لقد وصل طفرة الذكاء الاصطناعي العلمي، واتخذت وزارة العلوم والتكنولوجيا إجراءات كبيرة

في 27 مارس، ذكرت وكالة أنباء شينخوا أنه من أجل تنفيذ خطة تطوير الجيل الجديد الوطني للذكاء الاصطناعي، أطلقت وزارة العلوم والتكنولوجيا والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين مؤخرًا أعمال نشر خاصة حول "الذكاء الاصطناعي من أجل العلوم"

"إن الذكاء الاصطناعي للعلوم لديه القدرة على وضعنا في طليعة الثورة التكنولوجية القادمة."عضو في الأكاديمية الصينية للعلوم، ورئيس معهد بكين للذكاء العلمي، ورئيس مجموعة الخبراء في مؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية لبرنامج البحث الرئيسي "الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي"إي وينانقم بالتنبؤ بهذا الأمر. ^[1]

كيف يمكن للجولة الجديدة من الثورة العلمية أن تتفوق على غيرها؟

يعتقد تشانغ لينفينج، نائب مدير معهد بكين للتكنولوجيا العلمية والذكية، ومؤسس ورئيس علماء ديبين، أن الميزة الأكبر للبحث العلمي المدفوع بالذكاء الاصطناعي هي أنه يربط الناس من مختلف التخصصات والخلفيات بطريقة غير مسبوقة. ذكّر تشانغ لينفينغ قائلاً: "إن الذكاء الاصطناعي في العلوم عملية إعادة بناء شاملة للتخصصات وأنظمة المعرفة. وهو يتطلب تكاملاً متبادلاً بين تخصصات مثل علوم الحاسوب، وعلوم البيانات، وعلم المواد، والكيمياء، والأحياء، بالإضافة إلى بناء نظريات أكثر تعمقاً وتصميم خوارزميات في تخصصات أساسية مثل الرياضيات والفيزياء"."إذا قمنا بعمل جيد في التكامل ذي الصلة فقط، فسنتمكن من الحصول على فرصة للاستفادة من المبادرة في الجولة الجديدة من الثورة العلمية."

هذه المرة، وضعت بلدي نظام البحث والتطوير التكنولوجي المتطور للذكاء الاصطناعي من أجل العلوم، والذي سيتم دمجه بشكل وثيق معويتم تناول القضايا الرئيسية في التخصصات الأساسية مثل الرياضيات والفيزياء والكيمياء وعلم الفلك حول احتياجات البحث العلمي في مجالات رئيسية مثل تطوير الأدوية والبحث الجيني والتربية البيولوجية وتطوير المواد الجديدة.^[2]وفي هذا الصدد، أوضح شو بو، مدير معهد الأتمتة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، أن إنشاء أدوية جديدة، والبحث الجيني، والتربية البيولوجية، والبحث والتطوير في المواد الجديدة وغيرها من المجالات هي اتجاهات مهمة حيث هناك حاجة ماسة إلى الجمع بين الذكاء الاصطناعي والبحث العلمي، وقد حققت تقدما بارزا وتمثل نموذجا يحتذى به.

على سبيل المثال، يمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي القائمة على الآليات البيولوجية، والبيانات المتعلقة بالأمراض والأدوية، والخصائص الصيدلانية المختلفة للأدوية، التنبؤ بسلامة وفعالية الأدوية الجديدة؛ وبمساعدة الذكاء الاصطناعي، يمكن تقليل القوى العاملة والموارد المادية والاستثمار في الوقت في البحث والتطوير، وبالتالي تحسين معدل نجاح البحث والتطوير الدوائي. عندما يعمل الذكاء الاصطناعي على تمكين البحث والتطوير للمواد الجديدة، فإنه يمكن ربط طرق المحاكاة الحاسوبية للمواد متعددة المقاييس مثل المقياس الإلكتروني والمقياس الجزيئي، وفحص تركيبات وتكوينات المواد الجديدة بسرعة والتي تلبي الأداء المستهدف، وتقصير دورة البحث والتطوير وتكلفة المواد والأجهزة الجديدة.

