Робот-ученый совершил первое открытие

Схема строения робота-ученого «Адама». Иллюстрация создателей исследования

«Адам» изучал ферменты-»сироты». Такое заглавие получают те белковые катализаторы, для которых до сего времени не обнаружены кодирующие их гены. Робота-ученого «заинтересовывали» 13 ферментов-»сирот» дрожжей Saccharomyces cerevisiae — традиционного объекта исследования генетиков и молекулярных биологов.

Исследователи снабдили «Адама» информацией о метаболизме дрожжей, также загрузили базу данных, содержащую список генов и кодируемых ими белков, вовлеченных в метаболические процессы других организмов.

«Адам» провел анализ приобретенных сведений и определил 20 догадок относительно того, какие гены могут кодировать 13 изучаемых белков. Дальше робот-ученый спланировал нужные опыты и выполнил их («Адам» смотрится не как бот в обычном представлении, как большой лабораторный стол с обилием устройств и компом).

В итоге собственного исследования «Адам» подтвердил 12 разработанных им научных гипотез. Создатели бота перепроверили изготовленные выводы и повторили все опыты. Они установили, что «Адам» выполнил опыты корректно.

Работа может стать началом совсем нового подхода к науке. До сего времени ни одна из имеющихся автоматических систем не была в состоянии без помощи других делать все стадии научного процесса. Если «Адам» и подобные ему боты сумеют повторить успешный дебют, ученые сумеют перепоручить им выполнение рутинных, но нужных исследовательских работ. По скорости боты существенно превосходят людей.

====================================

Кадр из кинофильма «Я бот»

Homo roboticus

Бот в первый раз сделал открытие

Население земли опасается, что машины захватят власть на Земле, уже очень издавна — практически, с момента возникновения первых компов. Неограниченное количество кинофильмов и книжек повествуют о том, как боты, чей ум намного превосходит интеллектуальные возможности Человек разумный, делают собственные цивилизации. Людям в их, в наилучшем случае, отводится роль рабов. Две работы, показавшиеся в четверг, второго апреля, в журнальчике Science, делают эту перспективу намного наименее умопомрачительной.

Science не является сборников умопомрачительных рассказов. Напротив, это один из самых знатных научных журналов. Размещенные в нем статьи проходят очень суровый отбор и оцениваются несколькими профессионалами в соответственных областях. Вот поэтому статьи 2-ух обществ ученых о новых способностях искусственного ума вызвали таковой резонанс в прессе.

Пришел, увидел, одолел

Работа коллектива создателей из Англии именуется скучновато — «Автоматизация науки» (The Automation of Science). Но ее результаты скучноватыми не назовешь. Создатели сделали, ни мало ни много, робота-ученого, который способен без помощи других выдвигать научные догадки, планировать нужные опыты и делать их. Другими словами, «Адам» (так конструкторы окрестили свое творение) может проводить настоящие исследования.

Боевым крещением для бота стала работа по исследованию пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae — традиционного объекта исследования генетиков и молекулярных биологов. «Адам» был должен найти «родителей» так именуемых ферментов-»сирот» S. cerevisiae. Этим термином обозначают ферменты, для которых до сего времени не обнаружены кодирующие их гены. Только соотнеся все работающие в клеточке ферменты с надлежащими генами, ученые могут всеполноценно моделировать метаболические и биохимические пути организма.

Робот-ученый «Адам». Изображение создателей исследования

Исследователи снабдили «Адама» информацией о метаболизме дрожжей, представленной в виде перечня генов и кодируемых ими белков, также загрузили базу данных, содержащую список генов и белков, вовлеченных в метаболические процессы других организмов. Все эти данные были изложены на понятном для бота языке логического программирования Prolog.

Проанализировав приобретенные сведения, «Адам» «заинтересовался» 13 белками и определил 20 догадок относительно того, какие гены могут их кодировать. Дальше робот-ученый спланировал нужные опыты и выполнил их.

«Адам» смотрится не как «обычный» бот, как большой (очень большой) лабораторный стол с обилием устройств и компом. Все же, количество его аппаратуры ограничено, соответственно, ограничен и набор опытов, которые может проводить робот-ученый. По результатам проведенных тестов «Адам» не мог совершенно точно обосновать либо опровергнуть догадку, зато мог оценить ее возможность. Бот заключил, что из 20 гипотез 8 можно смело отторгнуть, а вот к оставшимся 12 следует присмотреться повнимательнее.

Возражение Лавлейс

Ада Лавлейс жила в Англии в XIX веке. Эта женщина-математик известна сначала благодаря сделанному ею описанию вычислительной машины. В начальном виде возражение Лавлейс звучит последующим образом: «Вычислительная машина не может претендовать на порождение чего-либо. Она может делать все деяния, для которых люди установили порядок их выполнения».

Создатели «Адама» проверили его выводы другими способами и удостоверились, что их механизированный сотрудник не ошибся. Более того, проанализировав генетические базы данных, которые пополняются каждый денек, они узнали, что 6 из исследованных «Адамом» ферментов-»сирот» уже не являются сиротами. Различные группы ученых обусловили, какие гены отвечают за синтез этих белков. Стоит гласить, что «Адам» угадал во всех 6 случаях?

Робот-ученый наглядно показал, что машины могут корректно делать лабораторные исследования без роли человека. Более того, они делают это существенно резвее и с наименьшим числом ошибок. Но даже в собственной статье создатели упоминают известное возражение леди Лавлейс, сущность которого сводится к последующему: боты не могут породить ничего необычного.

