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基础化工行业研究:AI系列深度(二)——AI for Science应用端落地快速开启

基础化工行业研究:AI系列深度(二)——AI for Science应用端落地快速开启

研报

基础化工行业研究:AI系列深度(二)——AI for Science应用端落地快速开启

  本篇文章是 AI 系列深度报告第二篇,着重从 AI for Science 的演变,化工落地角度,应用切入口等进行分析,AI4S从效率工具升级成为智能辅助,在 AI 传统关注的硬件、软件之上,更多聚焦化工的应用层研究。我们从几个维度进行了方向性梳理:①AI4S 发展演进,开始逐步形成了专业服务和内生研究两大方向;②AI4S 先期落地解决行业痛点着重关注三个维度;③创新应用中梳理出六大方向或赛道,优化改进能够有三个维度的赋能;④高质量数据的积累和获取成为拉大企业差距的重要方向。   投资逻辑:   当前 AI 赛道正在快速迭代发展,我们认为 AI for science(AI4S)将对化工行业未来的竞争格局产生重大影响,本篇报告主要介绍了当前 AI4S 当前发展阶段,分析化工行业哪些赛道有望率先实现突破,论述化工企业应用 AI 中短期主要痛点和突破点,主要得出以下结论:   1、 科学研究迎来“智能体主导”的新范式,已从学术层面跨入到商用层面   AI4Science 正在步入“多模态大模型+自动化实验”时代,“自驱动实验室”(Self-DrivingLab)等多智能体协同平台正加速发展。未来,AI 将与机器人实验密切配合,人机协同进行全流程闭环科学研究。当前 AI4S 已经从学术层面跨入到商用层面并产生实际的经济效益,不过并没有形成较为成熟的商业模式,业界普遍沿用合作研发模式、自主研发模式及混合模式。我们认为未来大型机构将会以混合模式为主,比如大型企业或国家级实验室可能建立自己的 AI研究平台(内部自主开发),同时对外开放部分能力,与高校、初创企业共建创新网络。小型企业则倾向于使用这些开放或商业化平台,采用合作研究模式。   2、创新应用中梳理出六大方向,实现智算平台的产品兑现;优化改进能够有三个维度的赋能,带动中长期的设备升级投资   以 AlphaFold2 为例,我们总结出 AI4S 应用场景的 3 类特点:①长研发周期与高成本。②数据驱动与大规模计算。③高维度设计空间。在创新研发维度,生物发酵行业菌株筛选和流程优化,新型材料的应用和适配,农药创新药等药剂产品的开发,辅材催化剂、添加剂等的升级优化及后续产物分离,微观结构带来的材料升级,配方设计、升级和应用6 大方向将率先实现突破;而在优化改进方向,重复环节人工替代或者关键、危险环节检测,生产过程的智能优化,给予充分、实时市场信息进行的资源调配 3 个维度可以进行优化,从而带动局部的设备投资。   3、AI 布局进程将逐步拉大化工企业头尾部企业的差距,其中高质量数据是决定性因素   人工智能系统的性能取决于其所依赖的数据,高质量数据将是拉开化工企业 AI 布局的关键。在化工领域看,高质量数据更多偏向私有化,多数企业自身积累的数据极为有限,能够进行自身赋能的相对较少。因而从数据的角度看,历史管理相对规范的头部企业、有先期的战略规划能够有效外部合作的细分龙头、能够结合“机器人”和“智算平台”的生产企业有望可以获得持续 AI 竞争力。   投资建议:   AI 垂类应用正加速向化工全链条渗透:设备端聚焦“AI+机器人”高危巡检;研发端看好“AI+自动化实验”驱动的分子发现及工艺优化;产品端关注 AI 辅助配方升级与新材料迭代。   风险提示:   技术快速迭代导致前期投入沉没成本风险;化工新材料验证周期长,若性能不达预期可能导致商业化验证风险;数据合规风险;高端人才争夺风险;当前 AI4S 标的交易拥挤度较高,存在估值回调风险
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  • 发布机构:

