人工智能助手對科學(xué)共同體影響分析研究

于小奕

（南京師范大學(xué) 公共管理學(xué)院，江蘇 南京 210023）

0 引言

人工智能助手在科學(xué)領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，未來將同科學(xué)家之間形成互補(bǔ)態(tài)勢，其在科學(xué)實踐活動中的參與影響了科學(xué)共同體，使之出現(xiàn)新的特點。 現(xiàn)在越來越多的科學(xué)家認(rèn)識到人工智能對科研的幫助并主動學(xué)習(xí)編程技能。 大數(shù)據(jù)和人工智能時代意味著多種科技進(jìn)展的不同認(rèn)識方式凝聚的新科技革命潛力，眾多專業(yè)領(lǐng)域的理論開始向復(fù)雜化、系統(tǒng)化發(fā)展。 科學(xué)社會體制正在受到新技術(shù)的支配，不僅科學(xué)家群體能夠發(fā)明新技術(shù)，新技術(shù)也反過來作用于科學(xué)家群體的研究進(jìn)程。

1 人工智能助手簡介

人工智能助手是借助于計算機(jī)算法模擬虛擬場景和提供多元化智能服務(wù)的技術(shù)。 目前，它已經(jīng)在科研、生活和教育等多個方面發(fā)揮著高效作用，人工智能助手涉及種類較多，既涵蓋智能系統(tǒng)軟件，也有機(jī)器人助手。 工程師研發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)合，建立包括線性和非線性函數(shù)的函數(shù)模型。 嵌入機(jī)器學(xué)習(xí)程序的人工智能助手可以幫助科學(xué)家分析文件內(nèi)容及類型，收集網(wǎng)絡(luò)相關(guān)研究。 工程師嘗試將人文精神、道德規(guī)范及科研能力用機(jī)器語言轉(zhuǎn)譯出來，它作為既有機(jī)器特點又有人的特點的集合體能夠幫助科學(xué)家夯實科學(xué)研究根基。 大數(shù)據(jù)和人工智能時代意味著多種科技進(jìn)展的不同認(rèn)識方式凝聚的新科技革命潛力。 眾多專業(yè)領(lǐng)域的理論開始向復(fù)雜化、系統(tǒng)化發(fā)展。

2 科學(xué)共同體的原有科學(xué)活動

科學(xué)共同體的概念早先可追溯到弗朗西斯·培根晚年著作《新大西島》中提到的所羅門宮，通過他的想象描述了科學(xué)知識生產(chǎn)的烏托邦圖式。 之后1940年英國哲學(xué)家波拉尼在《科學(xué)的自治》中使用它。 直到托馬斯·庫恩在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》中提出科學(xué)共同體的概念后，眾多新型科學(xué)研究方法的出現(xiàn)在不斷深化，豐富它的概念內(nèi)涵。 庫恩認(rèn)為正是因為科學(xué)家形成對科學(xué)研究共同的范式，才使得各領(lǐng)域?qū)＜壹谐蔀榭茖W(xué)共同體，他們能對科學(xué)問題達(dá)成共識。 科學(xué)共同體在人工智能助手出現(xiàn)前的科學(xué)活動方式經(jīng)過科學(xué)體制的建立從非正式組織到正式組織。默頓所著的《十七世紀(jì)英格蘭的科學(xué)、技術(shù)與社會》證明早先的科學(xué)活動方式由于不同組織形式局限于地域和特定的背景文化，其人才培養(yǎng)、學(xué)術(shù)交流和資源配置等方面都有局限性。 科學(xué)活動只是一小部分人從事的工作，存在大量非專業(yè)科研愛好者。 科學(xué)體制對科學(xué)家的刻板要求和評價導(dǎo)致它的穩(wěn)固性有所減弱。 到20 世紀(jì)中葉科學(xué)逐漸參與軍事、企業(yè)的研究應(yīng)用，科學(xué)家的社會角色多樣化，科學(xué)家數(shù)量驟增，科研人員流動性加大。 專業(yè)領(lǐng)域不斷細(xì)化和科研機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體的增多促進(jìn)了科學(xué)管理與政策的發(fā)展，同時，各領(lǐng)域的合作趨勢因為科學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大而逐漸形成。 到20 世紀(jì)下半葉至21 世紀(jì)，世界上互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用和普及增加了科學(xué)信息傳遞渠道，提高了信息資源價值。 在人工智能時代，大數(shù)據(jù)資源支持?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)以及智能化創(chuàng)新的環(huán)節(jié)。 科學(xué)家能實現(xiàn)科學(xué)實踐各環(huán)節(jié)的機(jī)器智能同人類心智的協(xié)調(diào)。 當(dāng)今人工智能助手既影響共同體的思維方式，又能夠輔助科學(xué)實踐活動。 本文主要分析后者及其變化帶來的科學(xué)共同體的新特點。

