Ontology engineering–based large language model revolution in chemical research paradigms

化工研究横跨分子至系统的多尺度层级，具有高度复杂性与非线性特征。传统依赖经验与迭代试验的方法，已难以满足绿色化、智能化和可持续发展的新需求。本文综述了以大语言模型为核心的“四维一体”智能化SOTA研究范式，系统阐释其在重构化工研究体系中的实现路径。该范式以大语言模型为认知中枢，整合知识引擎、分子推理、过程模拟与智能决策四个核心维度：在知识层面，结合检索增强生成与知识图谱技术构建动态知识库，实现文献、专利与实验数据的语义统一；在分子层面，融合生成与推理模型，加速新分子和新材料的发现与性能预测；在过程层面，引入物理信息神经网络与数字孪生技术，构建机理—数据融合的跨尺度建模体系；在决策层面，以本体工程为语义基石，结合强化学习构建可解释、可追溯的知识驱动闭环。上述四个维度协同构成了贯通“分子—过程—系统”的智能化认知链条，为化工研究由经验驱动向智能推理驱动的范式转型提供了系统的理论支撑。进一步提出“本体驱动的多智能体协同系统”概念，展望了化工研究从单点智能向体系级协同和知识级自治演进的方向，为实现数据、模型与决策的语义互操作提供基础，并为绿色化工与智能制造的深度融合奠定方法论与战略支撑。