ساحة المعركة الجديدة للذكاء الاصطناعي: البحث العلمي التقليدي

في السنوات الأخيرة، تم تطبيق الذكاء الاصطناعي في البداية في مجال البحث العلمي. لقد قام عدد متزايد من العلماء بتطوير أو اعتماد خوارزميات الذكاء الاصطناعي الناضجة للمساعدة في البحث العلمي مثل تحليل استخراج البيانات والنمذجة والمحاكاة والتنبؤ، مما أدى إلى تسريع اكتشاف قوانين ونماذج جديدة في العلوم الطبيعية، وتقليل العمل اليدوي المتكرر، وتحسين دقة الاكتشافات العلمية، وتحسين كفاءة عمل الباحثين العلميين بشكل كبير. ^[3]مع تزايد تكامل تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي والبحث العلمي، ظهر مجال بحثي جديد، وهو الذكاء الاصطناعي للعلوم.وبدءًا من عام 2020، دخل هذا المجال الناشئ مرحلة التفشي المركّز.

في يناير 2021، اقترح باحثون من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو ومؤسسات أخرى طريقة تسمى طرق التعلم الآلي لشبكات الرسوم البيانية للمواد متعددة الدقةيتنبأ نموذج الذكاء الاصطناعي بخصائص المواد من خلال التعلم من البيانات من مصادر القياس والمحاكاة المتعددة. يمكن لهذه الطريقة إنشاء "نموذج خصائص المواد" أكثر دقة وذو أهمية عالمية، مما يساعد العلماء على فحص المواد المرشحة ذات آفاق البحث.

في يوليو 2021، أصدرت DeepMind ألفا فولد 2،تم التنبؤ بنجاح بالبنية ثلاثية الأبعاد للبروتين البشري 98.5%، وكانت النتائج المتوقعة على بعد عرض ذرة واحدة فقط من البنية الفعلية لمعظم البروتينات، ووصلت إلى المستوى الذي تم التنبؤ به سابقًا من خلال الملاحظات التجريبية المعقدة مثل المجهر الإلكتروني بالتبريد. في شهر ديسمبر، تم تسمية هذا البحث بالاختراق التكنولوجي لعام 2021 من قبل مجلة Nature.

وفي يوليو 2021 أيضًا، اقترح باحثون من جامعة واشنطن وجامعة هارفارد وآخرون خوارزمية للتنبؤ ببنية البروتين روزتا فولد،تعتمد هذه الطريقة على التعلم العميق. ومن خلال التعلم من معلومات تسلسل البروتين، يمكن توليد البنية الدقيقة للبروتين بسرعة، مما يقلل الوقت والجهد المبذول في القياسات التجريبية بالطرق التقليدية. أصبحت الخوارزمية الآن مفتوحة المصدر.

عنوان GitHub:

https://github.com/RosettaCommons/RoseTTAFold

في أكتوبر 2021، نشرت شركة DeepMind ورقة بحثية في مجلة Nature، بالتعاون مع مكتب الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة.تطبيق تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بهطول الأمطار.وباستخدام نموذج توليدي عميق، يستطيع الباحثون التنبؤ بظروف هطول الأمطار في منطقة 1536 كيلومترًا × 1280 كيلومترًا مسبقًا لمدة تتراوح بين 5 و90 دقيقة. وبالمقارنة مع الطرق الأخرى، فإن النموذج المقترح يتمتع بأعلى قدر من الدقة والفائدة في حالة 89%.

بالإضافة إلى الإنجازات البحثية المذكورة أعلاه في المجالات ذات الصلة،وتتزايد أيضًا شعبية الذكاء الاصطناعي في مجال العلوم في الصين.

من منظور السياسة،قبل أن تتدخل وزارة العلوم والتكنولوجيا شخصيًا لدعم هذا، في مايو 2022، حددت "الخطة الخمسية الرابعة عشرة لتنمية الاقتصاد الحيوي" التي وضعتها اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح بوضوح التطوير المتسارع لتكنولوجيا تسلسل الجينات عالية الإنتاجية كوسيلة مهمة لتنفيذ ابتكارات التكنولوجيا الحيوية المتطورة؛ دعم استخدام تكنولوجيا المعلومات مثل الذكاء الاصطناعي لتحقيق البحث والتطوير الدقيق لصناعة الأدوية، وبالتالي تحقيق فائدة أفضل للناس من خلال دمج التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا المعلومات. ^[4]

من منظور الموهبة،وقد اختارت العديد من الأسماء الكبيرة في مجال الذكاء الاصطناعي الاستثمار في هذا المجال. في منتصف هذا الشهر، تحدث هي كاي مينغ، أحد القادة في مجال السيرة الذاتية، عن خطابه الأكاديمي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والذي تحدث فيه عن التركيز على الذكاء الاصطناعي للعلوم في المستقبل، مع التركيز بشكل خاص على دمج الرؤية ومعالجة اللغة الطبيعية لإنشاء X + AI ذاتية الإشراف.

