科研成果:从诺奖看AI重塑科学,是惊喜还是惊吓
讲真,当看到2024年诺贝尔物理学奖颁给了人工神经网络,我盯着屏幕愣了足足五秒。不是粒子物理,不是量子力学——是AI?虽然我知道霍普菲尔德和辛顿的工作确实牛,但那一瞬间,脑子里蹦出的念头是:这究竟是对计算机科学的最高礼赞,还是物理学在低头?然后化学奖又给了蛋白质设计和预测,得,全让AI包圆了。说实话,有点恍惚。
科研成果这四个字,在过去意味着试管、显微镜、加速器……现在呢?可能就是一串代码,一个训练了三个月的模型。
2024年诺贝尔奖章特写 人工智能 神经网络 艺术概念
不过话说回来,你如果去翻翻上世纪80年代霍普菲尔德网络的论文,那个东西本来就脱胎于统计物理,伊辛模型、自旋玻璃……可当时有多少人能想到,这个理论玩具有一天能引发深度学习革命?就连辛顿自己都承认,他差点因为拿不到经费放弃科研。有时候我忍不住想——那些坐在拨款委员会里的大佬,是不是正在懊恼得捶桌子?
但这事儿越想越觉得黑色幽默:辛顿离开谷歌,就为了大声疾呼AI风险;一转头,因为发明了让他恐惧的技术而拿了诺奖。这大概就是科研成果的宿命吧:一旦它从实验室跑出来,就由不得创造者了。
物理学奖的“爆冷”真相
圈外人看热闹,圈内人其实心里门儿清。这次颁奖,与其说是爆冷,不如说是一次迟来的正名。上世纪七八十年代,联结主义被主流AI圈子嗤之以鼻,符号主义才是王道。那帮搞神经网络的,连会议论文都难投。可现在呢?没有反向传播,没有卷积网络,你连手机人脸解锁都用不了。这就引出一个挺扎心的现实:很多颠覆性的科研成果,在被验证有效之前,看起来都像民科。
我记得有个朋友,搞凝聚态物理的,那天发消息给我:“完了,以后物理奖是不是要改名计算机奖了?”我回他:“得了吧,你们那不是还有量子纠错吗?再过二十年,说不定能跟脉冲星一起上。”这话半开玩笑,但你说虚不虚?科学研究的疆界正在模糊,而诺奖评委会显然比我们更早嗅到了这层味道。他们用行动表明:能推动人类认知边界的东西,管它叫物理还是计算机。
霍普菲尔德网络结构示意图 神经元 能量函数
可另一个问题来了:如果AI做得太好,会不会反而扼杀基础科学? 我前阵子听了个播客,一个生物学博士吐槽,现在学生整天想着用AlphaFold预测结构,根本没人愿意老老实实去做X射线晶体学了。长此以往,要是哪天模型出bug,数据被污染,我们是不是连纠错的能力都没了?这种担忧不无道理。
化学奖:蛋白质的乐高游戏
再说化学奖,贝克、哈萨比斯和江珀,一边是蛋白质从头设计,一边是AlphaFold2。尤其是AlphaFold,那简直是个开挂的存在。以前一个博士生吭哧吭哧四五年,就为解一个蛋白质结构,还不一定成功;现在鼠标点一下,几分钟出结果。这落差,啧,只能说早生十年是博士,晚生十年……呃,可能就失业了。
但我要吐槽一句:媒体铺天盖地报道“AI解决了蛋白质折叠问题”,其实很不准确。蛋白质折叠的物理过程,动力学那部分,根本没解决。AlphaFold2做的是结构预测,而且高度依赖已知序列和结构的关联。它是成果,是工程上的奇迹,但科学上的那个终极问题——“氨基酸序列如何决定三维结构”——还杵在那儿纹丝不动。这就是科普最容易翻车的地方。
不过话说回来,贝克那帮人就够疯狂了,直接用Rosetta软件设计自然界不存在的蛋白质。想想看,一个药物分子,或者一种能降解塑料的酶,从零开始设计出来。这种科研成果要是全面铺开,制药、材料、环保……啧啧,画面太美。好像就在去年,Baker团队刚设计出一种能抑制新冠病毒的全新蛋白抑制剂,虽然离成药还很远,但至少证明了科幻情节并非不可能。
AlphaFold预测的蛋白质结构 艺术渲染 荧光色彩 科学可视化
科研成果落地,远比想象中骨感
诺奖光环加持,当然爽。可别忘了,从实验室到产业,中间隔着悬崖。就拿AlphaFold来说,开源都好几年了,制药公司也用上了,但新药研发速度并没有指数级爆炸。结构预测只是万里长征第一步,后面还有结合能计算、药代动力学、毒性测试……哪个不是坑?一个做计算化学的师兄跟我抱怨:“老板以为有了结构就能咔咔设计分子,结果算出来的亲和力跟实际差十万八千里,还不敢说,怕被骂不懂机器学习。”
科研成果的新闻效应和它的实际价值,往往错位好几年。 我们总想立刻看到革命,但革命经常在二十年后才被认出来。石墨烯都多少年了?超导更是像渣男,每年都喊突破,每年都重归寂静。哦对了,说到超导,去年L-K99那场狂欢还记得不?全球实验室通宵复现,结果发现不是超导,是硫化亚铜。连我这个看客都血压升高,更别说那些烧了经费的课题组。所以啊,面对任何“炸裂成果”,我现在都下意识等三天,因为反转可能就在路上。
但这不是说让我们悲观,而是得更理智地接受一个现实:绝大多数科研成果,都是砌墙的砖,而不是顶楼的观景台。 深度学习能拿诺奖,是千千万万块砖累积五十年的结果。霍普菲尔德1982年建了第一块,辛顿他们往上垒,直到今天,墙上终于站上了能看风景的人。只是这风景里,有GPT,有Sora,也有我们想都不敢想的未来。
最后说点私心,我特别希望接下来的科研成果里,能看到更多关于脑机接口和神经退行性疾病治疗的突破。眼看着上一辈人慢慢被阿尔茨海默带走,那感觉比任何科幻灾难都真实。也许十年后,某个诺贝尔奖会颁给“清除了tau蛋白的纳米机器人”——真到那天,我要把奖章图案印在T恤上,穿一辈子。