憑借快速準(zhǔn)確處理,、分析和模擬大量數(shù)據(jù)的能力,，AI可以幫助科學(xué)家識(shí)別并檢測出人類可能無法立即理解的數(shù)據(jù),，進(jìn)而做出預(yù)測,，有望徹底改變我們對宇宙的理解,。
吳家驥
西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院教授
近日,，埃隆·馬斯克官宣成立人工智能（AI）公司xAI,，其首要目的是試圖理解宇宙,，專注于回答深層次的科學(xué)問題,。
茫茫宇宙,，未知似乎永遠(yuǎn)大于已知。那么，AI能夠幫人類理解宇宙嗎,？讓AI幫助人類理解宇宙,，有哪些技術(shù)路線？未來,，AI和人類又將如何發(fā)揮各自優(yōu)勢,，讓人類的科學(xué)探索之路更加順暢？
可像生物一樣自我學(xué)習(xí)自我“進(jìn)化”
“從原子核到宇宙誕生,，這些都屬于宇宙本質(zhì)的范疇,。馬斯克宣布成立xAI的目標(biāo)是要理解宇宙本質(zhì)，因此他所期望做出的AI一定要比所有其他AI競品具有更深刻,、更底層的智慧境界,。”近日,，西安電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院教授吳家驥接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說,。
在馬斯克看來，這個(gè)競品很大程度上就是ChatGPT等生成式AI,。很多生成式AI都能夠回答人類提出的問題,，那么它們與馬斯克所設(shè)想的能理解宇宙的AI在技術(shù)原理上有何不同？
吳家驥解釋道,，生成式AI主要通過學(xué)習(xí)和提取樣本中的規(guī)律進(jìn)而生成新的數(shù)據(jù),，它更側(cè)重于預(yù)測和生成自然語言，在文本或圖像等領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛,，但深度和廣度相對有限,。而能夠理解宇宙的AI不僅要能生成新的數(shù)據(jù)，更要關(guān)注如何深入理解和解析宇宙中的各種信息,、事物的發(fā)展規(guī)律以及事物的完整結(jié)構(gòu),，其深度和廣度相對來說也更深更大。這就需要AI具備更強(qiáng)的智能水平和泛化能力,，以及更高的認(rèn)知和“想象力”水平,。
但是AI并不具備思維能力，不具備思維能力的AI又怎么能深入理解各種問題并幫助人類探尋事物發(fā)展規(guī)律呢,？
“人們之所以認(rèn)為AI不具備思維能力,，是因?yàn)橐酝腁I都是依賴大量已有數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來的，無法突破在訓(xùn)練數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的知識(shí)邊界,。但馬斯克設(shè)想的AI可能將使用組合式遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RCNN）,，它能讓AI做到像生物一樣自我學(xué)習(xí)、不斷‘進(jìn)化’,，進(jìn)而涌現(xiàn)出不可預(yù)知的自我啟發(fā)能力,，甚至是解決未知問題的能力,。”吳家驥說,。
那么,，讓AI擁有這些能力需滿足什么條件？吳家驥認(rèn)為,，這需要有大量的數(shù)據(jù),、完善的算法和強(qiáng)大的算力及存儲(chǔ)能力的支持。數(shù)據(jù)是AI的“飼料”,，AI需要數(shù)據(jù)才能進(jìn)行深度學(xué)習(xí),；具備自主性和適應(yīng)性的算法是AI深度理解和解析宇宙中各種復(fù)雜信息和規(guī)律的關(guān)鍵；強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力則是AI的“后勤保障”,，是AI發(fā)揮其應(yīng)有能力的底座,。有了這些條件，才能初步構(gòu)建出能夠理解宇宙的AI,。
訓(xùn)練能理解宇宙的AI有兩條技術(shù)路線
宇宙浩瀚而復(fù)雜,。為了理解宇宙的本質(zhì)，科學(xué)家需要分析來自望遠(yuǎn)鏡,、衛(wèi)星和其他觀測儀器的大規(guī)模數(shù)據(jù),，而分析處理數(shù)據(jù)正是AI的強(qiáng)項(xiàng)。
“憑借快速準(zhǔn)確處理,、分析和模擬大量數(shù)據(jù)的能力,，AI可以幫助科學(xué)家識(shí)別并檢測出人類可能無法立即理解的數(shù)據(jù)，進(jìn)而做出預(yù)測,，有望徹底改變我們對宇宙的理解,。同時(shí)，考慮到宇宙中存在大量不可觀測的暗物質(zhì),，因此科學(xué)家可能需要利用具備一定啟發(fā)學(xué)習(xí)和創(chuàng)造能力的AI開展假設(shè)性思想實(shí)驗(yàn),。”吳家驥表示,。
比如,，天文學(xué)家們試圖構(gòu)建宇宙模型來解釋宇宙的起源、演化和結(jié)構(gòu),，然而目前囿于算力,，各類宇宙模型都只能用有限的特征來描述它，這對于龐大的宇宙來說并不準(zhǔn)確,。吳家驥指出,，如果利用AI for Science（即人工智能驅(qū)動(dòng)的科學(xué)研究）的思路，通過結(jié)合已有的天文觀測數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),，就有可能探索出新的宇宙模型,。這種模型具有非常好的表征能力和泛化能力,，可以在沒有大量數(shù)據(jù)標(biāo)記的情況下進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和進(jìn)化,。
