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云栖科技评论第55期:AI将主导原子世界的科学发现进程

简介: AI将与现代计算一样,进一步融入所赋能的领域,并转化为该领域自身的技术及能力,它将不仅是一种科研方式和手段,而是与科学研究结合形成新的“AI化学”、“AI物理学”等全新的学科。

【卷首语】AI将主导原子世界的科学发现进程

在科学研究的各个领域,“偶然间的运气”充斥其中——无论是仰望星空寻找新的类地行星,还是深入微观世界了解人类基因组的构造,或是不断重复实验寻找一种新的抗癌药物,一个不可否认的事实是:直至今日,相当多人类在科学研究领域所取得的成果,仍然是通过“千万次的重复加上那么一点儿偶然所得的运气”获得的。

但这已经比100年前的先辈们要幸福的多了。自从现代计算机出现之后,形成了计算数学、计算物理学、计算化学、计算生物学等一系列计算科学,基于现代信息技术所带来的强大计算力和丰富能力,传统的科学研究可以在信息空间快速进行模拟、重现和千万次的迭代,也因此取得了前所未有的发展。

2018年以来,人工智能在化学、生物学、医学乃至天文学领域不断取得突破性的进展,AI在现代计算的基础上,形成“AI+科学”的全新生态,极大地促进甚至取得前所未有的科研成果,就像三十年前,“计算+科学”(比如计算化学)、相对理论研究方法(理论化学)和实验科学方法(实验化学)所取得的成就那样。

可以预见的是,AI将与现代计算一样,进一步融入所赋能的领域,并转化为该领域自身的技术及能力,它将不仅是一种科研方式和手段,而是与科学研究结合形成新的“AI化学”、“AI物理学”等全新的学科。

AI并不仅仅在变革科学,它正在进入原子世界,成为科学研究的一部分,直至主导科学发现的进程。

【本期全文】

1、2018年前三个月全球超15亿敏感文件被曝光

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【新闻摘要】

据韩国《中央日报》2017年披露的数据显示,当年韩国每卖出1000元的产品就有170元是来自半导体,占整体出口的比重已远超钢铁、造船、汽车等韩国传统优势产业。韩国贸易协会首席研究员文炳基表示,当年韩国半导体的出口额已相当于1993年韩国的总出口额。三星、海力士等韩国半导体企业常年占据行业排名前列。近10年来,在移动设备领域运用广泛的闪存芯片领域,韩国企业表现不俗。例如,2017年第三季度,三星电子当季度占据国际市场39%的份额,排名占据世界第一,份额占比超出第二名日本东芝近一倍。

【小云评论】韩国在半导体产业取得成功有着三个关键因素:首先是路径清晰,以自主创新和掌握自主知识产权技术为根本目标和定位,从引进技术和从事硬件的生产、加工及服务开始,对引进技术进行消化吸收,到研发一些技术等级简单的芯片,逐步提升自主创新能力,最终掌握高端核心技术;其次是坚持,在60年的发展历程中,韩国及韩国企业历经了第二次石油危机、亚洲金融危机、次贷危机等事件,却从未放弃在半导体领域的投入;最后是产业竞争与企业主导,韩国在发展半导体产业时,国家并非一味的支持、保护和投入,而是鼓励半导体领域的产业化,以及包括三星在内的企业进行充分的市场竞争。这三点,都是值得我国半导体产业借鉴的。

2、谷歌利用深度学习预测细胞荧光图像

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【新闻摘要】

在4月12日出版的《Cell》杂志上,谷歌发表的论文展示了深层神经网络能够通过透视光图像来预测其荧光图像,无需修改细胞就可以生成有标签的、有用的图像,这将使对未修改的细胞做长期追踪分析、在细胞治疗中最大程度减少侵入性的细胞检查、以及同时运用大量标签进行分析成为可能。对于这项研究,谷歌开源了网络设计、完整的训练数据和测试数据、经过训练后的模型检查点以及示例代码。

【小云评论】AI是一门科学,现在,它也在变革科学,甚至于它所展现的能力,已经不仅仅是变革科学发现的潜力,而是主导科学发现的进程,成就科学领域进入新一次的大爆发阶段。对于当代的科学家们来说,在历经了基础科学研究的实验、理论、计算三大发展阶段之后,他们幸运地遇到了AI这样一个全新的手段:AI在科学领域能够在人类的洞见和分析之外,塑造出新的视界,形成新的研究路径,发现新的未知领域,而这些,通常在过去是几十年才能够达到的成就。

3、HyperloopTT开建第三条“超级高铁”测试轨道

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【新闻摘要】

Hyperloop 交通技术公司(HyperloopTT)4月16日宣布,正在法国研究中心附近建造一条一公里长的测试轨道。该测试轨道的建造工作由两个阶段组成,首先将在2018年内建成第一段320米的封闭系统管道,2019年会再建造完成另一段1公里长的完整规模测试系统轨道,与此同时,该公司正在西班牙建造一枚全尺寸的成员舱,预计今年夏天即可交付测试。此外,该公司推进全尺寸、预载客“超级高铁”的建造,据说真空管道内的运行速度可达 760 英里/小时。