    国金证券股份有限公司

  • 发布日期:

    2025-08-11

  • 页数:

    26页

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AI精读报告
报告摘要

  本篇文章是 AI 系列深度报告第二篇,着重从 AI for Science 的演变,化工落地角度,应用切入口等进行分析,AI4S从效率工具升级成为智能辅助,在 AI 传统关注的硬件、软件之上,更多聚焦化工的应用层研究。我们从几个维度进行了方向性梳理:①AI4S 发展演进,开始逐步形成了专业服务和内生研究两大方向;②AI4S 先期落地解决行业痛点着重关注三个维度;③创新应用中梳理出六大方向或赛道,优化改进能够有三个维度的赋能;④高质量数据的积累和获取成为拉大企业差距的重要方向。

  投资逻辑:

  当前 AI 赛道正在快速迭代发展,我们认为 AI for science(AI4S)将对化工行业未来的竞争格局产生重大影响,本篇报告主要介绍了当前 AI4S 当前发展阶段,分析化工行业哪些赛道有望率先实现突破,论述化工企业应用 AI 中短期主要痛点和突破点,主要得出以下结论:

  1、 科学研究迎来“智能体主导”的新范式,已从学术层面跨入到商用层面

  AI4Science 正在步入“多模态大模型+自动化实验”时代,“自驱动实验室”(Self-DrivingLab)等多智能体协同平台正加速发展。未来,AI 将与机器人实验密切配合,人机协同进行全流程闭环科学研究。当前 AI4S 已经从学术层面跨入到商用层面并产生实际的经济效益,不过并没有形成较为成熟的商业模式,业界普遍沿用合作研发模式、自主研发模式及混合模式。我们认为未来大型机构将会以混合模式为主,比如大型企业或国家级实验室可能建立自己的 AI研究平台(内部自主开发),同时对外开放部分能力,与高校、初创企业共建创新网络。小型企业则倾向于使用这些开放或商业化平台,采用合作研究模式。

  2、创新应用中梳理出六大方向,实现智算平台的产品兑现;优化改进能够有三个维度的赋能,带动中长期的设备升级投资

  以 AlphaFold2 为例,我们总结出 AI4S 应用场景的 3 类特点:①长研发周期与高成本。②数据驱动与大规模计算。③高维度设计空间。在创新研发维度,生物发酵行业菌株筛选和流程优化,新型材料的应用和适配,农药创新药等药剂产品的开发,辅材催化剂、添加剂等的升级优化及后续产物分离,微观结构带来的材料升级,配方设计、升级和应用6 大方向将率先实现突破;而在优化改进方向,重复环节人工替代或者关键、危险环节检测,生产过程的智能优化,给予充分、实时市场信息进行的资源调配 3 个维度可以进行优化,从而带动局部的设备投资。

  3、AI 布局进程将逐步拉大化工企业头尾部企业的差距,其中高质量数据是决定性因素

  人工智能系统的性能取决于其所依赖的数据,高质量数据将是拉开化工企业 AI 布局的关键。在化工领域看,高质量数据更多偏向私有化,多数企业自身积累的数据极为有限,能够进行自身赋能的相对较少。因而从数据的角度看,历史管理相对规范的头部企业、有先期的战略规划能够有效外部合作的细分龙头、能够结合“机器人”和“智算平台”的生产企业有望可以获得持续 AI 竞争力。

  投资建议:

  AI 垂类应用正加速向化工全链条渗透:设备端聚焦“AI+机器人”高危巡检;研发端看好“AI+自动化实验”驱动的分子发现及工艺优化;产品端关注 AI 辅助配方升级与新材料迭代。

  风险提示:

