谷歌AI Co-Scientist：基于多智能体的科学发现加速器

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谷歌AI Co-Scientist：开启科研新纪元，助力科学家突破生物医学领域难题。

核心内容：
1. 谷歌AI Co-Scientist：基于多智能体系统，模拟科学研究推理过程
2. AI Co-Scientist工作原理：模拟人类科研方法，多智能体协同工作
3. AI Co-Scientist智能体角色：主管、生成、反思、排序、邻近性、进化智能体

杨芳贤

53A创始人/腾讯云(TVP)最具价值专家

2、AI Co-Scientist 的工作原理

AI Co-Scientist 的核心在于模拟人类的科学研究方法。 它通过多个AI智能体的协同运作，完整模拟从研究假设的产生到实验方案的设计整个过程。这些AI智能体使用自动反馈来迭代生成、评估和完善假设，从而形成一个自我改进的循环，即越来越高质量和新颖的输出。

这些各司其职的智能体包括：

1）主管 (Supervisor) 智能体： 负责统筹管理研究计划，合理分配研究任务，并对计算资源进行有效配置。

2）生成智能体 (Generation Agent)： 负责探索和分析大量科学文献以确定研究中的模式和差距，进行科学辩论，并根据现有知识生成初步的假设和方案。

3）反思智能体 (Reflection Agent)： 扮演科学同行评审员，评估假设和负责评估假设的正确性、创新性、质量和可行性。

4）排序智能体 (Ranking Agent)： 组织基于Elo的排名锦标赛，通过成对比较和科学辩论评估研究提案并进行优先级排序，优选最佳研究方向。

5）邻近性智能体 (Proximity Agent)： 构建邻近性图，对相似的想法进行聚类，计算假设之间的相似性，实现去重后并有效探索假设。

6）进化智能体 (Evolution Agent)： 迭代提炼并改进排名靠前的假设，融合现有观点，利用类比和文献，提高清晰度，以获得更深入的见解。

7）元审查智能体 (Meta-review Agent)： 综合所有评审意见，找出重复出现的模式，优化智能体的性能以及将假设提炼成供科学家评估的综合研究概述来促进持续改进。

3、AI Co-Scientist 如何运作

科学家可以通过自然语言界面与 AI Co-Scientist 互动。他们可以设定研究目标、提供反馈、贡献想法，并指导系统的探索方向。AI Co-Scientist 通过不断地生成、审查、辩论和改进，为科学家们提供高质量的研究假设和方案，还会利用网络搜索、专业AI模型等工具来提高假设的质量。

具体运作流程：

1）科学家设定研究目标：科学家使用自然语言设定研究目标，例如“寻找治疗肝纤维化的新靶点”。

2）系统解析目标： AI Co-Scientist 将研究目标解析为具体的研究计划配置。

3）智能体协同工作：主管智能体 (Supervisor Agent) 将任务分配给不同的工作智能体 (Worker Agent)， 并跟踪研究进展。

4）假设生成与评估：各个智能体协同工作，生成、评估、排序和改进研究假设。

5）结果呈现与反馈：系统向科学家呈现最佳的研究假设和实验方案， 科学家可以提供反馈意见， 进一步优化研究方向。

6）测试时间计算扩展：该系统利用测试时间计算扩展来迭代地推理、演化和改进输出. 关键的推理步骤包括基于自我博弈的科学辩论，以产生新的假设；用于假设比较的排名锦标赛；以及用于质量改进的演化过程。

4、AI驱动的科学推理

1）基于自我博弈的科学辩论

AI Co-Scientist 采用基于自我游戏的科学辩论作为假设生成和改进的手段。这种方法涉及 AI 系统与自身进行模拟辩论，探索各种结果和可能性。通过挑战自己的假设和捍卫对立的观点，AI Co-Scientist 可以识别其提案中的潜在弱点和优势。这种方法提高了生成的假设的质量，通过预测和解决潜在的批评，从而产生更全面和经过深思熟虑的科学建议。

2）假设排名锦标赛和进化过程

为了确保只进一步探索最有前途的科学思想，AI Co-Scientist 举办了假设排名比赛。这些锦标赛是竞争性评估过程，其中根据预定义的标准比较多个假设。AI 系统地对每个想法的优点进行排名和审查，并使用调查结果指导进一步改进。此外，AI 采用进化过程随着时间的推移改进假设，利用成功的想法来激发新的想法。这种严格的评估和迭代改进的结合促进了一个充满活力的研究环境，使 AI 能够保持在科学创新的前沿。

