这届物理学诺贝尔奖竟然水灵灵地颁给了人工智能?

文摘   2024-10-11 07:30   上海  

2024年10月8日,诺贝尔物理学奖一公布,瞬间炸翻了物理圈和 AI 圈。这一前所未有的成就不仅标志着 AI 技术的飞跃,也预示着未来科学研究的新范式。



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AI 竟然获得物理学诺贝尔奖

人工智能的诞生可以追溯到上世纪50年代,当时的科学家们试图通过符号主义 AI 模拟人类的逻辑推理过程。然而,这一方法在面对复杂问题时显得力不从心。

直到20世纪80年代,联结主义 AI 的崛起为 AI 的发展注入了新的活力。1986年,杰弗里·辛顿等人提出了反向传播算法,这一突破性进展使得多层感知器(MLP)能够有效学习复杂数据结构。

图:Nature 报道的多层神经网络算法 https://www.nature.com/articles/323533a0

早在1986年,Geoffrey Hinton 等人在 Nature 上发表的论文,就让训练多层神经网络的「反向传播算法」广为人知。当时我们很多人都相信这一定是人工智能的未来。

图:诺贝尔奖官方网站

进入21世纪,AI 迎来了深度学习时代。2006年,辛顿提出了深度信念网络(DBN),为深度学习奠定了理论基础。2012年,AlexNet 在 ImageNet 图像分类挑战赛中一举夺冠,标志着深度学习的全面崛起。

此后,卷积神经网络(CNN)、生成对抗网络(GANs)和基于自注意力机制的 Transformer 等新型架构相继问世,推动了 AI 技术的飞速发展

图:2024年诺贝尔物理学奖的公布

今年,诺贝尔物理学奖授予了约翰·J·霍普菲尔德和杰弗里·E·辛顿,以表彰他们在人工神经网络和机器学习领域的基础性发现和发明。

霍普菲尔德网络和玻尔兹曼机的提出,使得 AI 能够模拟复杂的物理系统,揭示了 AI 与物理学之间的深刻联系。辛顿的反向传播算法则解决了多层神经网络的训练难题,奠定了现代深度学习的基础

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AI 助力科研转化与效率提升

在前沿科技领域,AI 的应用已经超越了传统的数据分析和建模,成为科研转化和效率提升的重要助力。AI 在量子计算模拟、蛋白质结构预测和药物开发中表现尤为突出。

例如,AlphaFold 成功预测了蛋白质的三维结构,为结构生物学提供了新的研究工具。Insilico Medicine 利用 AI 技术在短时间内发现了多种具有潜力的新药物,大大缩短了药物开发的周期。

图:诺贝尔奖官方网站

AI 不仅能够优化实验设计,还能实时监控实验过程,提高实验效率和产率。以自动化实验系统 Coscientist 为例,这种 AI 机器人可以独立完成复杂的化学反应,如 Suzuki 偶联反应,并通过持续学习优化实验条件。Coscientist 的成功应用展示了AI 在实验领域的巨大潜力,预示着未来实验室将越来越多地依赖 AI 技术。


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AI触手可得 — Dr. Chroma小程序
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:触手可得的化学AI, 让精力回到实验本身

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:Dr. Chroma 的使用截图

目前,Dr. Chroma 限量免费试用。研究人员只需通过简单的语言交流,就能让 Dr. Chroma 快速设计出对乙酰氨基酚片的 HPLC 分析方法,甚至可以预测实验结果,极大地提高了实验效率。科研人员可以借此机会亲身体验这一革命性工具

Dr.Chroma

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Dr. Chroma 不仅在实验设计和数据分析方面表现出色,还能够优化合成路线,提高反应效率和产率。它的应用范围涵盖了药物开发、化工生产和质量控制等多个领域,为科研人员提供了前所未有的便利。

例如,在 HPLC 分析中,Dr. Chroma 能够准确响应药典方法,解决实验中遇到的峰不能分开等问题,帮助科研人员迅速找到最佳解决方案。


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AI技术推动科研发展

回顾人工智能的发展历程,我们见证了 AI 从辅助工具逐渐演变为科研的主要推动力。凭借强大的学习和推理能力,AI 已经能够完成许多传统上需要人类科学家亲自完成的工作。正如 AlphaFold 和 Coscientist 等创新工具所展示的,未来的科学研究将越来越多地依赖 AI 的力量,从而显著加速科学探索的进程。

可以预见,未来某一天,AI 将不仅仅是实验室中解放科研人员双手的助手,更是通过提供新颖研究思路和意想不到的实验结果,激发人类科研灵感的催化剂。例如,AI 可以通过对海量数据的分析发现新的分子结构,从而引导科学家进行进一步的实验探索。

总之,人工智能在化学行业的新应用,如 Dr. Chroma,正以前所未有的速度变革科学研究的方式。它不仅提高了科研效率,还为解决复杂科学问题提供了强大的工具。

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