诺奖得主 Demis Hassabis:利用 AI 理解现实的底层规律,拓展我们认知边界

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Demis Hassabis 是英国著名的计算机科学家、诺贝尔奖得主、人工智能研究先锋与企业家。他是 Google DeepMind 和 Isomorphic Labs 的联合创始人兼首席执行官。

James Manyika 是 Google 的高级副总裁,负责研究、技术与社会事务,领导 Google Research 和 Google Labs 的工作,同时关注技术与社会议题。他还担任美国国家 AI 顾问委员会副主席、联合国 AI 顾问机构共同主席,并且是牛津大学的客座教授。

原文如下:

作者:Demis Hassabis and James Manyika 

如果你想探究宇宙的奥秘,不妨从阅读那些伟大的思想家开始:费曼、温伯格、居里、霍夫施塔特、康德、斯宾诺莎、图灵,以及其他推动人类知识进步的杰出科学家与哲学家。正是他们的贡献,奠定了现代文明的基础。

然而,在探索的过程中,你也会发现,尽管人类取得了巨大的进步,许多问题依然充满未知。比如,时间的本质是什么?意识如何运作?现实的基本结构是什么?这些重大问题至今仍未找到确切的答案。

要在这些难题上取得突破,新的工具和方法显然不可或缺。人工智能(AI)便是其中之一。我们始终相信,AI 有潜力成为加速科学发现的终极工具。

为了这个目标,我们已经努力了超过 20 年。DeepMind(现为 Google DeepMind)诞生时便肩负着这一使命:负责任地开发通用人工智能(AGI),一种可以以人类水平执行几乎所有认知任务的系统。这类系统的意义在于,它们不仅可以帮助我们深化对世界的理解,还能助力解决人类社会面临的重大挑战。

2016 年,我们开发了 AlphaGo,这一 AI 系统首次在围棋这种复杂棋类游戏中击败世界冠军。特别是在第二局中,它的“第 37 手”所展现的创造性让人印象深刻。这一成就让我们认识到,AI 技术与方法已经成熟,可以开始应用于解决科学领域的重要未解难题。

蛋白质折叠,这一科学界悬而未决的重大问题已有 50 年的历史,它位列我们挑战清单的首位。作为生命的基石,蛋白质支撑着所有生物过程,无论是肌肉纤维还是神经元活动。每种蛋白质的氨基酸序列(与其基因序列紧密相关)决定了它会自发折叠成特定的三维结构,而蛋白质的形状往往直接揭示其功能——这对于理解疾病和药物研发至关重要。

从氨基酸序列直接预测蛋白质的三维结构,即“蛋白质折叠问题”,复杂程度超乎想象。据估算,一种普通蛋白质可能的折叠方式比宇宙中的原子数量还多。

实验方法虽然可以确定蛋白质结构,但往往耗时多年且成本高昂。对于博士生而言,整个博士阶段可能只能解析一个蛋白质结构。经过数十年的共同努力,结构生物学家已经解析了大约 17 万个蛋白质结构,并将其存储在蛋白质数据银行(PDB)中。

AlphaFold 是我们为这一问题提供的解决方案,并因此荣获了今年的诺贝尔化学奖。通过从 PDB 和相关数据中学习,AlphaFold 能够以原子级精度在几分钟内预测一种新蛋白质的结构。借助其速度与精度,我们在一年内预测了超过 2 亿种已知蛋白质的结构——一项需要 10 亿年博士研究时间才能完成的任务。

为最大化 AlphaFold 的社会效益,我们与欧洲生物信息学研究所(EMBL-EBI)合作,免费开放 AlphaFold 及其所有预测结构。在短短三年内,来自 190 个国家的 200 多万研究人员已利用它取得了重要进展,包括设计降解塑料的酶、开发分子注射器将治疗性蛋白质递送到细胞内、研发疟疾疫苗以及应对抗菌素耐药性等。此外,我们成立了 Isomorphic Labs,以此为基础进一步发展,通过 AI 革新药物研发,使其更高效、更低成本。这正是我们所追求的“数字化速度的科学”。

毋庸置疑,AI 正在推动科学家在几乎所有领域取得重大突破。在 Google DeepMind 和 Google Research,我们与学术界的合作伙伴携手,利用 AI 实现了诸多前沿应用:帮助控制聚变反应堆中的等离子体形状、发现更快的矩阵乘法算法、推动数学研究、开发新材料、探索量子动力学、解析大脑行为、绘制首个泛基因组参考图、推进人脑突触级别的精准映射,以及改进天气预报等。

这些进展正在逐渐转化为实实在在的社会福祉。以洪水预测为例,气候变化使洪水成为一个日益严重的问题,但全球只有少量河流装有流量监测仪器,能够提供早期预警。通过公开数据,我们开发了一套 AI 系统,可提前最多 7 天准确预测河流洪水。从孟加拉国的试点项目起步,我们的 Flood Hub 平台如今已覆盖 80 多个国家的数亿人,尤其是那些易受灾害且数据匮乏的地区。

然而,在追求科学飞跃的同时,我们也必须共同承担责任,确保 AI 的发展真正造福人类,并最大程度减少潜在风险和滥用。除了科学家和技术专家,我们还需将哲学家、伦理学家、社会学家以及国家科学学会纳入 AI 未来发展的讨论之中。

要确保 AI 为未来带来安全与繁荣,行业必须与政府、学术界及民间社会密切合作,共同规划发展方向。这包括建立一套监管框架,既能鼓励创新,又能推动 AI 技术造福全人类。

AI 将成为人类历史上最具变革性的技术之一。我们必须以应有的严谨和尊重来对待它。尽管技术和伦理方面的挑战仍然存在,但我们坚信,只要投入足够的时间与努力,人类的智慧终将找到解决之道。我们需要既有大胆探索的精神,也需承担起相应的责任。

随着 AI 不断加速推动科学进步,新发现将不断积累,相互促进,形成一个良性循环。我们或许正迈入一个新发现的黄金时代,这个时代将帮助我们以前所未有的深度理解宇宙的终极奥秘,以及我们在其中的角色。