你是否曾經(jīng)想過讓一個(gè)機(jī)器人來幫你做研究呢？如果你是一個(gè)科學(xué)家，你肯定有過這樣的夢想?，F(xiàn)在，這已成為現(xiàn)實(shí)：Eureqa程序。這個(gè)程序可以幫助科學(xué)家從原始資料里面提煉出科學(xué)的規(guī)律。而且這個(gè)程序是免費(fèi)的，所有研究員都可以擁有它。

      這個(gè)程序在四月的時(shí)候被揭開了面紗。它被用來讀出一個(gè)雙擺的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是用來推斷出牛頓的第二運(yùn)動(dòng)定律以及動(dòng)量守恒定律?？梢哉f，這個(gè)工具是無價(jià)的。它可以幫助人們揭示那些更加復(fù)雜的科學(xué)規(guī)律。而且這些科學(xué)規(guī)律常常無法被人類發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)在科學(xué)家們都非常想獲得這個(gè)工具。

      “我們都傾向于把科學(xué)當(dāng)作尋找方程式。例如：質(zhì)能等價(jià)理論，E=MC2，E能量，m為質(zhì)量，C為光速。這個(gè)公式非常的簡潔，同時(shí)又能反映實(shí)質(zhì)。但是，也許有許多的理論非常復(fù)雜，然而我們能夠找到簡單的公式來表達(dá)”，來自康奈爾大學(xué)的胡迪·利普森（Hod Lipson）說。他在康奈爾大學(xué)的計(jì)算機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)室工作。他說：“雖然現(xiàn)在還無法達(dá)到那個(gè)程度（直接得出精確的公式），但是我們已經(jīng)發(fā)展出一些方法能夠慢慢接近他們。”

圖1：圖表的信息在利普森自的Eureqa程序中運(yùn)行。這是過程中產(chǎn)生的方程式及步驟。

       Eureqa程序起源于利普森的電腦工作。他嘗試做出一個(gè)可以自動(dòng)計(jì)算并且可以自我修復(fù)的機(jī)器人。這個(gè)機(jī)器人進(jìn)行自我修復(fù)的數(shù)據(jù)分析方法被用來分析其他各種各樣的數(shù)據(jù)。

圖2：胡迪·利普森（Hod Lipson）正在他的辦公室運(yùn)行Eureqa程序。

       這個(gè)程序通過尋找原始數(shù)據(jù)里的數(shù)字然后找出他們之間的關(guān)聯(lián)性，然后它會(huì)提出一系列的一次方程式來描述這些聯(lián)系。這就是這個(gè)程序具體運(yùn)行的方法。然而，最初得到的一次方程式總是失敗的，但是有些卻比較接近真實(shí)。接著，最好的那個(gè)方程式會(huì)被篩選出來。然后這個(gè)方程式將被再次檢驗(yàn)，Eureqa程序?qū)?huì)通過數(shù)據(jù)來繼續(xù)分析。Eureqa程序會(huì)不斷重復(fù)這個(gè)過程，直到它找到有效和正確的方程式。

      牛頓花了幾十年計(jì)算出來的東西，Eureqa程序卻只要在一個(gè)較好的臺(tái)式電腦上花上幾個(gè)小時(shí)就能夠得出。利普森和其他研究人員都希望Eureqa程序能夠很好的解開數(shù)據(jù)的謎團(tuán)。尤其是那些一直在挑戰(zhàn)著科學(xué)家的謎團(tuán)數(shù)據(jù)。這對于那些在生物學(xué)領(lǐng)域工作的人來說無疑是個(gè)好消息。因?yàn)槿旧w組、蛋白質(zhì)、細(xì)胞單元信號(hào)的數(shù)據(jù)已被證明是相當(dāng)難以分析的。那些數(shù)據(jù)就像謎團(tuán)一樣。他們之間的聯(lián)系似乎遵循著某些規(guī)則，然而傳統(tǒng)的分析和統(tǒng)計(jì)方法無法輕易就把這個(gè)規(guī)律揭示出來。

    “下面是埃默森·佩什（Emerson Pugh）的著名觀點(diǎn)：如果人類的大腦如此簡單以至于我們可以去理解。那么由于我們的大腦過于簡單，則無法處理如此復(fù)雜的東西。我認(rèn)為這可以用來解釋生物學(xué)的各個(gè)方面。”約翰·威克斯沃（John Wikswo）說。他是范德比爾特大學(xué)的生物物理學(xué)家。他正在自己的實(shí)驗(yàn)室使用Eureqa程序。“生物學(xué)的復(fù)雜性令人難以置信，同時(shí)對于許多人來說，它太復(fù)雜了以至于人們無法理解它是如何解釋各種復(fù)雜事物的。而解決這個(gè)問題的方法就是Eureqa程序。”

