北大联合元空 AI 开源 OpenAI4S:Code-as-Action 重构科研智能体工作流

ADK ChatExcel官方 / ADK编译 2026-08-05 5 分钟 78 次浏览
速览导读 / Summary

北京大学与元空 AI Agent 联合实验室今日开源科研智能体 OpenAI4S。该工具摒弃传统 ReAct 模式,首创 Code-as-Action 范式,允许模型直接向持久化 Jupyter 内核发送 Python/R 代码执行复杂科研任务。项目采用 MIT 协议,支持 BYOC 算力接入,旨在降低 AI for Science 门槛,推动科研过程的可复现与可追踪。

许可证类型 MIT License 允许自由使用、修改和分发
内置科研 Skills 30+ 覆盖文献综述、结构预测、蛋白质设计等场景
支持编程语言 Python / R 直接在内核中执行代码单元
核心架构 Code-as-Action 将完整代码作为动作,保留计算状态

Key Insights / 核心看点

  • 1 首创 Code-as-Action 范式,让模型直接向持久化 Jupyter 内核发送 Python/R 代码,替代传统的 ReAct 工具调用机制。
  • 2 内置 30+ 项科研 Skills,覆盖结构预测、序列分析、组学、分子对接及蛋白质设计等专业方向,并封装 GPU 工具。
  • 3 支持 BYOC(自带算力)模式,用户可通过 SSH 或 NVIDIA NIM 将 GPU 任务调度至自有设备,降低对云端算力的依赖。
  • 4 采用 MIT 开源协议,支持无 API Key 启动与自托管,核心基于 Python 标准库构建,部署门槛极低。
  • 5 提供完整科研 Web 应用,支持版本化产物、流式执行及交互式可视化,实现科研过程的可追踪与可复现。

北大联合元空 AI 开源 OpenAI4S:Code-as-Action 重构科研智能体工作流

近日,北京大学与元空 AI Agent 联合实验室正式开源了一款名为 OpenAI4S(Open AI for Scientist)的科研智能体。该项目标志着 AI for Science 领域的一次重要范式转移:从传统的“工具调用”转向“代码即动作”(Code-as-Action)。

OpenAI4S 是一款基于 Code-as-Action 范式构建的开源科学研究智能体。它不再将智能体限制在固定的工具菜单中,而是让大语言模型直接向持久化的 Jupyter 风格内核发送真实的 Python 或 R 代码。这使得智能体能够独立完成数据读取、循环分析、模型调用、可视化及研究报告生成等全流程任务。

“科研智能体不能只停留在 Demo,而应成为真正可执行、可检查、可扩展的科研基础设施。” —— 联合实验室团队

为什么需要 Code-as-Action?

传统的 AI Agent 多采用 ReAct 与 tool_use 机制:模型每一步需从预设菜单选择一个工具,生成 JSON 调用,获取结果后再决定下一步。这种方式在处理简单问答时效果良好,但在科研场景中面临明显瓶颈:

  • 上下文膨胀:频繁的数据序列化与反序列化消耗大量 Token。
  • 状态丢失:长流程任务中,中间计算结果难以在多次调用间保持。
  • 效率低下:处理大规模数据或复杂算法时,多次往返 API 成本高昂。

OpenAI4S 提出的 Code-as-Action 路径,将完整的 Python/R 代码单元视为“动作”。循环、分支、库调用和多步组合均可在一个代码单元内完成,数据对象常驻内核,模型仅需处理摘要信息,从而大幅降低上下文压力并保留真实的计算状态。

六大核心能力:覆盖从研究到产出的全链路

OpenAI4S 提供了六项关键能力,旨在覆盖从研究计划到最终科研产物的完整流程:

  1. 持久化科研内核:基于 Jupyter 风格的内核,跨代码单元保留命名空间和数据对象,完美适配长流程、迭代式研究任务。
  2. 纯标准库核心:引擎与 Web 服务器核心基于 Python 标准库构建,显著降低基础部署依赖。
  3. 多模型统一接入:通过统一接口支持豆包、GLM、Kimi、DeepSeek、MiniMax 以及 ChatGPT、Claude、Gemini 等主流模型,用户可在界面灵活切换。
  4. 完整科研 Web 应用:支持流式执行、版本化产物管理,提供与智能体共享内核的 Notebook 及后台任务恢复功能,并具备 PDB、CIF 等结构文件的可视化能力。
  5. BYOC 自带算力:用户可通过 SSH 或 NVIDIA NIM 将 GPU 任务调度至自有设备,打破对云端高性能算力的依赖。
  6. 30+ 项科研 Skills:内置文献综述、论文叙事、PDF 探索、科研绘图等工作流,覆盖结构预测、序列分析、组学、分子对接和蛋白质设计等专业方向,其中 30+ 项封装了 GPU 或模型工具。

真实场景:从文献检索到蛋白质工程

官方展示了六类真实会话案例,验证了智能体的实战能力:

  • 数据获取与报告生成:从 UniProt、RCSB 等开放资源获取数据,自动生成三维结构与分析报告。
  • 可复现分析:针对人胰岛素真实数据进行全流程分析,确保结论可复现。
  • 交互式可视化:研究者可通过自然语言修改阈值、选择图表区域或调整图例,智能体基于内核中的原始对象继续工作,无需重新上传数据。
  • 计划式研究:针对青蒿素、紫杉醇等课题开展系统性研究。

在蛋白质工程场景中,智能体可从序列出发,调用相应 Skill 与算力资源,生成候选突变体排序及结构依据;在数据分析场景中,研究者可直接修改参数,智能体基于内核状态继续迭代,实现了“所见即所得”的科研体验。

开源与低门槛:推动产学研协同

OpenAI4S 采用 MIT 许可证,代码可从 PKU-YuanGroup 的 GitHub 仓库获取,支持免费自托管与二次开发。项目核心可在无 API Key 的情况下启动,再由用户选择自己的模型服务。

在算力方面,项目采用 BYOC(Bring Your Own Cloud)思路,研究者可连接本地工作站、服务器或外部 GPU 服务,让数据处理和计算位置更可控。这对高校实验室和企业研发部门而言,为私有数据、本地科研环境及已有计算资源的接入提供了灵活路径。

此次开源由联合实验室张恭博同学持续推动,他此前在 UniGenX 项目中探索了面向分子、材料与蛋白质的通用科学基础模型。OpenAI4S 凝聚了团队多位成员的共同努力,从框架设计到功能研发,再到开源发布,每个环节都离不开协作。

元空 AI 长期深耕 AI Data Agent 与复杂数据处理,旗下 ChatExcel 已覆盖表格、文档、数据库等多源数据场景。此次与北大的合作,有望缩短科研成果从技术原型到真实应用的距离,共同推动科研 Agent 进入更多真实任务。

总结

OpenAI4S 的发布不仅是增加了一个开源项目,更是北大与元空 AI 推进产学研协同的一次具体实践。它证明了科研智能体可以成为真正可执行、可检查、可扩展的科研基础设施,让 AI 在研究人员监督下执行可复现的科学工作流。

对于开发者与科研人员而言,OpenAI4S 提供了一个开放、灵活且低门槛的起点,共同构建面向未来的科学智能生态。

“科研智能体不能只停留在 Demo,而应成为真正可执行、可检查、可扩展的科研基础设施。”

— 北大&元空 AI 联合实验室团队

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