ومن منظور النتائج،في الآونة الأخيرة، قام فريق بحثي من معاهد شنتشن للتكنولوجيا المتقدمة التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم، ولأول مرة، بتطبيق التركيب الآلي القائم على البيانات، والتركيب القابل للتحكم بمساعدة الروبوت، والتصميم العكسي الميسر للتعلم الآلي على تركيب مواد النانو البلورية الغروية (مثل البيروفسكايت)، واستكشفوا وبنوا منصة "عالم الآلة"، والتي من المتوقع أن تحرر الباحثين العلميين من تجارب المحاولة والخطأ التقليدية والتوصيف المكثف للعمالة، والتركيز على الابتكار العلمي، وتحقيق التصنيع الذكي الرقمي لمواد النانو البلورية.

في 2 مارس 2023، تم نشر البحث في مجلة Nature Synthesis تحت عنوان "منصة روبوتية لتركيب البلورات النانوية الغروية".

رابط الورقة:

https://www.nature.com/articles/s44160-023-00250-5

الذكاء الاصطناعي في مجال العلوم: الفرص والتحديات

على عكس الذكاء الاصطناعي التوليدي المعروف، فإن الذكاء الاصطناعي للعلوم يشمل مجالات البحث العلمي مثل الأدوية الحيوية، والطاقة، والبحث والتطوير في مجال المواد. لا يمكن أن يسمح للجمهور بتجربة النتائج ذات الصلة على الفور، ولكن تأثيره المتسارع على الأبحاث العلمية المتطورة هووسيكون له تأثير أكثر جوهرية وأبعد مدى على المجتمع البشري والتنمية الاقتصادية.

ومع ذلك، تجدر الإشارة أيضًا إلى أن القيمة الإبداعية الشاملة والعميقة للذكاء الاصطناعي في مجال العلوم تجعله يواجه أيضًا حواجز تنفيذية أعلى بكثير من تطبيقات الذكاء الاصطناعي الشائعة. وفقًا لتقرير أكاديمية علي بابا دامو لأهم عشرة اتجاهات تكنولوجية لعام 2022، فإن الذكاء الاصطناعي والبحث العلمي متكاملان بشكل عميق.ولا تزال هناك ثلاثة تحديات تحتاج إلى معالجة:

* قضايا التفاعل بين الإنسان والحاسوب: يجب أن تكون آلية التعاون وتقسيم العمل بين الذكاء الاصطناعي والعلماء في عملية البحث العلمي أكثر وضوحًا لتشكيل علاقة تفاعلية وثيقة؛

* إمكانية تفسير الذكاء الاصطناعي: يحتاج العلماء إلى علاقات سببية واضحة لتشكيل النظريات العلمية، ويجب أن يكون الذكاء الاصطناعي أسهل في الفهم لإقامة علاقة ثقة بين العلم والذكاء الاصطناعي؛

* إن المواهب متعددة التخصصات والعلماء في المجالات المهنية وخبراء الذكاء الاصطناعي لديهم مستوى منخفض من التفاهم المتبادل، كما أن الحواجز أمام الترويج المتبادل لا تزال مرتفعة.

ومن الجدير بالذكر أن التقرير يتوقع أيضًا أنفي السنوات الثلاث المقبلة، سيتم استخدام تقنية الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع في العلوم التطبيقية، وستبدأ في أن تصبح أداة بحث في بعض العلوم التقنية.

المقالات المرجعية:

[1]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1761512222605101709&wfr=spider&for=pc

[2]https://new.qq.com/rain/a/20221230A04ZWS00

[3]https://www.ncsti.gov.cn/kjdt/kjrd/202112/P020211231640762390337.pdf

[4] أهم عشرة اتجاهات تكنولوجية في أكاديمية دامو لعام 2022