广州日报 | 中科院院士徐宗本:疫情下,我们该如何看待AI ?

2021年6月23日
琶洲实验室
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国务院在2018年就印发了“关于促进’互联网+医疗健康’发展的意见”,新冠肺炎疫情明显加速了技术落地的进程。人们越来越倾向于“非接触医疗”,越来越多的病症正在使用人工智能技术进行辅助诊断。“不能不承认,新冠肺炎病毒提升了人工智能的独特价值,必然加速智慧医疗。” 琶洲实验室主任、中科院院士徐宗本如此说道。

(徐宗本院士)

AI很酷炫、也有很大的想象空间。那么AI的本质又是什么,AI的现状怎么样、AI还能在哪些领域令人期待?近日在广州市人才工作领导小组办公室主办,广州市科协、番禺区人才办支持的“院士专家陪您战疫情”活动中,徐宗本院士深入浅出地解答了AI的种种问题。

AI无疑承载了人类对技术创新的美好憧憬,憧憬也正慢慢变为现实。医药公司为了研制一种疫苗或药物,需要筛选数百万种化合物,耗费大量人力与时间。徐宗本院士说,琶洲实验室已经研发成功医药智能分析系统与装备,将为新的药物先导物提供有效分析手段,解决新药发现的效率问题。

未来当人们研发出针对新冠肺炎的特效药物时,也许背后就有AI的力量在推动。

人工智能——沟通虚实世界的技术

当人类开始活动时,就构成了人类社会。当人类使用自然科学和工程技术认识自然并改造自然时,会发现在人类社会以外还存在着物理世界。

物理世界和人类社会一起构成了现实世界。不过现实世界并不是世界的全部,虚拟世界便是独立于现实世界、与现实世界有联系的世界。

(虚拟世界也被称为数字世界)

这些定义看起来有些晦涩。但是徐宗本院士使用了最粗浅的例子来说明:女孩喜欢画眉,会借助镜子以达到更好化妆效果,镜子中的像就是虚拟世界。

过去人们往往通过物理世界来提升生产力,但是这已经远远不够。“借助虚拟世界认知和操控现实世界的技术便是数字经济。”徐宗本说,物理世界的基本元素是原子分子,而虚拟世界的基本元素是数据,所以虚拟世界也是数字世界。要实现数字经济的模式,必须实现现实世界和虚拟世界的沟通。

这种沟通需要三个桥梁才能完成。一是将现实世界的像映射到虚拟世界中,这便是数字化。二是用网络连接现实世界和虚拟世界,实现在虚拟世界操纵现实世界,这便是网络化。三是提升操纵的精度,让在虚拟世界操纵的最终效果能够媲美在现实世界的作业,这便是智能化。

“人工智能就是数字化、网络化、智能化的代表,也是沟通现实和虚拟世界的理论和方法。”徐宗本说。

人工智能具体从三方面来实现作用,即是“感”、“知”、“用”。“感”便是智能感知技术,通过模拟人的感知器官,如同眼睛看、耳朵听一般,将现实世界的像转为化虚拟世界。“知”便是智能认知技术,便是读懂数据的含义。“用”便是智能决策技术,读完数据后,AI要实现决策并采取行动。

从“可以用”到“很好用”,AI的路还很长

人工智能起源于1956年美国达特茅斯学院举行的第一次人工智能会议,当年参会的约翰·麦卡锡、克劳德·香农等科学家都能为了计算机、信息技术领域的执牛耳者。不过人工智能的发现也并非一帆风顺,在发展发现的摸索中,AI也曾起起落落。

人工智能的第一次浪潮在1956年到1976年,此时AI聚焦点在于如何推理,科学家们通过梳理知识数据的框架,形成各种各样的专家系统。AI还非常弱小,只能回答语义表述准确、层次分明的问题,但是没有学习的能力。

第二次浪潮在1976年到2000年。科学家们摒弃了对知识关系的梳理,而转向收集数据,并让AI总结数据当中的规律。第二次浪潮的AI已经有很强的自我感知能力,但是属于“知其然,不知所以然”,只能从数据大量对比中给出结论,但是无法解释背后的原因。

第三次浪潮则是在2006以后,此时的AI已经可以适应环境,进行自我调节,还具备持续学习能力,抽象能力也大幅度提升。

(AI还有很长的路要走)

徐宗本说,因为大数据、机器学习、云计算等技术的发展,AI已经突破了“不能用”的阶段,到了“可以用”的技术拐点。不过从“可以用”到“很好用”,AI还有很长的路要走。

“目前人工智能主要靠人来收集数据,人去搭建数据模式。科学家目前为之奋斗的,就是让人工智能化走向自动化,迈向自主化。数据自动获取,自动产生。模型自动搭建。算法、场景自动切换。”徐宗本表示。

不过从人工智能已经实现的应用来看,这项技术极大地让人类的生活更加省心省力。比如图像识别已经在安防、辅助诊断等领域大放异彩,AI图像处理的程度已经超越人类。语言文字处理则破解了世界各国人民交流的障碍,也让人们从审计、阅卷等繁琐的工作中解脱出来。

徐宗本尤其提出的是,人工智能不仅能催生新的产业,对科学进步也有巨大作用。比如数学作为基础学科是基于模型来工作,人工智能是基于数据工作。通过人工智能技术的加持,科学家可以用模型和数据两种工作模式来工作,人工智能理论基础可以为数学带来新鲜血液,带来新的方法,解决数学本身的局限性。

琶洲实验室目前在做什么?

目前,美国是人工智能发展的世界领导者,而中国紧随其后。中国的人工智能也面临自身的难题,便是重应用、轻基础,原创技术和能力不足,且卡脖子技术也成为制约国家发展的隐患。作为专注与人工智能与数字经济的省实验室,琶洲实验室又该如何作为?

徐宗本说,琶洲实验室的目标便是提升中国人工智能基础理论和关键技术的原创能力,解决中国人工智能领域的一些卡脖子问题,为大湾区数字经济发展提供核心技术支撑。

“我们将突出基础研究特色,聚焦关键应用领域。鼓励坐冷板凳,为人工智能提供动力和精神食粮。关键应用领域便是智能制造、智慧医疗、智慧城市等多方面。”徐宗本说,目前琶洲实验室已经在数学基础模型、算法,脑机智能,专用芯片等领域布局了19个研发中心。

受疫情影响,人们更加重视医疗与健康。徐宗本说,琶洲实验室已经成功研发医药智能分析系统与装备,并且与基金委天元基金联合部署数学与智慧医疗重点交叉专项。琶洲实验室希望两年后推出国家级人工智能辅助医疗平台。

据徐宗本介绍,他们研发的《2D/CMC-配体/受体分析仪》实现了生物体内配体、受体特异性结合现象在体外的仿生模拟,为认识靶向药作用规律,发现新的药物先导提供了有效分析手段。该项目直指目前复杂的药物研发过程。仪器将借助AI的力量快速分析药物,找到最有效的药物组分。

而琶洲实验室的《2D/CMC-体内药物分析仪》则针对药物对人体的剂量效能进行评估。因为临床上常用的抗肿瘤药物、免疫抑制剂、精神类药物等都需要检测其体内的暴露量才能实现个体用药,从而提高药物疗效,降低副作用。该设备则可以快速对每个个体进行测量。有助于药物研发,服务于精准医疗。

人工智能与新药研发结合,这无疑能帮助人类解决当前最迫切的难题。全世界科学家都在寻找与新冠病毒对抗的药物,相信未来AI一定会成为科学家寻找药物的好帮手。

文:广州日报·新花城记者 龙锟

广州日报·新花城编辑 林传凌

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