力学图示分析
受力图、速度-时间图、相图、振动波形、波动图。要求从图中识别物理量与运动状态。
证据：MMMU 物理 56.0% 但图示类目远低于平均。
学科概述
25%
占题库总量
4 大学科
自然科学是多模态大模型首批突破的方向（MMMU 物理 56.0%、化学 50.0%），但 SeePhys 1,000 题基准显示 Qwen2.5-VL 7B 在 7 类物理图示上仅 40.7%，揭示了图示物理推理的真正难度。朗慧自然科学题库特别强化实验图（电路、装置）、物理图示（受力图、波动图、电磁场线、光路图）、化学结构图与反应方程式、显微图（细胞、组织、切片）、地图与遥感影像等强图像依赖题型。
覆盖子领域与高价值难区
2.1 物理（40%）
电磁学图示
电路图、电磁场线、安培力方向、楞次定律、麦克斯韦方程组图示化应用。
光学与近代物理
光路图、干涉衍射图样、原子能级图、半导体能带图。
证据：SeePhys 7 类图示 Qwen2.5-VL 7B 40.7%。
热力学循环图
P-V 图、T-S 图、循环效率计算、卡诺/朗肯/奥托循环判读。
2.2 化学（30%）
无机化学结构
晶胞、配位化合物、配位数与空间构型、分子轨道能级图。
有机化学结构式
反应物→产物结构式+条件：反应类型、机理归类。
分析化学谱图
红外光谱IR、核磁¹H-NMR、质谱MS、色谱。
物理化学相图
二元相图、Pourbaix图、Ellingham图。
2.3 生物学（20%）
细胞与亚细胞结构
电镜细胞器、细胞分裂各期识别与功能。
系谱分析
家族系谱图：遗传方式判读、概率推算。
生态图表
食物网、能量金字塔、生物群系分布图。
分子生物凝胶图
SDS-PAGE、琼脂糖、Western blot 条带判读。
2.4 地理与地球科学（10%）
等高线地形图
山脊/山谷判读、坡度计算、河流流向推断。
天气与气候图
天气图、气候类型图、锋面气旋判读。
遥感与地质图
卫星遥感影像识别+地质构造图分析。
难度分布
| 难度 | 学段 | 占比 | 典型题型 |
|---|---|---|---|
| L1 大学低年级 | 大一-大二 | 15% | 单图+简单计算 |
| L2 大学高年级 | 大三-大四 | 55% | 多图+多步计算 |
| L3 考研难度 | 考研/竞赛 | 25% | 多步推理+跨学科 |
| L4 学术竞赛 | 科研/奥赛 | 5% | 前沿问题+开放推理 |
示例题
STEM-2026-SCI-0003456L2 大学高年级
RLC串联交流电路·相量图计算
题干：附图：RLC串联交流电路相量图。已知 U_R = 30 V，U_L = 80 V，U_C = 40 V，求总电压有效值 U。
答案：U = √(U_R² + (U_L − U_C)²) = √(900 + 1600) = 50 V
解题步骤
- 从相量图读取各元件电压。
- 总电抗电压 U_X = U_L − U_C = 40 V。
- 总电压 U = √(30² + 40²) = 50 V。
5模型评测
GPT-5.1
2/5
Claude Opus 4.6
1/5
Gemini-3.1-Pro
2/5
Qwen3.6-Plus
0/5
DeepSeek-V4
1/5
STEM-2026-SCI-0003457L3 考研难度
有机物红外光谱IR·官能团鉴定
题干：附红外光谱图（4000-400 cm⁻¹）。主要吸收峰：3300（宽、强）、2950（强）、1710（强）、1200（强）、1050（强），该化合物最可能是：A. 乙酸乙酯 B. 乙醇 C. 丙酮 D. 正丙醇
答案：A. 乙酸乙酯
解题步骤
- 3300 宽强：O-H 伸缩振动（羧酸特征）。
- 2950：C-H 伸缩振动。
- 1710：C=O 伸缩振动（酯/酸）。
- 1200/1050：C-O 伸缩振动（酯特征）。
- 结论：乙酸乙酯。乙醇/正丙醇无 C=O，丙酮无宽 O-H。
5模型评测
GPT-5.1
1/5
Claude Opus 4.6
0/5
Gemini-3.1-Pro
1/5
Qwen3.6-Plus
0/5
DeepSeek-V4
1/5
评测方式
四道关卡：图文绑定消融实验 → 人类专家答案准确率≥95% → 5模型×5轮通过率≤10/25 → DynaMath风格变体最差通过率≤40%。
交付与API
- JSONL批量下载：完整字段+图片URL+5模型评测+推理链。
- REST API：
GET /DataAssetsAPI/stem-questions/science。
企业API Key请联系 lk@langhuiai.com。
常见问题
朗慧AI自然科学题库的难度门槛是什么？
每道入选题目须在 GPT-5.1、Claude Opus 4.6、Gemini-3.1-Pro、Qwen3.6-Plus、DeepSeek-V4 上各运行5轮，累计正确 ≤10/25（通过率≤40%）方可入选。同时每道题生成10个变体，最差通过率也须≤40%。人类专家答题准确率≥95%。
朗慧AI自然科学题库覆盖哪些子领域？
物理（力学图示/电磁学/光学与近代物理/热力学循环图）、化学（无机结构/有机结构式/分析光谱/物化相图）、生物（细胞与亚细胞结构/系谱分析/生态图表/分子生物凝胶图）、地理与地球科学（等高线地形图/天气气候图/遥感与地质图）。
为什么自然科学图示题对SOTA多模态大模型仍然很难？
物理图示题要求图像-文本联合推理、空间变换识别、多步单位换算；化学图示题涉及分子结构、反应机理与实验装置；生物图示题涉及细胞切片、系谱图、生态图。模型需同时掌握领域专业知识并完成精确的视觉-符号识别和图文联合推理。
自然科学题库与MMMU和SeePhys有重合吗？
无。每道入选题目已通过图片pHash + 文本n-gram指纹去重，与MMMU / MMMU-Pro / MathVista / MathVision / DynaMath / SeePhys / MedBench v4 / NEJM Image Challenge共8个公开基准做对比，重合度>0.5%即整批拒绝。
自然科学题库在题库整体中的占比和定位是什么？
自然科学占题库总规模的25%，与健康与医学（30%）、技术与工程（25%）、数学（20%）形成4学科矩阵。默认图文绑定，专为预训练中后期提供图示推理与多模态理解能力提升。