3 人工智能助手對科學(xué)共同體的影響

3.1 人工智能助手對科學(xué)活動的影響

與科學(xué)共同體原有科學(xué)活動相比，人工智能助手參與下的科學(xué)共同體優(yōu)化了實驗室設(shè)備，改善了數(shù)據(jù)處理效率和科學(xué)的管理模式。 首先，人工智能助手輔助科學(xué)家辨明和收集科學(xué)材料，監(jiān)測材料分解和合成的過程，極大地提高了實驗流程的安全性。 根據(jù)不同科學(xué)專業(yè)特點進(jìn)行匹配數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和深度學(xué)習(xí)能夠形成以特定的專業(yè)為導(dǎo)向的人工智能系統(tǒng)。 例如，Deepmind 公司繼阿爾法狗后又研發(fā)了專門解決醫(yī)學(xué)蛋白質(zhì)折疊問題的阿爾法折疊系統(tǒng)。 科學(xué)家用阿爾法折疊系統(tǒng)能獲得幾乎所有人類蛋白質(zhì)組的結(jié)構(gòu)，有效檢測病人的醫(yī)學(xué)指標(biāo)［1］。 人工智能助手可以通過深度學(xué)習(xí)提高檢測的準(zhǔn)確比率，這種方法為生物路徑分析提供了借鑒之處。 此外，英國利物浦大學(xué)研發(fā)的機(jī)器人助手能夠在程序中量化并標(biāo)記實驗室中化學(xué)試劑的成分和位置，從而可以超過科學(xué)家的工作時間，加快實驗速度。 機(jī)器人也可以找到加快化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，制作綠色能源材料［2］。 雖然人工智能助手的工作速率高于科學(xué)家，但是在自主設(shè)計實驗和科學(xué)知識儲備方面依舊低于科學(xué)家的研究水平。 另外，科學(xué)研究中試劑、材料的研發(fā)和購買不及時會導(dǎo)致基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展進(jìn)度緩慢。 人工智能助手能幫助科學(xué)家統(tǒng)計不同地區(qū)這兩個方面的特點，找到問題的解決辦法。

其次，人工智能助手有處理與運(yùn)算科學(xué)數(shù)據(jù)的功能，提高科學(xué)家的信息整合分析能力，加快科學(xué)傳播速度。 它將高效地歸納多次重復(fù)的實驗數(shù)據(jù)，幫人核對與查驗研究各個階段的指標(biāo)，大規(guī)模降低了錯誤記錄概率。 人工智能助手進(jìn)行最佳搜索幫助科學(xué)家在多個可選擇數(shù)據(jù)中獲得最優(yōu)解，具備逐漸參與實驗室研究和社會各行各業(yè)理論與實踐的可能性。 科學(xué)家可以從智能搜索、快捷化智能服務(wù)中快速獲得經(jīng)驗材料，有助于避免錯誤的研究方法。 人工智能助手能夠替代人類完成數(shù)據(jù)收集、核查和輸入，并且合成的搜索引擎是現(xiàn)代科學(xué)家最常使用的工具。 用機(jī)器標(biāo)記數(shù)據(jù)集，它簡化了文本整理和科學(xué)成果發(fā)布前的煩瑣流程。 實驗室的數(shù)據(jù)系統(tǒng)、儀器的改進(jìn)和創(chuàng)新直接影響科學(xué)磋商。 當(dāng)科學(xué)家就某個科學(xué)難題發(fā)生爭議時，人工智能助手可以起到協(xié)調(diào)員的作用，通過計算不同驗證方案的可行性來為科學(xué)家的決策提供依據(jù)。 葉貝斯網(wǎng)絡(luò)作為預(yù)測不確定事件的有效工具也被引進(jìn)現(xiàn)代實驗室設(shè)備，成為解決科學(xué)家決策沖突的工具。智能數(shù)據(jù)庫在一定程度上實現(xiàn)了世界范圍內(nèi)的信息共享，它會加強(qiáng)科學(xué)共同體中科學(xué)家的社會關(guān)系，并能夠打破科學(xué)傳播地理位置的局限。

