al 伦理工作委员会委员及具身智能专委会委员，上海交大计算法学与人工智能伦理研究中心执行主任，上海交大 安 泰Al与营销研究中心特聘研究员，上海交大清源研究 院兼职研究员，上海开源技术信息协会AI伦理专委会主任，国际电工委员会IEC 生物数字融合系统评估组 (IEC/SMB/SEG12)伦理专家，2024年第四届 IEEE 计算机通信与人工智能国际会议(CCAI 2024) 技术委员会委员，国家人工智能标准总体组专家，中国人工智能产业发展联盟(AIIA) 可信Al专家委员会委员，上海人工智能技术协会专家委员。

目前作者已出版《智能体时代》《具身智能》《智能经济》《智能的启蒙：通用人工智能与意识机器》等作品 。