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657人工智能（英文Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的一門高新技術(shù)，該技術(shù)的研究包括機(jī)器人學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和自然語言處理等。近年來，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，在自然科學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了許多研究成果。正如中國(guó)科學(xué)家、未來學(xué)家周海中教授曾經(jīng)預(yù)言：“隨著科技進(jìn)步，人工智能時(shí)代即將到來；屆時(shí)，人工智能技術(shù)將廣泛應(yīng)用到各學(xué)科領(lǐng)域，會(huì)產(chǎn)生意想不到的效果?！毕旅鎯H從天文學(xué)和醫(yī)學(xué)的角度簡(jiǎn)要談?wù)勅斯ぶ悄芗夹g(shù)在自然科學(xué)領(lǐng)域的助力情況：
前不久，美國(guó)谷歌公司和國(guó)家航空航天局（NASA）的科研人員運(yùn)用人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)能力，將現(xiàn)有天文數(shù)據(jù)輸入“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。結(jié)果，人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)了銀河系中的兩顆新行星；其中一顆行星編號(hào)為“開普勒-90i”，其所在的恒星系有8顆行星，該恒星系的行星數(shù)與太陽系的行星數(shù)相同。但開普勒-90i行星比我們地球大30%，屬于超級(jí)地球；它公轉(zhuǎn)一周需要兩個(gè)星期的時(shí)間，是所在恒星系中發(fā)現(xiàn)的第三顆類地行星（即巖石行星），而它的母恒星開普勒-90比我們的太陽稍大且更熱。
開普勒-90i是一顆位于天龍座天區(qū)的行星，距離我們大約2500光年?？蒲腥藛T借助人工智能算法，對(duì)來自開普勒太空望遠(yuǎn)鏡收集的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終算出了開普勒-90i存在的幾率，該行星的發(fā)現(xiàn)對(duì)天文學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)使用有著重要的意義。這表明，有八大行星的恒星系統(tǒng)可能并不像過去的證據(jù)顯示的那樣不尋常。這也是人工智能技術(shù)可以用來幫助天文學(xué)家完成工作的又一個(gè)標(biāo)志。這已經(jīng)不是第一次使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來尋找行星了，但是此次突破為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的效用增加了另一個(gè)看點(diǎn)。
越來越多的天文學(xué)家正將人工智能技術(shù)作為一種強(qiáng)大的探索工具，提供豐富而復(fù)雜的數(shù)據(jù)、分類星系、篩選數(shù)據(jù)以獲取信號(hào)、發(fā)現(xiàn)脈沖星、預(yù)測(cè)宇宙結(jié)構(gòu)、識(shí)別不尋常的系外行星等；他們將這一探索工具應(yīng)用于天文學(xué)方面。例如在日本，科研人員正在開發(fā)一種人工智能工具來預(yù)測(cè)宇宙的結(jié)構(gòu)；還有的科研人員正在使用人工智能驅(qū)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)太空中的物體進(jìn)行分類，從而幫助物理學(xué)家編寫和檢驗(yàn)假設(shè)。在未來的天文學(xué), 人工智能技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)無疑將扮演越來越重要的角色。
1972年，美國(guó)生物化學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主克里斯蒂安·安芬森博士在獲獎(jiǎng)感言中提出了一個(gè)假設(shè)來說明酶進(jìn)行化學(xué)合成的可能性。他猜測(cè)蛋白質(zhì)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)是由它的一維結(jié)構(gòu)所決定的，也就是說，由DNA控制細(xì)胞內(nèi)RNA所搭建的特定氨基酸序列，從理論上來講，應(yīng)該決定了這類蛋白質(zhì)擁有怎樣的結(jié)構(gòu)。這就是著名的蛋白質(zhì)折疊結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)。沒想到，這個(gè)假設(shè)竟成為了生物化學(xué)界近50年來一個(gè)重大難題。
然而，這個(gè)重大難題最近卻被英國(guó)DeepMind推出的AlphaFold破解了。AlphaFold在通過氨基酸序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊結(jié)構(gòu)方面，其準(zhǔn)確性已經(jīng)接近于使用X射線晶體學(xué)、超低溫電子顯微鏡（cryo—EM）等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法所解析出的3D結(jié)構(gòu)。該消息一出，立刻被《Nature》、《Science》等多家科學(xué)雜志所報(bào)道，《Nature》雜志更是直接將其評(píng)為：“這將改變一切”。在DeepMind發(fā)布的官方推文下，許多科技大佬也紛紛點(diǎn)贊這一重要成果。有專家認(rèn)為這可能是首個(gè)有望獲得諾貝爾獎(jiǎng)的人工智能成果。
在新冠肺炎(COVID-19)疫情期間，廣大科研人員借助人工智能技術(shù)抗擊新冠病毒，使這一高新技術(shù)在抗疫情方面發(fā)揮了前所未有的能力。例如中國(guó)香港理工大學(xué)及澳門科技大學(xué)研發(fā)出能快速診斷新冠肺炎的人工智能系統(tǒng)，只需20秒便能斷癥，并預(yù)測(cè)病人病情會(huì)否惡化，準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。又如以色列航空航天工業(yè)公司建立了一個(gè)高精度的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)新冠肺炎患者的病情變化。
由上可知，人工智能技術(shù)在自然科學(xué)領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。在這一領(lǐng)域，許多科研人員都作出了自己的貢獻(xiàn)，并為這一技術(shù)落地應(yīng)用提供了廣闊的天地。完全可以相信，在科研人員的努力下和人工智能技術(shù)的助力下，我們將迎來更加美好的未來。
文/吳燕（作者單位：新加坡南洋理工大學(xué)工學(xué)院）
