Автоматизированная система для открытия новых научных или математических знаний
Система обнаружения — это система искусственного интеллекта , которая пытается открыть новые научные концепции или законы. Целью систем обнаружения является автоматизация анализа научных данных и процесса научного открытия. В идеале система искусственного интеллекта должна быть способна систематически искать в пространстве всех возможных гипотез и выдавать гипотезу — или набор равновероятных гипотез — которая наилучшим образом описывает сложные закономерности в данных. [1] [2]
В эпоху, известную как второе лето ИИ (приблизительно 1978-1987), были разработаны различные системы, родственные доминирующим экспертным системам той эпохи , для решения проблемы извлечения научных гипотез из данных, с взаимодействием с ученым-человеком или без него. Эти системы включали Autoclass, [3] Automated Mathematician , [4] [5] Eurisko , [6] которые были нацелены на универсальное обнаружение гипотез, и более конкретные системы, такие как Dalton , который раскрывает молекулярные свойства из данных.
Мечта о создании систем, которые открывают научные гипотезы, была отодвинута на второй план второй зимой ИИ и последующим возрождением субсимволических методов, таких как нейронные сети . Субсимволические методы делают акцент на предсказании, а не на объяснении, и выдают модели, которые хорошо работают, но их трудно или невозможно объяснить, что принесло им название « черный ящик ИИ». Модель черного ящика не может считаться научной гипотезой, и это развитие даже привело некоторых исследователей к предположению, что традиционная цель науки — раскрытие гипотез и теорий о структуре реальности — устарела. [7] [8] Другие исследователи не согласны и утверждают, что субсимволические методы полезны во многих случаях, но не для создания научных теорий. [9] [10] [11]
Системы Discovery 1970-х и 1980-х годов
Autoclass — байесовская система классификации, написанная в 1986 году [3]
Automated Mathematician был одной из самых ранних успешных систем обнаружения. Он был написан в 1977 году и работал, генерируя модифицирующие небольшие программы Lisp
Eurisko была продолжением Automated Mathematician, написанной в 1984 году.
Dalton — это до сих пор поддерживаемая программа, способная рассчитывать различные молекулярные свойства, изначально запущенная в 1983 году и доступная в открытом исходном коде с 2017 года.
Глаубер — это метод научного открытия, написанный в контексте вычислительной философии науки, запущенный в 1983 году.
Современные системы обнаружения (2009–настоящее время)
После пары десятилетий отсутствия интереса к системам открытий интерес к использованию ИИ для раскрытия естественных законов и научных объяснений возобновился благодаря работе Михаэля Шмидта, тогда аспиранта по вычислительной биологии в Корнелльском университете . Шмидт и его научный руководитель Ход Липсон изобрели Eureqa , которую они описали как подход символической регрессии для «извлечения свободных естественных законов из экспериментальных данных». [12] Эта работа эффективно продемонстрировала, что символическая регрессия является многообещающим путем вперед для научных открытий, основанных на ИИ.
С 2009 года символическая регрессия стала еще более зрелой, и сегодня различные коммерческие и открытые системы активно используются в научных исследованиях. Известные примеры включают Eureqa, теперь часть DataRobot AI Cloud Platform, AI Feynman, [13] и QLattice . [14]
Ссылки
^ Шен, Вэй-Мин (1990). «Функциональные преобразования в системах обнаружения ИИ». Искусственный интеллект . 41 (3): 257–272. doi :10.1016/0004-3702(90)90045-2. S2CID 7219589.
^ Джил, Иоланда; Гривз, Марк; Хендлер, Джеймс; Хирш, Хайм (10.10.2014). «Усиление научных открытий с помощью искусственного интеллекта». Science . 346 (6206): 171–172. Bibcode :2014Sci...346..171G. doi :10.1126/science.1259439. PMID 25301606. S2CID 206561353.
^ ab Cheeseman, Peter; Kelly, James; Self, Matthew; Stutz, John; Taylor, Will; Freeman, Don (1988-01-01). Laird, John (ред.). AutoClass: байесовская система классификации. Сан-Франциско: Morgan Kaufmann. стр. 54–64. doi :10.1016/b978-0-934613-64-4.50011-6. ISBN978-0-934613-64-4. Получено 24.07.2022 . {{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )
^ Ритчи, ГД; Ханна, ФК (август 1984 г.). «AM: пример методологии ИИ». Искусственный интеллект . 23 (3): 249–268. doi :10.1016/0004-3702(84)90015-8.
^ Ленат, Дуглас Брюс (1976). Am: Подход искусственного интеллекта к открытию в математике как эвристический поиск (диссертация).
^ Хендерсон, Гарри (2007). «Автоматизированный математик». Искусственный интеллект: Зеркала для разума. Вехи в открытиях и изобретениях. Infobase Publishing. С. 93–94. ISBN9781604130591.
^ Андерсон, Крис. «Конец теории: поток данных делает научный метод устаревшим». Wired . Получено 24 июля 2022 г.
^ Vutha, Amar (2 августа 2018 г.). «Может ли машинное обучение означать конец понимания в науке?». The Conversation . Получено 24 июля 2022 г.
^ Канка, Кансу (28.08.2018). «Машинное обучение как враг науки? Не совсем так». Билль о здоровье . Получено 24.07.2022 .
^ Вильструп, Каспер Скерн (2022-01-30). «Заменяем ли мы науку оракулом ИИ?». Medium . Получено 2022-07-24 .
^ Кристиансен, Майкл; Вильструп, Каспер; Хедли, Паула Л. (28.06.2022). «Объяснимое машинное обучение «белого ящика» — это путь вперед в скрининге преэклампсии». Американский журнал акушерства и гинекологии . 227 (5): 791. doi : 10.1016/j.ajog.2022.06.057 . PMID 35779588. S2CID 250160871.
^ Шмидт, Майкл; Липсон, Ход (2009-04-03). «Извлечение свободных естественных законов из экспериментальных данных». Science . 324 (5923): 81–85. Bibcode :2009Sci...324...81S. doi :10.1126/science.1165893. PMID 19342586. S2CID 7366016.
^ Бролёс, Кевин Рене; Мачадо, Мира Виейра; Кейв, Крис; Касак, Яан; Стентофт-Хансен, Вальдемар; Батанеро, Виктор Галиндо; Джелен, Том; Вильструп, Каспер (12 апреля 2021 г.). «Подход к символической регрессии с использованием Фейна». arXiv : 2104.05417 [cs.LG].