AI mempercepat penemuan ilmiah: Ilmuwan yang tidak pernah tidur

• Penulis:
• nama penulis

  Pandangan ke Depan Quantumrun
• Desember 12, 2023

Ringkasan wawasan

AI, khususnya platform seperti ChatGPT, secara signifikan mempercepat penemuan ilmiah dengan mengotomatiskan analisis data dan pembuatan hipotesis. Kemampuannya untuk memproses data ilmiah dalam jumlah besar sangat penting untuk memajukan bidang-bidang seperti kimia dan ilmu material. AI memainkan peran penting dalam pengembangan vaksin COVID-19, yang menunjukkan kemampuannya dalam melakukan penelitian yang cepat dan kolaboratif. Investasi pada superkomputer "exascale", seperti proyek Frontier Departemen Energi AS, menyoroti potensi AI dalam mendorong terobosan ilmiah di bidang kesehatan dan energi. Integrasi AI ke dalam penelitian mendorong kolaborasi multidisiplin dan pengujian hipotesis secara cepat, meskipun hal ini juga menimbulkan pertanyaan tentang implikasi etika dan kekayaan intelektual dari AI sebagai rekan peneliti.

AI mempercepat konteks penemuan ilmiah

Sains, dengan sendirinya, adalah sebuah proses kreatif; peneliti harus terus memperluas pemikiran dan perspektif mereka untuk menciptakan obat-obatan baru, aplikasi bahan kimia, dan inovasi industri secara luas. Namun, otak manusia ada batasnya. Lagi pula, ada lebih banyak bentuk molekul yang bisa dibayangkan daripada jumlah atom di alam semesta. Tidak seorang pun boleh memeriksa semuanya. Kebutuhan untuk mengeksplorasi dan menguji keragaman eksperimen ilmiah yang tak terbatas telah mendorong para ilmuwan untuk terus mengadopsi alat-alat baru untuk memperluas kemampuan penyelidikan mereka—alat terbaru adalah kecerdasan buatan.
 
Penggunaan AI dalam penemuan ilmiah (2023) didorong oleh jaringan saraf dalam dan kerangka kerja AI generatif yang mampu menghasilkan pengetahuan ilmiah secara massal dari semua materi yang dipublikasikan tentang topik tertentu. Misalnya, platform AI generatif seperti ChatGPT dapat menganalisis dan mensintesis sejumlah besar literatur ilmiah, membantu ahli kimia dalam meneliti pupuk sintetis baru. Sistem AI dapat menyaring database paten, makalah akademis, dan publikasi yang luas, merumuskan hipotesis dan memandu arah penelitian.

Demikian pula, AI dapat menggunakan data yang dianalisisnya untuk merancang hipotesis asli guna memperluas pencarian desain molekul baru, pada skala yang mustahil ditandingi oleh seorang ilmuwan. Alat-alat AI tersebut bila digabungkan dengan komputer kuantum masa depan akan mampu dengan cepat mensimulasikan molekul-molekul baru untuk memenuhi kebutuhan tertentu berdasarkan teori yang paling menjanjikan. Teori tersebut kemudian akan dianalisis menggunakan uji laboratorium otonom, di mana algoritma lain akan mengevaluasi hasilnya, mengidentifikasi kesenjangan atau cacat, dan mengekstrak informasi baru. Pertanyaan-pertanyaan baru akan muncul, sehingga prosesnya akan dimulai lagi dalam siklus yang baik. Dalam skenario seperti itu, para ilmuwan akan mengawasi proses dan inisiatif ilmiah yang kompleks, bukan hanya melakukan eksperimen individual.

