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雲栖科技評論第55期:AI将主導原子世界的科學發現程序

【卷首語】AI将主導原子世界的科學發現程序

在科學研究的各個領域,“偶然間的運氣”充斥其中——無論是仰望星空尋找新的類地行星,還是深入微觀世界了解人類基因組的構造,或是不斷重複實驗尋找一種新的抗癌藥物,一個不可否認的事實是:直至今日,相當多人類在科學研究領域所取得的成果,仍然是通過“千萬次的重複加上那麼一點兒偶然所得的運氣”獲得的。

但這已經比100年前的先輩們要幸福的多了。自從現代計算機出現之後,形成了計算數學、計算實體學、計算化學、計算生物學等一系列計算科學,基于現代資訊技術所帶來的強大計算力和豐富能力,傳統的科學研究可以在資訊空間快速進行模拟、重制和千萬次的疊代,也是以取得了前所未有的發展。

2018年以來,人工智能在化學、生物學、醫學乃至天文學領域不斷取得突破性的進展,AI在現代計算的基礎上,形成“AI+科學”的全新生态,極大地促進甚至取得前所未有的科研成果,就像三十年前,“計算+科學”(比如計算化學)、相對理論研究方法(理論化學)和實驗科學方法(實驗化學)所取得的成就那樣。

可以預見的是,AI将與現代計算一樣,進一步融入所賦能的領域,并轉化為該領域自身的技術及能力,它将不僅是一種科研方式和手段,而是與科學研究結合形成新的“AI化學”、“AI實體學”等全新的學科。

AI并不僅僅在變革科學,它正在進入原子世界,成為科學研究的一部分,直至主導科學發現的程序。

【本期全文】

1、2018年前三個月全球超15億敏感檔案被曝光

雲栖科技評論第55期:AI将主導原子世界的科學發現程式

【新聞摘要】

據南韓《中央日報》2017年披露的資料顯示,當年南韓每賣出1000元的産品就有170元是來自半導體,占整體出口的比重已遠超鋼鐵、造船、汽車等南韓傳統優勢産業。南韓貿易協會首席研究員文炳基表示,當年南韓半導體的出口額已相當于1993年南韓的總出口額。三星、海力士等南韓半導體企業常年占據行業排名前列。近10年來,在移動裝置領域運用廣泛的閃存晶片領域,南韓企業表現不俗。例如,2017年第三季度,三星電子當季度占據國際市場39%的份額,排名占據世界第一,份額占比超出第二名日本東芝近一倍。

【小雲評論】南韓在半導體産業取得成功有着三個關鍵因素:首先是路徑清晰,以自主創新和掌握自主知識産權技術為根本目标和定位,從引進技術和從事硬體的生産、加工及服務開始,對引進技術進行消化吸收,到研發一些技術等級簡單的晶片,逐漸提升自主創新能力,最終掌握高端核心技術;其次是堅持,在60年的發展曆程中,南韓及南韓企業曆經了第二次石油危機、亞洲金融危機、次貸危機等事件,卻從未放棄在半導體領域的投入;最後是産業競争與企業主導,南韓在發展半導體産業時,國家并非一味的支援、保護和投入,而是鼓勵半導體領域的産業化,以及包括三星在内的企業進行充分的市場競争。這三點,都是值得我國半導體産業借鑒的。

2、谷歌利用深度學習預測細胞熒光圖像

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【新聞摘要】

在4月12日出版的《Cell》雜志上,谷歌發表的論文展示了深層神經網絡能夠通過透視光圖像來預測其熒光圖像,無需修改細胞就可以生成有标簽的、有用的圖像,這将使對未修改的細胞做長期追蹤分析、在細胞治療中最大程度減少侵入性的細胞檢查、以及同時運用大量标簽進行分析成為可能。對于這項研究,谷歌開源了網絡設計、完整的訓練資料和測試資料、經過訓練後的模型檢查點以及示例代碼。

