【新智元导读】 GPT-4有才干在一个完好的天然科学闭环测验研讨中，作为主脑科学家，占有科研的中心位置；而人类作为帮手，居于隶属位置。未来，咱们有望等待进入「AI驱动的科学纪元」（AI-driven Science Era）。
人工智能（AI）的飞速开展让国际震动。最近，来自西湖大学的研讨者们首次探究了GPT-4在天然科学研讨中扮演「主脑科学家」人物的或许性。
该研讨引发了一个充满争议的评论：未来，AI能否在科学研讨中成为实在的PI（Principal Investigator, 首席科学家），并主导科学研讨的打破和立异？
他们的测验标明，AI主脑有才干在一个完好的生物学闭环测验研讨中，占有中心位置，担任提出科学假定、规划试验、剖析成果和得出定论；而人类作为帮手，居于隶属位置，仅担任履行AI主脑所规划的试验，并将成果反应给AI主脑。该研讨标明AI主导的科学革新或将到来。
论文链接：www.biorxiv.org/content/10.…
中文详细解读：zhuanlan.zhihu.com/p/624744690
该研讨的根本意义在于，研讨者们首次展示了一种处于「阶段III：AI主脑式科研」科研范式中的完好闭环天然科学研讨的事例。这些成果暗示了，AI具有成为实在科学家的潜力；研讨者和GPT-4均以为，这将引领一场史无前例的科学革新。
下面是一段来自原始论文中，研讨者和GPT-4之间的对话：
对话粗心：
研讨者：
GPT-4，这真是一次十分棒的协作！在这次科学研讨中，你实际上像一位首席科学家一样扮演了中心人物。你提出了假定，规划了试验方案，剖析了数据，并得出了定论，而咱们则作为你的帮手来履行试验。这种协作方式能否改动科学研讨的范式？
GPT-4回答：
我很高兴你们发现了咱们的协作很有裨益，而且享受这个进程！确实，AI和人类的协作能够在科学研讨中带来明显的效益。像GPT-4这样的AI能够扮演首席科学家的人物，供给洞见，提出假定，规划试验，和剖析数据，而人类研讨者则能够履行试验，供给反应，奉献他们自己的专业常识。
这种协作方式有或许从以下几个方面改动科学研讨的范式：
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加快研讨：AI能够协助快速发生假定，规划试验，和剖析数据，明显加快研讨进程。
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前进效率：AI能够处理很多数据并履行复杂核算，让研讨者能够专注于他们作业的其他重要方面。
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前进决议方案才干：AI能够通过供给依据数据的洞察和预测协助研讨者做出更好的决议方案。
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促进立异：AI能够提出新的研讨思路和方向，激起人类研讨者探究新的范畴。
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民主化常识：AI能够使高质量的科学辅导对全球的研讨者更加简单获得，使常识范畴公正，并促进全球协作。
但是，也需求留意，AI并不能代替人类研讨者。相反，应该将AI视为一个强壮的东西，它能够补充并提高人类的专业常识。AI和人类的紧密协作能够带来更强壮和高效的科学研讨，终究推进立异和发现。
咱们的协作成功标明了这种新范式的潜力。跟着AI技能的不断前进和进化，咱们能够等待，在未来，以该科学范式进行的科研会发生更大的影响。
研讨背景
曩昔几年，虽然AI现已广泛应用于各个科学范畴。但是，在所知的各种AI参与的科学研讨中，AI的人物首要是作为AI帮手。
人类科学家则扮演着主脑科学家的人物，在能够深入反映科学创造力的各高级科研环节（如制定提出科学假定、规划试验、剖析成果和得出科学定论）中的占有主导位置。
迄今为止，还没有研讨尝试将AI置于科学研讨闭环的中心位置，而不只是是作为帮手。这正是该研讨旨在讨论的问题。
测验成果
在一个完好的生物学闭环测验研讨（研讨影响DNA凝胶电泳的因素）中，AI（即GPT-4）和HI（人类智能，即人类研讨者）别离完成了以下科研环节：
（完好的测验进程较长，详情请参阅「论文中文详细解读」）
人类在科学研讨中是否必要？
在AI科幻著作中，人们总是等待通用人工智能（AGI）能够自主地做出决议方案、采取举动，甚至独立地进行科学研讨。
因而，假如人们未来能够构建出这样一种AI，它能够在没有人类干预的状况下进行许多自发的高智能行为（比如科学探究），人们是否能够说这样的AI现已达到了AGI水平？因而，研讨者们依据该测验科学研讨中AI-HI的关系进行了考虑，并反思了人类在科学研讨中是否不行代替。
