“人工智能就是这个新时代的望远镜、显微镜、雷达,能让我们看到更远的地方,也能让我们看到更小的细微之处”。11月15日,复旦大学人工智能创新与产业研究院院长漆远教授,在浦江科学大师讲坛作“人工智能推动科学发现与产业发展”分报告时说。
“每个人都可以看作一台计算机”
“每个人都可以看作一台计算机,‘硬盘’是父母给的。”漆远用一个生动的比喻向我们解释什么是“计算生物学”。
就像计算机编码使用的是由0和1组成的二进制数一样,人体DNA中的ATCG的碱基序列就是人类一切生命活动的编码语言。ATCG碱基序列排列组合构成DNA,DNA转录产生蛋白质,蛋白质的互相结合变成网络,组成机体并调控着复杂的生命活动。但最底层的生命逻辑其实还是ATCG碱基序列构成的复杂信息网络——要想解码人类基因,对生命微观结构的研究必不可少。
那么,如何知道微观结构是如何对宏观产生影响的呢?庞大的基因片段、复杂的蛋白质结构中,究竟是哪一部分起到关键作用?其中的关键联系,如今可以由人工智能在学习、对比庞大的数据后给出可靠预测,大大缩减以往所需的时间、金钱成本。
“人工智能开启未来的科研”
“人工智能开启未来的科研”,漆远在采访中提出,就像伽利略发明望远镜、列文虎克发明显微镜一样,“人工智能就是这个新时代的望远镜、显微镜、雷达,能让我们看到更远的地方,也能让我们看到更小的细微之处“。
人工智能将在可预见的未来,能对基础研究方法带来全方位的助力提升。包括但不限于生命科学、材料科学、新药研发、数学研究、大气科学乃至金融经济学等基础学科研究领域。
“利用AI技术,可以从时间、空间多维度理解生命现象。”漆远说。2022年7月,谷歌旗下的深度思维宣布开放2亿个蛋白质结构的预测结果,包括动物、植物以及其他生物体,以推进生命科学与医药研发。“人工智能可验证已知的衰老基因,挖掘潜在的衰老新靶点。”漆远介绍,人工智能发现人在增龄过程中,人体的表型网络结构逐渐随机化与熵增(熵增是一个自发的由有序向无序发展的过程),导致恢复力的下降。因此,AI+表型组学可以构建出世界一流的生理时钟,挖掘衰老靶点。
在人工智能助力数学研究方面,大模型结合树搜索,已证明数学集72.4%的定理。
天气预报对国民安全、农业生产、能源保障等众多领域有着重要意义。相对基于大规模超算的数值天气预报,AI可以实现计算资源的显著下降和预报精度的有效提升。
“AI药物研发领域存在许多亟待解决的重要问题”
老龄化社会带来重大压力。中国60岁以上人口达2.6亿,每年新增癌症人数457万。与此同时,医药行业面临着挑战。一款新药上市耗时10年,耗资26亿美元;过去10年,药厂累计回报率不到标准普尔500 指数的一半。
当下,AI制药已成国际医药产业竞争高地。从2014-2021年, AI制药领域的投资额增长15 倍。从AI制药公司的全球分布情况看, 美国占55.15% ,中国仅有3.83%。AI重新定义了药物研发的核心问题,并渗透到药物研发的所有阶段。借助AI,药物发现和临床前阶段可节省40%-50%的时间,每年节省260亿美元;临床阶段可节省50%-60%的时间,每年节省280亿美元。
“不过,AI药物研发领域存在许多亟待解决的重要问题。”漆远说。比如,异构化、碎片化的医药数据难以整合;缺乏基于创新药研发真实需求的AI大模型与操作系统;深度学习对数据过度依赖。
“人工智能赋能科学发现,用原始创新推进科创发展”
人工智能正在切实推进助力科研的发展。“随着生命科学数据采集成本降低,人工智能在其中扮演越来越重要的角色。”漆远指出,今天人工智能在多个领域的大放异彩,得益归功于过去的数十年内,计算机算力的大幅提升,以及数据测量采集技术逐渐成熟后带来的成本大幅降低。同时他也提示“人工智能需要数据,同时也要研究如何结合其它基础模型,并‘教会’人工智能学会自我提升、自我净化。”
同时,他强调“AI for science is not just about basic research(AI助力科研不仅事关基础研究)”,更要将人工智能与产业应用结合起来,用原始创新推进科创发展,让人工智能和产业的结合推动底层的科研,用底层创新推动行业发展,顺应时代国家大趋势。
漆远曾任美国普渡大学终身教职、阿里巴巴副总裁、蚂蚁集团首席人工智能科学家及数据智能委员会主席。谈及为何加盟复旦大学,漆远说,人工智能和产业的结合正在推动底层的原始创新,现在到了一个新的时间节点,把人工智能的算法在更底层和科学相结合,这是未来的一个方向,并将对产业有很大的推进作用。“就我个人而言,要去能做事的地方,因此来到了复旦。”