AI“聯合科學家”重塑科研協作方式

【科技創新世界潮】

◎本報記者 張佳欣

2024年春的一天，美國斯坦福大學病理學家托馬斯·蒙廷開啓了一場前所未有的“實驗室會議”——與6位由人工智能（AI）驅動的“虛擬科學家”共商阿爾茨海默病的治療策略。這些AI被賦予不同的專業角色，從神經科學家到藥物化學家，在幾分鐘內展開多輪討論，最終生成了一份長達一萬多字的會議紀要。這場看似科幻的情景，其實是一個新興趨勢的縮影：以多智能體語言模型組成“AI科研團隊”，模擬真實研究協作過程，幫助科學家節省時間、完善假設，甚至激發新的科學靈感。開發者稱這種系統為“聯合科學家”。

多家機構打造“虛擬實驗室”

今年2月，谷歌旗下“深度思維”公司推出了一款名為“AI聯合科學家”的軟件。該軟件由6個AI代理組成，分別負責想法生成、反思或批評、概念演進、去重、排序和總結審稿，均由谷歌的Gemini 2.0模型驅動。這套系統是谷歌生物醫學AI研究工作的延伸。在一項早期測試中，該系統在兩天內就解決了困擾科學家十多年的科學謎題。

美國斯坦福大學也在去年11月推出了“虛擬實驗室”系統，蒙廷試用的正是這個版本。科技媒體Freethink網站報道稱，目前，該系統以OpenAI的GPT-4o為基礎，默認配備“首席研究員”和“評論者”兩個角色，用户可自由添加更多代理並設定他們的專業領域，快速生成模擬會議記錄。

在中國，上海人工智能實驗室的研究團隊也在開發虛擬科學家系統，名為“VirSci”，專注於模擬科學家團隊的合作過程，以推動科研創新。

英國《自然》雜誌報道稱，這些系統所用的大型語言模型（LLM）不僅僅是在“你一言我一語”地交換觀點，它們還具備聯網檢索信息、執行代碼、調用專業工具等功能，屬於一種“代理式AI”系統。這一術語目前尚不嚴格，但一般指LLM在一定程度上能自主承擔任務。美國阿貢國家實驗室的計算機科學家裏克·史蒂文斯指出，多個AI代理協同作戰，可連續數小時專注於解決複雜科學問題，不會走神，也不會疲憊。

AI科研團隊是否靠譜

那麼問題來了：這些AI之間的對話，像是一屋子的諾貝爾獎得主，還是一羣本科生？它們的想法是天方夜譚、空洞無趣，還是令人振奮、值得深挖？

現階段的AI代理系統確實存在“幻覺”問題，即生成錯誤或虛構的信息。但芝加哥大學計算機科學家史蒂文斯指出，通過引入“評論者”或“評審者”的角色，系統往往能有效篩除不合理內容，提升整體可靠性。他還認為，即便是“幻覺”，在頭腦風暴場景下也可能激發出意想不到的創意，前提是有專家把關。

現有研究也發現，多代理協作確實優於單一AI。以GPT-4o為例，斯坦福大學團隊發現，若在對話中加入一名“評論者”，該模型在研究生水平的科學測試中的表現會提高几個百分點，在實際科研應用中的回答也更加精準，例如在放射治療方案設計方面更具邏輯。

谷歌也曾對其聯合科學家系統展開評估，結果顯示，人類專家更傾向於由多個AI協作生成的回答，認為其更具新意和科研潛力。

關於多少名AI代理、幾輪互動最為有效，科學界也正在尋找答案。上海人工智能實驗室計算機科學家董楠卿等人開發VirSci系統時發現，最佳創造力出現在“8個代理人×每人5輪發言”的設置下。而斯坦福大學的斯旺森則表示，超過3個專家後輸出常常變得冗餘，3輪之後系統也容易跑題。

AI的點子到底有多新

谷歌在宣佈其聯合科學家系統時表示，該系統幫助研究者提出了“新穎的預測”。例如，斯坦福大學的加里·佩爾茨用谷歌的“AI聯合科學家”系統尋找治療肝纖維化的新藥時，AI團隊在分析背景信息後提出3種藥物建議，其中2種在實驗中顯示出療效，反而優於他自己挑選的方案。但同時，一些科學家則認為這些建議其實“談不上什麼新意”。

類似的爭議也出現在帝國理工學院微生物學家何塞·佩納德斯團隊測試谷歌系統時。AI在閲讀背景文獻後，提出了一種未見於任何文獻的新假設：移動遺傳元件可“跨細胞偷取”噬菌體尾部。這一觀點挑戰主流，卻與該團隊通過未公開實驗得出的結論一致。佩納德斯認為，儘管AI只是把已有信息作了一個“顯而易見”的推理，但其本身就是科學進步。

《自然》雜誌指出，這類AI系統目前更像是一種科研助理：它們通過總結資料、激發靈感、提出新角度或查漏補缺，幫助研究者節省時間，提高效率。但是否能催生真正顛覆性的想法，還需長期驗證。

目前，這類多智能體語言模型系統尚未以大眾化、便捷的方式廣泛提供。但研究人員普遍認為，AI聯合科學家終將成為科研日常的一部分，就像搜索引擎一樣，不過這並不意味着它能取代人類。史蒂文斯提醒，如果年輕科研人員過度依賴AI，可能會損害其自主思考和學習能力。西班牙癌症研究者巴里加也表示，過度依賴AI，就如同把思考過程“外包”，而那正是科研中最有趣的部分。