127|AI助力复杂物理学研究,解锁观测物质相变的新视角

伙伴们,快刀广播站又开始广播了。

虽然AI领域每天都有大量的新闻产生,也有很多的新产品发布,特别是当你打开短视频,就会看到非常多的标题上写着“一夜之间变天了”“又一款AI逆天神器”。反正看多了,你会觉得“逆天”就像大型广播体操时,我们手里拿的各种颜色的板子。只要你想,什么产品都能逆几次天。

快刀广播站在追热点新闻时不会那么快,我一方面是想让子弹飞一会儿,另一方面是希望能多介绍AI对领域底层的改变,这样也许能给大家更多的启发。

我今天要和大家介绍的这款AI产品,是应用在科研领域,由麻省理工大学和瑞士巴塞尔大学的研究人员一起开发。做的是用人工智能去识别物质之间的相变,“相”是相片的相,“变”是变化的变。你千万不要一听名字,就觉太高深了,自己一定听不懂。

我先和你简单地解释一下,我们都学过水有三种形态:液体、固体和气体,“相变”指的就是物质从一种状态,转变成另外一种状态的过程,最常见的是当温度或者压力变化时,水会在固态的冰、液态的水和气态的水蒸气,三种状态中变化。

水的变化是最普遍、清晰的。还有很多材料,会在不同的条件下发生变化。但是传统方法需要依靠物理学家的经验,手动去构建状态变化图,这个不但效率低,也很难复制到其他项目中。

这个研究团队开发出了一个新的技术框架,可以自动分类物理系统的状态变化,帮助科学家研究新材料,这个方法不仅能减少科学家的精力投入,更能从数据上提升精度,减少人为偏差。

举个例子,如果是研究特殊金属如何在某些条件下变成超导体,传统的方式需要经过非常多的实验和计算,一点点改变条件,慢慢找出这些材料在不同条件下的变化,不但慢,而且极其容易出错。但是现在,有了这个框架,可以快速扫描和分析大量数据,通过AI学习现有数据的概率分布,生成新的数据点,再通过数据点反推实验公式或者训练分类器。

不仅仅是提高效率,由于AI自己拥有大量的数据和知识储备,再加上新的实验数据,还能帮助到年轻的科研学者,顺利完成复杂课题,极大地降低了难度。例如,其中一个使用场景,是通过和AI助手聊天的方式,直接问“这个物质是在高温还是低温下产生的?”“这个合成材料的成分到底是什么?”AI都可以非常快速地回答,这在之前需要花很多时间去计算和查找资料。

这个研究项目不只是在物理领域的单点突破,为其他学者提供了非常好用的科研基础,特别是那些涉及跨学科、跨领域的项目,可能这个学者在某一个领域是学术权威,但是在另外一个领域并不擅长,现在他可以在AI的帮助下,进行物理、化学、生物、科技、新材料领域的复杂研究项目了。

其实今年以来,AI在各个领域里的小工具已经非常多了,光是生产短视频这一项就已经有非常多AI工具了,比如写文案的、写标题的、写分镜头的、写图片描述的,还有一键图文生成短视频的、自动识别音频加字幕的、自动剪辑的,所以现在考验的其实不是AI的能力,而是我们是不是能精准定义自己的需求,再去找到相应的工具解决问题。

例如今天文章里的这个项目,肯定解决不了写论文的问题,也解决不了科研没想法的问题,但是它可以解决之前需要人工去盯实验进展,观测物质一点点变化的过程。从观察到数据收集,再到数据分析,这几个环节可以提效很多。

如果我们能把自己每天的工作分成四个主要部分,每个部分再拆分成五个环节,然后再针对每个环节找到靠谱的效率工具,时间一长,每个环节的效率都会有极大提升,我们自己对AI工具的领导力也会有显著提升。当然,如果你找不到解决这个问题的效率工具,而这个需求市场又足够精准,那么就先恭喜你找到了一个创业的机会点。

我一月份去美国的时候,参观过一个顶尖的新材料实验室。带队的教授告诉我,AI对他们的研究帮助特别大。例如,AI可以分析他们当前研究方向的各种数据,然后提出很多猜测方案。人类需要做的是做出决策,从中间选出哪些方案先放弃,哪些方案可以进一步实验。确定完这些之后,就有三个机械臂开始自动化地调配各种材料物质,完成方案里的计划。而且这些机械臂24小时都不用休息。教授说,以前在国内搞科研时,常自嘲是“科研民工”,因为那时大部分工作都是反反复复实验,并没有太多的技术含量。现在有了AI,他有充足的时间进行更深入的思考,也有时间去跑步、健身,而不用每天深夜还泡在实验室里。

最后,也算是预告一下,我接下来会录制一批搭建AI工具的教程,大家可以提前考虑下,最想用AI解决什么问题,欢迎在评论区和同学们一起分享。

好,今天的快刀广播站就到这里了。如果你觉得今天的内容对你有帮助,欢迎分享到朋友圈或者转发给你的朋友们。明天咱们接着聊AI。

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