AI Co-Scientist 使用 Elo 评分系统 进行持续的自我评估。

1）Elo 评分系统：该系统借鉴了国际象棋的 Elo 评分系统， 用于评估和比较不同研究假设的质量。 在 “竞赛” 中表现更优的假设将获得更高的评分。由于Elo评分系统的核心作用，谷歌通过分析Elo自动评分与 GPQA 基准准确性在其钻石挑战题集上的一致性评估了较高的 Elo 评级是否与较高的输出质量相关性，发现Elo评分越高，正确答案的概率越高。另在在假设生成方面优于现有 AI 模型和人类专家。

2）测试时间计算：通过扩展测试时间计算，AI Co-Scientist 能够不断改进其假设质量。 随着计算资源的增加，系统能够进行更深入的推理和优化，从而获得更好的结果。

2）靶点发现 (Novel Target Discovery)： 在斯坦福大学推进的肝纤维化的治疗研究中，AI Co-Scientist 发现了新的表观遗传靶点，并验证了其在人类肝脏类器官中的抗纤维化活性。

3）抗菌素耐药性 (AMR) 机制解释： AI Co-Scientist 仅用两天时间，便重现了伦敦帝国理工学院科学家们耗时十年才发现的细菌基因转移机制，为对抗抗生素耐药性提供了新的思路。

7、AI Co-Scientist参与方式

谷歌通过 Trusted Tester 计划为研究机构提供对系统的访问

8、AI Co-Scientist是否代替科学家？

AI Co-Scientist 的定位是辅助科学家，而不是取代科学家。 它的作用是 处理数据密集型任务，例如文献回顾和数据分析， 从而解放科学家的时间，让他们能够专注于更具创造性的工作，例如:

1）创造力和直觉：虽然 AI 可以处理大量数据，但人类科学家带来的创造力和直觉可能会带来意想不到的突破。

2）道德考虑：人类对于驾驭复杂的科学研究伦理环境至关重要。

3）情境理解：科学家提供真实世界的背景信息，帮助指导 AI 的关注点并解释其结果。

4）试验设计：虽然AI可以建议，但人类专业知识对于微调实验设计至关重要。

5）同行评审和验证：科学界严格的同行评审过程仍然是可信研究的基石。

9、AI 在科学研究中的优势

AI Co-Scientist 在科学研究中具有以下优势:

1）加速科研进程：AI 驱动的数据分析可以加快通常需要数年的发现速度，缩短假设生成和验证的时间， 加速科学发现。

2）提高科研效率：自动化文献回顾和数据分析等繁琐的任务， 释放科学家的时间，这样科学家可以专注于实验验证和创新。

3）发现新的研究方向：通过分析大量数据，识别隐藏的模式和跨学科联系，发现人类难以察觉的模式和关联， 从而提出新的研究假设。

10、AI Co-Scientist 的挑战和局限性

尽管 AI Co-Scientist 具有巨大的潜力，但也面临着一些挑战和局限性

1）信息遗漏：在处理大量科学文献时，可能会遗漏一些重要的研究结果或关键见解。

2）事实核查：有时会产生不完全符合现有科学知识的推测。

3）数据偏见：AI模型的结论可能存在偏差或不完整.

4）安全性问题：需要防范不道德的研究查询和恶意用户意图.

5）依赖人类专业知识：仍然需要人类专家的监督和指导， 尤其是在实验设计和结果分析方面。

11、AI 辅助研究的未来展望

随着 AI 技术的不断发展， AI 辅助研究将在未来发挥更大的作用:

1）加速新药研发：缩短药物发现周期， 降低研发成本。

2）促进个性化医疗：根据个体差异定制治疗方案。

3）应对全球性挑战：加速在气候变化、 传染病等领域的科研突破。

4）除了生物医学研究之外，AI Co-Scientist 还可用于

• 市场营销：趋势预测、 消费者洞察、数据驱动的个性化营销、

• 金融：风险预测和评估、 量化交易、 欺诈检测等

• 环境科学：气候建模、 生态系统管理等

• 教育：支持精心设计个性化的课程和学习途径，以满足个别学生的需求

  
  

结语

谷歌的AI Co-Scientist多智能体，通过将人工智能的速度与人类专业知识的细微洞察力相结合，为曾经被认为不可能的突破铺平了道路，是AI与科学研究深度融合的一次大胆尝试。 它让我们看到了AI在加速科学发现方面的巨大潜力。AI Co-Scientist仍处于早期阶段，虽然目前还面临着一些挑战，相信在不久的将来，AI将成为科学家们不可或缺的科研伙伴，共同推动人类文明的进步。