AI提高研究效率:AI科学论文数量增加了四倍

哇塞!AI 这波操作,科学界要“起飞”了!

咱们平时玩的那些酷炫的AI,什么ChatGPT啊,绘画AI啊,它们不光能聊天、画画,还能帮科学家们搞大事情,让科学研究的速度坐上火箭?

其实啊,我们现在看到的这么牛的AI,可不是什么“一夜爆富”的产物,而是科学家们几十年“头悬梁锥刺股”,没日没夜地钻研,一点点抠出来的宝贝!这些年他们付出了多少汗水,现在AI就开始“报恩”了,让整个科学界都跟着沾光,进步那叫一个快!

AI:从“做梦”到“梦想照进现实”
你知道吗?自从AI这个概念刚出来的时候,那些科学家就有一个“白日梦”:要是能做出一个特别聪明的工具,能帮人类更快地发现新知识,那该多酷啊!这个梦想一开始就像天上的星星,够不着。结果到了2010年左右,“深度学习”这个“魔法”横空出世,一下就把这个梦想变成了现实!

不信你看,从2012年到2022年,那些写论文的科学家们,只要他们的研究里用到了AI,论文数量就蹭蹭蹭地涨了四倍!现在,差不多每10篇科学论文里,就有1篇用到了AI!他们用AI分析一大堆数据,帮他们看资料,甚至模拟那些特别复杂、人脑根本想不清楚的科学过程。AI越厉害,科学家能解决的难题就越多!

AI 界的“明星”:谷歌 DeepMind 的 AlphaFold,拿了诺贝尔奖的“神仙操作”!
要说AI在科学界最牛的代表,那必须是谷歌DeepMind的AlphaFold!它简直就是AI界的“明星”!厉害到什么程度呢?2024年的诺贝尔化学奖,就颁给了发明它的科学家!

AlphaFold做了件什么惊天动地的事儿呢?它解决了困扰科学家几十年的一个超级大难题——“蛋白质折叠问题”。

打个比方,蛋白质就像乐高积木搭成的各种形状,它的形状决定了它能干什么。比如,有的蛋白质像一把钥匙,能打开细胞的门;有的像一个工具,能帮身体完成各种反应。以前科学家想知道蛋白质长什么样,得用特别复杂又贵的大机器,像X射线和低温显微镜,才能拍出来,又慢又麻烦。

但是,AlphaFold就不一样了!它像个“神算子”,你只要告诉它蛋白质是由哪些“积木块”(氨基酸)组成的,它就能瞬间算出来这个蛋白质会折叠成什么样子!这可是以前计算机科学家想了多少年都没搞定的事儿啊!

结果呢?AlphaFold一出来,短短两年时间,就把所有已知的蛋白质形状都预测出来了!这就像给生物医学研究按下了“快进键”,简直要“改变世界”!更厉害的是,2024年,AlphaFold 3又升级了!它不光能预测蛋白质,连DNA、RNA和其他各种生物分子的结构和相互作用都能预测了!这简直就是给科学家们开了“上帝视角”啊!

AI 不只在生物界“称霸”,它还跑去“画脑图”和“造新材料”!
谷歌不光在生命科学领域玩得溜,他们还和哈佛大学的科学家一起,干了件特别酷的事儿——绘制了迄今为止最最最详细的人脑“地图”!

他们把一小块只有1毫米见方的人脑组织,切成一片片薄得像纸一样的切片,然后用AI“火眼金睛”的技术,把里面大约5万个脑细胞和1.5亿个连接点(突触)都清清楚楚地画了出来!

这幅人脑“连接图”,就像一张超级详细的地铁线路图,把人脑里每一个细胞的“站台”和“线路”都标得一清二楚。现在,这份珍贵的“地图”已经免费开放给所有科学家了!有了它,科学家就能更好地研究我们的大脑到底是怎么工作的,说不定还能找出治疗神经疾病的新方法,甚至能帮我们理解学习和记忆这些大脑里的“小秘密”!

