Làm thế nào để chúng ta đánh giá liệu trí tuệ nhân tạo đã đủ thông minh để thực hiện nghiên cứu khoa học, đạt được khám phá khoa học tự chủ từ đầu đến cuối?
Nghiên cứu mới nhất từ Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc để cho "bộ não" AI tiếp quản "cơ thể" phòng thí nghiệm nhà khoa học máy, qua đó đẩy câu hỏi này từ trả lời kiến thức và tạo kế hoạch, tiến tới thực thi thí nghiệm và học hỏi từ phản hồi trong thế giới vật lý thực.

Liên kết bài báo: https://arxiv.org/abs/2607.23045
Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một phòng thí nghiệm xúc tác máy, bao gồm 45 trạm làm việc tự động mô-đun bao phủ tổng hợp, đặc trưng và thử nghiệm hiệu suất xúc tác.
Để giúp AI hiểu và gọi các khả năng của phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đóng gói các khả năng này thành các kỹ năng (skills) mà máy có thể đọc được. Tác nhân thông minh AI có thể thông qua các kỹ năng này trực tiếp gọi thiết bị thí nghiệm, đồng thời chấp nhận các ràng buộc về năng lực thiết bị thực, quy tắc vận hành và điều kiện thí nghiệm.

Hình 1. Kiến trúc phòng thí nghiệm nhà khoa học máy mà AI có thể hiểu được, dùng cho nghiên cứu xúc tác.

Hình 2. Đường dẫn từ ý định khoa học đến thực thi trong phòng thí nghiệm máy.
Kiểm tra sức ép
Dựa trên nền tảng này, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá hệ thống 48 cấu hình thực tế được tạo thành từ 6 khung tác nhân thông minh và 9 mô hình ngôn ngữ lớn.
Kiểm tra bao phủ 32 nhiệm vụ nghiên cứu do chuyên gia lĩnh vực xác định, tổng cộng 4.608 lượt đánh giá. Đánh giá không chỉ xem xét liệu tác nhân thông minh có thể tạo ra kế hoạch thí nghiệm hay không, mà còn theo dõi liệu những kế hoạch này có thể thông qua kiểm tra và hạ lệnh xuống hệ thống robot hay không, cũng như quy trình làm việc được tạo ra có thể thực thi trực tiếp mà không cần can thiệp của con người hay không.
Kết quả đánh giá khắc nghiệt của thế giới thực
Tác nhân mô hình ngôn ngữ lớn hàng đầu hiện tại vẫn còn cách biệt rõ ràng so với việc "tiếp quản". Trong 4.608 lần kiểm tra, chỉ có 151 quy trình làm việc có thể thực thi mà không cần sửa chữa thủ công, chiếm 3.3% tổng số lần kiểm tra. Cặp kết hợp có hiệu suất tốt nhất là Claude Code với Claude Opus 4.7, tỷ lệ có thể thực thi là 28.1%; cặp kết hợp Codex với GPT 5.5 có tỷ lệ có thể thực thi là 19.8%.
Biết điều chỉnh tham số, không bằng biết lập kế hoạch lại
Nghiên cứu còn tiếp tục xem xét liệu tác nhân thông minh có thể học hỏi từ kết quả thí nghiệm thực tế hay không. Nhóm đã đặt kết hợp Codex/GPT 5.5 vào một vòng lặp kín mở gồm năm lượt, liên tục triển khai lập kế hoạch thí nghiệm, thực thi robot, thu nhận bằng chứng và lập kế hoạch lại.
Tác nhân thông minh có thể điều chỉnh công thức vật liệu và điều kiện vận hành dựa trên kết quả thí nghiệm trả về, nhưng những điều chỉnh này chủ yếu dừng ở mức tối ưu hóa tham số cục bộ.
Trong quá trình năm lượt thí nghiệm, tác nhân thông minh luôn giữ lại bộ khung quy trình làm việc ban đầu, không thiết kế lại phương pháp phân tích, cũng không sửa chữa được một số thiếu sót then chốt liên tục tồn tại, chẳng hạn như thiếu chất kết dính điện cực và thuốc thử tạo màu cho chất phân tích cụ thể.
Kết quả cho thấy, khả năng đọc phản hồi thí nghiệm và điều chỉnh tham số không đồng nghĩa với việc có thể nhận diện vấn đề của chính chiến lược nghiên cứu, càng không đồng nghĩa với việc lập kế hoạch lại ở cấp độ khoa học.

