|
当人类还在验证开普勒第一定律的正确性时，“机器科学家”可能已经发现了开普勒第三十定律。 开普勒定律的再发现 开普勒发现三大行星运动规律的故事至今仍被人们津津乐道，常常作为典型来教育学子们追求学问时要勤奋刻苦、坚持不懈。确实，开普勒花费了近20年的时间，得到了大量观测资料，在进行了无数次尝试和思考后，终于先后发现了开普勒三大定律。20年孜孜不倦的探索，实在是值得敬佩和学习的，不过这个故事在今天看来却又染上了一些悲情色彩。因为，如果把第谷的观测资料拿到今天，只需数天的时间，开普勒三大定律就能与世人见面。
这得益于“机器科学家”的智慧。20世纪70年代末，美国卡内基梅隆大学的科学家开发了一个叫做BACON的计算程序，将不同行星的轨道周期和行星间的轨道距离等观测数据输入其中，它就能快速算出行星的轨道公式以及轨道与周期间的关系等定律，也就是开普勒三大定律的内容。 BACON并不需要像开普勒那样比较观测数据与理论推测之间的差距，也不需要思考是什么原因造成了两者的差异，它只需要一次次排列组合和重复计算：周期除以距离、周期平方乘以距离、周期和距离的乘积开根号等。如果通过计算，BACON能在各种数据的不同组合中找到一个常数，与各种行星的观测数据完美符合，它就会停止计算，并报出所得规律。例如，如果周期的平方除以距离的立方总是给出相同的数字，就说明它找到了开普勒第三定律。而完成这一系列工作，BACON也许只需要数天时间。 数天与20年的差距，不仅仅是BACON与开普勒的差距，更是现今“机器科学家”与人类科学家的差距。 强强结合，引爆科学 “机器科学家”不仅在天文学领域大展身手，在生物学、物理学等其他领域都展现出了非凡的能力。 细胞分裂是生物最重要的生理活动之一，正是因为细胞能持续分裂，生物的其他生理活动及其生命才能得以维持。可是，细胞怎么知道自己何时应该分裂呢?过去的解释是细胞的大小提示了分裂时间。随着细胞的生长，细胞体积以几何级数增大，而细胞表面积仅以算术级数增大，细胞体积越大,其相对表面积(表面积/体积)越小,细胞与周围环境交换物质能力越差，交换的物质不足以提供细胞所需的营养，因此细胞必须一分为二，从而维持正常的相对表面积。 但是，这种解释还有一个问题，在生物体中，不同部位的细胞形状和大小并不相同，那么生物体的细胞不可能共享一套公式，规定它们长到多大就要进行分裂。对于科学家来说，这可太糟糕了，难道我们要在每个生物体中都找寻不同的分裂公式吗?2017年，一个科学家团队找到了细胞分裂的通用公式，套用这个公式，科学家可以计算出所有生物的细胞分裂的时间，换句话说，生物的寿命可以据此确定。不过，这个公式与其说是人类科学家发现的，毋宁说是人类科学家与“机器科学家”的合作成果。
研究团队收集了大量细胞分裂的数据，包括细胞形状、细胞相互挤压的力量和其他十几种细胞特征等，如果仅依靠人力计算，单单是统计和计算这些细胞特征对细胞分裂的影响大概就得花一辈子。可是，如果将数据提供给“机器科学家”，在几分钟内就能得到一个简洁而且非常精确的方程。 遗憾的是，2017年的时候，科学界还不承认“机器科学家”的地位，他们认为所谓的计算结果不过是“瞎猫碰上死耗子”，公式与结果正巧吻合罢了。要得出一个公式，科学家必须给出逻辑严密的推导过程，因此研究团队不得不在论文中“虚构”了一些计算过程，将“机器科学家”算出的公式发表了出来。 现在，“机器科学家”的生存环境好多了，人们开始接受将实验数据输入到算法中，由机器负责计算并给出符合观测结果的公式的实验方法。人类科学家只需要选择最合适的算法，将自己的实验数据输入其中，就能得到最简洁准确的公式定律。越来越多的科学研究中开始出现“机器科学家”的身影：美国纽约大学的物理学家劳蕾尔·赞纳在“机器科学家”的帮助下研究流体运动;美国普林斯顿大学的天体物理学家迈尔斯·克兰默运用算法研究暗物质…… 未来，“机器科学家”必将发挥更多更大的作用，帮助人类在发现真理的道路上大跨步前进。 |
|
|
