Прорывы в науке, сделанные ИИ в 2024 году: археологические находки, разговоры с кашалотами и сворачивание белков

Искусственный интеллект или машинное обучение стали центральной темой множества новостей в этом году. И заслуженно, хотя во всём этом присутствует известная доля рекламы. Поскольку впереди недели, подводящие итог года, журналисты CNN выступили со статьёй-разминкой, рассказавшей о четырёх неожиданных прорывах в науке в 2024 году, совершённых благодаря использованию искусственного интеллекта.

Внешний вид обугленного свитка, который был прочитан с помощью ИИ. Источник изображения: scrollprize.org

Первой рассказана история об археологическом открытии. Машинное обучение помогло прочитать ряд фрагментов спёкшегося и окаменевшего древнеримского свитка из Геркуланума, погребённого во время извержения Везувия в 79 году н.э. Найдено несколько таких свитков, во всех смыслах представляющих собой головешку, а не документ. Физически развернуть их и прочесть нет никакой возможности. Помогла рентгеновская томография и машинное обучение, которое выявило закономерности в химической структуре образца и помогло не только разделить слои свитка, но также отследить следы сгоревших чернил и начать читать текст.

Вторая история о том, что благодаря ИИ становится яснее фонетическая база «языка» животных. В перспективе машинное обучение может помочь людям научиться понимать «речь» животных. Учёные начали с кашалотов, которые известны своей достаточно сложной и структурированной системой звукового общения. ИИ проанализировал около 9000 записей обмена сообщениями 60 кашалотов в Карибском море.

Нейросеть обнаружила 18 типов ритма, пять типов темпа, три типа вариаций продолжительности и два типа дополнительных щелчков, добавляемых в конце кода в группе более коротких кодов. Этого более чем достаточно для общения любой сложности, но расшифровки всего этого пока нет. Но благодаря найденным «словам» и примерам «построения фраз» учёные намерены начать говорить с китами и посмотреть на их реакцию. Та же практика может быть применена к любым животным.

Третья история продолжает тему археологии. В перуанской пустыне Наска остались огромные рисунки на земле — геоглифы. С уровня земли их не разглядеть. Геоглифы были обнаружены случайно с самолётов в воздухе. Обычно это стилизованные изображения животных, людей или орнаменты. До недавнего времени были открыты 430 изображений. Обученный на этих примерах ИИ смог открыть ещё 303 рисунка, неизвестных ранее, предложив 47 000 кандидатов, которые он посчитал нужным выделить в рельефе пустыни. Как видим, очень много ошибок, что говорит о несовершенстве алгоритма. Но почти удвоение найденных археологических памятников — это определённо удача.

Четвёртая история, пожалуй, может оставить самый значимый след в истории человечества. Это история о предсказании сворачивания белков. Белки состоят из двух десятков аминокислот, но комбинаций и следующих из этого пространственных форм белков сотни миллионов. Чтобы белок реагировал с живой клеткой организма человека, он должен принимать ту или иную 3D-форму — это как подобрать ключ к замку, один его откроет, а второй просто кусок ненужного железа. Искусственный интеллект в виде пакета AlphaFold компании Google DeepMind научился анализировать все известные учёным белки и может предсказывать новые, ещё не открытые. Это лекарства и многое другое для улучшения здоровья людей.

И, наконец, самым ясным фактом признания ИИ в земной науке стало присуждение Нобелевских премий по физике и химии в этом году учёным, разработавшим соответствующие нейронные сети для открытий в области этих наук. Новый инструмент оказался к месту и ко времени, предопределив развитие науки на многие годы вперёд.