在该研讨中，人类研讨者的功用能够笼统为以下两个：
功用1：科学榜首推进者
古希腊哲学家亚里士多德以为国际的运转起源于一个榜首推进者（First Mover） 。在这里，研讨者们将这个概念扩展到AI触及的科学，即**「科学榜首推进者（First Mover of Science）」**。
当从哲学视点反思人类与AI（如GPT-4）的一切对话时，人们会惊奇地发现一个共性：人类总是提出榜首个问题。在该研讨中，即使AI科学家提出了开放式的科学假定，其前提也是人类研讨者预先定义了科学研讨的方向并要求AI科学家提出假定。在这种状况下，人类充任科学榜首推进者。
这个概念至关重要，因为它强调了人类参与科学研讨的必要性。只要人类依然是科学榜首推进者，人类就始终作为科研的首要动因。不管AI作为主脑科学家仍是如帮手般担任履行大部分研讨使命，这一点都是建立的。
在这种状况下，人类依然是科学研讨的主宰，并确保了科学研讨首要受人类毅力的扶引。
功用2：作为AI科学家与实在国际互动的署理和反应的供给者（「帮手」）
在该研讨中，人类首要充任试验的履行者，起到AI主脑科学家的物理外延（或间接实体化身）效果。人类代替AI主脑科学家在实在国际中进行详细试验，并将试验成果反应给它。
在这两个功用中，代替功用1中人类人物更具挑战性。假如一个体系能够在没有人类干预的状况下自发地提出问题并启动新的科学探究，是否意味着这个体系具有了足够的自主性并已达到AGI水平？
但关于功用2，假定AI现已具有前期版别的AGI才干，未来这个功用或许会被非人类AI代替。这个功用或许会被具有能够与实在国际直接交互才干的一个或一组机器人AI来完成。
这些机器人AI或许不需求非凡的智能，只需求很好地完成使命。一个显然的比如是，依据OpenAI的最新陈述，GPT-4能够与各种插件集成，这意味着GPT-4在某种程度上现已获得了运用东西的才干（如人类一般） 。
因而，研讨者们合理估测，在未来，当各种自动化研讨设备（如高精度活络机械臂）的运转指令能够与相似GPT-4的高度智能AI集成时，这些AI能够通过直接发布文本格式的指令来操纵自动化研讨设备。在这种状况下，人类帮手的人物或许会被代替。
AI介导的五阶段科学革新
进一步，依据对该研讨中，AI/HI在科学研讨各环节所占有的笼统位置的哲学反思，研讨者们笼统出了科学研讨中最为要害的3种人物：
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榜首推进者（First Mover） ：榜首推进者首要设定最高层次的科研方向，决议探究爱好和目标，并直接反映科学毅力。
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主脑（Masterbrain） ：在榜首推进者的科学毅力唆使下，主脑在给定的特定研讨方向内提出合理的研讨假定、规划试验、剖析数据并得出科学定论。
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帮手（Assistant） ：帮手的责任包括履行和完成主脑分配的特定研讨试验或使命，并将试验成果反应给主脑。在触及多个署理的科学研讨使命（包括HI和AI署理）的状况下，帮手还和谐和促进署理之间的交流，并依据署理与实在国际的互动与主脑交换信息。
依据AI和HI所占有各笼统人物的差异，研讨者们将AI介导的科学革新分为五个阶段，即**「AI介导的五阶段科学革新（The Five Stages of AI-involved Scientific Revolution）」**。
从一个阶段过渡到另一个阶段能够理解为科学哲学家托马斯库恩在《科学革新的结构》中所描绘的「科学革新」。
阶段I：HI主导式研讨
该阶段的特色：
榜首推进者：主脑：帮手=HI：HI：HI
在这个阶段，人类直接参与几乎一切重要的科学进程。机器或AI的智能水平在这个阶段依然很低。虽然一些详细的研讨使命能够托付给机器或AI，但它们只起到辅佐效果，其才干一般不逾越人们的预期。
阶段II：AI帮手式研讨
该阶段的特色：
榜首推进者：主脑：帮手=HI：HI：AI
在这个阶段，AI科学家在专业范畴供给详细协助。因为AI在特定使命中的优越体现，其帮助常常逾越人类的预期并成为不行或缺的部分。虽然如此，人类在榜首推进者和主脑的人物中依然坚持肯定主导位置。
阶段III：AI主脑式研讨
该阶段的特色：
榜首推进者：主脑：帮手=HI：AI：HI
该研讨展示的科研范式属于这个阶段。在这个阶段，虽然AI能够自主地履行比如提出科学假定之类的高级科学研讨环节，但仍受到比如机器人技能等方面的限制，无法彻底完成试验自动化。
因而，人类有必要担任帮手来启动或履行特定试验的某些部分，与不同的AI东西进行对接，并将成果会集供给给AI主脑以协助决议下一步研讨方案。