В случае «Адама» с этим резоном можно согласиться. Вправду, бот сделал относительно обыкновенные логические выводы из имеющихся у него данных и разработал более подходящие к случаю опыты с применением доступных устройств. Но сделать возражение программке, разработанной 2-ой группой ученых, леди Лавлейс будет нелегко.

Машина для осознания мира

Два исследователя из Корнельского института сделали метод, который вычленяет из набора предоставленных данных общие физические законы. В собственной работе создатели проверили способность программки постигать принципы, лежащие в базе мира вокруг нас, на примере маятника. Ученые предоставили программке данные о движении компонент систем, состоящих из 1-го либо 2-ух маятников (в последнем случае появляются хаотические движения). Программка пробовала обрисовать поведение системы с помощью математических уравнений. В ее распоряжении имелись только базисные умения: она могла ложить, вычитать, множить и разделять, но ничего не знала, к примеру, о теоретической механике.

Поначалу «разъяснения» выглядели фактически случайными: программка пробовала обрисовать определенные данные, подбирая более либо наименее подходящие математические операции. Ранешние уравнения не обрисовывали поведение системы, но некие промахи были наименее плохими, чем другие. Программка подправляла такие уравнения и опять инспектировала, подходят ли они под имеющиеся данные. Равномерно в итоге схожей селекции она вышла на такие знакомые математические формулы, как 2-ой закон Ньютона либо закон сохранения импульса.

Первопроходцы

1-ые суровые пробы сделать программку для подтверждения математических теорем и открытия физических законов предпринимались еще полста лет вспять. Программка Герберта Гелернтера (Herbert Gelernter) из IBM выводила аксиомы евклидовой геометрии, но она была очень очень «завязана» на выдуманные программером правила. Сделанный в 1970 году «Автоматический математик» (Automated Mathematician) выдавал математические аксиомы, большая часть из которых, правда, были признаны никчемными. Запущенный в 1965 году NASA проект Dendral был должен предвещать хим структуры органических молекул на основании собранных аппаратами агентства спектральных данных. Dendral предсказал огромное количество вероятных вариантов, но не мог оценить, какой из их является более возможным. Этот недостаток сделал результаты проекта фактически никчемными.

Таким макаром, сделанная учеными программка, используя простые математические операции, с незапятнанного листа вывела фундаментальные физические законы. Ни о какой данной человеком изначальной логике в этом случае речь не идет. Быстрее напротив. Для формулировки законов движения Ньютону потребовались познания, приобретенные поколениями ученых, живших до него, и осознание того, что все, кто пробовал классифицировать эти познания, работали в неправильном направлении.

Программка ничего этого не знала. У нее не было интуиции, которая помогала превосходным ученым перескочить через классические представления об устройстве мира. Она просто методично подбирала вероятные варианты и избрала более возможный.

Новый метод навряд ли является универсальной машиной по поиску ответов на главные вопросы мироздания. В неких случаях он, возможно, будет выдавать сложные формулы, приближенно описывающие данный определенный случай, но не отражающие базовых законов, определяющих поведение системы.

Создатели подразумевают, что программка будет полезна в тех областях, где накопилось огромное количество экспериментальных данных, но отсутствуют теории, объясняющие закономерности их возникновения. Ученые поведали, что применили свою разработку для анализа инфы о физиологических свойствах людей и уровне экспрессии огромного числа белков человека. Результаты этих опытов пока не размещены, но исследователи заявили, что им удалось найти «некие достойные внимания законы», часть из которых не была известна до сего времени.

Что будут означать для населения земли эти две работы — покажет время. Энтузиасты искусственного ума могут сказать, что ученые проявили его способность сравниться с умом людей. Антропоцентристы сделают возражение, что идет речь только о личных случаях и символ равенства ставить заблаговременно.

Заместо заключения

Во время оно жили на Тральфамадоре существа, совершенно не похожие на машины. Они были ненадежны. Они были плохо сконструированы. Они были непредсказуемы. Они были недолговечны. И эти ничтожные существа считали, что все сущее обязано иметь какую-то цель и что одни цели выше, чем другие.

Эти существа практически всю жизнь растрачивали на то, чтоб осознать, какова цель их жизни. И всякий раз, как они находили то, что им казалось целью Жизни, эта цель оказывалась таковой жалкой и низкой, что существа не знали, куда деваться от стыда и омерзения.

Тогда, чтоб не служить настолько низким целям, существа стали делать для этих целей машины. Это давало созданиям возможность на досуге служить более высочайшим целям. Но даже когда они находили более высшую цель, она все таки оказывалась недостаточно высочайшей.

Тогда они стали делать машины и для более больших целей. И машины делали все так безошибочно, что им в конце концов доверили даже поиски цели жизни самих этих созданий.

Машины совсем честно выдали ответ: на самом деле дела, никакой цели жизни у этих созданий найти не удалось. Тогда существа принялись истреблять друг дружку, так как никак не могли примириться с бесцельностью собственного существования.

Они создали очередное открытие: даже истреблять друг дружку они толком не умели. Тогда они и это дело передоверили машинам. И машины покончили с этим делом резвее, чем вы успеете сказать «Тральфамадор».

«Сирены Титана». Курт Воннегут

Ира Якутенко