美科學家設計出能自行推算物理定律的程式
引自科學網
近日，據《科學》雜誌線上報導，美國康奈爾大學電腦專家Hod Lipson與計算生物學家Michael Schmidt共同設計了一套功能強大的電腦程式，並用它完成了需要物理學家耗費幾個世紀才能完成的一個壯舉：從鐘擺的擺動中推算出了運動定律。這是計 算機在沒有絲毫物理或幾何知識幫助的情況下推斷自然定律。
“今天，科學的最大問題之一是如何向前發展，如何在既有的許許多多的資料但又有理論差距的領域中找出基本原則。因為我們不知道某些事物是如何運轉的，而電腦將成為瞭解這些事物運轉規律的一個重要工具。”參與該程式編寫的康奈爾大學的電腦專家Hod Lipson說。
從原始資料中精心提取出規則，歷來被看作是人類敏銳洞察力的職責，而不是機器智慧的工作。科學家和電腦程式共同推算對於人類的分析能力來說過於複雜的資料集，預示著一個新時代的到來。
半個世紀前，IBM的Herbert Gelernter編寫了一個程式，據稱再現了歐幾裏德幾何定理，但是，批評家們說它過於依賴程式師提供的規則。20世紀70年代，Douglas Lenat的“自動數學家”程式自動生成數學定理，但是被證明基本上毫無用處。斯坦福大學的“專家系統”計畫始於1965年，並持續用於美國宇航局發射的 航天器所收集的物質的化學測量達20年之久。它被用來推算其中的有機分子的可能結構，但它最終也沒能評定出自己生成的各種答案的前途。20世紀80年代， 獎金達10萬美元的萊布尼茲獎（Leibniz）的設立，希望授予第一個發現具有“深遠影響”的數學定理的電腦程式，但至今無人領取。
如今，人工智慧專家們說，Lipson和Schmidt也許已經實現了這個領域遙不可及 的美好願望。與“自動數學家”及其後繼者不同的是，他們的程式事先只載入了一組簡單的基礎數學功能和要求其分析的資料。與“專家系統”及其相關者不同的 是，他們的程式能夠從各種可能的解釋中精選出有希望的少數解釋。而且，它出現在一個適當的時機——科學家們擁有的資料遠遠多於理論所不能描述的資料。
Lipson和Schmidt設計的程式能夠在輸入程式的資料集中辨別相關因素，然後生成描述它們之間關係的方程。程式始於基本數學過程的隨機組合——加、減、乘、除和一些代數運算。
美國密歇根大學電腦科學家Martha Pollack說：“這是個功效強大的方法，它擁有適用於各種動力系統的潛力，如環境系統、氣候模式、群體遺傳學、宇宙學和海洋學。幾乎任何自然科學都有能夠經受這個程式檢驗的那種結構。”
與可能控制大腦和基因組的定律相比，這個程式發現的運動定律極其簡單。不過， Lipson和Schmidt的程式應該在更高的尺度上發揮作用。研究人員已經將該程式應用於記錄個人的生理狀態及其代謝水準，記錄那些在我們體內流動 的、但一個個分子仍然保持其非典型特徵的所有細胞的蛋白——一個缺少理論描述的資料的完美實例。Lipson說：“研究的結果尚未公佈，不過，我們已經發 現了一些尚不為人所知的定律。我們正在設法解釋這些方程，並將它們與現有知識聯繫起來，努力將它們分解為元件以獲取線索。”
認知科學家Michael Atherton最近預言：“計算機智能不會很快取代人類的藝術和科學洞察力。創造力、專門技術以及重要的識別仍然依賴於人類的判斷。”
Lipson也說：“歸根結底，我們仍然需要一位元科學家來考慮這個問題。換句話說，人類依然很重要。”（柯新瑋）
留言列表