       11月的早期，利普森把Eureqa程序放到網(wǎng)上，讓所有科學(xué)家都可以在網(wǎng)上下載。因?yàn)樗呀?jīng)承受不了如此多的科學(xué)家不斷地讓他幫忙分析數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，他和來自康奈爾大學(xué)的計(jì)算生物學(xué)家邁克爾·施密特（Michael Schmidt）一起在為Eureqa程序負(fù)責(zé)，并且在不斷發(fā)展和完善它。

     一個(gè)正在發(fā)生的挑戰(zhàn)就是Eureqa程序?qū)?huì)讓方程式符合數(shù)據(jù)，但是它會(huì)隨著變量而改變，所以這些方程式不是那么好理解。利普森把這個(gè)挑戰(zhàn)比喻為：如果時(shí)光倒流，科學(xué)家們把能量守恒定律展現(xiàn)給中世紀(jì)的數(shù)學(xué)家，這會(huì)發(fā)生什么呢？

     “大家都知道代數(shù)學(xué)。你可以加上變量，然后它就可以得出答案。但是能量的概念就不是這樣。他們沒有詞匯讓你更好的理解。”他說。“我們在實(shí)驗(yàn)室看到過這些。Eureqa程序能找到一些新的聯(lián)系。這是預(yù)言性的，而且非常精確。這可能是對的。但是也可能我們完全不知道這是什么意思。”

      利普森和施密特現(xiàn)在還在設(shè)計(jì)：“運(yùn)算法則可以解釋通過運(yùn)算法則發(fā)現(xiàn)的東西。”它可能是通過把未知的概念與更加相似、更加簡單的類別聯(lián)系起來。“你如何把一些復(fù)雜的東西解釋給孩子聽呢？這就是問題的關(guān)鍵。” 利普森說：“這就像是機(jī)器在進(jìn)行教學(xué)，而不是機(jī)器在學(xué)習(xí)。”

         許多令人費(fèi)解卻有意義的發(fā)現(xiàn)來自于Eureqa程序分析得出的結(jié)果。它能分析由郭爾· 蘇（Gurol Suel）收集的細(xì)胞讀數(shù)。蘇是來自西南部德克薩斯大學(xué)的一名分子微生物學(xué)家，他研究細(xì)胞如何分化和生長。蘇表示：即使Eureqa程序還不能完全解釋我們找到的數(shù)據(jù)，但它仍然非常有用。

       有時(shí)，Eureqa程序需要更多的數(shù)據(jù)來尋找答案。在一些案例里，這個(gè)程序可以區(qū)分出信息的空白點(diǎn)，然后推薦一些實(shí)驗(yàn)來完善這些信息。利普森的Eureqa程序也在不斷的改善。

      “這個(gè)程序正在調(diào)整電子管，為了把不同的有營養(yǎng)的東西和毒素都放到細(xì)胞內(nèi)來分析。并且，它能做得比研究員快多了，”威克斯沃說，“它會(huì)以方程式的形式程序結(jié)果，同時(shí)在告訴研究員還需要的數(shù)據(jù)。”

     威克斯沃用Eureqa程序研究了白細(xì)胞上可卡因的效果。根據(jù)威克斯沃所說，Eureqa程序分析數(shù)據(jù)后，可以給研究員提出他們很難想到的實(shí)驗(yàn)。

     “許多科學(xué)領(lǐng)域里，除了一個(gè)變量外，你嘗試把任何東西都變成恒量。你可以一次旋轉(zhuǎn)一個(gè)按鈕，然后看這個(gè)系統(tǒng)怎么運(yùn)作。這就是直線系統(tǒng)的神奇之處。”他說：“但是，大部分的生物學(xué)都很復(fù)雜，并且不是線性系統(tǒng)。突發(fā)的情況是很難理解和應(yīng)對的，你就不能只是簡單的旋轉(zhuǎn)一個(gè)按鈕，你可能要同時(shí)旋轉(zhuǎn)許多才能看到這個(gè)系統(tǒng)如何運(yùn)作。但是，如此復(fù)雜的狀況，你只能讓Eureqa程序來幫你選擇和分析。”

      康奈爾大學(xué)的研究小組并沒有記錄他們設(shè)計(jì)的這個(gè)程序的下載量，但是看起來這個(gè)程序正在被生物學(xué)界之外的研究者廣泛地采用。只要數(shù)據(jù)符合電子制表軟件，Eurequ程序就可以分析這些數(shù)據(jù)。

      “在過去的幾年時(shí)間里，人們因?yàn)樗麄兡切┓浅／偪竦脑O(shè)計(jì)理念而聯(lián)系我們。”施密特（schmidt）說道，“這些想法從“預(yù)測股票市場”到“對奶牛的叫聲類型進(jìn)行分類”，各種點(diǎn)子不盡相同。”