【小雲評論】AI是一門科學,現在,它也在變革科學,甚至于它所展現的能力,已經不僅僅是變革科學發現的潛力,而是主導科學發現的程序,成就科學領域進入新一次的大爆發階段。對于當代的科學家們來說,在曆經了基礎科學研究的實驗、理論、計算三大發展階段之後,他們幸運地遇到了AI這樣一個全新的手段:AI在科學領域能夠在人類的洞見和分析之外,塑造出新的視界,形成新的研究路徑,發現新的未知領域,而這些,通常在過去是幾十年才能夠達到的成就。

3、HyperloopTT開建第三條“超級高鐵”測試軌道

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Hyperloop 交通技術公司(HyperloopTT)4月16日宣布,正在法國研究中心附近建造一條一公裡長的測試軌道。該測試軌道的建造工作由兩個階段組成,首先将在2018年内建成第一段320米的封閉系統管道,2019年會再建造完成另一段1公裡長的完整規模測試系統軌道,與此同時,該公司正在西班牙建造一枚全尺寸的成員艙,預計今年夏天即可傳遞測試。此外,該公司推進全尺寸、預載客“超級高鐵”的建造,據說真空管道内的運作速度可達 760 英裡/小時。

【小雲評論】在“超級高鐵”領域,歐美公司走在了前列,中國正在加緊追趕的步伐。宣布開建第三條測試線路幾天後,HyperloopTT達成了在阿聯酋建設首條商業性超級高鐵的合同,其成員艙的計劃也在按期推進;Virgin Hyperloop One則在美國拉斯維加斯的沙漠地帶剛剛完成240 英裡/小時的先期測試;“矽谷鋼鐵俠”埃隆?馬斯克也宣布了其進行“超級高鐵”加速和刹車的測試,但目前為止,無論是中國航天科工公司還是中國中車集團,中國的“追趕者”們都還在論證預研的過程中,在建立了高鐵的中國标準之後,中國在“超級高鐵”上的步伐或許應當邁得更大一些。在前沿技術上,勝算不止是依靠辛勤工作,更需要“往前多看一點”。

4、ABB實作盈利增長 二季度将完成對通用電氣相關業務整合

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據ABB公布的資料顯示,這家工業巨頭第一季度訂單額增長6%,四大事業部訂單額均實作同比增長,ABB集團首席執行官史畢福宣布,将繼續投資于銷售、研發以及領先的ABB Ability數字化平台與解決方案,該解決方案平台目前已經有多達210餘種産品及服務,赢得了多個重要的合作訂單,包括澳洲兩條重要的高壓直流線路更新項目訂單,以及挪威特隆赫姆市電動汽車充電解決方案訂單。此外,史畢福透露,ABB正在積極籌備,預計将于2018年第二季度完成對通用電氣工業系統業務的收購并啟動後續整合工作。

【小雲評論】同是工業巨頭,ABB與通用電氣的境遇可謂“冰火兩重天”:通用電氣的數字化轉型推手傑夫?伊梅爾特離職,Predix工業網際網路平台放棄成為工業物聯網安卓系統的宏偉計劃,戰略核心部門通用電氣 Digital日漸式微。ABB不僅收購了通用電氣全球工業解決方案業務,更在2018年第一季度拿出了值得肯定的成績。雄心壯志的通用電氣到底做錯了什麼?短期盈利要求、預算縮減、管理和架構混亂、戰略方向模糊以及短視的管理層,在外界看來,通用電氣的數字化轉型之路幾乎踩上了每一處失敗的深坑。有一種觀點值得關注:在通用電氣,真正把數字化轉型作為一種“信仰和文化”的隻有傑夫?伊梅爾特,而通用電氣則敗在了“沒有在内部形成一種共識,數字化轉型應當是全公司所接受的文化、價值觀和信仰”。

