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人工智能:無窮的創造力
分享幾個和 AI 相關的經典案例,AI 的價值不僅在於加速,更在於突破人類經驗極限,創造全新的解法與認知。
- AlphaGo「神之一手」
過程:2016 年 3 月,韓國首爾 AlphaGo 與李世石的第二局中下出震驚世界的「神之一手」。第一局 AlphaGo 已經擊敗過李世石,第二局中,AlphaGo 在第 37 手左邊星位附近下出了一步「非人類」的棋,既不符合常規定式,也不像職業棋手會選擇的手段。韓國現場解說金成俊九段直接說:「這手棋不好吧?完全不合邏輯。」許多觀看直播的中、日九段職業棋手一致認為這是「低級失誤」,甚至有人說 AlphaGo 出現了 bug。李世石甚至離開座位,散步走了 5 分鐘整理思路,李世石用常規思路應對,但隨著局面發展,在中盤逐漸陷入被動,最終在 211 手時投子認輸。賽後李世石說 AlphaGo 的第 37 手「非常震撼」,這是人類職業棋手幾乎不會想到的一步。
意義:這一局被認為是真正證明 AI 能夠在直覺與創造力上超越人類的標誌。
更有意思的是,除了總共超過 2 億次觀看外,AlphaGo 與李世石對戰更吸引各國軍事與情報部門關注。中國、俄羅斯、日本等各國情報紛紛圍觀,對他們而言,這場對局不僅是科技事件,更是 AI 是否能夠在高複雜度博弈中超越人類、進而應用於戰略與國防的試驗場。
2. AI 發現超級抗生素 Halicin
2020 年 MIT 與哈佛醫學院使用深度學習 AI 輔助藥物研發,在 1 億種化合物中篩選出新的抗生素分子,並命名為 Halicin,以致敬電影《2001 太空漫遊》裡的 AI 系統 HAL 9000(路德節目中也曾提到的一部影片)。Halicin 對包括耐藥性大腸桿菌在內的多種超級細菌有極強抑制作用,它的作用機制與已知抗生素完全不同,意味著細菌難以快速產生耐藥性。
意義:人類第一次不用透過實驗室的「濕實驗」耗時地憑運氣獲得活性分子,而是快速透過計算模擬獲得,速度更快、效率更高、費用更低,將會顛覆藥物研發的邏輯。
震驚之處:人類科學家通常透過分子量、分子結構、作用靶點、親水/疏水作用等方面來預測並尋找潛在藥物,而 MIT 的深度學習模型只是用成千上萬種已知「有抗菌活性」和「無抗菌活性」的化合物資料來訓練這個 AI,無需讓 AI 學習化學知識就可以篩選出超級抗生素,AI「創造性地發現」了人類未曾注意的分子。
3. AlphaFold 解決蛋白質摺疊問題
作為生命基礎分子,蛋白質功能取決於三維結構,傳統實驗方法(X 射線晶體學、冷凍電鏡、核磁共振)往往需要數月到數年,且耗費巨資。人類科學家寄希望能透過胺基酸序列來預測蛋白質三維結構。
全球最權威的蛋白質結構預測競賽 CASP 中,人類設計的大多數方法在全新蛋白質結構預測上的準確率(GDT_TS 分數)普遍 40–60 左右。
2018 年的 CASP13 競賽中,AlphaFold 初代系統登場,成績已經超越絕大多數人類團隊。在「難題」類蛋白上,AlphaFold 的 GDT_TS 分數比第二名高出約 10 分。而到了 2020 年,AlphaFold2 徹底拉開了與人類選手的差距,在所有目標上,AlphaFold2 的平均 GDT_TS ≈ 92.4(滿分 100)。這意味著它的預測結果基本接近實驗精度。
影響:DeepMind 與歐洲分子生物學實驗室(EMBL-EBI)合作,2021 年免費發布 AlphaFold Protein Structure Database,包含數百萬種蛋白質的預測結構,對科研界開放。到 2023 年,幾乎涵蓋了已知蛋白質序列。
CASP 比賽組織者 John Moult 評價:這是我們等待了 50 年的突破,AlphaFold 已經解決了蛋白質摺疊問題。
4. AI-ECG 預測心衰風險
心衰往往是「進行性疾病」,一旦出現症狀,心臟結構已經發生明顯改變。如果能在早期預測到風險,就能更早採取藥物、生活方式干預,延緩疾病進展。臨床中不少患者是急性心衰住院才首次確診,錯過了早期干預窗口。傳統超音波心動圖作為心衰診斷的最重要工具,透過測量左心室射血分數(LVEF)來評價心臟收縮功能。但對於佔心衰患者 50% 以上的 HFpEF(射血分數保留型心衰)患者而言,LVEF 往往正常,預測價值有限。
心電圖(ECG)是全球最普及的心臟檢查方法之一,成本低廉,基層醫院、社區診所都有。透過 AI 深度學習直接讀取 ECG 心電波形,輸出一個或多個臨床結局的機率或風險評分。早期的里程碑工作來自 2019 年 Mayo Clinic:用神經網路從普通 ECG 預測「左心室收縮功能受損/低射血分數(LVEF ≤40%)」,被視為把 ECG 變成「結構與功能篩查」的起點。2021 年歐洲心臟病學會多個研究展示 AI-ECG 可提前數年識別心衰風險人群。在社區篩查中,AI-ECG 能發現許多「隱匿性心衰」患者(尚無症狀,但心功能已下降)。AI-ECG 可以把心衰的預測窗口,從傳統方法的「數月–2 年」,延長到 3–5 年,這對早期篩查和預防極具意義。
人類醫生無法透過心電圖波形來發現早期心衰患者的特殊波形特徵,然而深度學習卻能從複雜混亂的心電圖波形中找到新特徵,這是 AI「創造性」的發現。
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