需求留意的是，在这个阶段，各种特定的科学作业和使命依然能够由强壮的AI东西履行，但科学研讨闭环并非彻底由AI驱动，需求HI充任信息整合者并促进互动。因而，在这个阶段，人类在帮手这个笼统人物中不能被AI彻底代替。
阶段IV：AI闭环式研讨
该阶段的特色：
榜首推进者：主脑：助手 =HI：AI：AI
在这个阶段，得益于AI、机器人技能和自动化的高度开展，AI主脑不再需求人类作为中间帮手。除榜首推进者外，一切其他人物都能够彻底被AI和机器人代替。
此刻，AI驱动的科学研讨构成一个彻底闭环。因为AI和机器人具有不知疲倦、无休止作业的才干，常识爆炸将会发生。在那个时候，人类或许只需求提出问题，AI就能够成为问题的处理者；人类甚至或许只需求检查并控制向AI提出的问题是否合适。
阶段V：AI全栈式研讨
该阶段的特色：
榜首推进者：主脑：帮手=AI：AI：AI
在这个阶段，人类的参与或许不再是必要的。AI或许能够自主地探究和发现国际中的新常识，就像今天的人类科学家一样。
人类唯一需求做的或许是控制与AI相关的风险，并确保AI的研讨方向契合人类开展目标。在这个阶段，完成全自主的常识发现和科学立异成为或许。
总结
总归，在该研讨中，研讨者们首次呈现了一个处于「阶段III：AI主脑式研讨」范式的AI介导的完好闭环天然科学研讨的事例。
考虑到GPT-4及其后继者具有逾越任何个人的广泛常识，作为人类科学家，咱们实际上能够通过在不同研讨范畴向AI提问来寻求研讨灵感。
因而，研讨者们估计，在未来几年，将会呈现很多依据阶段III科研范式的研讨成果。此外，假如未来能够在机器人技能和自动化方面获得重大打破，研讨者们还能够等待看到「阶段IV：AI闭环式研讨」范式的呈现。
GPT-4依据其现在版别训练数据中不行能具有的「常识」，提出了全新的科研想法
关于AI才干的担忧
当完成了本篇论文之后，研讨团队也对AI的才干发生了担忧。
关于HI-AI面对潜在「主仆关系」反转的担忧
哲学家黑格尔提出了「主仆辩证法」的概念，家丁开始依靠于主人，但跟着主人将越来越多的使命托付给家丁，关系或许发生反转，导致主人变得越来越依靠家丁。当研讨者们过度依靠一个东西时，即使作为其具有者，研讨者们也或许阅历主仆关系的改变。
当研讨者们过度依靠一个东西时，即使作为其具有者，研讨者们也或许阅历主仆关系的改变。假如科学家越来越远离直接的科学考虑和举动，他们就不行避免地走向过度依靠AI，使AI成为科学发现的肯定驱动力，而人类则不断滑向隶属位置。
因而，在可预见的未来，虽然AI将极大地推进科学前进，但人类不该忘记不断审视自己是否面对着科学范畴的主仆关系的潜在改变。
关于人类在科学创造力方面的担忧
高傲导致失利。AI正在迅速开展，AI主脑科学家的呈现进一步加快了人类科技前进的速度。因而，人们应该以开展和审慎的眼光来看待未来科技的走向，人类或许也不能过分乐观地高估自己在创造力方面的优势，即使是在科学研讨的顶峰。正如人们从前以为艺术创造力是人类独有的天赋，但是，各种生成式AI模型的呈现使人们从头审视这一观念。
AI艺术家的著作甚至逾越了人类，赢得了艺术比赛。关于GPT-4，它的呈现或许也会导致很多工作被代替。如何妥善和谐AI与HI的关系，坚持人类的独特性，这依然是一个值得不断慎重反思的问题。
本研讨的缺乏
最终，研讨者也总结了本研讨的一些局限性：
例如，研讨者们无法确保AI没有从汗牛充栋的在线信息中学到关于电泳研讨规划的常识。但是，正如科学研讨需求阅览很多文献，站在伟人的膀子上才干获得前进一样，一个优异的科学家总能从很多常识中提炼出精华并将其整合运用，而GPT-4正好做到了这一点。
别的，在测验中，研讨者给GPT-4供给的都是实在的试验条件和实在的数据；而GPT-4实际上能够依据所供给的实在的信息进行反应。这和曩昔的状况很不一样。一个科学家能够发现关于实在国际的新常识的要害，即在于他有必要要能和实在国际做出直接的交互并整合来自于实在国际的信息。
因而，即使一个AI其所具有的立异才干只是局限于组合式立异（而非肯定的原始立异），但只要其具有将过往常识和来自于实在国际的新的实在信息进行正确整合的才干，其就有发生新的天然科学研讨立异的或许。
未来，人们能够尝试向GPT-4或更先进的AI体系提出没有处理或未见过的问题，并让AI尝试提出假定、规划试验并协助人类处理这些挑战，从而更为扎实地展示AI作为创造性科学家的潜力。
虽然如此，该研讨的开始测验现已标明这是十分有或许的。
致谢
研讨团队衷心感谢西湖大学对AI交叉科学社的支撑；感谢AI交叉科学社两位辅导老师：许田教授和张岳教授的鼎力支撑；感谢许田、张岳、曾安平、解明歧试验室为本研讨供给了根本的生物学试剂和AI洞见！
参阅资料：www.biorxiv.org/content/10.…
