加速科研、提出新假設：谷歌重磅推出Co-Scientist模型

潘 展|翻譯

每一項偉大的科學突破，都始于一個具有變革性的想法。

科學發現的火花，依賴于研究者將分散事實聯系起來，并提出正確可驗證假設的能力。然而，在信息爆炸與科學問題日益復雜的時代，尋找這些“草堆里的針”般的關鍵想法，已經成為科研進展的重要瓶頸。

AI能夠通過充當突破性科學假設生成與優化過程中的專屬伙伴，大幅加速科學突破的步伐。

今天，Deepmind在Nature發表了最新的Co-Scientist研究成果，介紹了一種基于Gemini構建的新型多智能體AI系統。該系統能夠迭代式地生成、辯論并演化復雜科學問題中的新穎假設。

通過“Hypothesis Generation（假設生成）”這一全新實驗性工具，將Co-Scientist系統開放給個人研究者使用。該工具由Google DeepMind、Google Research、Google Cloud與Google Labs聯合開發。

未來數周內逐步開放該系統，研究人員可前往labs.google/science登記申請。

自去年分享早期研究成果以來，谷歌一直與多個研究團隊共同開發和測試Co-Scientist。這些團隊正在利用該系統攻克各種具有挑戰性的難題——從抗微生物耐藥性、植物免疫，到肝纖維化研究。

它已經在基礎生物學、自然科學以及工程學中的一些實際應用方式。

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Co-Scientist如何運作

科學發現很少是一條直線，它更像是一個不斷循環的過程：提出想法與假設、進行批判、再不斷優化。

科學家往往需要與復雜問題“搏斗”數日、數月甚至數年，才能獲得最深刻的洞見。

Co-Scientist背后的核心研究問題是：“AI系統如何能夠參與這種嚴謹而結構化的科學思維過程？”

Co-Scientist AI系統由一組基于Gemini模型的協作型專業智能體組成，可分為三個階段：

生成想法Generation agent生成智能體提出初始研究方向以及基于科學文獻與數據的新穎假設。Proximity agent鄰近智能體對生成的假設進行映射與聚類，以確保研究空間探索的多樣性與全面性。辯論想法Reflection agent（反思智能體）充當“虛擬同行評審員”，對假設的正確性、質量與創新性進行批判性評估。Ranking agent（排序智能體）組織“想法錦標賽（idea tournament）”，通過成對比較與模擬科學辯論，對最具潛力的研究路徑與假設進行優先級排序。演化想法Evolution agent（演化智能體）持續優化、融合并擴展排名靠前的假設，幫助系統迭代提升假設質量。Meta-review agent（元評審智能體）綜合辯論與“想法錦標賽”中的洞見，持續優化整個系統，并生成最終研究提案供科學家審閱。

負責協調整個智能體聯盟的是一個“Supervisor agent（監督智能體）”，它充當自適應規劃器。

與線性思考的AI模型不同，這種自由形式規劃器能夠將高層級科研目標拆解為可執行步驟，協調多個智能體并行運行，同時探索多條研究路徑。

想法生成、批判和演化，構建出一個科學推理與假設生成的良性循環

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“想法錦標賽”：如何驗證、優化與排序假設

Co-Scientist能夠探索數千種研究方向。為了篩選出最具影響力的方向，我們開發了“想法錦標賽（Tournament of Ideas）”。

這種方法借鑒了AlphaGo與AlphaStar中的原理——但不同的是，我們的AI智能體并不是在“下棋”，而是在進行科學辯論，以生成、優化并排序科學想法。

為了在保證假設穩健、可驗證的同時推動創新邊界，系統的大部分算力都用于驗證這些假設。

系統會深度交叉驗證科學文獻與數據中的各種主張，以確保其有科學依據、事實準確、邏輯一致，目前，該系統已整合網絡搜索、ChEMBL數據、UniProt數據庫，以獲取額外知識。

它還能夠調用AlphaFold等先進專業模型作為工具，目前這些能力正在部分科研合作中進行測試。

這些能力的結合，使Co-Scientist成為最早一批能夠進行結構化科學思維的可靠多智能體系統之一，并能夠在復雜科學問題的新型假設生成方面產出切實成果。

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Co-Scientist：從生命科學開始

過去一年中，谷歌與全球專家合作，在生命科學復雜問題上評估Co-Scientist的能力。同時，我們還向包括第一三共（Daiichi Sankyo）、拜耳作物科學（Bayer Crop Science）、美國國家實驗室等機構在內的多家組織預覽了企業級版本，這些合作均屬于Genesis Mission項目的一部分。

驗證案例1：發現可用于對抗肝纖維化的改性藥物

驗證案例2：為治療肌萎縮性側索硬化癥提供新方法

驗證案例3：加速逆轉細胞衰老研究

驗證案例4：加速發現肝臟疾病機制

驗證案例5：尋找新型傳染病背后的分子開關

驗證案例6：開辟老齡研究的新路徑

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與科學共同體共同開發智能工具

Co-Scientist是在來自100多家機構研究人員的合作下開發完成的，旨在測試其能力，并確保其成為對科學界高質量且真正有用的工具。

作為負責任AI方法的一部分，Co-Scientist接受了廣泛的內部與外部安全評估。鑒于其在生命科學與物理科學領域展現出的強大能力，我們還特別進行了關于化學、生物、放射性與核（CBRN）領域潛在濫用風險的獨立評估。基于這些研究結果，我們開發了定制化安全分類器，用于識別不道德研究目標，并降低危險信息被生成的風險。

未來，谷歌將繼續結合科學界的反饋與合作，不斷迭代和完善該工具，谷歌很快將其擴展給更多Google Cloud企業合作伙伴。我們深受那些建立起當今人類世界認知體系的科學家們啟發。我們希望，AI能夠幫助研究人員開啟并加速一個全新的科學進步時代。

注：Co-Scientist旨在成為科研伙伴，而非科學或臨床專業知識的替代品。研究人員仍需對使用系統輸出后作出的任何決定負責，并繼續推進自己的科學探索之旅。

https://deepmind.google/blog/co-scientist-a-multi-agent-ai-partner-to-accelerate-research/

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