AI for Science · 让物理仿真秒级可信

用 AI 求解科学问题

以神经算子替代传统数值求解器,以物理信息保形预测量化不确定性——我们把 AI for Science 从论文带进工业现场。

1000x
仿真加速
vs FEM,V100 实测
99.98%
预测精度
2D/3D 热管理 rel_l2=0.02%
90.5%
UQ 覆盖率
标称 90% 水平,gap=0.5%

三大研究支柱

从求解器到可信性到通用性——通往工业级科学 AI 的三级台阶

1

神经算子引擎

FNO / DeepONet / 坐标感知 FNO 模型动物园,架构级守恒律强制,多物理场耦合求解。FNO 在六个物理场景上以 10-14 倍误差优势超越 CNN、DeepONet 与 MeshGraphNet。

误差优势10-14x
坐标通道增益63x
多GPU扩展7.93x@8卡
2

可信 AI · UQ

首创物理信息保形预测(PI-CP):将 PDE 残差嵌入非一致性分数,预测区间在物理满足处更紧、违反处更宽,附带无分布假设的覆盖率数学保证。

覆盖率89-91%
UQ 方法8 种
对比MC Dropout 失稳
3

物理基础模型

FoundationFNO2d 验证物理 AI 的 scaling law:随模型与数据规模扩展精度可预测提升。Few-shot 迁移:100-shot 即达 specialist 模型 51% 精度,迈向多域 PDE 基础模型。

Scaling 指数α=0.199
Few-shot100-shot → 51%
模型动物园12 模型

研究论文

方法先行,工程验证——研究直接沉淀为平台能力

预印本arXiv · 2026

Conformal Prediction for Neural Operators

面向神经算子的分布无关不确定性量化框架:系统评估 Conformal Prediction 在热传导、结构力学、Darcy 渗流与 Navier-Stokes 等物理场景下的区间校准,展示 89-91% 的稳定覆盖率。

  • ▸ 8 种 UQ 方法横评,Conformal 系列覆盖率最稳
  • ▸ 校准集规模-区间宽度收敛分析
  • ▸ 多物理场景一致验证
arXiv 全文 ↗
FNO 与 CNN / DeepONet / MeshGraphNet 基线对比

FNO 与 CNN / DeepONet / MeshGraphNet 基线对比

评审中ICLR 2027(投稿中) · 2026

Physics-Informed Conformal Prediction: Embedding PDE Consistency into Distribution-Free UQ for Neural Operators

提出 PI-CP:将 PDE 残差嵌入保形预测的非一致性分数 s(x,y)=|y-f(x)|/(1+λ|R(x)|),产生空间自适应预测区间;并证明 FNO 平移等变性对 Dirichlet 边界的逼近障碍及坐标通道的修复作用(63.4x 误差降低)。

  • ▸ PI-CP 核心专利方法(P0 级)
  • ▸ 定理 1/2:FNO 边界逼近障碍与坐标通道修复
  • ▸ 六个物理场景 89-92% 覆盖率验证
PI-CP 在 Darcy 渗流上的空间自适应区间

PI-CP 在 Darcy 渗流上的空间自适应区间

预印本arXiv · 2026

Hypothesis-Driven Deep Research with Large Language Models

假设驱动的 LLM 深度研究框架:以「提出假设-设计实验-验证修正」的科研方法论组织大模型研究流程,是公司 AI 深度研究系统(HDRI)的理论基础。

  • ▸ 科研方法论 × LLM 智能体
  • ▸ 支撑 AI 深度研究系统(HDRI)产品线
  • ▸ 与 AI4S 人才课程体系联动
arXiv 全文 ↗

Benchmark 透明化

本页所有 benchmark 数字均为 V100 GPU 实测,对比基线为 FEM/FD 数值求解器,可在开源仓库复现。

物理场景精度指标加速比验证环境
2D热管理99.98%rel_l2=0.019%~1000x vs FEMV100验证
3D热管理99.98%rel_l2=0.02%~1000x vs FEMV100验证
Darcy渗流99.67%rel_l2=0.33%~1825x vs FDV100验证
NS Taylor-Green流体99.69%rel_l2=0.31%-V100验证
2D悬臂梁99.75%rel_l2=0.25%~1000xV100验证
3D悬臂梁98.16%rel_l2=1.84%工业级V100验证
3D电池热管理99.29%rel_l2=0.71%工业级G8V100验证
3D结构应力97.07%rel_l2=2.93%工业级G8V100验证
FOG BI预测97.77%2.23% (3.7x优于物理)-V100验证
UQ覆盖率90.5%gap=0.5%-V100验证

专利布局

7 项核心方法专利,覆盖从算法到系统的完整链路

P1P0

物理信息保形预测方法(PI-CP)

PDE 残差驱动的空间自适应区间预测

核心专利

P2P0

坐标感知傅里叶神经算子

修复 FNO 边界逼近障碍,63x 误差降低

核心专利

P3P1

架构级物理守恒律强制方法

守恒律在网络结构层面强制满足

架构发明

P4P1

物理分解与AI残差学习范式

物理模型解耦 + AI 只学残差,FOG 案例验证

方法发明

P5P1

UQ驱动的主动学习闭环系统

不确定性引导的采样与再训练

系统发明

P6P2

ONNX可导出的谱卷积方法

工业部署友好,跨硬件推理

工程方法

P7P2

多域PDE基础模型架构

FoundationFNO 系列的跨场景迁移

前沿架构

开源与可复现

AI for Science 的信誉来自可复现。PhysAI 核心引擎以 Apache 2.0 协议开源,37,125+ 行代码、2,108+ 个测试,算法全可审计。

ruff 零错误mypy 零错误CI 全绿
# 克隆并安装
git clone github.com/physai/physai.git
cd physai && pip install -e ".[dev]"
GitHub 仓库 ↗

算法全可审计:benchmark 数字可在开源仓库复现,测试条件 V100 GPU、对比基线 FEM/FD;最新完整回归记录为 2,108+ 项测试通过。

Web Dashboard — 实验追踪与模型管理
Web Dashboard — 实验追踪与模型管理
温度场 3D 可视化
温度场 3D 可视化
3D 体渲染
3D 体渲染
REST API 文档(OpenAPI)
REST API 文档(OpenAPI)

学术合作

我们与研究院、高校保持长期合作,围绕开放研究问题共同攻关,欢迎联合课题、数据集共建与学生联合培养。

研究院
北京前沿国际人工智能研究院
AI 研究合作
高校
北京科技大学
产学研与人才联合培养
高校
北京理工大学
产学研与人才联合培养

联合课题

围绕神经算子、UQ、基础模型的开放研究问题共同攻关,成果共享

数据集共建

工业 PDE 数据集与基准共建,推动领域评测标准化

学生实习与联合培养

PhysAI 开源仓库提供真实工程课题,优秀者直通核心团队

AI4S 人才培养:平台 + 教育闭环

多数 AI for Science 公司只做平台,我们从平台走向人才:60 门 AI 课程 404 课时中,深度研究与量化系列直接面向科研场景,为合作院校与企业输送「懂物理、会 AI」的复合型人才。

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