布里斯托爾大學(xué)無(wú)形現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室(IRL)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家們利用虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能算法來(lái)研究化學(xué)變化的細(xì)節(jié)。

2019年5月23日布里斯托爾大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院研究人員在《物理化學(xué)A》發(fā)表的一篇研究中，描述了使用虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)的先進(jìn)交互和可視化框架如何使人類能夠訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。該團(tuán)隊(duì)描述了所設(shè)計(jì)的最先進(jìn)開(kāi)源虛擬現(xiàn)實(shí)軟件框架，該框架可以進(jìn)行“實(shí)時(shí)”量子力學(xué)計(jì)算。

它能使科研人員探索復(fù)雜分子重排的復(fù)雜物理模型，其中包括化學(xué)鍵的形成和斷裂，這是虛擬現(xiàn)實(shí)首次被用于實(shí)現(xiàn)這種功能。該團(tuán)隊(duì)使用交互式VR系統(tǒng)向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工智能（AI）“教授”量子化學(xué)。在IRL和布里斯托爾計(jì)算化學(xué)中心之間工作的第一作者Silvia Amabilino說(shuō)：生成數(shù)據(jù)集來(lái)向機(jī)器教授量子化學(xué)是一個(gè)長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。研究結(jié)果表明，人類的直覺(jué)與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合，可以生成高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而改進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

合著者、計(jì)算化學(xué)中心IRL和數(shù)學(xué)學(xué)院的Lars Bratholm博士說(shuō)：對(duì)于大多數(shù)科學(xué)計(jì)算流程來(lái)說(shuō)，瓶頸在于處理能力。但機(jī)器學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一種新瓶頸是快速生成高質(zhì)量數(shù)據(jù)能力的場(chǎng)景。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)研究員、布里斯托爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系和化學(xué)系IRL負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·格洛瓦基博士說(shuō)：虛擬現(xiàn)實(shí)等沉浸式工具為人類表達(dá)高層次的科學(xué)和設(shè)計(jì)洞察力提供了一種有效手段。據(jù)我們所知，這是VR框架首次被用于生成訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)化在科學(xué)和社會(huì)領(lǐng)域的興起，引發(fā)了一些重要的問(wèn)題：未來(lái)幾十年，我們應(yīng)該有意識(shí)地去設(shè)計(jì)什么樣的科學(xué)未來(lái)？關(guān)于我們正在出現(xiàn)的未來(lái)的敘述，往往把自動(dòng)化描述為最終的目標(biāo)，有時(shí)并不清楚人類在哪里。來(lái)自ETH的Markus Reiher教授說(shuō)：這項(xiàng)研究表明，先進(jìn)的可視化和交互框架，如VR和AR，使人類能夠補(bǔ)充自動(dòng)化機(jī)器學(xué)習(xí)方法，加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)。該研究為科學(xué)在不久的將來(lái)如何發(fā)展提供了一個(gè)有趣視角，人類將努力集中在如何有效地訓(xùn)練機(jī)器上。

博科園｜研究/來(lái)自：布里斯托大學(xué)

參考期刊《物理化學(xué)A》

DOI: 10.1021/acs.jpca.9b01006

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