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下载你自己的机器人科学家  

2009-12-11 11:33:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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下载你自己的机器人科学家

你是否曾经想过让一个机器人来帮你做研究呢?如果你是一个科学家,你肯定有过这样的梦想。现在,这已成为现实:Eureqa程序。这个程序可以帮助科学家从原始资料里面提炼出科学的规律。而且这个程序是免费的,所有研究员都可以拥有它。

这个程序在四月的时候被揭开了面纱。它被用来读出一个双摆的数据,这个数据是用来推断出牛顿的第二运动定律以及动量守恒定律。可以说,这个工具是无价的。它可以帮助人们揭示那些更加复杂的科学规律。而且这些科学规律常常无法被人类发现。现在科学家们都非常想获得这个工具。

“我们都倾向于把科学当作寻找方程式。例如:质能等价理论,E=MC2E能量,m为质量,C为光速。这个公式非常的简洁,同时又能反映实质。但是,也许有许多的理论非常复杂,然而我们能够找到简单的公式来表达”,来自康奈尔大学的胡迪·利普森(Hod Lipson)说。他在康奈尔大学的计算机综合实验室工作。他说:“虽然现在还无法达到那个程度(直接得出精确的公式),但是我们已经发展出一些方法能够慢慢接近他们。”

Eureqa程序起源于利普森的电脑工作。他尝试做出一个可以自动计算并且可以自我修复的机器人。这个机器人进行自我修复的数据分析方法被用来分析其他各种各样的数据。

这个程序通过寻找原始数据里的数字然后找出他们之间的关联性,然后它会提出一系列的一次方程式来描述这些联系。这就是这个程序具体运行的方法。然而,最初得到的一次方程式总是失败的,但是有些却比较接近真实。接着,最好的那个方程式会被筛选出来。然后这个方程式将被再次检验,Eureqa程序将会通过数据来继续分析。Eureqa程序会不断重复这个过程,直到它找到有效和正确的方程式。

牛顿花了几十年计算出来的东西,Eureqa程序却只要在一个较好的台式电脑上花上几个小时就能够得出。利普森和其他研究人员都希望Eureqa程序能够很好的解开数据的谜团。尤其是那些一直在挑战着科学家的谜团数据。这对于那些在生物学领域工作的人来说无疑是个好消息。因为染色体组、蛋白质、细胞单元信号的数据已被证明是相当难以分析的。那些数据就像谜团一样。他们之间的联系似乎遵循着某些规则,然而传统的分析和统计方法无法轻易就把这个规律揭示出来。

“下面是埃默森·佩什(Emerson Pugh)的著名观点:如果人类的大脑如此简单以至于我们可以去理解。那么由于我们的大脑过于简单,则无法处理如此复杂的东西。我认为这可以用来解释生物学的各个方面。”约翰·威克斯沃(John Wikswo)说。他是范德比尔特大学的生物物理学家。他正在自己的实验室使用Eureqa程序。“生物学的复杂性令人难以置信,同时对于许多人来说,它太复杂了以至于人们无法理解它是如何解释各种复杂事物的。而解决这个问题的方法就是Eureqa程序。”

11月的早期,利普森把Eureqa程序放到网上,让所有科学家都可以在网上下载。因为他已经承受不了如此多的科学家不断地让他帮忙分析数据。与此同时,他和来自康奈尔大学的计算生物学家迈克尔·施密特(Michael Schmidt)一起在为Eureqa程序负责,并且在不断发展和完善它。

一个正在发生的挑战就是Eureqa程序将会让方程式符合数据,但是它会随着变量而改变,所以这些方程式不是那么好理解。利普森把这个挑战比喻为:如果时光倒流,科学家们把能量守恒定律展现给中世纪的数学家,这会发生什么呢?

“大家都知道代数学。你可以加上变量,然后它就可以得出答案。但是能量的概念就不是这样。他们没有词汇让你更好的理解。”他说。“我们在实验室看到过这些。Eureqa程序能找到一些新的联系。这是预言性的,而且非常精确。这可能是对的。但是也可能我们完全不知道这是什么意思。”

利普森和施密特现在还在设计:“运算法则可以解释通过运算法则发现的东西。”它可能是通过把未知的概念与更加相似、更加简单的类别联系起来。“你如何把一些复杂的东西解释给孩子听呢?这就是问题的关键。” 利普森说:“这就像是机器在进行教学,而不是机器在学习。”

许多令人费解却有意义的发现来自于Eureqa程序分析得出的结果。它能分析由郭尔· 苏(Gurol Suel)收集的细胞读数。苏是来自西南部德克萨斯大学的一名分子微生物学家,他研究细胞如何分化和生长。苏表示:即使Eureqa程序还不能完全解释我们找到的数据,但它仍然非常有用。

有时,Eureqa程序需要更多的数据来寻找答案。在一些案例里,这个程序可以区分出信息的空白点,然后推荐一些实验来完善这些信息。利普森的Eureqa程序也在不断的改善。

“这个程序正在调整电子管,为了把不同的有营养的东西和毒素都放到细胞内来分析。并且,它能做得比研究员快多了,”威克斯沃说,“它会以方程式的形式程序结果,同时在告诉研究员还需要的数据。”

威克斯沃用Eureqa程序研究了白细胞上可卡因的效果。根据威克斯沃所说,Eureqa程序分析数据后,可以给研究员提出他们很难想到的实验。

“许多科学领域里,除了一个变量外,你尝试把任何东西都变成恒量。你可以一次旋转一个按钮,然后看这个系统怎么运作。这就是直线系统的神奇之处。”他说:“但是,大部分的生物学都很复杂,并且不是线性系统。突发的情况是很难理解和应对的,你就不能只是简单的旋转一个按钮,你可能要同时旋转许多才能看到这个系统如何运作。但是,如此复杂的状况,你只能让Eureqa程序来帮你选择和分析。”

康奈尔大学的研究小组并没有记录他们设计的这个程序的下载量,但是看起来这个程序正在被生物学界之外的研究者广泛地采用。只要数据符合电子制表软件,Eurequ程序就可以分析这些数据。

“在过去的几年时间里,人们因为他们那些非常疯狂的设计理念而联系我们。”施密特(schmidt)说道,“这些想法从“预测股票市场”到“对奶牛的叫声类型进行分类”,各种点子不尽相同。”

 

译者:aijin

译自:连线

 

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