La IA accelera el descobriment científic: el científic que mai no dorm

• autor:
• nom de l'autor

  Previsió de Quantumrun
• Desembre 12, 2023

Resum d'informació

La IA, especialment plataformes com ChatGPT, està accelerant significativament el descobriment científic mitjançant l'automatització de l'anàlisi de dades i la generació d'hipòtesis. La seva capacitat de processar grans quantitats de dades científiques és crucial per avançar en camps com la química i la ciència dels materials. La IA va tenir un paper fonamental en el desenvolupament de la vacuna contra la COVID-19, exemplificant la seva capacitat d'investigació ràpida i col·laborativa. Les inversions en superordinadors "exaescala", com el projecte Frontier del Departament d'Energia dels EUA, posen de manifest el potencial de l'IA per impulsar avenços científics en salut i energia. Aquesta integració de la IA a la investigació promou la col·laboració multidisciplinària i la ràpida prova d'hipòtesis, tot i que també planteja preguntes sobre les implicacions ètiques i de propietat intel·lectual de la IA com a coinvestigador.

La IA accelera el context del descobriment científic

La ciència, en si mateixa, és un procés creatiu; Els investigadors han d'ampliar constantment les seves ments i perspectives per crear nous medicaments, aplicacions químiques i innovacions industrials en general. Tanmateix, el cervell humà té els seus límits. Després de tot, hi ha més formes moleculars concebibles que àtoms a l'univers. Ningú pot examinar-los tots. Aquesta necessitat d'explorar i provar la diversitat infinita de possibles experiments científics ha empès els científics a adoptar contínuament noves eines per ampliar les seves capacitats d'investigació, l'última eina és la intel·ligència artificial.
 
L'ús de la IA en el descobriment científic està impulsat (2023) per xarxes neuronals profundes i marcs d'IA generatius capaços de generar coneixement científic a granel a partir de tot el material publicat sobre un tema específic. Per exemple, les plataformes d'IA generativa com ChatGPT poden analitzar i sintetitzar grans quantitats de literatura científica, ajudant els químics a investigar nous fertilitzants sintètics. Els sistemes d'IA poden examinar àmplies bases de dades de patents, articles acadèmics i publicacions, formulant hipòtesis i orientant la direcció de la recerca.

De la mateixa manera, la intel·ligència artificial pot utilitzar les dades que analitza per idear hipòtesis originals per ampliar la recerca de nous dissenys moleculars, a una escala que un científic individual trobaria impossible d'igualar. Aquestes eines d'IA quan es combinen amb futurs ordinadors quàntics serien capaços de simular ràpidament noves molècules per abordar qualsevol necessitat especificada basant-se en la teoria més prometedora. A continuació, s'analitzarà la teoria mitjançant proves de laboratori autònoms, on un altre algorisme avaluaria els resultats, identificaria llacunes o defectes i extreuria nova informació. Sorgirien noves preguntes, i així el procés tornaria a començar en un cicle virtuós. En aquest escenari, els científics estarien supervisant processos i iniciatives científiques complexes en lloc d'experiments individuals.

Impacte disruptiu

Un exemple de com s'ha utilitzat la IA per accelerar el descobriment científic va ser la creació de la vacuna COVID-19. Un consorci de 87 organitzacions, que van des del món acadèmic fins a les empreses tecnològiques, ha permès als investigadors globals accedir a superordinadors (dispositius amb capacitats de càlcul d'alta velocitat que poden executar algorismes de ML) per utilitzar la IA per examinar les dades i els estudis existents. El resultat és un intercanvi gratuït d'idees i resultats d'experiments, accés complet a tecnologia avançada i una col·laboració més ràpida i precisa. A més, les agències federals s'estan adonant del potencial de la IA per desenvolupar ràpidament noves tecnologies. Per exemple, el Departament d'Energia dels Estats Units (DOE) ha demanat al Congrés un pressupost de fins a 4 milions de dòlars durant 10 anys per invertir en tecnologies d'IA per impulsar els descobriments científics. Aquestes inversions inclouen superordinadors "exascale" (capaços de realitzar grans volums de càlculs).

El maig de 2022, el DOE va encarregar a l'empresa tecnològica Hewlett Packard (HP) la creació del superordinador a escala més ràpid, Frontier. Es preveu que el superordinador resolgui càlculs ML fins a 10 vegades més ràpid que els superordinadors actuals i trobi solucions a problemes vuit vegades més complexos. L'agència vol centrar-se en els descobriments en diagnòstic de càncer i malalties, energies renovables i materials sostenibles. 

El DOE ha finançat molts projectes d'investigació científica, inclosos els trencadors d'àtoms i la seqüenciació del genoma, cosa que ha donat com a resultat que l'agència gestioni bases de dades massives. L'agència espera que aquestes dades algun dia puguin donar lloc a avenços que puguin avançar en la producció d'energia i l'assistència sanitària, entre d'altres. Des de deduir noves lleis físiques fins a nous compostos químics, s'espera que AI/ML faci el treball més important que eliminaria les ambigüitats i augmentaria les possibilitats d'èxit en la investigació científica.

Implicacions de la IA accelerant el descobriment científic

Les implicacions més àmplies de la IA que accelera el descobriment científic poden incloure: 

• Facilitar la ràpida integració del coneixement entre diferents disciplines científiques, fomentant solucions innovadores a problemes complexos. Aquest benefici fomentaria la col·laboració multidisciplinària, combinant coneixements d'àmbits com la biologia, la física i la informàtica.
• La IA s'utilitza com a assistent de laboratori per a tots els propòsits, analitza grans conjunts de dades molt més ràpid que els humans, donant lloc a una generació i validació d'hipòtesis més ràpides. L'automatització de les tasques de recerca rutinàries alliberarà els científics per centrar-se en problemes complexos i analitzar proves i resultats d'experiments.
• Investigadors que inverteixen en donar creativitat a la IA per desenvolupar les seves pròpies preguntes i solucions a les investigacions científiques en diversos camps d'estudi.
• L'acceleració de l'exploració espacial a mesura que la IA ajudarà a processar dades astronòmiques, identificar objectes celestes i planificar missions.
• Alguns científics insisteixen que el seu col·lega d'IA o co-investigador hauria de rebre drets d'autor intel·lectual i crèdits de publicació.
• Més agències federals inverteixen en superordinadors, la qual cosa permet oportunitats de recerca cada cop més avançades per a la universitat, les agències públiques i els laboratoris científics del sector privat.
• Desenvolupament de fàrmacs més ràpid i avenços en la ciència dels materials, la química i la física, que poden conduir a una varietat infinita d'innovacions futures.

Preguntes per comentar

• Si sou científic o investigador, com utilitza la vostra organització la IA en la investigació?
• Quins són els riscos potencials de tenir IA com a coinvestigadors?