Искусственный интеллект для науки

Искусственный интеллект для науки

Как новые технологии помогут исследованиям

Многие отрасли экономики радикально меняются под воздействием искусственного интеллекта (AI). Фундаментальная и поисковая наука не исключение. Исследователи в университетах, стартапах и крупных корпорациях по всему миру сосредоточены на применении прорывных технологий генеративного искусственного интеллекта в своей работе. Новые инструменты научных исследований могут стать залогом создания трудноповторимого конкурентного преимущества для стран и компаний.

Фото: Евгений Павленко, Коммерсантъ

Международная наука дает много примеров этого тренда. В 2023 году ученые из Массачусетского технологического института с помощью AI смогли открыть антибиотик, найти который традиционными методами было бы слишком долго или вообще невозможно. А ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли создали автономную лабораторию по поиску новых материалов — A-Lab: все решения в ней принимает система искусственного интеллекта.

AI помогает решать целый класс задач, связанных с созданием и управлением квантовым компьютером. Это требует контроля за большим количеством параметров, и в этом также может помочь AI. Такие эксперименты уже проведены, например, для получения состояния конденсата Бозе—Эйнштейна атомов тулия.

Российские исследователи тоже продвинулись в использовании AI в сфере биологии и генетики. Так, «Сбер» в сотрудничестве с учеными НИУ ВШЭ с помощью искусственного интеллекта сгенерировали карту флипонов, переключающих генетические программы.

Если предположить, что развитие AI окажет на науку такой же эффект, как и на финансовую отрасль или промышленность, то и в этой области в течение следующих десяти лет может измениться практически все. Лауреат Нобелевской премии по физике Фрэнк Вильчек высказал предположение, что через сто лет лучшим физиком будет машина. Мы считаем, что это произойдет гораздо раньше.

Радикальные перемены методов исследований, генерации гипотез, постановки экспериментов и даже овеществления знаний в виде написания научных статей произойдут в большинстве дисциплин: от биологии до астрофизики, от математики до химии. Способы использования AI будут очень разными, но это повлияет на научный прогресс на всех этапах изучения природы.

Мы считаем, что в 2024 году появится много новых идей, прорывов в различных областях науки, связанных с построением мультиагентных систем, в которых роль отдельных агентов могут выполнять как нейросетевые, так и символьные модели.

Отдельными агентами могут стать, например, уже существующие у многих исследовательских групп точные модели физических, химических, биологических процессов. Каждый агент выполняет определенную роль: генерацию гипотез, их проверку, доработку, уточнение результатов, построение цепочек рассуждений. Решая ту или иную интеллектуальную задачу, мультиагентная система становится таким образом аналогом человеческой психики, описанной Даниэлем Канеманом в исследовании «Система 2». Применение таких мультиагентных систем AI приведет к значительному ускорению цикла исследований.

Современные исследования в обработке естественного языка привели к появлению больших языковых моделей (LLM), которые демонстрируют громадный потенциал по использованию в науке. Примечательно, что LLM могут стать своеобразным «оркестратором» специализированных научных AI-агентов и моделей. Например, наш GigaChat академическое сообщество может уже сейчас бесплатно применять для экспериментов в химии или доказательстве новых теорем в математике.

Мы не сбрасываем со счетов и опасения ученых по поводу внедрения AI в свою повседневную работу. Однако осознание потенциальных проблем дает возможность предотвратить негативные сценарии и использовать новые технологии для достижения результатов, которые недоступны естественному интеллекту в одиночку. Нам необходимо наделить AI-ученого такими компетенциями, как синтез, креативность, оптимизация, консолидация, моделирование и наблюдение. И самое главное — не забывать о человекоцентричности подобной системы, так как она будет взаимодействовать с людьми в их интересах.

Вероятно, обладая такими качествами, искусственный агент сможет достигнуть цели, поставленной почти десять лет назад вице-президентом и техническим директором корпорации Sony Group Хироаки Китано,— произвести открытие, достойное Нобелевской премии.

Правительствам стран по всему миру стоит готовиться к моменту, когда AI станет неотъемлемой частью исследований в любой научной дисциплине, и, соответственно, регулировать государственную политику в этой сфере. Вероятно, что в вопросах взаимодействия с научным сообществом будет возрастать роль больших технологических компаний (бигтехов). Бигтехи будут, с одной стороны, предоставлять мощности корпоративных суперкомпьютеров для научных исследований, а с другой — создавать новые инструменты науки, основанные на методах AI.