AI เร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์: นักวิทยาศาสตร์ที่ไม่เคยหลับใหล

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• December 12, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

AI โดยเฉพาะแพลตฟอร์มอย่าง ChatGPT กำลังเร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อย่างมีนัยสำคัญโดยทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลและการสร้างสมมติฐานเป็นแบบอัตโนมัติ ความสามารถในการประมวลผลข้อมูลทางวิทยาศาสตร์จำนวนมหาศาลถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความก้าวหน้าในสาขาต่างๆ เช่น เคมีและวัสดุศาสตร์ AI มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวัคซีนป้องกันโควิด-19 โดยเป็นตัวอย่างความสามารถในการวิจัยที่รวดเร็วและร่วมมือกัน การลงทุนในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ "exascale" เช่นโครงการ Frontier ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ เน้นย้ำถึงศักยภาพของ AI ในการขับเคลื่อนความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ในด้านการดูแลสุขภาพและพลังงาน การบูรณาการ AI เข้ากับการวิจัยนี้ส่งเสริมการทำงานร่วมกันในสาขาวิชาต่างๆ และการทดสอบสมมติฐานอย่างรวดเร็ว แม้ว่าจะทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับผลกระทบด้านจริยธรรมและทรัพย์สินทางปัญญาของ AI ในฐานะนักวิจัยร่วมก็ตาม

AI เร่งบริบทการค้นพบทางวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการสร้างสรรค์ในตัวมันเอง นักวิจัยจะต้องขยายความคิดและมุมมองของตนอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างยาใหม่ การใช้สารเคมี และนวัตกรรมอุตสาหกรรมโดยรวม อย่างไรก็ตาม สมองของมนุษย์ก็มีขีดจำกัด ท้ายที่สุดแล้ว มีรูปแบบโมเลกุลที่เป็นไปได้มากกว่าอะตอมในจักรวาล ไม่มีใครสามารถตรวจสอบได้ทั้งหมด ความจำเป็นในการสำรวจและทดสอบความหลากหลายอันไม่มีที่สิ้นสุดของการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นไปได้ได้ผลักดันให้นักวิทยาศาสตร์นำเครื่องมือใหม่ ๆ มาใช้อย่างต่อเนื่องเพื่อขยายขีดความสามารถในการสืบสวนของตน เครื่องมือล่าสุดคือปัญญาประดิษฐ์
 
การใช้ AI ในการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ได้รับแรงผลักดัน (2023) โดยโครงข่ายประสาทเทียมเชิงลึกและกรอบงาน AI เชิงสร้างสรรค์ที่สามารถสร้างความรู้ทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากจากเนื้อหาที่ตีพิมพ์ทั้งหมดในหัวข้อเฉพาะ ตัวอย่างเช่น แพลตฟอร์ม generative AI เช่น ChatGPT สามารถวิเคราะห์และสังเคราะห์วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์จำนวนมหาศาล ช่วยเหลือนักเคมีในการค้นคว้าปุ๋ยสังเคราะห์ใหม่ ระบบ AI สามารถกรองฐานข้อมูลสิทธิบัตร เอกสารทางวิชาการ และสิ่งพิมพ์ที่กว้างขวาง เพื่อกำหนดสมมติฐานและเป็นแนวทางในการวิจัย

ในทำนองเดียวกัน AI สามารถใช้ข้อมูลที่วิเคราะห์เพื่อกำหนดสมมติฐานดั้งเดิมเพื่อขยายการค้นหาการออกแบบโมเลกุลใหม่ ๆ ในระดับที่นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนจะพบว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะจับคู่ เครื่องมือ AI ดังกล่าวเมื่อใช้งานร่วมกับคอมพิวเตอร์ควอนตัมในอนาคตจะสามารถจำลองโมเลกุลใหม่ได้อย่างรวดเร็ว เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะใดๆ ตามทฤษฎีที่มีแนวโน้มมากที่สุด จากนั้นทฤษฎีจะได้รับการวิเคราะห์โดยใช้การทดสอบในห้องปฏิบัติการอัตโนมัติ โดยที่อัลกอริธึมอื่นจะประเมินผลลัพธ์ ระบุช่องว่างหรือข้อบกพร่อง และดึงข้อมูลใหม่ออกมา คำถามใหม่ๆ จะเกิดขึ้น ดังนั้นกระบวนการจึงเริ่มต้นอีกครั้งในวงจรที่มีคุณธรรม ในสถานการณ์เช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์จะดูแลกระบวนการและการริเริ่มทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน แทนที่จะดูแลการทดลองส่วนบุคคล

