ШІ прискорює наукові відкриття: вчений, який ніколи не спить

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• 12 Грудня, 2023

Короткий огляд

ШІ, особливо такі платформи, як ChatGPT, значно прискорюють наукові відкриття завдяки автоматизації аналізу даних і генерації гіпотез. Його здатність обробляти величезні обсяги наукових даних має вирішальне значення для розвитку таких галузей, як хімія та матеріалознавство. Штучний інтелект зіграв ключову роль у розробці вакцини проти COVID-19, демонструючи її здатність до швидких спільних досліджень. Інвестиції в «екзамасштабні» суперкомп’ютери, як-от проект Frontier Міністерства енергетики США, підкреслюють потенціал штучного інтелекту для здійснення наукових проривів у сфері охорони здоров’я та енергетики. Ця інтеграція штучного інтелекту в дослідження сприяє міждисциплінарній співпраці та швидкій перевірці гіпотез, хоча вона також викликає питання про етичні наслідки та наслідки інтелектуальної власності ШІ як співдослідника.

AI прискорює контекст наукових відкриттів

Наука сама по собі є творчим процесом; Дослідники повинні постійно розширювати свій розум і перспективи для створення нових ліків, хімічних застосувань і галузевих інновацій в цілому. Однак людський мозок має свої межі. Зрештою, у Всесвіті існує більше мислимих молекулярних форм, ніж атомів. Ніхто не може перевірити їх усіх. Потреба досліджувати та перевіряти нескінченне розмаїття можливих наукових експериментів спонукала вчених до постійного впровадження нових інструментів для розширення своїх дослідницьких можливостей — останнім інструментом є штучний інтелект.
 
Використання штучного інтелекту в наукових дослідженнях (2023) обумовлюється глибокими нейронними мережами та генеративними структурами штучного інтелекту, здатними генерувати масові наукові знання з усіх опублікованих матеріалів на певну тему. Наприклад, генеративні платформи штучного інтелекту, такі як ChatGPT, можуть аналізувати та синтезувати величезну кількість наукової літератури, допомагаючи хімікам у дослідженні нових синтетичних добрив. Системи штучного інтелекту можуть переглядати великі бази даних патентів, наукових робіт і публікацій, формулюючи гіпотези та спрямовуючи напрямок досліджень.

Подібним чином штучний інтелект може використовувати дані, які він аналізує, для розробки оригінальних гіпотез, щоб розширити пошук нових молекулярних дизайнів у масштабі, який окремий вчений вважатиме неможливим. Такі інструменти штучного інтелекту в поєднанні з майбутніми квантовими комп’ютерами будуть здатні швидко симулювати нові молекули для задоволення будь-якої конкретної потреби на основі найбільш багатообіцяючої теорії. Потім теорія буде проаналізована за допомогою автономних лабораторних тестів, де інший алгоритм оцінюватиме результати, виявлятиме прогалини чи дефекти та витягуватиме нову інформацію. Виникали б нові запитання, і процес розпочався знову у добродійному циклі. За такого сценарію вчені наглядатимуть за складними науковими процесами та ініціативами замість окремих експериментів.

Руйнівний вплив

Одним із прикладів того, як штучний інтелект використовувався для прискорення наукових відкриттів, було створення вакцини проти COVID-19. Консорціум із 87 організацій, починаючи від наукових кіл і закінчуючи технологічними компаніями, надав глобальним дослідникам доступ до суперкомп’ютерів (пристроїв із високошвидкісними обчислювальними можливостями, які можуть запускати алгоритми машинного навчання), щоб використовувати штучний інтелект для аналізу існуючих даних і досліджень. Результатом є вільний обмін ідеями та результатами експериментів, повний доступ до передових технологій і швидша та точніша співпраця. Крім того, федеральні агентства усвідомлюють потенціал ШІ для швидкого розвитку нових технологій. Наприклад, Міністерство енергетики США (DOE) звернулося до Конгресу з проханням виділити до 4 мільярдів доларів США протягом 10 років для інвестування в технології ШІ для стимулювання наукових відкриттів. Ці інвестиції включають «екзамасштабні» (здатні виконувати великі обсяги обчислень) суперкомп’ютери.

У травні 2022 року Міністерство енергетики доручило технологічній компанії Hewlett Packard (HP) створити найшвидший ексамасштабний суперкомп’ютер Frontier. Очікується, що суперкомп’ютер вирішуватиме обчислення ML у 10 разів швидше, ніж сучасні суперкомп’ютери, і знаходитиме рішення для проблем, які у 8 разів складніші. Агентство хоче зосередитися на відкриттях у діагностиці раку та хвороб, відновлюваних джерелах енергії та стійких матеріалах. 

Міністерство енергетики фінансує багато науково-дослідницьких проектів, у тому числі розбивання атомів і секвенування геномів, що призвело до того, що агентство керує величезними базами даних. Агентство сподівається, що одного разу ці дані призведуть до проривів, які зможуть покращити виробництво енергії та охорону здоров’я, зокрема. Від виведення нових фізичних законів до нових хімічних сполук очікується, що AI/ML виконає основну роботу, яка усуне неоднозначності та підвищить шанси на успіх у наукових дослідженнях.

Наслідки ШІ для прискорення наукових відкриттів

Більш широкі наслідки ШІ для прискорення наукових відкриттів можуть включати: 

• Сприяння швидкій інтеграції знань у різних наукових дисциплінах, сприяння інноваційним рішенням складних проблем. Ця перевага сприятиме міждисциплінарній співпраці, поєднуючи знання з таких галузей, як біологія, фізика та інформатика.
• Штучний інтелект використовується як універсальний лаборант, аналізуючи величезні набори даних набагато швидше, ніж люди, що призводить до швидшого створення гіпотез і перевірки. Автоматизація рутинних дослідницьких завдань дозволить вченим зосередитися на складних проблемах і аналізі результатів тестів і експериментів.
• Дослідники інвестують у розвиток креативності штучного інтелекту для розробки власних запитань і рішень для наукових запитів у різних галузях дослідження.
• Прискорення дослідження космосу завдяки ШІ допоможе в обробці астрономічних даних, ідентифікації небесних об’єктів і плануванні місій.
• Деякі вчені наполягають на тому, щоб їхній колега з штучного інтелекту або співдослідник отримав інтелектуальні авторські права та кредити на публікацію.
• Більше федеральних агенцій інвестують у суперкомп’ютери, створюючи все більш передові дослідницькі можливості для наукових лабораторій університетів, державних установ і приватного сектора.
• Швидша розробка ліків і прориви в матеріалознавстві, хімії та фізиці, що може призвести до нескінченної різноманітності майбутніх інновацій.

Питання для коментарів

• Якщо ви вчений або дослідник, як ваша організація використовує штучний інтелект у дослідженнях?
• Які потенційні ризики використання ШІ як співдослідників?