5、外媒稱聯想成為全球最差科技股

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彭博社4月23日刊文稱,聯想集團股價走勢目前步履維艱,系彭博社統計171支全球科技股中表現最差的一支,尤其最近該股面臨從恒生指數中被剔除的風險。自2013年3月被重新納入香港恒生指數以來,聯想股價已經下跌56%,市值蒸發58億美元,而據彭博社編制的資料,過去十年間,所有被剔除股票平均下跌幅度為48%。

【小雲評論】熟悉聯想曆史的人都知道,曾經有一段著名的“技工貿”與“貿工技”之争:當時蒸蒸日上的聯想,在選擇從技術到産品再到貿易,還是以貿易為主導向技術的道路上産生了極大的分歧,後來的結果衆人皆知,也正是“貿工技”的勝出導緻了聯想今日的窘境。通過不斷收購同類型業務所獲得的擴張,往往隻是“虛胖”,隻有通過掌握核心技術、占據行業高點,才能真正的“Strong”。

6、歐洲科學家實作 20 量子比特的全受控量子糾纏

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4月19日,奧地利科學院量子光學與量子資訊研究所的科學家宣布,在多方合作下,能夠在 3/4/5 量子比特組間檢測到真正的多量子糾纏,實作了基于 20 量子比特的全受控多量子糾纏,其中,合作方之一的IQOQ 研究團隊利用雷射将 20 個鈣原子在離子阱實驗中糾纏,并觀測這個系統中多粒子糾纏的動态擴充;另一個合作方因斯布魯克大學在實驗中生成了一列 20 個原子比特系統内的多量子糾纏。科學家們相信,他們的研究成果能夠适用于量子模拟或量子資訊處理等實際應用,會被廣泛應用。

【小雲評論】量子計算的進展遠比此前預想的要快、要多。過去半年,谷歌、IBM、微軟、英特爾等公司都宣布了在各自量子計算研究方向上取得的成果,特别是在對量子比特疊加、糾纏、測量和糾錯的優化控制上,量子計算的進展遠比此前預想的要快、要多,對量子比特操控的數量和品質都處于飛速提升中。量子計算隻是前沿科技發展模式的一個縮影,一旦成為業界投入的重點,前沿科技将馬上步入快速發展周期,在很短的時間内不斷取得突破性的進展。是以,對于前沿科技的發展:一是要保持持續的敏感性,絕不可掉以輕心,要順勢而為,更要乘勝追擊;二是認準目标之後必須“All in”,絕不可瞻前顧後、畏手畏腳。

7、SpaceX成功将TESS送入軌道

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4月19日太空探索技術公司SpaceX在美國佛羅裡達州肯尼迪航天中心第40号發射台上成功地發射了一枚“獵鷹9号”火箭,并順利地将美國國家航空航天局(NASA)新一代太空望遠鏡“淩日系外行星勘測衛星”(TESS)送入軌道。TESS是由NASA投資3.37億美元資助的一個項目,由麻省理工學院(MIT)的科學家們負責研究。其主要任務是接棒開普勒(Keple)太空望遠鏡,觀測外星生命迹象,尋找“第二地球”。

【小雲評論】截止此次發射,SpaceX已經成功完成了24次火箭回收任務,同時,獵鷹9号火箭也成功完成了第53次發射任務,但更值得注意的是,除了1次失敗和1次獵鷹重型火箭測試外,SpaceX在2018年的前4個月已經成功執行了5次商業發射任務,這樣的速度,無論是美國的NASA還是其他國家的非商業火箭發射機構來說,隻能望其項背。SpaceX的成功不僅僅是一家公司的成功,它更加說明在開放的商業環境下,原本高不可攀的前沿科技,往往能夠得到快速的發展和高效的應用,不僅是航空航天技術,生物醫藥、晶片制造等領域,都是如此。

