Quantumrun

BEELDKREDIET:

iStock

KI versnel wetenskaplike ontdekking: Die wetenskaplike wat nooit slaap nie

Kunsmatige intelligensie en masjienleer (AI/ML) word gebruik om data vinniger te verwerk, wat tot meer wetenskaplike deurbrake lei.

Author:
Author naam
Quantumrun Foresight
Desember 12, 2023

Insig opsomming

KI, veral platforms soos ChatGPT, versnel wetenskaplike ontdekking aansienlik deur data-analise en hipotesegenerering te outomatiseer. Die vermoë daarvan om groot hoeveelhede wetenskaplike data te verwerk is van kardinale belang vir die bevordering van velde soos chemie en materiaalwetenskap. KI het 'n deurslaggewende rol gespeel in die ontwikkeling van die COVID-19-entstof, wat die vermoë daarvan vir vinnige, samewerkende navorsing toon. Beleggings in "exascale" superrekenaars, soos die Amerikaanse departement van energie se Frontier-projek, beklemtoon KI se potensiaal om wetenskaplike deurbrake in gesondheidsorg en energie te dryf. Hierdie integrasie van KI in navorsing bevorder multidissiplinêre samewerking en vinnige hipotesetoetsing, hoewel dit ook vrae laat ontstaan oor die etiese en intellektuele eiendomsimplikasies van KI as mede-navorser.

KI versnel wetenskaplike ontdekkingskonteks

Wetenskap, op sigself, is 'n kreatiewe proses; navorsers moet voortdurend hul gedagtes en perspektiewe uitbrei om nuwe medisyne, chemiese toepassings en industrie-innovasies in die algemeen te skep. Die menslike brein het egter sy perke. Daar is immers meer denkbare molekulêre vorme as wat daar atome in die heelal is. Geen persoon mag hulle almal ondersoek nie. Hierdie behoefte om die oneindige diversiteit van moontlike wetenskaplike eksperimente te verken en te toets, het wetenskaplikes gedryf om voortdurend nuwe instrumente aan te neem om hul ondersoekvermoë uit te brei - die nuutste hulpmiddel is kunsmatige intelligensie.

Die gebruik van KI in wetenskaplike ontdekking word aangedryf (2023) deur diep neurale netwerke en generatiewe KI-raamwerke wat in staat is om wetenskaplike kennis in grootmaat te genereer uit alle gepubliseerde materiaal oor 'n spesifieke onderwerp. Generatiewe KI-platforms soos ChatGPT kan byvoorbeeld groot hoeveelhede wetenskaplike literatuur ontleed en sintetiseer, wat chemici help om nuwe sintetiese kunsmis na te vors. KI-stelsels kan deur uitgebreide databasisse van patente, akademiese referate en publikasies sif, hipoteses formuleer en navorsingsrigtings rig.

Net so kan KI die data wat dit ontleed gebruik om oorspronklike hipoteses te bedink om die soeke na nuwe molekulêre ontwerpe te verbreed, op 'n skaal wat 'n individuele wetenskaplike onmoontlik sou vind om te pas. Sulke KI-gereedskap, wanneer dit met toekomstige kwantumrekenaars gekoppel word, sal in staat wees om vinnig nuwe molekules te simuleer om enige gespesifiseerde behoefte aan te spreek gebaseer op die mees belowende teorie. Die teorie sal dan ontleed word met behulp van outonome laboratoriumtoetse, waar 'n ander algoritme die resultate sal evalueer, leemtes of defekte sal identifiseer en nuwe inligting sal onttrek. Nuwe vrae sou ontstaan, en so sou die proses weer in 'n deugsame kringloop begin. In so 'n scenario sal wetenskaplikes toesig hou oor komplekse wetenskaplike prosesse en inisiatiewe in plaas van individuele eksperimente.

Ontwrigtende impak

Een voorbeeld van hoe KI gebruik is om wetenskaplike ontdekking te bespoedig, was die skepping van die COVID-19-entstof. ’n Konsortium van 87 organisasies, wat wissel van die akademie tot tegnologiefirmas, het wêreldwye navorsers toegelaat om toegang te verkry tot superrekenaars (toestelle met hoëspoedrekenaarvermoëns wat ML-algoritmes kan bestuur) om KI te gebruik om bestaande data en studies te sif. Die resultaat is 'n gratis uitruil van idees en eksperimentresultate, volle toegang tot gevorderde tegnologie, en vinniger, meer akkurate samewerking. Verder besef federale agentskappe die potensiaal van KI om vinnig nuwe tegnologie te ontwikkel. Byvoorbeeld, die Amerikaanse departement van energie (DOE) het die Kongres gevra vir 'n begroting van tot $4 miljard oor 10 jaar om in KI-tegnologie te belê om wetenskaplike ontdekkings 'n hupstoot te gee. Hierdie beleggings sluit in "exascale" (wat in staat is om groot volumes berekeninge uit te voer) superrekenaars.

In Mei 2022 het DOE die tegnologiefirma Hewlett Packard (HP) opdrag gegee om die vinnigste exascale superrekenaar, Frontier, te skep. Die superrekenaar sal na verwagting ML-berekeninge tot 10x vinniger oplos as vandag se superrekenaars en oplossings vind vir probleme wat 8x meer kompleks is. Die agentskap wil fokus op ontdekkings in kanker- en siektediagnose, hernubare energie en volhoubare materiale.

DOE het baie wetenskaplike navorsingsprojekte befonds, insluitend atoombrekers en genoomvolgordebepaling, wat daartoe gelei het dat die agentskap massiewe databasisse bestuur het. Die agentskap hoop dat hierdie data eendag kan lei tot deurbrake wat onder meer energieproduksie en gesondheidsorg kan bevorder. Van die afleiding van nuwe fisiese wette tot nuwe chemiese verbindings, word verwag dat KI/ML die swaarste werk sal doen wat onduidelikhede sal wegneem en die kanse op sukses in wetenskaplike navorsing sal verhoog.

Implikasies van KI wat wetenskaplike ontdekking versnel

Wyer implikasies van KI-bespoediging van wetenskaplike ontdekking kan die volgende insluit:

Fasiliteer die vinnige integrasie van kennis oor verskillende wetenskaplike dissiplines, die bevordering van innoverende oplossings vir komplekse probleme. Hierdie voordeel sal multidissiplinêre samewerking aanmoedig, deur insigte uit velde soos biologie, fisika en rekenaarwetenskap te vermeng.
KI word gebruik as 'n alledaagse laboratoriumassistent, wat groot datastelle baie vinniger as mense ontleed, wat lei tot vinniger hipotesegenerering en validering. Outomatisering van roetine-navorsingstake sal wetenskaplikes bevry om op komplekse probleme te fokus en toetse en eksperimentresultate te ontleed.
Navorsers belê daarin om KI kreatiwiteit te gee om hul eie vrae en oplossings vir wetenskaplike navrae in verskeie studierigtings te ontwikkel.
Die versnelling van ruimteverkenning as KI sal help om astronomiese data te verwerk, hemelse voorwerpe te identifiseer en missies te beplan.
Sommige wetenskaplikes dring daarop aan dat hul KI-kollega of mede-navorser intellektuele kopiereg en publikasiekrediete moet kry.
Meer federale agentskappe wat in superrekenaars belê, wat toenemend meer gevorderde navorsingsgeleenthede vir universiteite, openbare agentskappe en wetenskaplaboratoriums in die private sektor moontlik maak.
Vinniger geneesmiddelontwikkeling en deurbrake in materiaalwetenskap, chemie en fisika, wat kan lei tot 'n oneindige verskeidenheid toekomstige innovasies.