目录
药物发现
生物
计算化学
材料设计
偏微分方程
未来展望
首页 科技周边 人工智能 GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

Nov 18, 2023 pm 07:25 PM
产业

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

重写内容时,需要将原文用中文进行重写,不需要出现原始的英文句子

前不久,微软 DeepSpeed 团队启动了一个名为 DeepSpeed4Science 的新计划,旨在通过 AI 系统优化技术实现科学发现。

11月13日,微软团队在arXiv预印平台上发布了一篇名为《大型语言模型对科学发现的影响:使用GPT-4的初步研究》的文章

这篇文章的长度达到了 230 页

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

论文链接:https://arxiv.org/abs/2311.07361

近年来,自然语言处理领域的突破性进展在强大的大型语言模型(LLM)的出现中达到了顶峰,这些模型在众多领域展示了非凡的能力,包括自然语言的理解、生成和翻译,甚至扩展到语言处理之外的任务。

在本报告中,微软研究人员深入研究了 LLM 在科学发现/研究背景下的表现,重点关注最先进的语言模型 GPT-4。研究涵盖多个科学领域,包括药物发现、生物学、计算化学(DFT 和 MD)、材料设计和偏微分方程 (PDE)。

对于评估GPT-4的科学任务而言,它对于挖掘其在各个研究领域的潜力、验证特定领域的专业知识、加速科学进步、优化资源分配、指导未来模型开发和促进跨学科研究非常重要。探索的方法主要包括专家驱动的案例评估,这种评估方式可以提供定性见解,帮助模型理解复杂的科学概念和关系;同时也会偶尔进行基准测试,以定量评估模型解决明确定义的特定领域问题的能力

初步探索显示,GPT-4 在各种科学应用中具有巨大的潜力,展示了其处理复杂问题解决和知识整合任务的能力。研究人员对 GPT-4 在上述领域(如药物发现、生物学、计算化学、材料设计等)的性能进行了分析,强调了其优点和局限性。综合评估了 GPT-4 的知识基础、科学理解能力、科学数值计算能力以及各种科学预测能力

GPT-4 在生物学和材料设计方面具有广泛的领域知识,有助于满足特定要求。在药物发现等其他领域,GPT-4 展现出了强大的特性预测能力。然而,在计算化学和偏微分方程等研究领域,虽然 GPT-4 有望帮助研究人员进行预测和计算,但仍需要进一步努力来提高其准确性。尽管其功能令人印象深刻,但 GPT-4 仍可对定量计算任务进行改进,例如需要微调以提高准确性

研究人员希望这份报告能够为那些希望利用LLM进行科学研究和应用的研究人员和从业者,以及对推动特定领域自然语言处理感兴趣的人提供宝贵的资源。需要强调的是,LLM和大规模机器学习领域正在快速发展,未来几代的LLM可能具有本报告中未提及的其他功能。值得注意的是,LLM与专业科学工具和模型的整合以及基础科学模型的开发代表了两个有希望的研究方向

药物发现

药物发现是制药行业的重要组成部分,在推进医学科学方面发挥着至关重要的作用。药物发现涉及复杂的多学科过程,包括靶点识别、先导化合物优化和临床前测试,最终导致安全有效药物的开发。

GPT-4 在药物发现方面具有巨大的潜力,如加速发现过程、降低搜索和设计成本、增强创造力等。本章首先通过定性测试研究 GPT-4 对药物发现的知识,然后通过对多个关键任务的定量测试来研究其预测能力,包括药物-靶标相互作用/结合亲和力预测、分子性质预测和逆合成预测

重写后的内容: 第一个例子涉及生成给定药物名称的化学式、IUPAC名称和SMILES,这是将名称转化为药物的其他表示形式。以Afatinib作为输入药物。GPT-4成功输出了正确的化学式C24H25ClFN5O3和正确的IUPAC名称,这表明GPT-4知道Afatinib这种药物。然而,生成的SMILES并不正确。因此,研究人员给予了指导,让GPT-4重新生成SMILES。不幸的是,尽管明确要求GPT-4“注意每种原子类型的原子数量”并基于正确的IUPAC和化学式生成SMILES,但在几次实验中生成的SMILES序列仍然不正确

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

第一张图展示了药物名称和其他药物表示形式的翻译。(引自论文)

生物

在本章中,研究人员深入探讨了 GPT-4 在生物学研究领域的能力,主要关注其理解生物语言、利用内置生物知识进行推理的熟练程度,以及设计生物分子和生物实验。观察表明,GPT-4 通过展示其处理复杂生物语言、执行生物信息任务、甚至作为生物设计的科学助手的能力,展现出为生物学领域做出贡献的巨大潜力。GPT-4 对生物学概念的广泛掌握及其作为设计任务中的科学助手的巨大潜力凸显了其在推进生物学领域的重要作用。