【小云评论】在“超级高铁”领域,欧美公司走在了前列,中国正在加紧追赶的步伐。宣布开建第三条测试线路几天后,HyperloopTT达成了在阿联酋建设首条商业性超级高铁的合同,其成员舱的计划也在按期推进;Virgin Hyperloop One则在美国拉斯维加斯的沙漠地带刚刚完成240 英里/小时的先期测试;“硅谷钢铁侠”埃隆?马斯克也宣布了其进行“超级高铁”加速和刹车的测试,但目前为止,无论是中国航天科工公司还是中国中车集团,中国的“追赶者”们都还在论证预研的过程中,在建立了高铁的中国标准之后,中国在“超级高铁”上的步伐或许应当迈得更大一些。在前沿技术上,胜算不止是依靠辛勤工作,更需要“往前多看一点”。

4、ABB实现盈利增长 二季度将完成对通用电气相关业务整合

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【新闻摘要】

据ABB公布的数据显示,这家工业巨头第一季度订单额增长6%,四大事业部订单额均实现同比增长,ABB集团首席执行官史毕福宣布,将继续投资于销售、研发以及领先的ABB Ability数字化平台与解决方案,该解决方案平台目前已经有多达210余种产品及服务,赢得了多个重要的合作订单,包括澳大利亚两条重要的高压直流线路升级项目订单,以及挪威特隆赫姆市电动汽车充电解决方案订单。此外,史毕福透露,ABB正在积极筹备,预计将于2018年第二季度完成对通用电气工业系统业务的收购并启动后续整合工作。

【小云评论】同是工业巨头,ABB与通用电气的境遇可谓“冰火两重天”:通用电气的数字化转型推手杰夫?伊梅尔特离职,Predix工业互联网平台放弃成为工业物联网安卓系统的宏伟计划,战略核心部门通用电气 Digital日渐式微。ABB不仅收购了通用电气全球工业解决方案业务,更在2018年第一季度拿出了值得肯定的成绩。雄心壮志的通用电气到底做错了什么?短期盈利要求、预算缩减、管理和架构混乱、战略方向模糊以及短视的管理层,在外界看来,通用电气的数字化转型之路几乎踩上了每一处失败的深坑。有一种观点值得关注:在通用电气,真正把数字化转型作为一种“信仰和文化”的只有杰夫?伊梅尔特,而通用电气则败在了“没有在内部形成一种共识,数字化转型应当是全公司所接受的文化、价值观和信仰”。

5、外媒称联想成为全球最差科技股

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【新闻摘要】

彭博社4月23日刊文称,联想集团股价走势目前步履维艰,系彭博社统计171支全球科技股中表现最差的一支,尤其最近该股面临从恒生指数中被剔除的风险。自2013年3月被重新纳入香港恒生指数以来,联想股价已经下跌56%,市值蒸发58亿美元,而据彭博社编制的数据,过去十年间,所有被剔除股票平均下跌幅度为48%。

【小云评论】熟悉联想历史的人都知道,曾经有一段著名的“技工贸”与“贸工技”之争:当时蒸蒸日上的联想,在选择从技术到产品再到贸易,还是以贸易为主导向技术的道路上产生了极大的分歧,后来的结果众人皆知,也正是“贸工技”的胜出导致了联想今日的窘境。通过不断收购同类型业务所获得的扩张,往往只是“虚胖”,只有通过掌握核心技术、占据行业高点,才能真正的“Strong”。

6、欧洲科学家实现 20 量子比特的全受控量子纠缠

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【新闻摘要】

4月19日,奥地利科学院量子光学与量子信息研究所的科学家宣布,在多方合作下,能够在 3/4/5 量子比特组间检测到真正的多量子纠缠,实现了基于 20 量子比特的全受控多量子纠缠,其中,合作方之一的IQOQ 研究团队利用激光将 20 个钙原子在离子阱实验中纠缠,并观测这个系统中多粒子纠缠的动态扩展;另一个合作方因斯布鲁克大学在实验中生成了一列 20 个原子比特系统内的多量子纠缠。科学家们相信,他们的研究成果能够适用于量子模拟或量子信息处理等实际应用,会被广泛应用。

【小云评论】量子计算的进展远比此前预想的要快、要多。过去半年,谷歌、IBM、微软、英特尔等公司都宣布了在各自量子计算研究方向上取得的成果,特别是在对量子比特叠加、纠缠、测量和纠错的优化控制上,量子计算的进展远比此前预想的要快、要多,对量子比特操控的数量和质量都处于飞速提升中。量子计算只是前沿科技发展模式的一个缩影,一旦成为业界投入的重点,前沿科技将马上步入快速发展周期,在很短的时间内不断取得突破性的进展。因此,对于前沿科技的发展:一是要保持持续的敏感性,绝不可掉以轻心,要顺势而为,更要乘胜追击;二是认准目标之后必须“All in”,绝不可瞻前顾后、畏手畏脚。

