始于堵车的核聚变研究华人科学家借物理改进AI2016年,洛杉矶。刚到美国不久的R

量子位看科技 2025-04-25 17:21:22

始于堵车的核聚变研究华人科学家借物理改进AI

2016年,洛杉矶。刚到美国不久的Rose正在南加州大学(USC)读博。

那座城市最著名的不是好莱坞,而是堵车。学校旁边就是I-10和I-110高速交汇处,去哪儿都要先挤进车流。

有一天,她望着眼前缓慢移动的红色刹车灯,不禁思考:既然AI能识别图像中的猫,那为什么不能预测车流什么时候会缓解?

她不是第一个想让AI预测交通的人,但她的切入点不同——没有直接用现成的深度学习模型,而是引入了她从小痴迷的领域:物理。

10岁生日时,她的叔叔送她一台电脑。在当时的中国,这并不常见。

她先是用来打游戏,后来又学起了网页设计,还在中学时赢得了她人生第一个技术奖项。

她喜欢构建系统、预测结果、控制变量。与别人用数学公式解题不同,她更想知道这些公式背后的原理。

本科,她去了浙江大学,读的是计算机。但物理的思维方式始终没离开过她。

到了博士阶段,她终于将计算机与物理结合:利用物理规则训练神经网络,让AI不仅计算快,还能更贴近现实世界的运行方式。

这项跨界探索的第一个成果,直接进了谷歌Maps。

该成果把城市交通建模成一个“图”,每个传感器是一个节点,道路是连接它们的边,车流就像水一样在城市中扩散。

不同于传统图像识别,这是一个融合“物理视角”的时间建模过程。

最终,她的模型将交通预测窗口从15分钟拓展到整整1小时,并被谷歌正式部署,她本人也因此受邀成为谷歌的访问研究员。

而她的研究并未止步于交通,这第二个战场,是风暴和海洋。

2018年,在劳伦斯伯克利国家实验室的一场演讲中,一位科学家问她:能不能用你的方法来预测湍流?

湍流,是气候建模里最棘手的部分。它代表着不规则的流动,以及难以预测的变化。

传统上,物理学家使用Navier-Stokes方程(Navier-Stokes Equations)描述湍流行为,但计算代价极高,一次模拟可能耗时几天甚至几周。

而Rose的AI模型,只需几秒钟便可完成同等精度的预测。

在二维模拟中,她把预测速度提升了20倍;到了三维,是1000倍。这意味着:未来的台风路径模拟、海洋环流预测、甚至极端天气预警,一个聪明的AI就可能搞定。

但她的野心远不止于“模拟”。

在不断地训练与优化中,Rose发现AI不仅可以执行物理模型,还能从数据中“发现规律”。

她的模型能自动总结出对称性原理,比如洛伦兹对称(光速不变)和旋转对称(圆球无论转多少角度,看起来仍然一样)。这些抽象概念,过去只有物理学家通过直觉与逻辑才能提炼出来。

如果AI能自主发现自然规律,那它是否可以成为科研的参与者?

这是Rose提出“AI Scientist”概念的起点:她设想的不是一个万能AI,而是一组能够阅读文献、归纳数据、建立模型、生成假设的科研“合伙人”工具集。

说干就干,早期版本的AI Scientist系统,已可处理多模态数据:数字、图像、文本、视频。它被用于疫情预测、气候建模,甚至为核聚变模拟提供支持。

得到加州大学圣地亚哥分校(UCSD)与General Atomics的合作后,她尝试用AI预测聚变反应堆中等离子体的瞬时行为——

那是1亿度高温下、充满不确定性的“人工太阳”,需要秒级响应控制。而她的AI模型,正试图成为目前最快“看懂”这种极端系统的算法。

从洛杉矶的一场堵车,到实验室中炽热的等离子体;从10岁收到一台电脑的小女孩,到如今引领AI理解世界底层规律的科学家。

Rose Yu的研究,不是在打造下一个智能模型,而是在探索人类与AI之间最理想的协作方式。

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