首先评估了 GPT-4 处理生物序列序列符号和文本符号的能力。

研究人员要求 GPT-4 在生物序列及其文本符号之间进行转换:1)输出给定蛋白质序列的蛋白质名称。2) 输出给定名称的蛋白质序列。在执行每个任务之前,都会重新启动会话以防止信息泄露。结果表明,GPT-4 知道序列到文本符号转换的过程,但它不能自己直接查找(也称为 BLAST 序列)。同时,GPT-4 更喜欢生物序列的文本标记(包括蛋白质和 DNA,后者未显示)。当给出文本符号时,它提供了更丰富的信息,这可能是由于其设计理念。需要指出的是,还注意到,生成序列可能会导致 GPT-4 的灾难性行为。如下图所示,虽然 GPT-4 返回了正确的 UniProt ID,但在生成序列时遇到了困难。序列生成因尝试的几种不同提示而崩溃。

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

图 2:序列符号和文本符号之间的转换。(来源:论文)

计算化学

化学计算是一门跨学科的领域,它利用计算方法和技术来解决化学中的复杂问题。长期以来,化学计算一直是分子系统研究中不可或缺的工具,它不仅提供了对原子级相互作用的深入理解,还指导了实验工作的开展。化学计算在微观和宏观层面上对于分子结构、化学反应和物理现象的理解发挥着至关重要的作用

本章将重点研究GPT-4在计算化学领域中的功能。我们将探讨其在电子结构方法和分子动力学模拟方面的应用,并通过展示两个实际示例,来展示GPT-4在不同角度下的服务能力。总之,GPT-4能够以多种方式助力计算化学研究人员

研究从评估 GPT-4 解释量子化学和物理概念的能力开始。评估涵盖了该领域常用的方法,如密度泛函理论(DFT)和波函数理论(WFT)。

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

图 3:密度泛函理论的概念检验。(来源:论文)

在以上例子中,GPT-4 很好地理解了密度泛函理论、KohnSham 密度泛函理论和无轨道密度泛函理论的概念。

材料设计

在本章中,研究了 GPT-4 在材料设计领域的功能。研究人员设计了一套全面的任务,涵盖材料设计过程中的各个方面,从最初的概念化到随后的验证和合成。目标是评估 GPT-4 的专业知识及其在实际应用中生成有意义的见解和解决方案的能力。设计的任务涵盖各个方面,包括背景知识、设计原则、候选识别、候选结构生成、属性预测和合成条件预测。通过解决整个设计过程,目标是对 GPT-4 在材料设计方面的熟练程度进行整体评估,特别是对于结晶无机材料、有机聚合物以及金属有机框架 (MOF) 等更复杂的材料。

值得注意的是,评估主要侧重于对 GPT-4 在这一专业领域的能力进行定性评估,而只有在可行的情况下才能获得统计分数。

研究人员首先调查了当前固体电解质的分类方式,这些分类方式有不同的要求,例如根据一般化学和阴离子类型进行分类。此外,他们还要求提供基于这些分类标准的示例。如图4所示,所有的答案都是事实,并且大部分都是正确的。由于这些分类标准在文献中没有被很好地体现,因此GPT-4应该对化学的含义有一个相对清晰的理解

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

根据来源的论文,需要重写的内容是:图4:无机固体电解质的分类

偏微分方程

偏微分方程 (PDE) 是数学领域中一个重要且高度活跃的研究领域,在物理、工程、生物学和金融等各个学科中具有深远的应用。偏微分方程在建模和理解各种现象(从流体动力学和传热到电磁场和群体动力学)方面发挥着至关重要的作用。

在本章中,研究了 GPT-4 在偏微分方程的几个方面的技能:理解偏微分方程的基础知识、求解偏微分方程以及协助 AI 进行偏微分方程研究。研究人员在不同形式的 PDE 上评估模型,例如线性方程、非线性方程和随机 PDE。研究表明 GPT-4 能够以多种方式帮助研究人员。

第一个问题是关于偏微分方程的定义和形式,GPT-4 对偏微分方程提供了很好的解释,如图 5 所示。在用户的提示下,GPT-4 给出了偏微分方程的清晰概念以及线性或非线性、椭圆形、抛物线形或双曲形的类别。该领域的新手将从这些概念和分类中受益。

GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文

图 5:PDE 的基本概念介绍。(来源:论文)

未来展望

在这项研究中,我们探索了LLM在各个自然科学领域的能力和限制,并涵盖了各种任务。我们的主要目标是初步评估最先进的LLM GPT-4以及其对科学发现的潜力,并为各个领域的研究人员提供有价值的资源和工具

