Kosmos: Ein KI-Wissenschaftler für die autonome Entdeckung

Abstract
Die datengetriebene wissenschaftliche Entdeckung erfordert iterative Zyklen aus Literatursuche, Hypothesenbildung und Datenanalyse. Obwohl erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von KI-Agenten erzielt wurden, die wissenschaftliche Forschung automatisieren, bleiben alle bisherigen Agenten aufgrund einer begrenzten Anzahl durchführbarer Aktionen eingeschränkt, was die Tiefe ihrer Erkenntnisse einschränkt. Hier stellen wir Kosmos vor, einen KI-Wissenschaftler, der datengetriebene Entdeckungen automatisiert. Gegeben ein offenes Ziel und ein Datensatz führt Kosmos bis zu 12 Stunden lang parallele Zyklen aus Datenanalyse, Literatursuche und Hypothesenbildung durch, bevor es seine Erkenntnisse in wissenschaftliche Berichte zusammenfasst. Im Gegensatz zu früheren Systemen nutzt Kosmos ein strukturiertes Weltmodell, um Informationen zwischen einem Datenanalyse-Agenten und einem Literatursuch-Agenten zu teilen. Dieses Weltmodell ermöglicht es Kosmos, das vorgegebene Ziel über bis zu 200 Agenten-Runs kohärent zu verfolgen, wobei insgesamt durchschnittlich 42.000 Codezeilen ausgeführt und pro Lauf 1.500 wissenschaftliche Arbeiten gelesen werden. Kosmos zitiert alle Aussagen in seinen Berichten mit Code oder primären Literaturquellen, wodurch seine Schlussfolgerungen nachvollziehbar sind. Unabhängige Wissenschaftler fanden, dass 79,4 % der Aussagen in den Kosmos-Berichten korrekt waren, und Kooperationspartner berichteten, dass ein einzelner 20-Zyklus-Lauf von Kosmos im Durchschnitt der Leistung von sechs Monaten eigener Forschungsarbeit entsprach. Zudem gaben die Kooperationspartner an, dass die Anzahl wertvoller wissenschaftlicher Erkenntnisse linear mit der Anzahl der Kosmos-Zyklen zunimmt (getestet bis zu 20 Zyklen). Wir präsentieren sieben Entdeckungen, die von Kosmos gemacht wurden und sich auf die Metabolomik, Materialwissenschaft, Neurowissenschaften und statistische Genetik erstrecken. Drei dieser Entdeckungen reproduzieren unabhängig voneinander Ergebnisse aus vorveröffentlichten oder noch nicht veröffentlichten Manuskripten, die während der Laufzeit von Kosmos nicht zugänglich waren, während vier weitere originelle Beiträge zur wissenschaftlichen Literatur liefern.
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