編輯丨ScienceAI

打破家庭場景「內(nèi)卷」，機(jī)器人不僅能下廚，還要上實驗臺！LabUtopia把「智能科學(xué)實驗室」搬進(jìn)虛擬仿真器。

智能科學(xué)實驗室新范式

當(dāng)前「AI 科學(xué)家」側(cè)重虛擬推理、自動化實驗室側(cè)重機(jī)械執(zhí)行，二者各擅其長卻難以貫通。要真正實現(xiàn)全流程閉環(huán)、自主進(jìn)化的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，必須把認(rèn)知大模型、智能體工作流和具身機(jī)器人三大技術(shù)棧深度耦合，構(gòu)建智能科學(xué)實驗室（Intelligent Science Laboratory，ISL）新范式。

由上海人工智能實驗室、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、牛津大學(xué)、新南威爾士大學(xué)、洛桑聯(lián)邦理工、北京大學(xué)、中科院、南京大學(xué)等十余所高校和研究機(jī)構(gòu)的研究者聯(lián)合撰寫的立場論文呼吁：「智能科學(xué)實驗室」（Intelligent Science Laboratory, ISL）將成為未來科學(xué)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵范式，并且其核心在于深度融合認(rèn)知智能與具身智能，實現(xiàn)從假設(shè)生成到實驗驗證的閉環(huán)式科學(xué)探索自動化。期待這能成為通向 AI 驅(qū)動科學(xué)的新起點！

研究團(tuán)隊以「基座模型-智能體-具身執(zhí)行」三層閉環(huán)架構(gòu)為核心，配套四級漸進(jìn)式路線圖，將認(rèn)知大模型、智能體工作流和具身機(jī)器人深度耦合，引導(dǎo)實驗室從基礎(chǔ)自動化穩(wěn)步進(jìn)化到完全自主的智驅(qū)科研新范式。

團(tuán)隊呼吁全球研究者、開發(fā)者與產(chǎn)業(yè)伙伴加入 ISL 生態(tài)，共同加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的未來。

LabUtopia

在具身智能模擬平臺「卷爆家庭日?！沟慕裉欤瑥膹N房炒菜到客廳掃地，AI Agent 似乎無所不能。然而，真正挑戰(zhàn)復(fù)雜物理交互和長鏈條規(guī)劃的科研實驗室場景，卻始終缺位。

如今，這一空白被正式填補——LabUtopia 正式發(fā)布！

來自上海人工智能實驗室、北京大學(xué)、牛津大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等機(jī)構(gòu)的聯(lián)合團(tuán)隊推出 LabUtopia：全球首個支持化學(xué)反應(yīng)建模 + 流體物理模擬 + 多步實驗流程規(guī)劃與評估的高保真科學(xué)實驗具身智能平臺。

它不僅支持化學(xué)反應(yīng)的建模、流體-剛體-軟體的交互模擬，還首次提出「五級任務(wù)評估體系」，讓機(jī)器人不再只停留于「夾起杯子」，而是能執(zhí)行復(fù)雜、長周期的科研實驗流程，一步步推動機(jī)器人邁入「科研自動化」新時代。

這不僅是具身模擬器的一小步，更是通往「AI 化科研發(fā)現(xiàn)」的關(guān)鍵躍遷！

為什么科研實驗室是下一個「具身智能戰(zhàn)場」？

相較于日常生活場景，科研實驗室更具挑戰(zhàn)性，也更具「科學(xué)智能」價值：

• 物理挑戰(zhàn)升級：液體傾倒、溶液混合、材料加熱、化學(xué)反應(yīng)觀察等，需要高保真的流體+剛體+化學(xué)過程建模；
• 任務(wù)鏈更長更敏感：精細(xì)操作（如玻璃棒攪拌液體），從「抓取試管」到「完成一整套滴定實驗」，流程長、誤差敏感、需穩(wěn)定執(zhí)行；
• 智能能力更高：從「抓取試管」到「完成產(chǎn)物制備」，任務(wù)往往由多個步驟組成，需高層級規(guī)劃與容錯機(jī)制：不僅要操作，還要識別材料狀態(tài)變化，具備感知-推理-控制的整合能力。
  

