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(cè)出人類(lèi)可能無(wú)法立即理解的數(shù)據(jù)，進(jìn)而做出預(yù)測(cè)，有望徹底改變我們對(duì)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(zhuān)注于回答深層次的科學(xué)問(wèn)題。

　　茫茫宇宙，未知似乎永遠(yuǎn)大于已知。那么，AI能夠幫人類(lèi)理解宇宙嗎？讓AI幫助人類(lèi)理解宇宙，有哪些技術(shù)路線？未來(lái)，AI和人類(lèi)又將如何發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，讓人類(lèi)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(jìng)品具有更深刻、更底層的智慧境界?！苯眨靼搽娮涌萍即髮W(xué)電子工程學(xué)院教授吳家驥接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō)。

　　在馬斯克看來(lái)，這個(gè)競(jìng)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(lèi)提出的問(wèn)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(guò)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(cè)和生成自然語(yǔ)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(duì)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(duì)來(lái)說(shuō)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(wèn)題并幫助人類(lèi)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(lài)大量已有數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來(lái)的，無(wú)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(wèn)題的能力?！眳羌殷K說(shuō)。

　　那么，讓AI擁有這些能力需滿(mǎn)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(lái)自望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星和其他觀測(cè)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(cè)出人類(lèi)可能無(wú)法立即理解的數(shù)據(jù)，進(jìn)而做出預(yù)測(cè)，有望徹底改變我們對(duì)宇宙的理解。同時(shí)，考慮到宇宙中存在大量不可觀測(cè)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(kāi)展假設(shè)性思想實(shí)驗(yàn)。”吳家驥表示。

　　比如，天文學(xué)家們?cè)噲D構(gòu)建宇宙模型來(lái)解釋宇宙的起源、演化和結(jié)構(gòu)，然而目前囿于算力，各類(lèi)宇宙模型都只能用有限的特征來(lái)描述它，這對(duì)于龐大的宇宙來(lái)說(shuō)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(guò)結(jié)合已有的天文觀測(cè)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(méi)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(lèi)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(lèi)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(cè)試速度較慢。

　　腦智能是通過(guò)模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能，構(gòu)建出來(lái)的數(shù)字版“人腦”。它可以讓大模型具備類(lèi)似于人類(lèi)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(wèn)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(guò)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(wú)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(kù)人工智能事業(yè)部部長(zhǎng)、圖靈機(jī)器人首席戰(zhàn)略官譚茗洲指出。

　　譚茗洲說(shuō)，除了算力的困難外，如果過(guò)度依靠觀測(cè)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(duì)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(guò)程中，必定離不開(kāi)人類(lèi)的參與。而在有人的地方，就必須確保AI的行為符合人類(lèi)社會(huì)的道德、倫理和法律要求，以保障人類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)？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(lèi)，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(shì)，而在創(chuàng)造力、情感體驗(yàn)、感知決策等方面，其與人類(lèi)還存在較大差距。人類(lèi)和AI可以相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，最終實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

　　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(lái)研究宇宙的奧秘，AI便是其中的一種。有觀點(diǎn)稱(chēng)，AI和天文學(xué)是“天造地設(shè)”的一對(duì)，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(cè)數(shù)據(jù)恰恰能滿(mǎn)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(cè)到的光變曲線庫(kù)，天文學(xué)家已經(jīng)能夠開(kāi)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(guò)人類(lèi)。AI不僅可以發(fā)現(xiàn)系外行星，還可以拓展天文學(xué)家對(duì)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(kāi)發(fā)出了一系列根據(jù)書(shū)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(chēng)，這些生成的星系圖像可以被用來(lái)模擬和預(yù)測(cè)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。（記者 華凌）