  技术快速迭代导致前期投入沉没成本风险;化工新材料验证周期长,若性能不达预期可能导致商业化验证风险;数据合规风险;高端人才争夺风险;当前 AI4S 标的交易拥挤度较高,存在估值回调风险

中心思想

AI4S 从效率工具升级为智能辅助,化工应用层成为核心突破口

本报告核心观点认为,AI for Science(AI4S)已从学术层面进入商业化阶段,正逐步从单纯的效率提升工具演变为智能辅助系统,在化工领域聚焦应用层研究。报告从四个维度进行方向性梳理:①AI4S 发展演进形成专业服务和内生研究两大方向;②先期落地解决行业痛点需关注三个维度(高效信息摄取、人工替换、深度模型辅助);③创新应用梳理出六大方向(生物发酵、新材料、农药、催化剂、微观结构、配方设计),优化改进有三维度赋能(人工替代、智能优化、资源调配);④高质量数据的积累与获取将成为拉大化工企业差距的关键因素。

投资逻辑聚焦智能体主导新范式与高质量数据壁垒

投资逻辑上,报告认为 AI4S 将对化工行业竞争格局产生重大影响,当前已步入“多模态大模型+自动化实验”时代,但尚未形成成熟商业模式,未来大型机构将以混合模式为主。在创新应用中,六大方向有望率先突破;优化改进方向将带动中长期设备升级投资。同时,高质量数据是决定化工企业 AI 布局胜负的关键,历史管理规范的头部企业、有效外部合作的细分龙头、结合“机器人+智算平台”的企业有望获得持续竞争力。

主要内容

一、AI for Science 成为未来研究升级的重要路径

  • 1.1、AI4S 已经成为科学研发领域“新范式”,进入加速发展期
    AI4S 被定义为继实验、理论、计算机科学、数据科学之后的第五范式,利用深度学习解决生命科学、材料科学等核心难题。AlphaFold 2/3 等案例表明其显著缩短研发周期,2024 年诺贝尔化学奖授予相关发明者。AI 发展已进入“智能体主导”新阶段,未来有望过渡到“多模态大模型+自动化实验”时代。
  • 1.2、伴随 AI4S 发展持续深入,开始衍生出新的合作状态
    当前 AI4S 已产生经济效益但无成熟商业模式,主流模式包括合同研究(CRO)、内部研发及混合模式。合同研究模式如 BenevolentAI、晶泰科技等提供定向服务;内部研发如 BERG、NURITAS 自主开发管线。未来大型机构倾向于混合模式,中小企业采用合作研究模式。
  • 1.3、国内 AI 发展进一步向 AI+应用落地,大型企业已经开始思索先期布局
    政策从宏观框架转向具体实施,如“人工智能驱动科学研究”专项部署。2025 年以来政策加大应用端推进,大型化工集团(中国中化、万华化学、中石油等)成立 AI 事业部并高薪招聘顶尖人才,体现先期布局趋势。

二、AI 应用从行业痛点着手,部分赛道有望率先实现突破

  • 2.1、AI4S 应用以高效为核心驱动,率先对症三大痛点
    以 AlphaFold2 为例,AI4S 应用共性特点包括:①长研发周期与高成本(如蛋白质结构解析从年缩短至分钟);②数据驱动与大规模计算(深度学习提取复杂数据模式);③高维度设计空间(生成式模型在材料设计中高效搜索候选)。
  • 2.2、创新是现阶段 AI 在化工应用的主旋律,关注六个细分方向
    • 生物发酵行业菌株筛选和流程优化:AI 可提升菌种鉴定准确率、优化培养基,如周勇等用神经网络使化合物产量提升 63.33%。
    • 新型材料的应用和适配:AI 通过大规模虚拟筛选与生成式逆向设计,缩短新材料研发周期。
    • 农药创新药等药剂产品的开发:农药与医药靶点高度同源(如鱼尼丁受体、乙酰胆碱受体),AI 辅助分子设计可提升研发效率。
    • 辅材催化剂、添加剂等的升级优化及后续产物分离:催化剂失活难题符合 AI4S 分析多维度数据特点,AI 可预测新型吸附材料效果。
    • 材料的微观结构等升级、改造:迁移学习利用已知数据集预测热力学稳定结构,降低计算成本。
    • 配方设计、升级和应用:通过统计分析指导电解液等配方优化,如预测新溶剂分子、添加剂等。
  • 2.3、优化生产和资源调配也是 AI 将逐步兑现的领域,关注设备升级带来的长期变化
    • 重复环节人工替代或关键、危险环节检测:如杭州电化“AI+机器人”巡检系统检测正确率达 99.99%。
    • 生产过程的智能优化:AI 通过实时数据调整参数,实现质量一致性和预测性维护。
    • 给予充分、实时市场信息进行的资源调配:应用于生物质能源等需多维度信息的领域,优化采购与销售决策。