Hình 3. Biểu hiện của tác nhân thông minh AI ở các khâu lập kế hoạch có thể thực thi, xác minh và hạ lệnh nhiệm vụ phòng thí nghiệm.
Lập kế hoạch tầm xa vẫn là nút thắt
Mặc dù một số tác nhân thông minh đã tạo ra các quy trình làm việc được chuyên gia đánh giá là có thể thực thi và chứa tối đa 44 bước thao tác, nhưng trong toàn bộ các lần kiểm tra, chỉ có 3 quy trình làm việc vượt quá 30 bước thao tác. Điều này cho thấy, khi chuỗi nhiệm vụ kéo dài, khả năng duy trì tính logic hoàn chỉnh của thí nghiệm và khả năng thực thi vật lý của tác nhân thông minh vẫn đối mặt với thách thức đáng kể.
Định nghĩa lại năng lực khoa học của AI
Nghiên cứu từ đó phân biệt ba loại năng lực thường bị nhầm lẫn trong các thảo luận về "Nhà khoa học AI" hiện tại: thứ nhất là tạo kế hoạch thí nghiệm một cách trôi chảy, thứ hai là tạo ra quy trình làm việc có thể thực thi thực tế trong phòng thí nghiệm vật lý, thứ ba là điều chỉnh chiến lược nghiên cứu tổng thể dựa trên kết quả thí nghiệm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, năng lực lập kế hoạch ở cấp độ ngôn ngữ không thể tự động chuyển hóa thành năng lực thực thi thí nghiệm đáng tin cậy, và việc điều chỉnh tham số cục bộ cũng không thể trực tiếp được coi là lập kế hoạch lại ở cấp độ khoa học.
Từ "bãi thử AI" tiến tới "bãi tập AI"
Là cơ sở hạ tầng nghiên cứu khoa học thông minh AI for Science, phòng thí nghiệm máy vừa có thể trở thành "bãi thử" để kiểm tra năng lực khoa học của AI, vừa có thể trở thành "bãi tập" thúc đẩy AI tiến hóa liên tục. Tác nhân thông minh AI thông qua các kỹ năng mà máy có thể đọc để trực tiếp đối thoại với phòng thí nghiệm máy, chuyển hóa ý định khoa học thành nhiệm vụ có thể thực thi, và nhận phản hồi thực tế từ việc thực thi máy, trạng thái thiết bị và kết quả thí nghiệm.
Vòng lặp kín "lập kế hoạch - thực thi - phản hồi - lập kế hoạch lại" được hình thành từ đó, không chỉ có thể phơi bày những thiếu sót của AI ở cấp độ kiến thức, thao tác và chiến lược nghiên cứu, mà còn có thể kết tủa các quy trình làm việc thành công, trường hợp thất bại, kết quả thí nghiệm và đánh giá của chuyên gia thành dữ liệu để huấn luyện mô hình và căn chỉnh tác nhân thông minh, liên tục lặp lại mô hình AI và hệ thống tác nhân thông minh của nó.
Nhà khoa học máy từ đó cung cấp bằng chứng thế giới vật lý có thể định lượng, lặp lại và xác minh được để trả lời câu hỏi "Làm thế nào để chúng ta đánh giá liệu trí tuệ nhân tạo đã đủ thông minh để thực hiện nghiên cứu khoa học?", và thúc đẩy AI từ việc tạo phương án thí nghiệm, dần dần tiến tới khám phá khoa học tự chủ từ đầu đến cuối bao gồm đề xuất vấn đề khoa học, thiết kế thí nghiệm, thực thi robot, phân tích dữ liệu và lập kế hoạch lại dựa trên bằng chứng.

Hình 4. Năm lượt lặp của AI - Nhà khoa học máy dưới vấn đề khoa học mở.
Tài liệu tham khảo: https://arxiv.org/abs/2607.23045
Bài viết này đến từ tài khoản WeChat công chúng "Tân Trí Nguyên" (新智元), tác giả: Tân Trí Nguyên; biên tập: LRST






