北大团队最新研究：AI零基础自主推导出牛顿第二定律
摘要：
12月10日，人工智能在科研中扮演的角色正在发生质变。北京大学物理学院团队近日展示了一个具备自主理论构建能力的AI系统，并因成功从实验数据中独立推导出经典力学定律而登上《自然》杂志。该成果被视为AI从辅助工具迈向“可独立认知的科研主体”的重要信号。
据介绍，北大团队研发的“AI-牛顿”系统在没有预设任何物理背景知识的条件下，被置于包含小球、弹簧等装置的46组物理实验数据中。它不仅能识别实验中的运动模式，更在迭代推理过程中逐步构建出“力”“质量”“加速度”等基础概念，并最终得出牛顿第二定律F=ma。整个过程依靠的是一种近似于科学家“先假设、再求证”的合情推理策略，而非传统大模型的简单拟合。
研究团队将实验装置与数据生成器预置于“实验库”，再让系统在“理论库”中不断积累自身构建的概念与规律。三层结构（符号、概念、定律）让 AI 得以在繁杂数据与可解释公式之间建立联结，使推导路径可回溯、逻辑链条清晰。这也是该系统突破神经网络“黑箱”困境的关键。
外界普遍关注这项尝试对未来科研方式的潜在影响。《自然》引用哈佛大学学者的观点指出，这种编程方式能够鼓励模型主动逼近核心概念，或将成为未来科学发现的重要方法。相比以往在已知理论框架内验证假设，“AI-牛顿”展示的是一种面向未知领域的原生探索能力。
北大方面透露，团队计划将该方法扩展至更复杂的研究方向，包括尝试从量子体系中寻找规律。这意味着 AI 从单纯的数据分析者，正向“理论生成的参与者”进一步靠拢。
该研究由马滟青教授课题组完成，参与者包括博士研究生方尤乐、见东山以及李想，并获得国家自然科学基金与北京大学高性能计算平台支持。