最后，人工智能助手輔助人類輸出和評價科學(xué)結(jié)果，充當(dāng)實驗室管理員的角色。 首先，現(xiàn)代科學(xué)體系日趨復(fù)雜，各個學(xué)科的分化速度較快，科學(xué)評議系統(tǒng)也應(yīng)與時俱進(jìn)。 人工智能助手將輔助科學(xué)家篩選和評估科學(xué)共同體評議系統(tǒng)中的參與者，將評價標(biāo)準(zhǔn)的客觀性與靈活度相結(jié)合。 在一些迅速發(fā)展起來的領(lǐng)域中尚未建立完善的評價系統(tǒng)，相關(guān)評議人員數(shù)量少或缺少恰當(dāng)?shù)脑u議工具。 因此，在大數(shù)據(jù)和人工智能參與下的評議系統(tǒng)能夠為新知識的積累提供機(jī)會，讓更多科學(xué)家認(rèn)識學(xué)科的發(fā)展前沿并有機(jī)會參與創(chuàng)新過程。 機(jī)器輔助人類靈活地調(diào)整評價方案，這些不同的評價方案經(jīng)過數(shù)據(jù)整理與歸納形成有規(guī)律的評議系統(tǒng)。 科學(xué)家使用卡耐基梅隆大學(xué)研發(fā)的RoboVote系統(tǒng)可以為群體決策提供數(shù)據(jù)支持，定制調(diào)查流程。Eureqa 系統(tǒng)能夠從部分雜亂無章的數(shù)據(jù)中總結(jié)出規(guī)律，最終形成某個科學(xué)規(guī)律。 物理學(xué)家們用Eureqa系統(tǒng)提高物理加速器的分辨率，其他科學(xué)家評估它的語音識別程序［3］，安裝了機(jī)器人軟件的計算機(jī)系統(tǒng)能夠自主操作電腦完成任務(wù)。 在這個過程中，人類具有計算機(jī)的控制權(quán)并保證能通過真人操控及時修正技術(shù)偏差，減少人工智能的失誤概率。 人工智能助手加強(qiáng)了正式組織管理的決策—計劃—組織的平穩(wěn)過渡，有效布局資源分配。 科學(xué)家在和人工智能助手的協(xié)作中創(chuàng)建科研的新范式，推動數(shù)據(jù)密集型科研范式的變革［4］，解決目前科學(xué)研究中出現(xiàn)的問題。

除了科學(xué)實踐活動，人工智能助手也對主體有影響。 人機(jī)互動對于科學(xué)家的影響旨在啟發(fā)創(chuàng)新性思維或心理疏導(dǎo)去引導(dǎo)科學(xué)家的生活，從而節(jié)約時間成本，讓科學(xué)家高效、正確地實現(xiàn)科研規(guī)劃。 它有助于激發(fā)科學(xué)家的想象力和運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)工具在虛擬空間實現(xiàn)科學(xué)創(chuàng)新的能力，并發(fā)展其他興趣。 使用人工智能軟件成為人類獲得科普知識、前沿動態(tài)的附加能力?？茖W(xué)家使用人工智能助手時運(yùn)用理性思維和非邏輯思維兩種思維方法，在理性思維引導(dǎo)下使得想象力作用于現(xiàn)實世界的創(chuàng)新，同時還要借鑒現(xiàn)實世界的素材完善人工智能系統(tǒng)的運(yùn)行程序。