Dampak yang mengganggu

Salah satu contoh penggunaan AI untuk mempercepat penemuan ilmiah adalah pembuatan vaksin COVID-19. Sebuah konsorsium yang terdiri dari 87 organisasi, mulai dari akademisi hingga perusahaan teknologi, telah mengizinkan peneliti global mengakses superkomputer (perangkat dengan kemampuan komputasi berkecepatan tinggi yang dapat menjalankan algoritme ML) untuk menggunakan AI guna menyaring data dan penelitian yang ada. Hasilnya adalah pertukaran ide dan hasil eksperimen secara bebas, akses penuh terhadap teknologi canggih, dan kolaborasi yang lebih cepat dan akurat. Lebih lanjut, lembaga-lembaga federal menyadari potensi AI untuk mengembangkan teknologi baru dengan cepat. Misalnya, Departemen Energi AS (DOE) telah meminta Kongres untuk memberikan anggaran hingga USD $4 miliar selama 10 tahun untuk berinvestasi pada teknologi AI guna meningkatkan penemuan ilmiah. Investasi ini mencakup superkomputer “exascale” (yang mampu melakukan perhitungan dalam jumlah besar).

Pada Mei 2022, DOE menugaskan perusahaan teknologi Hewlett Packard (HP) untuk menciptakan superkomputer exascale tercepat, Frontier. Superkomputer ini diharapkan dapat menyelesaikan penghitungan ML hingga 10x lebih cepat dibandingkan superkomputer saat ini dan menemukan solusi terhadap masalah yang 8x lebih kompleks. Badan tersebut ingin fokus pada penemuan dalam diagnosis kanker dan penyakit, energi terbarukan, dan material berkelanjutan. 

DOE telah mendanai banyak proyek penelitian ilmiah, termasuk penghancur atom dan pengurutan genom, yang menghasilkan lembaga tersebut mengelola database yang sangat besar. Badan tersebut berharap data ini suatu hari nanti dapat menghasilkan terobosan yang antara lain dapat memajukan produksi energi dan layanan kesehatan. Mulai dari menyimpulkan hukum fisika baru hingga senyawa kimia baru, AI/ML diharapkan dapat melakukan pekerjaan terberat yang akan menghilangkan ambiguitas dan meningkatkan peluang keberhasilan dalam penelitian ilmiah.

Implikasi AI mempercepat penemuan ilmiah

Implikasi yang lebih luas dari AI yang mempercepat penemuan ilmiah dapat mencakup: 

• Memfasilitasi integrasi cepat pengetahuan di berbagai disiplin ilmu, mendorong solusi inovatif terhadap masalah yang kompleks. Manfaat ini akan mendorong kolaborasi multidisiplin, memadukan wawasan dari berbagai bidang seperti biologi, fisika, dan ilmu komputer.
• AI digunakan sebagai asisten laboratorium serba guna, menganalisis kumpulan data yang sangat besar jauh lebih cepat daripada manusia, sehingga menghasilkan pembuatan dan validasi hipotesis lebih cepat. Otomatisasi tugas-tugas penelitian rutin akan membebaskan para ilmuwan untuk fokus pada masalah yang kompleks dan menganalisis tes dan hasil eksperimen.
• Para peneliti berinvestasi dalam memberikan kreativitas AI untuk mengembangkan pertanyaan dan solusi mereka sendiri terhadap pertanyaan ilmiah di berbagai bidang studi.
• Mempercepat eksplorasi luar angkasa sebagai AI akan membantu dalam pemrosesan data astronomi, mengidentifikasi benda langit, dan merencanakan misi.
• Beberapa ilmuwan bersikeras bahwa kolega atau rekan peneliti AI mereka harus diberikan hak cipta intelektual dan kredit publikasi.
• Semakin banyak lembaga federal yang berinvestasi pada superkomputer, sehingga memungkinkan peluang penelitian yang lebih maju bagi universitas, lembaga publik, dan laboratorium sains sektor swasta.
• Perkembangan obat yang lebih cepat dan terobosan dalam ilmu material, kimia, dan fisika, yang dapat menghasilkan variasi inovasi masa depan yang tak terbatas.

Pertanyaan untuk dikomentari

• Jika Anda seorang ilmuwan atau peneliti, bagaimana organisasi Anda menggunakan AI dalam penelitian?
• Apa saja potensi risiko jika AI digunakan sebagai rekan peneliti?