从围棋到蛋白质结构、核融合,DeepMind 又跑去研究古希腊语了

从围棋到蛋白质结构、核融合,DeepMind 又跑去研究古希腊语了

哪里找得到 DeepMind 人工智慧公司?围棋棋盘或《Nature》。

2010年创立开始,DeepMind就给外界“不修边幅”感。经典故事是三位创始人戴密斯哈萨比斯(Demis Hassabis)、穆斯塔法苏莱曼(Mustafa Suleyman)和肖恩莱格(Shane Legg)创立公司时,甚至只建了有公司logo的网页,没有连络电话、不留公司地址,甚至没有“关于我们”。

“为了聘员工,创始人必须靠个人联络,让人才相信他们是正经人和认真的科学家,有认真的计划。”哈萨比斯受访时表示。

对大部分人来说,DeepMind一鸣惊人并不是2014年被Google收购,而是两年后AlphaGo。2016年3月,AlphaGo挑战围棋世界冠军李世乭九段,4:1胜。2017年5月进化的AlphaGo对战排名世界第一的柯洁九段,3:0轻取。赛后柯洁落泪,直言看不到任何获胜希望。

两次人类顶尖棋士与AlphaGo对阵直接将围棋推进AI时代,人工智慧成为棋士陪练师与假想敌。今年2月,南韩棋士申真谞接连击败杨鼎新与柯洁,柯洁抱怨申真谞全盘棋路“71%与AI吻合”。后者直言不讳,透露自己每天花5小时与AI对练以提升棋力。

以AlphaGo的多面目,大众第一次感受到人工智慧具体化后的压迫感。落入水中的一滴墨,染色了整个围棋界。围棋界苦大仇深,始作俑者DeepMind却“赢了就跑”。

与柯洁对阵后,Alpha围棋团队宣布AlphaGo不再参加围棋比赛,看看DeepMind最近几年进展,找不到AlphaGo身影,反而发了好多论文,研究方向从生命科学到核融合,甚至古代文明都涉猎。

从DeepMind近几年在《Nature》发表的论文,到目前两年内,DeepMind至《Nature》共发表60篇论文,比前三年论文总数还多近10篇。60篇论文仅2022年前三个月就占10篇。

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论文发表越来越勤,跨学科联动上天入地,DeepMind俨然不爱赚钱却勃勃生机的理想主义学术机构形象,怪不得有人开玩笑,现在DeepMind是住在《Nature》里的人工智慧公司。

2020年底《Nature》封面,罕见用“它将改变一切”标语描述蛋白质研究难题终于攻克,英雄正是DeepMind。蛋白质3D解构预测困扰生物学家多年,一方面很大程度决定蛋白质特性和功能,有非常高研究价值;但蛋白质3D结构有数以亿计的折叠法,但假想提出后50年内从未达成。

这横在生物学研究路上超过半世纪的难题,被DeepMind的人工智慧系统AlphaFold 2化解。后者利用氨基酸序列精确预测蛋白质折叠结构,权威蛋白质结构预测评估机构(Critical Assessment of protein Structure Prediction,CASP)的测评体系得分超过92分,意味据计算生物学(Computational Biology)的预测结果,几乎与实验室方法精准度相当。

CASP主席John Moult直言,“电脑科学领域50年来巨大挑战得到解决”,学界不吝称赞为“人类21世纪最重要科学突破之一”。 Google CEO桑德尔皮查伊(Sundar Pichai)、特斯拉CEO马斯克(Elon Musk)等也都对研究成果兴奋不已。

但DeepMind又消失了。直到今年初,众人发现它出现在研究核融合的托克马克装置。这次登上《Nature》,是因DeepMind的AI达成精准控制托克马克含等离子体的磁场。

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▲ 托克马克装置。(Source:Unknown authorUnknown author, CC BY-SA 2.5, via Wikimedia Commons)

核融合核心条件是超过摄氏1亿度的环境下,让氢过热成为等离子体状态。要约束这么高温的等离子体,熟知的方式有两种──有巨大质量的太阳可靠重力约束,或像氢弹以惯性约束。

但前者的客观条件在地球上无法复现,后者的反应过程不可控,所以当下世界各地区采取的可控核融合实验主要采用磁约束的方式,而托克马克则是磁约束核融合的发生装置。

由于极高温度,等离子体需要藉磁场悬浮,磁场来自19个磁线圈,磁线圈控制度要求极高,几乎完全随机的环境,线圈1秒内可能需调整上千次。一旦校准过程接触到装置,就可能导致核融合反应减弱。研究人员不敢冒太大险探索托克马克装置核反应上限。