除了“画脑图”,AI还在材料科学领域大显身手!2023年,谷歌DeepMind又放出了一个大招,他们研发了一个叫GnoME的AI模型。这个AI可厉害了,它像一个“材料预言家”,一下子就预测出了220万种全新的无机晶体结构!其中有38万种可是非常稳定的结构,说不定以后我们用的手机、电池、太阳能板,就是用这些AI发现的新材料做出来的呢!

当然,其他AI大公司也不甘示弱。比如Meta(就是Facebook的母公司),他们也把自己的材料发现AI模型和大量的材料模拟数据开源了,就是免费分享给大家用!这下好了,其他科学家也能用这些工具,开发自己的材料科学AI了!

今年早些时候,微软也加入了“战局”,他们推出了一个叫MatterGen的AI模型。这个模型和我们平时用来生成图片的AI差不多,也能创造出全新的无机晶体!而且,科学家们发现,只要稍微调整一下,这个AI就能生成拥有特定化学、机械、电学和磁性功能的新材料!这简直就像玩“乐高积木”一样,想搭什么功能的材料就搭什么功能的材料!

AI :“天气预报员”和“物理学家”都得服它!
AI最大的一个超能力,就是能处理那些特别复杂、传统电脑根本算不明白的系统!所以,它特别适合用来做天气预报和气候模拟!以前,天气预报都是靠超级计算机吭哧吭哧地算,又慢又耗电。

但是,谷歌DeepMind的GraphCast模型一出来,就让大家看到了希望!这个AI模型,能在短短一分钟内,就预测出未来10天的天气,而且比现在最准的传统方法还要准!要知道,传统方法得算好几个小时呢!

现在,欧洲气象局都已经开始用这个AI模型了!有了它,天气预报不光更快、更准,而且能源效率还提高了1000倍!也就是说,它只用一点点电,就能干以前一大堆电脑才能干的活儿,简直是“省电小能手”!

微软也搞了个厉害的“地球系统基础模型”,叫Aurora。这个AI模型训练的时候,吃了上百万小时的地球物理数据!结果呢,它在预测空气质量、海浪和热带气旋路径方面,比现有方法都厉害,而且计算量还小得多了!

AI甚至还跑到物理学领域去“挖宝”了!在欧洲大型强子对撞机里,粒子束每次对撞都会产生几百万个数据。想从这么多数据里找出点有意思的东西,那真是大海捞针!但是现在,科学家们都把这个“苦差事”交给AI了!

同样,德国的科学家们也用AI,在海量的引力波数据里,寻找中子星合并的迹象。这能帮科学家们及时发现这些宇宙事件,然后用望远镜去观察它们!

AI :“未来科学家”正在诞生?
不过,最最让人激动的是,AI以后说不定就能直接变成“科学家”了!想象一下,把AI、自动化实验室设备和机器人技术结合起来,就能造出“自动驾驶实验室”!这种实验室里,科学家只要给AI设定一个大目标,比如“我要做出产量最高的某种化学反应”,然后AI就能自己动手,一直做实验,直到达到目标为止!

有些研究甚至更进一步,让AI直接参与到实验的规划和设计中!2023年,卡内基梅隆大学的科学家们就展示了他们的AI“Coscientist”,这个AI居然能自己规划和执行化学合成!简直是把“科学研究”变成了“玩游戏”!

谷歌也搞了一个由他们最厉害的Gemini 2.0模型驱动的AI系统,这个系统能帮助科学家们提出新的科学假设,甚至提出新的研究项目!还有一家叫Sakana AI的公司,他们开发的另一个“AI科学家”,居然还写了一篇机器学习论文,而且还通过了同行评审,准备在一个很有名的AI会议上发表呢!

AI虽牛,但也别盲目“崇拜”!
听了这么多AI的厉害之处,是不是觉得AI简直是“神”一样的存在?不过,凡事都有两面性。虽然AI很厉害,但它们就像一个“黑匣子”,我们很难知道它内部是怎么工作的,所以有时候AI给出的结果,我们也很难完全理解。而且,很多科学家对AI技术还不太熟悉,可能会不小心掉进一些“陷阱”,导致结果出现偏差。

但是呢,我们也不能否认AI的强大!它们在处理海量数据和建立复杂模型方面的能力,真是人类望尘莫及的!所以,只要我们正确地使用AI,它就能大大加速各个领域的进步!