那么,，訓(xùn)練出能理解宇宙的AI有哪些技術(shù)路線呢？
吳家驥表示,，具身智能和腦智能是兩種較有潛力的技術(shù)路線,。具身智能是一種綜合的智能體，它能夠像人類一樣主動(dòng)與現(xiàn)實(shí)或虛擬環(huán)境交互并從中學(xué)習(xí),，而非僅在預(yù)先準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí),。具身智能將會(huì)具備更強(qiáng)的邏輯推理能力，降低AI不受控制地輸出人類不想要的內(nèi)容的可能,，更加精確地解釋和模擬現(xiàn)實(shí)世界,。但是這種技術(shù)路線的實(shí)現(xiàn)需要大量的虛實(shí)數(shù)據(jù)和計(jì)算資源，并且模型的訓(xùn)練和測試速度較慢,。
腦智能是通過模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能,，構(gòu)建出來的數(shù)字版“人腦”。它可以讓大模型具備類似于人類的感知,、認(rèn)知和決策能力,，但是這種技術(shù)路線需要解決很多復(fù)雜的生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)問題，并且模型的構(gòu)建和訓(xùn)練也需要大量的計(jì)算資源,，目前還在探索之中,。
實(shí)現(xiàn)“AI理解宇宙”的目標(biāo)尚面臨諸多困難
“目前，計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)是天文學(xué)家理解宇宙的重要途徑,。然而,，僅通過使用計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)演變了130多億年的宇宙是非常困難的，因?yàn)橛袩o數(shù)的變量需要考慮,。同理,，若想實(shí)現(xiàn)‘AI理解宇宙’這個(gè)目標(biāo)，所需要的算力可能也會(huì)大到不可想象,?！边h(yuǎn)望智庫人工智能事業(yè)部部長、圖靈機(jī)器人首席戰(zhàn)略官譚茗洲指出,。
譚茗洲說,，除了算力的困難外，如果過度依靠觀測數(shù)據(jù)或仿真數(shù)據(jù)訓(xùn)練AI,，也有可能會(huì)導(dǎo)致我們對宇宙的理解出現(xiàn)偏差,。與任何科學(xué)工具一樣，將AI與其他方法結(jié)合使用以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性非常重要,。
在AI理解宇宙的過程中,，必定離不開人類的參與,。而在有人的地方，就必須確保AI的行為符合人類社會(huì)的道德,、倫理和法律要求,，以保障人類的基本權(quán)利和尊嚴(yán)。
譚茗洲強(qiáng)調(diào),，我們有必要基于人類社會(huì)為AI理解宇宙制訂一套道德倫理準(zhǔn)則和相應(yīng)的法律,、監(jiān)管措施，確保AI的行為符合人類的價(jià)值觀和道德原則,。同時(shí),，也要研究面向新社會(huì)形態(tài)的隱私和數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，以及用于提高模型算法透明度和可解釋性的技術(shù),。
若AI能理解宇宙,，又是否意味著它超越了人類？譚茗洲指出,，如果AI能夠真正地理解宇宙,，它可能確實(shí)會(huì)在諸如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘等方面超越人類,，但也僅僅是這些方面,。這是因?yàn)锳I具備處理和分析大量數(shù)據(jù)的天然優(yōu)勢，而在創(chuàng)造力,、情感體驗(yàn),、感知決策等方面，其與人類還存在較大差距,。人類和AI可以相互取長補(bǔ)短,，共同發(fā)揮各自的優(yōu)勢，最終實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,。
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AI已在天文研究中大顯身手
如今,，天文學(xué)家正在利用多項(xiàng)技術(shù)來研究宇宙的奧秘，AI便是其中的一種,。有觀點(diǎn)稱,，AI和天文學(xué)是“天造地設(shè)”的一對，因?yàn)锳I需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí),，而海量的天文觀測數(shù)據(jù)恰恰能滿足AI的“胃口”,。
AI大顯身手的天文學(xué)領(lǐng)域之一是尋找系外行星。利用觀測到的光變曲線庫,，天文學(xué)家已經(jīng)能夠開發(fā)出基于機(jī)器學(xué)習(xí)的模型,，這些模型在尋找系外行星方面的能力可能會(huì)勝過人類。AI不僅可以發(fā)現(xiàn)系外行星，還可以拓展天文學(xué)家對系外行星的認(rèn)識(shí),。
基于龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù),，AI還可以生成星系圖像。據(jù)了解,，OpenAI已經(jīng)開發(fā)出了一系列根據(jù)書面提示生成星系圖像的模型,，這些模型的真實(shí)性之高往往讓許多優(yōu)秀的天文學(xué)家都難辨真假。據(jù)稱,，這些生成的星系圖像可以被用來模擬和預(yù)測宇宙演化,，也可用于訓(xùn)練那些分析處理星際數(shù)據(jù)的AI算法,。
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