三、AI4S 多行业有应用空间,但个体差异仍然明显

  • 3.1、高质量数据及应用将大幅拉开头尾部化工企业的差距
    公开数据学习已接近尾声,高质量数据价值凸显。全球及中国数据交易市场规模快速增长,但中国数据库规模仅占全球 7.3%,与化工市场占比 40% 不匹配。化工企业高质量数据来源包括:规范数据积累、外部合作、高效实验装置、收并购资产继承。头部企业、有先期规划的细分龙头、结合机器人+智算平台的企业有望获得持续竞争力。
  • 3.2、AI 适配性发展和高效的执行力也将是企业 AI 升级的重心
    大模型不完美适配化工精细场景,需选择专业垂直模型。推行 AI 会触及现有管理设置,可能产生沉没成本;数据非结构化及“幻觉”风险需要主题专家支持;员工文化转变也是挑战。
  • 3.3、AI 布局,企业仍然需要硬件同步跟进
    包括高性能算力设施(GPU/服务器)、数据存储与传输基础设施(数据中心、高速网络)、现场采集与感知设备(智能传感器、工业摄像头)、辅助设施与安全设计(防爆机房等)。如鞍钢集团借助华为云降低配煤成本。

四、投资建议

  • 4.1、晶泰科技:全球 AI 制药与材料科学领军者,2024 年营收同比增长 52.87%,机器人实验室自产生大数据训练领域 AI 模型。
  • 4.2、中控技术:工业自动化控制国内龙头,DCS 市场占有率 40.4%,2024 年推出时序大模型 TPT,依托超 100EB 工业数据积累。
  • 4.3、志特新材:积极布局 AI4S,与量子科技长三角产业创新中心等合作打造“量子+AI”材料研发,首个产业化产品为超级隔热材料。

五、风险提示

技术迭代导致沉没成本风险;新材料商业化验证周期长可能不达预期;数据合规风险;高端人才争夺风险;AI4S 标的交易拥挤度较高存在估值回调风险。

总结

本报告系统分析了 AI for Science 在化工领域的应用现状与发展前景。核心结论包括:AI4S 已从学术研究跨入商用阶段,但尚未形成成熟商业模式,未来将呈现混合模式主导的格局;在化工创新应用中,生物发酵、新材料、农药、催化剂、微观结构、配方设计六大方向有望率先突破,优化改进则聚焦人工替代、智能优化和资源调配三个维度;高质量数据的积累和获取是拉开化工企业 AI 布局差距的决定性因素,历史数据管理规范的头部企业、有效外部合作的细分龙头、结合机器人及智算平台的企业更具优势。投资建议聚焦设备端“AI+机器人”高危巡检、研发端“AI+自动化实验”分子发现与工艺优化、产品端 AI 辅助配方升级与新材料迭代,重点关注晶泰科技、中控技术、志特新材等标的。同时需警惕技术迭代沉没成本、商业化验证、数据合规、人才争夺及估值回调等风险。

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