8、FDA通過首款完全自主人工智能診斷系統

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4月初,美國食品及藥品監督管理局(FDA)準許通過了首個應用于一線醫療的自主式人工智能診斷裝置。這款叫做IDx-DR的軟體程式由IDx公司研發,可以在無專業醫生參與的情況下,通過檢視視網膜照片對糖尿病性視網膜病變進行診斷,在前期的臨床試驗中,通過對10個主要治療地點的900名患者的視網膜照片進行分析,IDx-DR正确檢測到糖尿病性視網膜病變的準确率為87%,正确識别沒有發病患者的準确率為90%。IDx-DR類AI産品的準許通過,可以使普通人更友善自主地完成正常診斷,同時極大地節約了社會成本。

【小雲評論】AI診斷爆炸時代已然來臨。不止是在糖尿病性視網膜病變,在黃斑變性、阿爾茨海默病、心血管疾病和中風風險,以及心髒病、癌症、兒童自閉症等疾病的診斷上,AI都能夠通過對病患的資料進行分析,為醫生給出診斷建議,幫助醫生更快、更精準地做出診斷。AI正在重新定義疾病診療的流程、方式和判斷依據,形成“AI+醫學”的全新形态。更重要的是,“AI+醫學”有力地駁斥了“AI威脅論”、“AI陷阱論”:技術是中立的,所謂技術的價值觀是創造者和使用者的價值觀的再現。

9、美國研究人員開發出可充電水基鋅電池

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美國研究人員将傳統的鋅電池技術與水電池技術相結合,開發出了容量更大、安全性更高的水基鋅可充電電池,這一新的電池使用新型的含水電解質,替代傳統锂離子電池中使用的易燃有機電解質,大大提高了電池的安全性;通過添加金屬鋅以及在電解液中添加鹽,則有效提高了電池的能量密度。與锂電池相比,水基鋅電池不僅可在能量密度方面與其一較高下,而且安全得多,不會有爆炸或引發火災的風險。

【小雲評論】作為一項制約目前資訊技術發展的關鍵能源技術,誰能夠在電池技術上取得突破,誰就能整體提升科技競争的實力,但想要在電池技術上取得突破非常困難,需要耐得住寂寞進行數千乃至上萬次的實驗,才有可能找到新的突破點——電池技術是材料科學和電化學的綜合體,是今天少數仍然主要依靠試驗測試的實驗科學之一,電池技術所面臨的艱巨挑戰和未知的前路,常被形容為“與上帝在搏鬥”。對于資訊産業的從業人員,特别是在中國尚處落後的領域,需要學習一點“搞電池的精神”。

10、全球車用晶片訂單全面爆棚

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據日經新聞報道,MCU (內建閃存微控制器)龍頭日企瑞薩電子為了集中資源在技術研發,将減少自己生産,擴大委外代工,計劃将最先進的車用 MCU 全數交給台積電代工,無獨有偶,在中、低端 MCU 産品是占滿 8 寸廠産能的情況下,同樣是全球前五大 MCU 供應商的意法半導體則是因為産能滿載,早前一度對客戶發出暫停出貨的通知,引爆一波 MCU 大缺貨潮。由于車用MCU的需求爆棚,加之指紋識别晶片、電源管理晶片、車用晶片、MCU、模拟晶片等需求同時引爆,台積電、聯電等 8 寸廠的代工産能告急。

【小雲評論】由于消費大衆對安全性、數字車載服務以及智能輔助駕駛等方面的要求不斷提升,包括自動跟車、全景監控在内的先進駕駛輔助系統(ADAS)的需求量飙升,與此同時,電動車的銷量也在節節攀升,導緻全球車用半導體器件的需求量幾乎以成倍的速度增長。但這還隻是爆發的前夜,随着自動駕駛及與之配套的智能道路的發展,車用、道路用晶片的需求量将呈指數級(而不是倍數)的增加,以目前全球半導體行業的承載能力,無論是晶片設計、材料和産能都存在着極大的缺口。“未雨綢缪,才能有備無患”,中國半導體行業需要對此作出積極的響應和盡可能的充足準備,否則必然會錯過一個前所未有的風口。

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