什麼是自主發現？你是否曾經為了完成一個大專案或家庭作業而”通宵達旦”？天亮時，你的大腦可能已經”燒壞了。但機器人不會累。人工智慧不需要咖啡。它們可以全天候處理問題。這就是為什麼美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員正在開創下一代科學實驗的原因。自主發現指的是它利用機器人技術、機器學習和人工智慧（AI）的力量，以前所未有的速度解決氣候、人類健康和能源方面的重大問題，機器人不需要咖啡。

在本系列報導中，電腦科學家凱西-斯通（Casey Stone）和阿貢國家實驗室奈米材料中心主任伊爾克-阿爾斯蘭（Ilke Arslan）將為我們介紹自主發現的內幕。自主發現是一個利用機器人技術、人工智慧和機器學習的過程，以前所未有的速度為世界帶來科學突破。自主發現正在徹底改變人們從事科學研究的方式。展望未來，這些過程將幫助科學家找到解決方案，使人類更安全、更健康、更能抵禦氣候變遷的影響。

假設你遇到了塑膠污染這樣的問題，你需要一種更容易回收或再利用的新型塑膠。可能有效的聚合物有成千上萬種，而且在測試過程中可能會涉及有害化學物質。在過去，我們可能需要幾位研究人員在實驗室工作台同時測試一種聚合物。而這一過程將耗時數年。

透過自主發現，人類研究人員將問題交給了機器人和人工智慧。研究人員使用一種叫做機器學習的方法，用龐大的資料集來訓練人工智慧。這就為人工智慧提供了我們已經知道的有關塑膠回收、化學過程和潛在聚合物結構的所有資訊。人工智慧利用這些資訊做出最佳決策，決定下一步要執行哪些實驗。

機械手臂和採樣機每天24 小時運轉，讓研究人員安全地遠離化學品或其他潛在風險。透過機器學習，人工智慧會變得越來越聰明，尋找新的模式和新的實驗。

人類科學家可以自由地使用他們富有創造力的大腦袋來解釋最有趣的結果並採取行動。自主發現將幫助科學家在幾天或幾週內找到複雜問題的解決方案，而不是幾年或幾輩子。

人類的智慧和想像力仍然是這項創新的核心。阿貢的科學家和技術人員正在尋找創意的方法來應用自主發現的工具：

• 我們正在創建實驗室的”數位孿生體”。這些虛擬實境模型可以幫助研究人員測試機器，並找出在現實生活中的生物和化學實驗室安裝設備的最佳方法。
• 我們正在探索從抗藥性細菌的新療法到植物如何在土壤中儲存碳等一切問題。
• 我們正在建造和解構聚合物鏈，以找到塑膠回收和再循環的新方法。
• 我們正在使用一些世界上最快的超級電腦來運行人工智慧和處理來自大規模實驗的數據。

自主實驗室正以前所未有的速度、效率和準確性，幫助將科學解決方案帶入我們的生活。這不僅將徹底改變我們從事科學研究的方式，還將推動我們進入一個全新的發現時代。

資料來源：阿貢國家實驗室

自主發現這種新的科學方法將以前所未有的速度帶來新的發現。人腦是一台神奇的科學解題機器，但在人類研究人員需要進食或睡覺之前，人體只能解決這麼長時間的問題。當今最大的挑戰，如氣候變遷、新出現的疾病和塑膠污染，不會等我們去吃三明治或打個盹。我們現在就需要答案。這就是為什麼科學家從機器人技術、人工智慧（AI）和機器學習中獲得幫助的原因。

我們定義一個問題。人工智慧利用機器人系統識別、設定並運行數百個實驗，這些機器人系統可以全天候處理問題。透過機器學習，人工智慧會變得越來越聰明，尋找新的模式和新的實驗。人類科學家可以自由地使用他們富有創造力的大腦袋來解釋最有趣的結果並採取行動。自主發現將以100 倍甚至1000 倍的速度為我們帶來解決方案。

編譯自: ScitechDaily