7、SpaceX成功将TESS送入轨道

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【新闻摘要】

4月19日太空探索技术公司SpaceX在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心第40号发射台上成功地发射了一枚“猎鹰9号”火箭,并顺利地将美国国家航空航天局(NASA)新一代太空望远镜“凌日系外行星勘测卫星”(TESS)送入轨道。TESS是由NASA投资3.37亿美元资助的一个项目,由麻省理工学院(MIT)的科学家们负责研究。其主要任务是接棒开普勒(Keple)太空望远镜,观测外星生命迹象,寻找“第二地球”。

【小云评论】截止此次发射,SpaceX已经成功完成了24次火箭回收任务,同时,猎鹰9号火箭也成功完成了第53次发射任务,但更值得注意的是,除了1次失败和1次猎鹰重型火箭测试外,SpaceX在2018年的前4个月已经成功执行了5次商业发射任务,这样的速度,无论是美国的NASA还是其他国家的非商业火箭发射机构来说,只能望其项背。SpaceX的成功不仅仅是一家公司的成功,它更加说明在开放的商业环境下,原本高不可攀的前沿科技,往往能够得到快速的发展和高效的应用,不仅是航空航天技术,生物医药、芯片制造等领域,都是如此。

8、FDA通过首款完全自主人工智能诊断系统

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【新闻摘要】

4月初,美国食品及药品监督管理局(FDA)批准通过了首个应用于一线医疗的自主式人工智能诊断设备。这款叫做IDx-DR的软件程序由IDx公司研发,可以在无专业医生参与的情况下,通过查看视网膜照片对糖尿病性视网膜病变进行诊断,在前期的临床试验中,通过对10个主要治疗地点的900名患者的视网膜照片进行分析,IDx-DR正确检测到糖尿病性视网膜病变的准确率为87%,正确识别没有发病患者的准确率为90%。IDx-DR类AI产品的批准通过,可以使普通人更方便自主地完成常规诊断,同时极大地节约了社会成本。

【小云评论】AI诊断爆炸时代已然来临。不止是在糖尿病性视网膜病变,在黄斑变性、阿尔茨海默病、心血管疾病和中风风险,以及心脏病、癌症、儿童自闭症等疾病的诊断上,AI都能够通过对病患的数据进行分析,为医生给出诊断建议,帮助医生更快、更精准地做出诊断。AI正在重新定义疾病诊疗的流程、方式和判断依据,形成“AI+医学”的全新形态。更重要的是,“AI+医学”有力地驳斥了“AI威胁论”、“AI陷阱论”:技术是中立的,所谓技术的价值观是创造者和使用者的价值观的再现。

9、美国研究人员开发出可充电水基锌电池

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【新闻摘要】

美国研究人员将传统的锌电池技术与水电池技术相结合,开发出了容量更大、安全性更高的水基锌可充电电池,这一新的电池使用新型的含水电解质,替代传统锂离子电池中使用的易燃有机电解质,大大提高了电池的安全性;通过添加金属锌以及在电解液中添加盐,则有效提高了电池的能量密度。与锂电池相比,水基锌电池不仅可在能量密度方面与其一较高下,而且安全得多,不会有爆炸或引发火灾的风险。

【小云评论】作为一项制约当前信息技术发展的关键能源技术,谁能够在电池技术上取得突破,谁就能整体提升科技竞争的实力,但想要在电池技术上取得突破非常困难,需要耐得住寂寞进行数千乃至上万次的实验,才有可能找到新的突破点——电池技术是材料科学和电化学的综合体,是今天少数仍然主要依靠试验测试的实验科学之一,电池技术所面临的艰巨挑战和未知的前路,常被形容为“与上帝在搏斗”。对于信息产业的从业人员,特别是在中国尚处落后的领域,需要学习一点“搞电池的精神”。

10、全球车用芯片订单全面爆棚

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【新闻摘要】

据日经新闻报道,MCU (集成闪存微控制器)龙头日企瑞萨电子为了集中资源在技术研发,将减少自己生产,扩大委外代工,计划将最先进的车用 MCU 全数交给台积电代工,无独有偶,在中、低端 MCU 产品是占满 8 寸厂产能的情况下,同样是全球前五大 MCU 供应商的意法半导体则是因为产能满载,早前一度对客户发出暂停出货的通知,引爆一波 MCU 大缺货潮。由于车用MCU的需求爆棚,加之指纹识别芯片、电源管理芯片、车用芯片、MCU、模拟芯片等需求同时引爆,台积电、联电等 8 寸厂的代工产能告急。

【小云评论】由于消费大众对安全性、数字车载服务以及智能辅助驾驶等方面的要求不断提升,包括自动跟车、全景监控在内的先进驾驶辅助系统(ADAS)的需求量飙升,与此同时,电动车的销量也在节节攀升,导致全球车用半导体器件的需求量几乎以成倍的速度增长。但这还只是爆发的前夜,随着自动驾驶及与之配套的智能道路的发展,车用、道路用芯片的需求量将呈指数级(而不是倍数)的增加,以目前全球半导体行业的承载能力,无论是芯片设计、材料和产能都存在着极大的缺口。“未雨绸缪,才能有备无患”,中国半导体行业需要对此作出积极的响应和尽可能的充足准备,否则必然会错过一个前所未有的风口。

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