通过广泛的分析,研究强调了 GPT-4 在众多科学任务中的熟练程度,从文献综合到属性预测和代码生成。尽管其功能令人印象深刻,但必须认识到 GPT-4(以及类似的 LLM)的局限性,例如处理特定数据格式的挑战、响应的不一致以及偶尔的幻觉。

研究人员相信,该探索是理解和认识 GPT-4 在自然科学领域潜力的关键第一步。通过详细概述其优点和缺点,旨在帮助研究人员在将 GPT-4(或其他 LLM)纳入日常工作时做出明智的决定,确保最佳应用,同时注意其局限性。

此外,鼓励 GPT-4 和其他 LLM 的进一步探索和发展,旨在提高其科学发现能力。这可能涉及完善培训过程、合并特定领域的数据和架构,以及集成针对不同科学学科量身定制的专业技术。

随着人工智能领域的不断发展,像 GPT-4 这样复杂模型的集成将在加速科学研究和创新方面扮演越来越重要的角色

最后,研究总结了 LLM 在科学研究方面需要改进的方面,并讨论加强 LLM 或在此基础上推动科学突破的潜在方向。

以上是GPT-4与LLM:微软团队探索科学发现的影响,涵盖5大科学领域的230页长文的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章!

本站声明
本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系admin@php.cn

热AI工具

Undresser.AI Undress

Undresser.AI Undress

人工智能驱动的应用程序,用于创建逼真的裸体照片

AI Clothes Remover

AI Clothes Remover

用于从照片中去除衣服的在线人工智能工具。

Undress AI Tool

Undress AI Tool

免费脱衣服图片

Clothoff.io

Clothoff.io

AI脱衣机

AI Hentai Generator

AI Hentai Generator

免费生成ai无尽的。

热门文章

R.E.P.O.能量晶体解释及其做什么(黄色晶体)
2 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
仓库:如何复兴队友
4 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌
Hello Kitty Island冒险:如何获得巨型种子
4 周前 By 尊渡假赌尊渡假赌尊渡假赌

热工具

记事本++7.3.1

记事本++7.3.1

好用且免费的代码编辑器

SublimeText3汉化版

SublimeText3汉化版

中文版,非常好用

禅工作室 13.0.1

禅工作室 13.0.1

功能强大的PHP集成开发环境

Dreamweaver CS6

Dreamweaver CS6

视觉化网页开发工具

SublimeText3 Mac版

SublimeText3 Mac版

神级代码编辑软件(SublimeText3)

DeepMind机器人打乒乓球,正手、反手溜到飞起,全胜人类初学者 DeepMind机器人打乒乓球,正手、反手溜到飞起,全胜人类初学者 Aug 09, 2024 pm 04:01 PM

但可能打不过公园里的老大爷?巴黎奥运会正在如火如荼地进行中,乒乓球项目备受关注。与此同时,机器人打乒乓球也取得了新突破。刚刚,DeepMind提出了第一个在竞技乒乓球比赛中达到人类业余选手水平的学习型机器人智能体。论文地址:https://arxiv.org/pdf/2408.03906DeepMind这个机器人打乒乓球什么水平呢?大概和人类业余选手不相上下:正手反手都会:对手采用多种打法,该机器人也能招架得住:接不同旋转的发球:不过,比赛激烈程度似乎不如公园老大爷对战。对机器人来说,乒乓球运动

Claude也变懒了!网友:学会给自己放假了 Claude也变懒了!网友:学会给自己放假了 Sep 02, 2024 pm 01:56 PM

开学将至,该收心的不止有即将开启新学期的同学,可能还有AI大模型。前段时间,Reddit上挤满了吐槽Claude越来越懒的网友。「它的水平下降了很多,经常停顿,甚至输出也变得很短。在发布的第一周,它可以一次性翻译整整4页文稿,现在连半页都输出不了了!」https://www.reddit.com/r/ClaudeAI/comments/1by8rw8/something_just_feels_wrong_with_claude_in_the/在一个名为「对Claude彻底失望了的帖子里」,满满地

首配机械爪!元萝卜亮相2024世界机器人大会,发布首个走进家庭的国际象棋机器人 首配机械爪!元萝卜亮相2024世界机器人大会,发布首个走进家庭的国际象棋机器人 Aug 21, 2024 pm 07:33 PM

8月21日,2024世界机器人大会在北京隆重召开。商汤科技旗下家用机器人品牌“元萝卜SenseRobot”家族全系产品集体亮相,并最新发布元萝卜AI下棋机器人——国际象棋专业版(以下简称“元萝卜国象机器人”),成为全球首个走进家庭的国际象棋机器人。作为元萝卜的第三款下棋机器人产品,全新的国象机器人在AI和工程机械方面进行了大量专项技术升级和创新,首次在家用机器人上实现了通过机械爪拾取立体棋子,并进行人机对弈、人人对弈、记谱复盘等功能,