简单来说,DeepMind的深度学习AI所做的就是帮助研究人员进一步精准控制托克马克──如准确捕获真实托克马克装置的所有变量,以及5千万分之一秒内调整磁线圈。

“我们正在尝试一些等离子体形状迫使整个装置运转系统接近极限,这种情况下等离子体可能会崩溃并损坏装置。如果没有对人工智慧的信心,我们不会冒这个风险。”参与计划的瑞士等离子体中心科学家之一安布罗乔法索利谈到DeepMind时表示。

然后DeepMind又丢下核融合,转战古代文明。这次没有消失太久,不到一个月,DeepMind研究成果再次登陆《Nature》封面,背景是一块古希腊石碑。

DeepMind团队与威尼斯大学、哈佛大学等研究团队释出全新复原、辨识古代石碑年代及碑文内容的办法。古希腊时期雅典颁布一系列法典,认为是公元前446~445年前写的,研究将这时间点精确到公元前424~423年,这对历史学家研究古希腊文化和政Z制度演进意义重大。

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(Source:Yannis Assael)

科技公司周期性发表论文展示研究成果并不罕见。康乃尔大学人工智慧教授巴特塞尔曼曾表示,全球居前线的科技巨头每年在这些大会起码要发表数十篇论文,“人工智慧领域,你必须在有同行评议的主流人工智慧、机器学习、电脑视觉和自然语言大会发表论文。”

无论为了展现研发能力还是为了人才招募,Google、微软等科技巨头论文成果都经常现身AAAI、NeurIPS等人工智慧顶级大会或《Nature》等权威学术期刊。

马斯克曾质疑论文实际用处。对他来说,学术层面成功相对容易,因只要发表一些无用的论文,“且其实大多数论文毫无用处。”

对DeepMind来说,发论文不仅是日常,还总是天马行空出现各种看起来毫不相关的领域。且这两者并非毫无关系,马斯克是DeepMind早期投资者之一,时间线甚至在Google之前。

为什么这家人工智慧公司越来越热中“跨界”,2019年是个节点。DeepMind正准备从Google伦敦英国总部国王十字大楼搬出,转入下阶段生长周期。一起变化的也包括公司未来发展方向。

“强化(reinforcement)学习的问题在于,总是在纸上谈兵,或仅聚焦很狭隘的网格世界,但遇到现实世界更复杂的问题时这些理论能不能发挥作用,一直被怀疑。”

哈萨比斯表示,公司将把强化学习扩展到解决现实问题。新总部也代表DeepMind将带着近十年积累的研发实力和技术累积,转向研究有机生命的基本问题。最初鼓励他这么做的,正是几年前AlphaGo的围棋AI大成功。

哈萨比斯看来,跨学科碰撞对科学发展无比重要,这点从DeepMind创立之初就贯彻人才招募准则。

胶水人(glue people)──哈萨比斯如此形容他渴望的人才。“我希望他们同时是多领域的顶级人才,这样的人拥有不同学科间发现关联的创造力,当这种东西找到时,魔法就会发生(when that happens, the magic happens)。”

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▲DeepMind 创始人戴密斯哈萨比斯。(Source:DeepMind)

DeepMind AI研究中心除了数学、物理和神经科学人才,生物学、心理学甚至哲学背景人才也越来越多,近年DeepMind在不同领域的有现实意义科研进展,某种程度也是团队纳入学科更丰富的反射。

回到古希腊石碑研究,人类与人工智慧合作值得重新审视。人工智慧跨界会演变成越俎代庖,甚至让人类研究者失去意义吗?

DeepMind深度神经网络Ithaca放在帕卡德人文学院提供的希腊碑文数据库。结果表明,当Ithaca单独用于复原受损铭文时,辨识准确率可达62%,参照组历史学家同样情况下,准确率只有25%。

很明显,引入深度学习工具后,研究古代文明的效率提升肉眼可见。但这不意味人工智慧会取代人类。谈到Ithaca古希腊石碑修复研究时,伦敦国王学院希腊数位研究荣誉教授Charlotte Rouech表示,“这进步不该理解为对这学科研究者的威胁,相反地Ithaca就像猎犬,为学者找寻线索。”

Ithaca与历史学家合作时的协同性,是此次研究另一个极有价值的发现,两者结合准确率高达72%。DeepMind的跨界活跃是积极讯号,说明人工智慧正在更多领域找到实际切入角度,该领域研究者将是最大受益者,得到崭新“蒸汽机”后,生产力就会大跃进。

我们更可期待,DeepMind或别家人工智慧公司下次登上《Nature》,将带来怎样的新颖故事。

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(本文由 品玩 授权转载;首图来源:DeepMind)

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