人工智能賦能科學(xué)突破

陳海鵬

2023年最火爆的獨(dú)角獸企業(yè)當(dāng)屬OpenAI。在剛剛過(guò)去的11月，OpenAI又上演了一場(chǎng)商業(yè)懸疑大戲。號(hào)稱“ChatGPT之父”的薩姆 · 奧特曼在“瘋狂的5天”里，經(jīng)歷了被閃電免職、加入微軟、最終又復(fù)職的戲劇性反轉(zhuǎn)。一轉(zhuǎn)再轉(zhuǎn)的劇情，給炙手可熱的人工智能技術(shù)又添了一把火。

近年來(lái)，人工智能的快速發(fā)展及其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用引起了全球廣泛關(guān)注?！叭斯ぶ悄茉诳茖W(xué)中的應(yīng)用”（AI for Science）也正在取得令人矚目的成果，為我們深入理解和解決復(fù)雜問(wèn)題提供了全新的途徑。

經(jīng)過(guò)100多年的挖掘拓展，科學(xué)革命已經(jīng)越過(guò)了拐點(diǎn)，進(jìn)入報(bào)酬遞減期?？山獾摹爸i題”日漸枯竭，“容易摘的果子”日益稀少，當(dāng)初那種做實(shí)驗(yàn)總結(jié)線性關(guān)系，然后得到基本原理，形成重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的范式已經(jīng)過(guò)時(shí)。以信息技術(shù)為引領(lǐng)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域集成創(chuàng)新日漸成為主流，探尋更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、特性和規(guī)律并利用其為人類(lèi)服務(wù)成為主要的科學(xué)研究方向，研究過(guò)程中理所當(dāng)然需要更加自動(dòng)化和智能化的識(shí)別和匹配手段。

過(guò)去的幾十年里，科學(xué)家一直致力于開(kāi)發(fā)各種算法和模型來(lái)模擬和解釋自然現(xiàn)象。隨著AI技術(shù)的迅猛發(fā)展，我們能夠利用大規(guī)模數(shù)據(jù)集和強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，從而更好地理解和預(yù)測(cè)自然現(xiàn)象，AI for Science在此背景下應(yīng)用日益廣泛，從預(yù)測(cè)天氣到核聚變裝置設(shè)計(jì)，AI算法和模型正在各個(gè)領(lǐng)域幫助我們解決傳統(tǒng)方法遇到瓶頸的問(wèn)題。

在生命科學(xué)領(lǐng)域，AI for Science已經(jīng)取得了令人矚目的成果，在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和藥物篩選設(shè)計(jì)等方面發(fā)揮著重要作用。在材料科學(xué)領(lǐng)域，AI for Science通過(guò)分析大量的材料數(shù)據(jù)和模擬實(shí)驗(yàn)，成功地預(yù)測(cè)了新型材料的性質(zhì)和行為，可以幫助科學(xué)家更快速地發(fā)現(xiàn)新材料，優(yōu)化材料性能，并提供更精確的材料設(shè)計(jì)建議，有助于推動(dòng)能源存儲(chǔ)、電子器件、催化劑等領(lǐng)域的創(chuàng)新。在化學(xué)領(lǐng)域，AI for Science展現(xiàn)了巨大的潛力，通過(guò)模擬和預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)、發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)反應(yīng)路徑，極大地提高化學(xué)合成的效率。在天文學(xué)領(lǐng)域，AI for Science可以幫助我們更好地理解宇宙的起源和演化，發(fā)現(xiàn)新的恒星、行星和星系。

AI for Science具有巨大的潛力，能夠更有效地處理和分析海量數(shù)據(jù)，更準(zhǔn)確地支持預(yù)測(cè)和決策，從而減少科學(xué)實(shí)驗(yàn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。正如經(jīng)濟(jì)合作組織（OECD）的報(bào)告指出的：雖然人工智能正在滲透科學(xué)界的所有領(lǐng)域和階段，但它還遠(yuǎn)未發(fā)揮出全部潛力。

但是，AI作為一種“黑箱”技術(shù)，在科學(xué)研究中的可解釋性和可信度仍不夠高，如何設(shè)計(jì)準(zhǔn)確可靠的算法和模型，提高算法的可解釋性和安全性是不能忽視的問(wèn)題。此次奧特曼復(fù)職的戲劇性事件背后，是OpenAI公司在兩種發(fā)展理念之間的激烈分歧：應(yīng)該加快技術(shù)商業(yè)化發(fā)展，還是更側(cè)重控制AI安全？

11月初，首屆全球人工智能安全峰會(huì)在英國(guó)布萊切利公園舉行，會(huì)議達(dá)成了世界首個(gè)AI協(xié)議：《布萊切利宣言》。全球28個(gè)國(guó)家一致認(rèn)為，目前迫切需要建立新的國(guó)際合作，了解并共同管理人工智能的潛在風(fēng)險(xiǎn)，確保用安全、負(fù)責(zé)任的方式開(kāi)發(fā)和部署人工智能，以造福全球社會(huì)。

AI for Science或?qū)⒉粩嗤黄瓶茖W(xué)邊界，不斷提高可解釋性和可信度，幫助我們更深入地探索自然規(guī)律，解決更加復(fù)雜的科學(xué)難題，并為人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)更多福祉。讓我們一起期待AI的未來(lái)發(fā)展吧！