世界机器人大会上,这家承载「未来养老希望」的国产机器人被包围了 世界机器人大会上,这家承载「未来养老希望」的国产机器人被包围了 Aug 22, 2024 pm 10:35 PM

正在北京举行的世界机器人大会上,人形机器人的展示成为了现场绝对的焦点,在星尘智能的展台上,由于AI机器人助理S1在一个展区上演扬琴、武术、书法三台大戏,能文能武,吸引了大量专业观众和媒体的驻足。在带弹性的琴弦上的优雅演奏,让S1展现出速度、力度、精度兼具的精细操作和绝对掌控。央视新闻对「书法」背后的模仿学习和智能控制进行了专题报道,公司创始人来杰解释到,丝滑动作的背后,是硬件侧追求最好力控和最仿人身体指标(速度、负载等),而是在AI侧则采集人的真实动作数据,让机器人遇强则强,快速学习进化。而敏捷

李飞飞团队提出ReKep,让机器人具备空间智能,还能整合GPT-4o 李飞飞团队提出ReKep,让机器人具备空间智能,还能整合GPT-4o Sep 03, 2024 pm 05:18 PM

视觉与机器人学习的深度融合。当两只机器手丝滑地互相合作叠衣服、倒茶、将鞋子打包时,加上最近老上头条的1X人形机器人NEO,你可能会产生一种感觉:我们似乎开始进入机器人时代了。事实上,这些丝滑动作正是先进机器人技术+精妙框架设计+多模态大模型的产物。我们知道,有用的机器人往往需要与环境进行复杂精妙的交互,而环境则可被表示成空间域和时间域上的约束。举个例子,如果要让机器人倒茶,那么机器人首先需要抓住茶壶手柄并使之保持直立,不泼洒出茶水,然后平稳移动,一直到让壶口与杯口对齐,之后以一定角度倾斜茶壶。这

ACL 2024奖项公布:华科大破译甲骨文最佳论文之一、GloVe时间检验奖 ACL 2024奖项公布:华科大破译甲骨文最佳论文之一、GloVe时间检验奖 Aug 15, 2024 pm 04:37 PM

本届ACL大会,投稿者「收获满满」。为期六天的ACL2024正在泰国曼谷举办。ACL是计算语言学和自然语言处理领域的顶级国际会议,由国际计算语言学协会组织,每年举办一次。一直以来,ACL在NLP领域的学术影响力都位列第一,它也是CCF-A类推荐会议。今年的ACL大会已是第62届,接收了400余篇NLP领域的前沿工作。昨天下午,大会公布了最佳论文等奖项。此次,最佳论文奖7篇(两篇未公开)、最佳主题论文奖1篇、杰出论文奖35篇。大会还评出了资源论文奖(ResourceAward)3篇、社会影响力奖(

鸿蒙智行享界S9及全场景新品发布会,多款重磅新品齐发 鸿蒙智行享界S9及全场景新品发布会,多款重磅新品齐发 Aug 08, 2024 am 07:02 AM

今天下午,鸿蒙智行正式迎来了新品牌与新车。 8月6日,华为举行鸿蒙智行享界S9及华为全场景新品发布会,带来了全景智慧旗舰轿车享界S9、问界新M7Pro和华为novaFlip、MatePadPro12.2英寸、全新MatePadAir、华为毕升激光打印机X1系列、FreeBuds6i、WATCHFIT3和智慧屏S5Pro等多款全场景智慧新品,从智慧出行、智慧办公到智能穿戴,华为全场景智慧生态持续构建,为消费者带来万物互联的智慧体验。鸿蒙智行:深度赋能,推动智能汽车产业升级华为联合中国汽车产业伙伴,为

国内首个UI大模型出炉!Motiff妙多大模型打造设计师最佳助手、优化UI设计工作流 国内首个UI大模型出炉!Motiff妙多大模型打造设计师最佳助手、优化UI设计工作流 Aug 19, 2024 pm 04:48 PM

人工智能的发展速度可能超乎你的想象。自GPT-4将多模态技术引入公众视野以来,多模态大模型进入快速发展阶段,逐渐从单纯的模型研发转向垂直领域的探索和应用,与各行各业深度融合。在界面交互领域,谷歌、苹果等国际科技巨头纷纷投入UI多模态大模型研发,这被视为手机AI革命的必经之路。在此背景下,国内首个UI大模型横空出世。8月17日,在IXDC2024国际体验设计大会上,AI时代设计工具Motiff妙多推出了其自主研发的UI多模态大模型——Motiff妙多大模型。这是全球首个由UI设计工具

See all articles