3.2 人工智能影響下科學(xué)共同體新特點

3.2.1 多領(lǐng)域深度合作

多領(lǐng)域深度合作成為后現(xiàn)代科學(xué)共同體發(fā)展的顯著特征，它指的是多個領(lǐng)域的專家合作共同解決某個難題，以靈活的期限和組織形式出謀劃策。 有研究表明，多領(lǐng)域合作對論文質(zhì)量和科學(xué)產(chǎn)出有顯著的提升效果［5］，從科學(xué)技術(shù)社會結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化延伸到科學(xué)共同體的新變化。 人們在虛擬空間中認(rèn)識的科學(xué)成果多樣化，不僅能了解知名科學(xué)家的發(fā)明，也能了解其他頗有潛力的科技方向，而這難以在現(xiàn)實世界的其他較為穩(wěn)定的科學(xué)認(rèn)識傳遞途徑中實現(xiàn)。 多領(lǐng)域合作的科學(xué)成果說明當(dāng)今科學(xué)創(chuàng)新的動力不只來自一個專業(yè)或行業(yè)，所需的認(rèn)可范圍將不斷擴(kuò)大。 科研組織得以在人工智能平臺中構(gòu)建形成虛擬科研小組，人工智能進(jìn)一步優(yōu)化新型組織形式。 一些研究項目能借助虛擬空間實現(xiàn)各專業(yè)科學(xué)家的科研社交，迅速組建科研團(tuán)隊，用算法模擬實驗環(huán)節(jié)，其連接的大數(shù)據(jù)平臺協(xié)助科學(xué)家進(jìn)行跨文化學(xué)習(xí)和交流，更多人參與科學(xué)問題的探討。 科學(xué)共同體之間的數(shù)據(jù)共享有利于鑒別科學(xué)家的能力水平，完善合作方式與準(zhǔn)則。不同領(lǐng)域科學(xué)共同體之間的合作不僅需要科學(xué)研究的妥協(xié)與統(tǒng)一，還因為思考角度的差異具有區(qū)別與比較。

3.2.2 多渠道化

第一，人工智能助手拓展了科學(xué)知識的來源渠道。 科學(xué)家與人工智能助手以互動的形式向多樣化發(fā)展。 人機(jī)交互的另一方法是建立人機(jī)連接。 腦機(jī)接口企業(yè)Neuralink 研發(fā)出的人機(jī)接口將芯片植入大腦，再建立芯片和電腦的傳輸線，人腦和機(jī)器之間能進(jìn)行實時數(shù)據(jù)存儲，神經(jīng)元為這項技術(shù)設(shè)定了局限性。 人大腦的神經(jīng)元構(gòu)成非常復(fù)雜，以至于人們現(xiàn)在還未清楚人腦運(yùn)作的來龍去脈。 該技術(shù)是技術(shù)細(xì)節(jié)層面的嘗試，還不是人腦和電腦的完全融合。 人機(jī)交互能最大化突出人類思維特點，科學(xué)思想史體現(xiàn)人類的創(chuàng)造發(fā)明兼具邏輯思維和非邏輯思維。 久遠(yuǎn)的思想形成也從古老符號遺跡以及進(jìn)化特點來考察，離不開經(jīng)驗的衡量。 第二，增加了論文檢索渠道，使得傳統(tǒng)的科學(xué)社會學(xué)的研究方法更便捷和清晰。 虛擬空間的學(xué)術(shù)交流促進(jìn)了論文和學(xué)術(shù)報告的輸入、輸出過程。 科學(xué)家可以將自己的論文和其他論文成果進(jìn)行比較，確定自己的研究階段，擬定下階段的工作計劃。像類似微軟學(xué)術(shù)圖譜數(shù)據(jù)庫(MAG）的人工智能軟件和語義學(xué)術(shù)的智能搜索應(yīng)用范圍廣，它們對源自不同論文出版機(jī)構(gòu)的論文、專利從討論度、引用率、專業(yè)程度等角度檢測與評價，用遞歸算法篩選論文參考價值。 讀者閱讀其中一篇文章就能了解該知識點的前沿?zé)狳c，并使用人工智能定制符合個人科研需要的論文庫。 人工智能助手可以計算科學(xué)家的新成果在哪個領(lǐng)域沒有被其他科學(xué)家所接受，而被哪些其他領(lǐng)域的科學(xué)家采用。 這個過程通過技術(shù)形成模型，更加清楚地被科學(xué)家所了解，有利于科學(xué)家反思研究不被同行接受的原因，采納信息交流中的批評建議。 智能檢索系統(tǒng)幫助人們擴(kuò)大檢索的數(shù)據(jù)范圍，同時數(shù)據(jù)更新實時，適應(yīng)了現(xiàn)代高速的知識更迭要求。 科學(xué)家根據(jù)不同專業(yè)構(gòu)建人工智能知識圖譜，使得可以選擇的信息渠道更加多樣，利用一些數(shù)據(jù)對另外的數(shù)據(jù)進(jìn)行再補(bǔ)充。 機(jī)械化程序能推導(dǎo)出合理科學(xué)假設(shè)且不違背經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為人類提供5 種搜索方法，分別為：隨機(jī)搜索、詳盡搜索、選擇性搜索、機(jī)會搜索和啟發(fā)式搜索［6］。 科學(xué)共同體實現(xiàn)云儲存、云計算，優(yōu)化知識體系，并建立便捷的知識圖譜。

