2024年諾貝爾三大科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)中，兩大獎(jiǎng)項(xiàng)與人工智能研究相關(guān)，先是物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了曾獲圖靈獎(jiǎng)的機(jī)器學(xué)習(xí)先驅(qū)，緊接著化學(xué)獎(jiǎng)也將一半頒給了“程序員”。

不僅諾獎(jiǎng)得主在接到獲獎(jiǎng)電話時(shí)表示大感意外，就連諾貝爾獎(jiǎng)官方也就此發(fā)起兩起投票，強(qiáng)調(diào)人工智能與基礎(chǔ)科學(xué)的互動(dòng)。一則是：你知道機(jī)器學(xué)習(xí)的模型是基于物理方程的嗎? 另一則是：你知道人工智能被用來研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)嗎?

2024年10月8日，在瑞典斯德哥爾摩舉行的2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)公布現(xiàn)場(chǎng)，屏幕顯示獎(jiǎng)項(xiàng)得主美國普林斯頓大學(xué)的約翰·霍普菲爾德和加拿大多倫多大學(xué)的杰弗里·欣頓。新華社記者 彭子洋 攝

不少人疑惑，人工智能這一近年來才頻頻進(jìn)入公眾視野的技術(shù)熱詞，何以俘獲諾貝爾評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)的“芳心”，并一舉成為本年度科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)的“大贏家”?

助力解決傳統(tǒng)科學(xué)方法難以應(yīng)對(duì)的問題

諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果不僅是基礎(chǔ)科學(xué)的突破性進(jìn)步，更顯示出人工智能已成為推動(dòng)基礎(chǔ)科學(xué)的重要工具。利用這一技術(shù)，科學(xué)家得以基于此前研究構(gòu)建新型模型，得以處理海量數(shù)據(jù)，更新傳統(tǒng)的方法，得以加速研究，推動(dòng)多領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)實(shí)現(xiàn)新的進(jìn)展。

得益于今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主——谷歌旗下“深層思維”公司的德米斯·哈薩比斯和約翰·江珀在前人研究基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的人工智能模型“阿爾法折疊”，人們現(xiàn)在已可以預(yù)測(cè)出自然界幾乎所有蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。

另一名對(duì)計(jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)作出突出貢獻(xiàn)的獲獎(jiǎng)?wù)摺⒚绹A盛頓大學(xué)西雅圖分校的戴維·貝克在談到人工智能技術(shù)時(shí)指出，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)真正凸顯了人工智能的力量，使人們得以將人工智能方法應(yīng)用于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的能力和準(zhǔn)確性。

人工智能正幫助科研人員解決傳統(tǒng)科學(xué)方法難以應(yīng)對(duì)的問題。曾作為“阿爾法折疊”早期測(cè)試人員的英國倫敦國王學(xué)院分子生物物理學(xué)教授麗夫卡·艾薩克森說：“我們傳統(tǒng)上采用費(fèi)力的實(shí)驗(yàn)方法來分析蛋白質(zhì)形狀，這可能需要數(shù)年時(shí)間。這些已解析的結(jié)構(gòu)被用于訓(xùn)練‘阿爾法折疊’。得益于這項(xiàng)技術(shù)，我們能夠更好地跳過這一步，更深入地探究蛋白質(zhì)的功能和動(dòng)態(tài)，提出不同的問題，并有可能開辟全新的研究領(lǐng)域。”

2024年10月9日，在瑞典斯德哥爾摩舉行的2024年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布現(xiàn)場(chǎng)，屏幕顯示獎(jiǎng)項(xiàng)得主美國華盛頓大學(xué)的戴維·貝克、英國倫敦谷歌旗下人工智能公司“深層思維”的德米斯·哈薩比斯和約翰·江珀。新華社記者 彭子洋 攝

基礎(chǔ)科學(xué)與人工智能“碰撞”產(chǎn)生巨大能量

本年度兩大科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)不僅是對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)吆退麄兂删偷目隙ǎ蛉藗冋故境龌A(chǔ)科學(xué)的深刻洞見與計(jì)算機(jī)科學(xué)創(chuàng)新“碰撞”可以產(chǎn)生的巨大能量。

2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者約翰·霍普菲爾德和杰弗里·欣頓是兩名機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的元老級(jí)人物。他們使用物理學(xué)工具，設(shè)計(jì)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為當(dāng)今強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)已被用于推動(dòng)多個(gè)領(lǐng)域的研究。

“正是物理學(xué)原理為兩名科學(xué)家提供了思路，而另一方面，研究成果又被用于推動(dòng)多個(gè)領(lǐng)域的研究，不僅包括粒子物理、材料科學(xué)和天體物理等物理學(xué)研究，也包括計(jì)算機(jī)科學(xué)等其他領(lǐng)域的研究。”諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)秘書烏爾夫·丹尼爾松在接受新華社記者采訪時(shí)說。

在談到諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)成果時(shí)，歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任兼歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室-歐洲生物技術(shù)研究所主任埃旺·伯尼強(qiáng)調(diào)，這一人工智能工具建立在數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)工作之上，得益于分子生物學(xué)界內(nèi)部在全球范圍內(nèi)公開共享數(shù)據(jù)的文化。

2024年4月23日，在德國漢諾威工博會(huì)上，參觀者與一款智能機(jī)器人進(jìn)行“石頭剪子布”游戲。新華社記者 任鵬飛 攝

改變科研范式推動(dòng)突破學(xué)術(shù)邊界

人工智能技術(shù)俘獲諾貝爾評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)的“芳心”更反映出人工智能與多學(xué)科融合，推動(dòng)科學(xué)研究突破邊界這一重要的探索趨勢(shì)。

諾貝爾化學(xué)委員會(huì)評(píng)委鄒曉冬表示，技術(shù)與基礎(chǔ)科學(xué)的交叉融合未來將成為常態(tài)，而人工智能技術(shù)作為這一融合過程中的核心驅(qū)動(dòng)力之一，將推動(dòng)科學(xué)研究不斷突破傳統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)更加深遠(yuǎn)、更加廣泛的創(chuàng)新。

另一方面，人工智能的快速發(fā)展也引發(fā)人們對(duì)未來的擔(dān)憂。諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席埃倫·穆恩斯說，人類有責(zé)任以安全且道德的方式使用這項(xiàng)新技術(shù)。諾獎(jiǎng)得主欣頓在接受電話連線時(shí)也表示，相關(guān)技術(shù)將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生巨大影響，但也必須警惕技術(shù)可能構(gòu)成的威脅。

毋庸置疑的是，傳統(tǒng)科學(xué)研究的范式正在轉(zhuǎn)換。從問題出發(fā)，通過人工智能技術(shù)尋求解決方案，這不僅將在生物、化學(xué)和物理等領(lǐng)域中發(fā)揮革命性作用，更將推動(dòng)眾多不同學(xué)科的融合，推動(dòng)科學(xué)研究突破邊界，并對(duì)人類未來產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

英國研究與創(chuàng)新署工程與物理科學(xué)研究委員會(huì)執(zhí)行主席、牛津大學(xué)結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)教授夏洛特·迪恩表示，能在當(dāng)今從事科學(xué)工作是一件令人興奮的事情，特別是在這些跨學(xué)科領(lǐng)域，因?yàn)槿斯ぶ悄懿粌H開始解決真正困難的問題，而且還改變了我們從事科學(xué)研究的方式。

正如伯尼所說，“大數(shù)據(jù)與人工智能和技術(shù)發(fā)展的潛力是無限的——而這，只是一個(gè)開始”。

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