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709人工智能（英文Artificial Intelligence，簡稱AI）是計算機科學領域的一門高新技術，該技術的研究包括機器人學、機器學習、圖像識別、神經網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)和自然語言處理等。近年來，隨著人工智能技術的發(fā)展，在自然科學領域出現(xiàn)了許多研究成果。正如中國科學家、未來學家周海中教授曾經預言：“隨著科技進步，人工智能時代即將到來；屆時，人工智能技術將廣泛應用到各學科領域，會產生意想不到的效果?！毕旅鎯H從天文學和醫(yī)學的角度簡要談談人工智能技術在自然科學領域的助力情況：
前不久，美國谷歌公司和國家航空航天局（NASA）的科研人員運用人工智能的機器學習能力，將現(xiàn)有天文數(shù)據(jù)輸入“神經網(wǎng)絡”。結果，人工智能神經網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)了銀河系中的兩顆新行星；其中一顆行星編號為“開普勒-90i”，其所在的恒星系有8顆行星，該恒星系的行星數(shù)與太陽系的行星數(shù)相同。但開普勒-90i行星比我們地球大30%，屬于超級地球；它公轉一周需要兩個星期的時間，是所在恒星系中發(fā)現(xiàn)的第三顆類地行星（即巖石行星），而它的母恒星開普勒-90比我們的太陽稍大且更熱。
開普勒-90i是一顆位于天龍座天區(qū)的行星，距離我們大約2500光年?？蒲腥藛T借助人工智能算法，對來自開普勒太空望遠鏡收集的海量數(shù)據(jù)進行分析，最終算出了開普勒-90i存在的幾率，該行星的發(fā)現(xiàn)對天文學和天文學領域的機器學習使用有著重要的意義。這表明，有八大行星的恒星系統(tǒng)可能并不像過去的證據(jù)顯示的那樣不尋常。這也是人工智能技術可以用來幫助天文學家完成工作的又一個標志。這已經不是第一次使用神經網(wǎng)絡來尋找行星了，但是此次突破為神經網(wǎng)絡的效用增加了另一個看點。
越來越多的天文學家正將人工智能技術作為一種強大的探索工具，提供豐富而復雜的數(shù)據(jù)、分類星系、篩選數(shù)據(jù)以獲取信號、發(fā)現(xiàn)脈沖星、預測宇宙結構、識別不尋常的系外行星等；他們將這一探索工具應用于天文學方面。例如在日本，科研人員正在開發(fā)一種人工智能工具來預測宇宙的結構；還有的科研人員正在使用人工智能驅動望遠鏡對太空中的物體進行分類，從而幫助物理學家編寫和檢驗假設。在未來的天文學, 人工智能技術中的機器學習無疑將扮演越來越重要的角色。
1972年，美國生物化學家、諾貝爾化學獎得主克里斯蒂安·安芬森博士在獲獎感言中提出了一個假設來說明酶進行化學合成的可能性。他猜測蛋白質復雜的三維結構是由它的一維結構所決定的，也就是說，由DNA控制細胞內RNA所搭建的特定氨基酸序列，從理論上來講，應該決定了這類蛋白質擁有怎樣的結構。這就是著名的蛋白質折疊結構預測。沒想到，這個假設竟成為了生物化學界近50年來一個重大難題。
然而，這個重大難題最近卻被英國DeepMind推出的AlphaFold破解了。AlphaFold在通過氨基酸序列預測蛋白質折疊結構方面，其準確性已經接近于使用X射線晶體學、超低溫電子顯微鏡（cryo—EM）等標準實驗方法所解析出的3D結構。該消息一出，立刻被《Nature》、《Science》等多家科學雜志所報道，《Nature》雜志更是直接將其評為：“這將改變一切”。在DeepMind發(fā)布的官方推文下，許多科技大佬也紛紛點贊這一重要成果。有專家認為這可能是首個有望獲得諾貝爾獎的人工智能成果。
在新冠肺炎(COVID-19)疫情期間，廣大科研人員借助人工智能技術抗擊新冠病毒，使這一高新技術在抗疫情方面發(fā)揮了前所未有的能力。例如中國香港理工大學及澳門科技大學研發(fā)出能快速診斷新冠肺炎的人工智能系統(tǒng)，只需20秒便能斷癥，并預測病人病情會否惡化，準確率達90%以上。又如以色列航空航天工業(yè)公司建立了一個高精度的人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以預測新冠肺炎患者的病情變化。
由上可知，人工智能技術在自然科學領域有著十分廣闊的應用前景。在這一領域，許多科研人員都作出了自己的貢獻，并為這一技術落地應用提供了廣闊的天地。完全可以相信，在科研人員的努力下和人工智能技術的助力下，我們將迎來更加美好的未來。
文/吳燕（作者單位：新加坡南洋理工大學工學院）