3.2.3 多元化

人工智能助手的產(chǎn)生離不開科學(xué)共同體的多元化發(fā)展背景，而且反過來促進(jìn)了多元化發(fā)展。 一項技術(shù)的評估不僅存在于一種科學(xué)共同體，而且被整個科學(xué)家群體和社會審視及評估。 知識進(jìn)路也逐漸走向多元思考方向，多元化特征表現(xiàn)在兩個方面。 第一，現(xiàn)代科學(xué)家認(rèn)識到科技、文化和權(quán)力之間存在的關(guān)聯(lián)。 多元化是由人類不同歷史階段特點所決定的，不同文化背景影響著科學(xué)知識的產(chǎn)生。 科學(xué)知識社會學(xué)認(rèn)為科學(xué)是人類文化的其中一部分，與宗教、語言等文化形式相并列，如硅谷文化課題(SVCP）就是對硅谷的人們生活文化進(jìn)行調(diào)查，既是一項多領(lǐng)域合作，也是對多元特征的證明。 人類學(xué)家們發(fā)現(xiàn)硅谷具備了全球文化特點，有著多元化基金來源［7］。 大數(shù)據(jù)時代的人類文化已對科學(xué)共同體形成潛移默化的影響。 第二，人類多元價值觀也是多元化世界形勢標(biāo)志，它幫助科學(xué)家以開明的立場去認(rèn)識和改造世界，并形成多元知識體系，容納不同價值評判標(biāo)準(zhǔn)。 多元化不主張將不同主體思想全都采納，而是提倡人們反思認(rèn)識論中單一思想體系的不足之處，采取更符合當(dāng)代語境和問題復(fù)雜度的新方法。 科學(xué)研究經(jīng)常受到自然界的復(fù)雜性及人們對自然知識的偏好和多元性的影響［8］。 科學(xué)家關(guān)注的科學(xué)目標(biāo)和科學(xué)判斷都包括一元論或多元論主張。 人工智能拓展了人類的問題認(rèn)識邊界，它作為新興技術(shù)本身促進(jìn)國際科技關(guān)系的建立，在虛擬世界和現(xiàn)實世界的雙向互動中消解評判標(biāo)準(zhǔn)的模糊，實現(xiàn)對科學(xué)更深刻的了解。 當(dāng)今世界，最好的大腦是人類和智能計算機(jī)的結(jié)合，能超越任何一個單獨的能力［9］。 人工智能助手的應(yīng)用中必然要平衡技術(shù)應(yīng)用和理論之間的差異。

4 結(jié)語

同以前的科學(xué)共同體相比，人工智能時代背景下科學(xué)共同體出現(xiàn)了多領(lǐng)域合作、多元化、多渠道的特點。 科學(xué)家認(rèn)識到科學(xué)文化和其他人文文化的區(qū)別和聯(lián)系，科學(xué)系統(tǒng)與社會系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)相互影響、相互促進(jìn)，科學(xué)活動內(nèi)容的各環(huán)節(jié)在人工智能助手影響下發(fā)生變化。 目前，人工智能助手不是一項完備性技術(shù)，它的應(yīng)用問題具有不確定性，有些人工智能助手由于研發(fā)成本較高，缺乏完備的社會條件予以支持。 人們應(yīng)當(dāng)辯證地分析人工智能助手的不確定因素，重視人工智能助手管理規(guī)范的制定，通過和經(jīng)濟(jì)、教育、政府各層面的相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)保障更多智能技術(shù)發(fā)揮科學(xué)研究作用。