LabUtopia 正是在這一背景下誕生，它將科研實驗室真正帶入具身智能模擬的版圖，提供全面覆蓋、真實建模、層級式評估的一體化解決方案。

平臺介紹

科學(xué)實驗室仿真平臺需要哪些關(guān)鍵技術(shù)來支撐對于科學(xué)實驗的模擬執(zhí)行？

通過分析，研究團(tuán)隊確定了一個完整的、可執(zhí)行的科學(xué)仿真平臺所必需的三項核心模塊：高保真仿真引擎、真實科研實驗室構(gòu)建器以及科研任務(wù)評估體系。

Labsim的示意圖

LabSim：高保真仿真引擎

基于 NVIDIA Isaac Sim 深度定制的物理引擎，LabSim 不僅支持剛體與軟體的高精度交互，還首次整合了流體動力學(xué)模擬與動態(tài)化學(xué)反應(yīng)可視化能力。

LabScene：真實科研實驗室構(gòu)建器

傳統(tǒng)模擬器中的「房間生成」在實驗室任務(wù)面前失效。LabScene 構(gòu)建了一個包含 200+ 儀器/器具的可組合實驗空間，支持程序生成 + 物理可行性檢查 + 專家驗證三重約束生成，確保每一個場景「既復(fù)雜又真實」。

LabBench：五級任務(wù)評估體系

科學(xué)實驗任務(wù)不像廚房炒菜，是標(biāo)準(zhǔn)化、多階段、易出錯、可量化的任務(wù)鏈。LabBench 引入業(yè)內(nèi)首個五級任務(wù)分層體系，從原子操作到跨區(qū)域長鏈任務(wù)，具體包括原子操作、短程操作、通用短程操作、長程操作以及移動長程操作，提供逐步進(jìn)階、可控難度、跨算法對比的系統(tǒng)化評估平臺。

LabBench示意圖

實驗：現(xiàn)有算法在科學(xué)場景面前「落敗」！

我們系統(tǒng)評估了兩個主流模仿學(xué)習(xí)算法（ACT 與 Diffusion Policy）在 LabUtopia 上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)：

? 基礎(chǔ)操作（如 Press, Stir）ACT 成功率可達(dá) 90%+

?? 多步任務(wù)（如 Transport Beaker、Heater Beaker）開始出現(xiàn)顯著失誤

? 長鏈任務(wù)（如 Clean Beaker，7 步）整體成功率跌至個位數(shù)，DP 幾乎全軍覆沒！

這表明：現(xiàn)有通用具身策略在科學(xué)實驗中的泛化性、穩(wěn)定性遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)，而 LabUtopia 正提供了一個標(biāo)準(zhǔn)、開放的評測平臺，驅(qū)動下一個具身智能研究浪潮。

論文鏈接：https://arxiv.org/abs/2506.19613andhttps://arxiv.org/abs/2505.22634

Benchmark以及主頁：https://rui-li023.github.io/labutopia-site/

人工智能（AI）正在深刻變革科學(xué)研究的范式，顯著提升科學(xué)發(fā)現(xiàn)的效率、精確性和創(chuàng)新性。AI for Science團(tuán)隊，探索人工智能驅(qū)動科學(xué)問題的研究范式，圍繞「通專融合AGI」之路，搭建自然科學(xué)從微觀到宏觀跨學(xué)科的數(shù)據(jù)、算法和科學(xué)發(fā)現(xiàn)平臺，推動AI for Science從「工具的革命」邁向「革命性的工具」，并加速人工智能在各學(xué)科領(lǐng)域的創(chuàng)新與落地，賦能各行業(yè)發(fā)展。