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  • 机器人也能当科学家(3-3)

    2020-07-17
    機器人也能當科學家(3/3)

    机器人能做的工作越来越繁多了,甚至可以包下科学家的工作:提出假说、做实验,并评估实验结果。虽然它算不算科学家仍有争议,但无疑是人类做研究时的好帮手。

    (续前文)

    亚当算是科学家吗?

    有些人反对「机器人科学家」这个称呼,他们说亚当比较像助手而非独立的科学家,这也有道理。那幺,宣称亚当自主发现科学新知识,合理吗?我们先来谈谈「自主」。我们不能只把亚当设定好,然后等几个星期再回来检查它的结论。亚当是雏形机,它的硬体和软体经常故障,需要技术人员维护,软体模组整合也需要改善,才能顺利运作而不必人类介入。然而,亚当提出假说、做实验确认新知识的过程,确实不必依赖人类。

    「发现」这个词,让我想起19世纪传奇人物洛夫莱斯夫人(Ada Lovelace)的主张。洛夫莱斯夫人是诗人拜伦(Lord Byron)的女儿,她曾和第一位构思出多用途计算机的巴比奇(Charles Babbage)合作过。她主张:「分析机不是用来无中生有的。它能做任何我们知道如何命令它去执行的事。」100年后,伟大的计算机科学家涂林(Alan M. Turing)提出反驳,他认为就像学生的发现不能全部归功于老师,把人造机器的「创见」全部归功于人类也不公平。这类争论在商业界越来越重要,例如美国专利法只承认「人类」能「发明」东西。

    最后,亚当的科学发现有多新颖?亚当提出假说,并以实验证实酿酒酵母里一些基因和酶的功能对应,这当然是新发现。虽然这知识并不伟大,但亦非微不足道。在2-胺基己二酸转胺酶的例子里,亚当找出的三个基因或许解答了长达50年之久的问题。当然,亚当某些结论可能错了,不过所有科学知识都是暂时的,而且也不太可能所有结论都是错的。亚当的结果至今已公开两年,没有人指出错误,虽然就我所知,还没有科学家试过重现亚当的结果。

    另一个评估亚当算不算科学家的方法,是亚当拟出新假说的方法是否能推广。亚当一完成实验,我们就开始研发第二部机器人「夏娃」。夏娃运用同样的自动化研究流程,来做药物筛选和设计,这是重要的医药及商业目标。我们从亚当身上学到不少设计经验,因此夏娃的系统精緻多了,它的研究焦点是疟疾、血吸虫病、昏睡病和南美锥虫病(Chagas disease)。我们仍在研发夏娃的软体,不过它已经发现一些有趣的化合物,可望成为疟疾特效药。

    有些研究人员正在应用类似亚当的方法。美国康乃尔大学的李普森(Hod Lipson)正在使用自动化实验,改善行动机器人学的设计并探讨动态系统。也有研究人员正试着为化学、生物学及工程学研发机器人科学家。许多团队,包括我自己在内,正在研究如何将量子物理研究自动化,特别是控制量子过程。例如普林斯顿大学的瑞比兹(Herschel A. Rabitz),正在研究用飞秒雷射学习製造或打断目标化学键的方法。最大的挑战在于,如何快速设计出聪明的实验。

    人类最好的研究伙伴

    如果我们承认机器人也可以当科学家,就会想知道它的极限。和自动下西洋棋对照一下:自动下棋是个已解决的问题,电脑可以下得比棋王好,并且出手令人惊豔。电脑胜出是有可能的,因为西洋棋是有限而抽象的世界(64个方格,32个棋子)。科学和西洋棋有许多共同的抽象特质,但科学研究自动化难多了,因为实验是发生在实体世界。然而,我预计研发高品质的机器人科学家,可能会比研发和人类社交互动的人工智慧系统容易。科学里,可以假设实体世界不会骗你,但社会可不是如此。

    西洋棋大师现在都借助电脑精进棋艺,用来分析棋局并準备新策略。同理,人类和机器人科学家互助合作、截长补短,可以比任一方单独工作获得更多成果。硬体及人工智慧系统的进步,会催生越来越聪明的机器人科学家。

    这些发明究竟是改革思维的典範转移(paradigm shift)式见解,还是仅限于常态性的科学研究,是影响科学未来的关键。诺贝尔物理奖得主安德森(Philip Anderson)等顶尖科学家主张,典範转移式的科学太深奥了,不可能自动化。但另一位诺贝尔物理奖得主威尔切克(Frank Wilczek)则曾写道:「100年后最棒的物理学家会是机器人。」时间会告诉我们谁是对的。

    无论如何,我所看到的未来是,人类和机器人科学家将携手合作。科学知识会被写成逻辑陈述式,透过网路即时传播。科学发展的路上,机器人的角色将越来越吃重。(完)



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