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有哪些科學難題已經(jīng)被 AI 破解?

日期:2023-12-01 07:17:20 來源:廣州坤茂機電設(shè)備有限公司 點擊:1082


近年 AI 技術(shù)發(fā)展引發(fā)投資熱潮,不少企業(yè)都想分一杯羹,但 AI 力量不限於寫文、聊天或造圖。其實 AI 已默默幫助科學家突破技術(shù)瓶頸,在科學研究取得數(shù)項重大成果,甚至破解一道核聚變發(fā)電的難題,改變?nèi)w人類未來。
破解蛋白質(zhì)摺疊結(jié)構(gòu)
2014 年被 Google 收購的英國 AI 技術(shù)企業(yè) DeepMind,當年曾經(jīng)以 AI 圍棋機械人 AlphaGo 聞名國際,如今研發(fā)的 AI 工具再不限於研究棋局,反倒為科學研究帶來突破。國際科學雜誌 New Scientist 報道,其中以 DeepMind 在蛋白質(zhì)摺疊領(lǐng)域的成就最為驚人。
蛋白質(zhì)摺疊(Protein folding)是持續(xù)數(shù)十年的科學界難題,研究員通常要花費數(shù)年時間,才能透過氨基酸的序列拆解單一蛋白質(zhì)的摺疊結(jié)構(gòu)。然而,去年 DeepMind 宣告,AI 研究工具 AlphaFold 僅用 18 個月,便成功預測幾乎所有已知科學蛋白質(zhì)的摺疊結(jié)構(gòu),目前正在按已知蛋白質(zhì)數(shù)據(jù),訓練 AlphaFold 預測未拆解的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
有關(guān)蛋白質(zhì)研究的突破,已經(jīng)幫助研究人員在其他領(lǐng)域取得進展,例如研究瘧疾新療法、製造分解塑料廢料的酵素。DeepMind 電腦科學家 Pushmeet Kohli 預告,更多突破即將出現(xiàn),從預測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)開始,研究人員轉(zhuǎn)向研究蛋白質(zhì)動態(tài)、加速蛋白質(zhì)設(shè)計,以及理解蛋白質(zhì)突變的影響,特別是與癌癥相關(guān)的突變。
研發(fā)未來新藥物
研發(fā)新藥物通常要收集多項數(shù)據(jù),包括實驗結(jié)果、電腦模擬、掃描、臨床試驗和健康記錄等,隨著監(jiān)管愈來愈嚴格,要收集這些數(shù)據(jù)的時間和成本正在增加。但倫敦瑪麗皇后大學生物訊息學教授 Conrad Bessant 表示,幾個研究計劃正使用 AI 技術(shù)幫助,例如分析大量雜亂的數(shù)據(jù)組,或者透過 AI 撰寫代碼,甚至使用生成式 AI 產(chǎn)生分子結(jié)構(gòu),用以針對特定疾病。
改善機器性能有助減排
在應對全球氣候危機上,AI 正參與研發(fā)更節(jié)能的汽車、電腦,甚至風力發(fā)動機 —— 巴黎理工學院最近使用 AI 確保發(fā)動機自動調(diào)節(jié)角度,以應對風向改變,將電力產(chǎn)出提高 0.3%。這數(shù)字看來微不足道,但若然在全球應用,電力足以供應約 170 萬個英國家庭。 DeepMind 還開發(fā) AI 以改善標準電腦任務的效率,如提高矩陣乘法(Matrix Multiplication)效率多達 20%,加快排序算法(Sorting Algorithms)最多 70%。同樣看似是微不足道,但兩項任務每天在全球電腦執(zhí)行數(shù)萬億次,這些突破有助人類減少電腦運算的碳排放。 Facebook 母公司 Meta 亦利用 AI 研發(fā)製造混凝土的新流程,可減少 40% 碳排放,因應混凝土佔全球碳排 8%,這突破同樣可為對抗氣候變化起到巨大作用。
突破核聚變的技術(shù)瓶頸?
目前所有核電廠產(chǎn)生的能量,都是建基於核裂變反應,研究人員向來期望在核聚變研究取得突破,讓人類掌握太陽產(chǎn)生熱能的原理,讓「人造太陽」帶來取之不盡的能源,但背後的研究極具挑戰(zhàn)。 全球最大型核聚變裝置「托卡馬克」(Tokamak)反應堆,採用磁約束聚變(Magnetic Confinement)原理設(shè)計,以極高速度和溫度把原子核融合,但過程產(chǎn)生熱力比太陽還要高。要精確快速地控制多個磁線圈,以壓縮極高溫的等離子體成為受限制形狀,以防觸碰機器壁面而引發(fā)災難,仍然是科學家無法突破的技術(shù)瓶頸。 目前 AI 已經(jīng)為突破瓶頸帶來曙光,其中一道曙光,就來自去年 DeepMind 與瑞士聯(lián)邦理工學院(Swiss Federal Institutes of Technolog)的合作,以建立能夠控制 19 個磁線圈的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),並將托卡馬克內(nèi)的等離子體塑造成不同形狀,有望為人類掃除實現(xiàn)核聚變發(fā)電的一大障礙。