Четыре примера того, как искусственный интеллект изменил науку

Большая часть просвещённого человечества в последние годы рассуждает о том, насколько искусственный интеллект (ИИ) изменит ситуацию в будущем - как в лучшую, так и в худшую сторону. Но разновидности данной технологии уже внесли некоторые кардинальные изменения в настоящее, даже если эти трансформации ещё не очевидны. Медицинские и научные исследовательские сообщества, естественно, находятся в авангарде внедрения. Они уже сделали важные открытия, которые приведут к созданию новых продуктов и даже изменят наш взгляд на реальный мир.

В этой статье обсуждаются четыре революционных открытия, которые ИИ сделал только за последний 2023 год.

1. Медицинские исследования, ускоренные искусственным интеллектом

Пожалуй, наиболее значительные достижения были в области биологии. Ранее Мичиганский университет объявил о разработке новой цифровой модели, которая может автономно проводить за сутки до 10 000 экспериментов с бактериями. Платформа BacterAI представляет собой значительное увеличение масштабов и скорости медицинских исследований, что потенциально может привести к быстрому развитию технологий, улучшающих и даже спасающих жизнь.

Человеческое тело является домом для триллионов бактерий, как внутри, так и снаружи, некоторые из которых вредны, но многие жизненно важны для повседневных функций человеческого организма. Лучше понимая, как они живут, растут и взаимодействуют с другими бактериями и тканями, научное сообщество может оказаться на пороге открытия новых способов лечения широкого спектра инфекций, а также создания средств для преодоления физических и когнитивных проблем. Не исключено, что эти изыскания будут способствовать пониманию проблематики процессов, сопровождающих старение, что точно приведёт к открытиям для продления человеческой жизни.

Более того, BacterAI может начать свои исследования, не имея предварительных знаний о каком-либо конкретном виде бактерий, 90 процентов из которых ещё предстоит изучить. Модель создаёт свои собственные наборы данных, разрабатывает собственные лабораторные эксперименты, интерпретирует результаты, а затем формулирует свои выводы так, чтобы люди могли их понять и изучить для дальнейшего тестирования.

В ходе недавней демонстрации платформа проанализировала метаболизм двух распространённых бактерий полости рта, протестировав комбинации аминокислот, число которых может исчисляться миллионами. Этот инновационный инструмент выполнил задачу за девять дней с точностью 90 процентов — задача, которая обычно занимала бы недели, месяцы или даже годы.

2. Новые лекарства

Открытие новых эффективных лекарств также является областью, которая может получить большую выгоду от щедрого дара искусственного интеллекта, который не только может ускорить темпы и снизить стоимость исследований лекарств (которые могут занять до 10 лет и стоить миллиарды долларов), но также может дать толчок усилиям по лечению редких заболеваний, исследования по которым часто упускаются из виду из-за их ограниченного спроса.

Многие онкобольные, например, могут получить большую пользу от индивидуальных коктейлей лекарств, адаптированных к их конкретной ДНК и другим маркерам, но их сложно и дорого создать - обычно путём множества проб и ошибок. Технологии могут значительно улучшить этот процесс, исследуя мельчайшие изменения в реальных тканях пациента, чтобы увидеть, что работает, а что нет, быстрее и точнее, чем традиционные методы.

Но, возможно, более глубокие открытия, совершаемые с помощью ИИ, относятся к более эзотерической, но не менее важной сфере чисто научных исследований. Именно здесь в прошлом произошли некоторые из наиболее важных достижений в области знаний. Компьютерный разум может преуспеть в этой способности, анализируя огромные массивы информации в центрах обработки данных, находя скрытые закономерности в числах, которые имеют тенденцию ускользать от человеческого наблюдения и анализа.

3. Переосмысление физической Вселенной

Исследователи из Колумбийского университета недавно открыли новый набор переменных, управляющих движением частиц, что положило начало совершенно новому пониманию физики. Команда разработала модель искусственного интеллекта, которая может анализировать видео движущихся объектов (от простого колебания маятника до пламени в камине) и предсказывать будущее движение, определяя такие переменные, как импульс и угловая скорость. Большинство обнаруженных ею переменных были хорошо известны, но некоторые были ранее не определены. Именно они оказались решающими для точности предсказаний модели.

Ещё более интересно то, что, когда исследователи проводили эксперименты несколько раз, количество переменных оставалось прежним, но менялись конкретные значения, используемые для составления прогнозов. Это приводит к возможности существования множества способов описания Вселенной. Н некоторые из наиболее сложных проблем, которые терзали физиков на протяжении десятилетий, могут быть решены путём переосмысления переменных.

4. Материальная выгода

Немного более приземлённой является работа, в результате которой были созданы три новые самособирающиеся наноструктуры, посредством использования того же типа «самоэкспериментов», управляемых ИИ. Этот результат тоже способствует расширению медицинских исследований. Обычно разработка всех структурных комбинаций существующих материалов, для создания новых, является утомительной и дорогостоящей задачей. Модель Брукхейвена может автономно определять и проводить эксперименты с нуля, используя данные спектрального анализа, рентгеновских лучей и других методов, разрабатывая наиболее многообещающие комбинации.

Одной из потенциально важных находок стали уникальные комбинации, которые появились всего лишь после шести часов экспериментов — процесс, который обычно занимает месяц или больше. Потенциальные области применения всех трёх новых материалов варьируются от микроэлектроники до экологически чистых энергетических решений.

Каждая великая эпоха научных открытий во многом была вызвана разработкой новых инструментов и технологий — телескопов, микроскопов, радио, телеметрии, связи и цифровых вычислений. Каждый раз знания расширялись за счёт улучшения наших собственных чувств, позволяющих видеть, слышать и иным образом воспринимать вселенную. У искусственного интеллекта есть потенциал сделать ещё один шаг вперёд, усовершенствовав способность усваивать огромные потоки разрозненной информации и формировать выводы, что существенно улучшит способность мозга мыслить. В настоящее время вычислительные мощности искусственного интеллекта, включая различные модели и нейросети) остаются в основном в руках ведущих научных учреждений. Однако, по мере того, как процесс развития технологии масштабируется, применение становится более повсеместным. Пока неизвестно, какие истины раскроются перед человечеством в следующие годы.