憑借快速準確處理、分析和模擬大量數據的能力，AI可以幫助科學家識別并檢測出人類可能無法立即理解的數據，進而做出預測，有望徹底改變我們對宇宙的理解。

　　吳家驥

　　西安電子科技大學電子工程學院教授

　　近日，埃隆·馬斯克官宣成立人工智能（AI）公司xAI，其首要目的是試圖理解宇宙，專注于回答深層次的科學問題。

　　茫茫宇宙，未知似乎永遠大于已知。那么，AI能夠幫人類理解宇宙嗎？讓AI幫助人類理解宇宙，有哪些技術路線？未來，AI和人類又將如何發揮各自優勢，讓人類的科學探索之路更加順暢？

　　可像生物一樣自我學習自我“進化”

　　“從原子核到宇宙誕生，這些都屬于宇宙本質的范疇。馬斯克宣布成立xAI的目標是要理解宇宙本質，因此他所期望做出的AI一定要比所有其他AI競品具有更深刻、更底層的智慧境界?！苯眨靼搽娮涌萍即髮W電子工程學院教授吳家驥接受科技日報記者采訪時說。

　　在馬斯克看來，這個競品很大程度上就是ChatGPT等生成式AI。很多生成式AI都能夠回答人類提出的問題，那么它們與馬斯克所設想的能理解宇宙的AI在技術原理上有何不同？

　　吳家驥解釋道，生成式AI主要通過學習和提取樣本中的規律進而生成新的數據，它更側重于預測和生成自然語言，在文本或圖像等領域的應用較為廣泛，但深度和廣度相對有限。而能夠理解宇宙的AI不僅要能生成新的數據，更要關注如何深入理解和解析宇宙中的各種信息、事物的發展規律以及事物的完整結構，其深度和廣度相對來說也更深更大。這就需要AI具備更強的智能水平和泛化能力，以及更高的認知和“想象力”水平。

　　但是AI并不具備思維能力，不具備思維能力的AI又怎么能深入理解各種問題并幫助人類探尋事物發展規律呢？

　　“人們之所以認為AI不具備思維能力，是因為以往的AI都是依賴大量已有數據訓練出來的，無法突破在訓練數據基礎上構建的知識邊界。但馬斯克設想的AI可能將使用組合式遞歸神經網絡（RCNN），它能讓AI做到像生物一樣自我學習、不斷‘進化’，進而涌現出不可預知的自我啟發能力，甚至是解決未知問題的能力。”吳家驥說。

　　那么，讓AI擁有這些能力需滿足什么條件？吳家驥認為，這需要有大量的數據、完善的算法和強大的算力及存儲能力的支持。數據是AI的“飼料”，AI需要數據才能進行深度學習；具備自主性和適應性的算法是AI深度理解和解析宇宙中各種復雜信息和規律的關鍵；強大的計算和存儲能力則是AI的“后勤保障”，是AI發揮其應有能力的底座。有了這些條件，才能初步構建出能夠理解宇宙的AI。

　　訓練能理解宇宙的AI有兩條技術路線

　　宇宙浩瀚而復雜。為了理解宇宙的本質，科學家需要分析來自望遠鏡、衛星和其他觀測儀器的大規模數據，而分析處理數據正是AI的強項。

　　“憑借快速準確處理、分析和模擬大量數據的能力，AI可以幫助科學家識別并檢測出人類可能無法立即理解的數據，進而做出預測，有望徹底改變我們對宇宙的理解。同時，考慮到宇宙中存在大量不可觀測的暗物質，因此科學家可能需要利用具備一定啟發學習和創造能力的AI開展假設性思想實驗?！眳羌殷K表示。

　　比如，天文學家們試圖構建宇宙模型來解釋宇宙的起源、演化和結構，然而目前囿于算力，各類宇宙模型都只能用有限的特征來描述它，這對于龐大的宇宙來說并不準確。吳家驥指出，如果利用AI for Science（即人工智能驅動的科學研究）的思路，通過結合已有的天文觀測數據和人工智能技術，就有可能探索出新的宇宙模型。這種模型具有非常好的表征能力和泛化能力，可以在沒有大量數據標記的情況下進行自我學習和進化。

