人工智能:新科学革命的起点

【川透社编译报道】和历史上的其他科学工具和技术创新一样,人工智能使研究人员可以探索以前无法进入的领域,以前所未…

人工智能正被应用于许多领域,这可能无形中会推动新科学革命的进程。

算法上的偏见与歧视、就业机会的大规模丧失、甚至人类的灭绝,这些都是大家对人工智能潜在危险的担忧。不过,尽管有些科学观察家对这些反乌托邦的场景感到忧心忡忡,也不乏另有乐观者看重人工智能潜在的贡献。他们声称,人工智能可以用一种特有的方式帮助人类解决一些难搞的问题,它将从根本上加快科学发现的步伐,特别是在医学、气候科学和绿色技术等领域。德米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)和扬·勒昆(Yann LeCun)等人工智能领域的专家也认为,人工智能可以加速科学进步,并引领一个发现的黄金时代。他们的看法从何而来呢?这值得研究,或许还可以有效地抵消大众对大规模失业和杀手机器人的恐惧。

可以肯定的是,人工智能解决世界问题的看法确实存在强大的历史依据。从人类历史时期的发展来看,新方法和新工具确实有助于带来改变世界的科学发现与创新的大爆发。

在17世纪,显微镜和望远镜打开了发现的新视野,鼓励研究人员更钟情于自己的亲眼所见,而不是公认的古代智慧。而科学期刊的创办为他们提供了分享与公布发现的新途径,这促进了天文学、物理学及其他领域的迅速发展,工业革命的原动力也应运而生。

19世纪末,大量研究实验室的建立,将研究思想、研究人员与研究材料以大工业的规模汇集在一起,进一步催生了大量创新发现,如人工肥料、药品和计算机的构建要素-晶体管等等。

20世纪中期,计算机使基于模拟和建模的新形式科学成为可能,常常被应用于武器和飞机的设计以及更准确的天气预报等。

或许,计算机革命还没有结束。

尽管应用程度不一,如今人工智能工具和技术几乎存在于每个科学领域。它可以识别潜在的物质特性并对其进行分析,比如在药物发现中具有特殊性质的分子,或者具有电池或太阳能电池所需特性的材料。它可以筛选大量的数据,比如粒子对撞机或机器人望远镜产生的数据,寻找规律。人工智能还可以模拟与分析复杂的系统,比如蛋白质的折叠和星系的形成。人工智能工具也被用于识别新的抗生素,揭示希格斯玻色子,发现狼群的方言等等。

所有这些应用的实现都值得让人期待。以前,学术期刊和实验室的出现改变了科学实践本身,并通过新的方式大规模地将学者和既有学术成果融合,从而拓展了科学发现。而今天,人工智能也极有可能引发这样实质性的的转变。 尤其在以下两个领域。

第一种是“基于文献的发现”(LBD),它包括使用ChatGPT风格的语言分析现有的科学文献,寻找人类可能错过的新假设、新联系与新想法。LBD在发现可尝试的新实验,甚至推荐潜在的研究合作者等方面显示出光明的前景。这可以刺激跨学科的工作,并在不同领域的交叉点上促进创新。LBD系统还可以识别特定领域的“盲点”,甚至可以预测未来的发现以及将由谁来做出这些发现。

第二个领域是“机器人科学家”,也被称为“自驱动实验室”(Self-driving labs)。这些机器人系统基于对现有数据和文献的分析,利用AI形成新的假设,然后通过在系统生物学和材料科学等领域进行数百次或者数千次的实验来对这些假设进行验证。与人类科学家不同的是,机器人不太倚重于先前的结果,不太受偏见的影响,而且至关重要的是,它易于复制。它们可以扩大实验研究的规模,形成意想不到的理论,并探索出人类研究人员可能从未考虑过的途径。

因此,AI有望改变科学实践的想法是可行的,但主要的障碍是在社会学方面。有些社会科学家担心人工智能会抢夺自己的饭碗,有些人又缺乏运用人工智能的技能和培训。只有当他们愿意并且能够使用这些工具时,人工智能改变科学实践才会成为现实。幸运的是,这种阻碍有好转的迹象。专家们对人工智能的态度正由被动转向主动。

政府和资助机构也可以通过推动共同标准的制定,促进人工智能更加广泛的使用,使人工智能系统能够交换并解释实验室成果和其他数据。他们还可以资助更多的研究,将人工智能的“聪明才智”与实验室机器人相结合。不过需要注意的是,与人工智能结合的形式应超越私营部门目前所追求的目标。因为私营部门把几乎所有的筹码都押在了像ChatGPT这样基于语言的系统上。实际上,基于模型的机器学习这种不太流行的人工智能形式,可能更适合于诸如形成假设之类的科学任务。

“人造器官”的介入

在1665年那个科学飞速发展的时期,博学多才的英国科学家罗伯特·胡克(Robert Hooke)将显微镜和望远镜等新科学仪器的出现描述为“给自然的器官增加了人造器官”。它们让研究人员探索以前无法进入的领域,并以新的方式发现事物,这对“各种有用的知识都有非凡的益处”。在新技术发明方面,胡克发明的很多设备至今仍然在使用。对于胡克的现代继承者来说,在未来数年,将人工智能添加到科学工具包中也将起到同样的作用—所带来的结果同样会改变世界!【全文完】


来源:《经济学人》2023年9月16日刊 | 作者:作者不详
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