ผลกระทบก่อกวน

ตัวอย่างหนึ่งของการใช้ AI เพื่อเร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์คือการสร้างวัคซีนป้องกันโควิด-19 กลุ่มองค์กร 87 แห่ง ตั้งแต่สถาบันการศึกษาไปจนถึงบริษัทเทคโนโลยี ได้อนุญาตให้นักวิจัยทั่วโลกเข้าถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ (อุปกรณ์ที่มีความสามารถในการประมวลผลความเร็วสูงที่สามารถเรียกใช้อัลกอริทึม ML) เพื่อใช้ AI เพื่อกรองข้อมูลและการศึกษาที่มีอยู่ ผลลัพธ์คือการแลกเปลี่ยนแนวคิดและผลการทดลองอย่างเสรี การเข้าถึงเทคโนโลยีขั้นสูงอย่างเต็มรูปแบบ และการทำงานร่วมกันที่รวดเร็วและแม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ หน่วยงานรัฐบาลกลางยังตระหนักถึงศักยภาพของ AI ในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) ได้ขอให้สภาคองเกรสจัดสรรงบประมาณสูงถึง 4 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในระยะเวลา 10 ปีเพื่อลงทุนในเทคโนโลยี AI เพื่อส่งเสริมการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ การลงทุนเหล่านี้รวมถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ "exascale" (ความสามารถในการคำนวณปริมาณมาก)

ในเดือนพฤษภาคม ปี 2022 DOE มอบหมายให้บริษัทเทคโนโลยี Hewlett Packard (HP) สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ Exascale ที่เร็วที่สุดในชื่อ Frontier ซูเปอร์คอมพิวเตอร์คาดว่าจะแก้ปัญหาการคำนวณ ML ได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันถึง 10 เท่า และค้นหาวิธีแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้น 8 เท่า หน่วยงานต้องการมุ่งเน้นไปที่การค้นพบในการวินิจฉัยโรคมะเร็งและโรค พลังงานหมุนเวียน และวัสดุที่ยั่งยืน 

DOE ได้ให้ทุนสนับสนุนโครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หลายโครงการ รวมถึงการทุบอะตอมและการจัดลำดับจีโนม ซึ่งส่งผลให้หน่วยงานจัดการฐานข้อมูลขนาดใหญ่ หน่วยงานหวังว่าวันหนึ่งข้อมูลนี้อาจส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าที่สามารถสร้างความก้าวหน้าให้กับการผลิตพลังงานและการดูแลสุขภาพ และอื่นๆ อีกมากมาย ตั้งแต่อนุมานกฎฟิสิกส์ใหม่ไปจนถึงสารประกอบทางเคมีใหม่ๆ AI/ML ได้รับการคาดหวังให้ทำงานหนักหน่วงที่จะขจัดความคลุมเครือและเพิ่มโอกาสในการประสบความสำเร็จในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ผลกระทบของ AI ที่เร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์

ผลกระทบที่กว้างขึ้นของ AI ที่เร่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์อาจรวมถึง: 

• อำนวยความสะดวกในการบูรณาการความรู้อย่างรวดเร็วในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกัน ส่งเสริมแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นนวัตกรรมสำหรับปัญหาที่ซับซ้อน ประโยชน์นี้จะส่งเสริมการทำงานร่วมกันในหลากหลายสาขาวิชา โดยผสมผสานข้อมูลเชิงลึกจากสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา ฟิสิกส์ และวิทยาการคอมพิวเตอร์
• AI ถูกใช้เป็นผู้ช่วยในห้องปฏิบัติการอเนกประสงค์ วิเคราะห์ชุดข้อมูลจำนวนมหาศาลได้เร็วกว่ามนุษย์มาก นำไปสู่การสร้างและยืนยันสมมติฐานได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ระบบอัตโนมัติของงานวิจัยตามปกติจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่ปัญหาที่ซับซ้อนและวิเคราะห์การทดสอบและผลการทดลองได้
• นักวิจัยลงทุนในความคิดสร้างสรรค์ของ AI เพื่อพัฒนาคำถามและวิธีแก้ปัญหาของตนเองสำหรับการสอบถามทางวิทยาศาสตร์ในสาขาวิชาต่างๆ
• เร่งการสำรวจอวกาศเนื่องจาก AI จะช่วยในการประมวลผลข้อมูลทางดาราศาสตร์ การระบุวัตถุท้องฟ้า และการวางแผนภารกิจ
• นักวิทยาศาสตร์บางคนยืนยันว่าเพื่อนร่วมงาน AI หรือนักวิจัยร่วมควรได้รับลิขสิทธิ์ทางปัญญาและเครดิตการตีพิมพ์
• หน่วยงานรัฐบาลกลางที่ลงทุนในซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพิ่มมากขึ้น ทำให้เกิดโอกาสการวิจัยขั้นสูงมากขึ้นสำหรับมหาวิทยาลัย หน่วยงานสาธารณะ และห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของภาคเอกชน
• การพัฒนายาและความก้าวหน้าที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในด้านวัสดุศาสตร์ เคมี และฟิสิกส์ ซึ่งสามารถนำไปสู่นวัตกรรมในอนาคตอันหลากหลายอันไม่มีที่สิ้นสุด

คำถามที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับ

• หากคุณเป็นนักวิทยาศาสตร์หรือนักวิจัย องค์กรของคุณใช้ AI ในการวิจัยอย่างไร
• อะไรคือความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการมี AI เป็นผู้ร่วมวิจัย?