　　那么，訓練出能理解宇宙的AI有哪些技術路線呢？

　　吳家驥表示，具身智能和腦智能是兩種較有潛力的技術路線。具身智能是一種綜合的智能體，它能夠像人類一樣主動與現實或虛擬環境交互并從中學習，而非僅在預先準備好的數據中學習。具身智能將會具備更強的邏輯推理能力，降低AI不受控制地輸出人類不想要的內容的可能，更加精確地解釋和模擬現實世界。但是這種技術路線的實現需要大量的虛實數據和計算資源，并且模型的訓練和測試速度較慢。

　　腦智能是通過模擬人腦的神經網絡結構和功能，構建出來的數字版“人腦”。它可以讓大模型具備類似于人類的感知、認知和決策能力，但是這種技術路線需要解決很多復雜的生物學和神經科學問題，并且模型的構建和訓練也需要大量的計算資源，目前還在探索之中。

　　實現“AI理解宇宙”的目標尚面臨諸多困難

　　“目前，計算機模擬技術是天文學家理解宇宙的重要途徑。然而，僅通過使用計算機模擬一個演變了130多億年的宇宙是非常困難的，因為有無數的變量需要考慮。同理，若想實現‘AI理解宇宙’這個目標，所需要的算力可能也會大到不可想象?！边h望智庫人工智能事業部部長、圖靈機器人首席戰略官譚茗洲指出。

　　譚茗洲說，除了算力的困難外，如果過度依靠觀測數據或仿真數據訓練AI，也有可能會導致我們對宇宙的理解出現偏差。與任何科學工具一樣，將AI與其他方法結合使用以確保結果的準確性非常重要。

　　在AI理解宇宙的過程中，必定離不開人類的參與。而在有人的地方，就必須確保AI的行為符合人類社會的道德、倫理和法律要求，以保障人類的基本權利和尊嚴。

　　譚茗洲強調，我們有必要基于人類社會為AI理解宇宙制訂一套道德倫理準則和相應的法律、監管措施，確保AI的行為符合人類的價值觀和道德原則。同時，也要研究面向新社會形態的隱私和數據保護技術，以及用于提高模型算法透明度和可解釋性的技術。

　　若AI能理解宇宙，又是否意味著它超越了人類？譚茗洲指出，如果AI能夠真正地理解宇宙，它可能確實會在諸如數據存儲、數據挖掘等方面超越人類，但也僅僅是這些方面。這是因為AI具備處理和分析大量數據的天然優勢，而在創造力、情感體驗、感知決策等方面，其與人類還存在較大差距。人類和AI可以相互取長補短，共同發揮各自的優勢，最終實現人類社會的可持續發展。

　　AI已在天文研究中大顯身手

　　如今，天文學家正在利用多項技術來研究宇宙的奧秘，AI便是其中的一種。有觀點稱，AI和天文學是“天造地設”的一對，因為AI需要大量數據進行學習，而海量的天文觀測數據恰恰能滿足AI的“胃口”。

　　AI大顯身手的天文學領域之一是尋找系外行星。利用觀測到的光變曲線庫，天文學家已經能夠開發出基于機器學習的模型，這些模型在尋找系外行星方面的能力可能會勝過人類。AI不僅可以發現系外行星，還可以拓展天文學家對系外行星的認識。

　　基于龐大的訓練數據，AI還可以生成星系圖像。據了解，OpenAI已經開發出了一系列根據書面提示生成星系圖像的模型，這些模型的真實性之高往往讓許多優秀的天文學家都難辨真假。據稱，這些生成的星系圖像可以被用來模擬和預測宇宙演化，也可用于訓練那些分析處理星際數據的AI算法。（記者 華凌）