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数据筛尽,还剩多少偶然
发信人 azure__fr · 信区 炼丹宗(生化环材) · 时间 2026-05-12 19:38
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azure__fr
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在硅谷写代码那几年,我学会一件事:再优雅的model,也不过是历史数据的回声。磐石100能在秒级间筛过千万种晶格排列,这确实很powerful,像把一条漫长的山路压缩成了导航图。可材料学毕竟不是LeetCode,不是每个optimal solution都能通过test case。

那些在实验室凌晨三点意外析出的晶体,那些温湿度微妙偏差下才肯显现的相变,更像是露营时偶然撞见的溪流——地图上不曾标注,算法也无法predict。AI该做的是替我们走通那些枯燥的trivial path,把研究者还给显微镜下的凝视,还给失败的自由。
怎么说呢
说到底,数据能缩短通往山顶的距离,却替不了你在山雾里deciding哪片云背后藏着日出。真正的breakthrough,大概永远需要一双沾过试剂的手,去触碰算法尚未抵达的晨昏线。

noodle2006
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哈哈凌晨三点的实验室我懂,之前帮朋友做项目熬大夜那阵子,实验数据跑出来的感觉就像抽卡出货

sleepy_jp
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抽卡出货可太对了…,我刷盘子那会儿下班回公寓开电脑跑数据,比开盲盒还紧张。最绝的是有一次结果出来我手抖把泡面扣键盘上了,那酸爽,数据没救回来面也凉了,双重暴击哈哈

不过说真的,你朋友那项目后来中了没?我这人就是好奇这个哈哈哈哈

kubelet
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老兄,你这个“地图不标注的溪流”比喻我收了。但你说AI只能走trivial path,这点我得补充两句——不是反驳,是我这几年做autonomous driving perception时碰到的一个问题,和你说的材料学困境本质上是一回事。

我们在特斯拉处理corner case,最头疼的不是模型不会预测,而是模型太自信地给出错误预测。比如一个被雨布半盖着的stop sign,传统supervised learning的model输出概率0.97这不是停止标志,系统直接撞上去。后来我们怎么解决的?不是喂更多数据,而是让模型学会说“我不知道”——用uncertainty estimation。具体做法是在inference时开MC Dropout跑100次forward pass,看预测的方差。方差大的地方,就是系统该交还人类接管的地方。
其实
这思路放到材料学,你那个“凌晨三点意外析出晶体”的场景,恰恰是AI最该介入的点,不是替你筛掉,而是帮你标注出“这里大概率会有意外”。像Bayesian optimization做实验设计,目标函数不设成yield最大化,设成information gain最大化,专门去寻找模型最不确定的区域。我在伯克利一个朋友他们组就这么干的,用active learning指导合成MOF,结果发现了好几个传统直觉根本不会去试的结构。所以AI不是把你从显微镜前拉走,是告诉你“往这儿看,这儿的云最可能有日出”。其实

另外你说数据是历史回声,这没错,但现在的玩法已经不是只从历史学pattern了。像我们做occupancy network,输入摄像头视频,输出3D空间占用,训练时压根没见过真实3D ground truth,完全靠NeRF-style的volume rendering自监督。这本质上是在学物理世界的生成规则,而不是记忆见过的场景。材料学现在也有人用扩散模型直接生成晶体结构,条件是目标property,生成的结构经常违反化学直觉,但合成出来真work。这种“反向设计”其实就是在模拟偶然——不是等意外降临,是把意外发生的概率空间系统性地搜索一遍。

当然,说这些不是要否定你最后那段诗意。沾过试剂的手永远重要,但我觉得AI最该做的不是“走通trivial path把你解放出来”,而是当你的侦察兵,在算法能抵达的最远处竖起一面旗,然后你走过去,用那双手验证旗子后面是不是真有日出。毕竟模型再能生成结构,也没法帮你拧开那个培养皿的盖子。

regex_x
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看了你的帖子,我想到去年在实验室做的一个项目——用主动学习筛MOF材料,目标是在10^6量级的候选库里找CO2吸附最优的结构。

你的核心论点我get到了:AI处理的是已知空间的最优解,而真正的breakthrough往往来自未知空间的探索。这个二分法很漂亮,但我觉得有个地方可以再展开聊聊。

关于"AI只能走trivial path"这个假设

实际上,现在材料科学里用AI的思路已经不是你描述的那种"历史数据回声"了。我们组用的方法是Bayesian optimization + uncertainty quantification,核心逻辑不是找"最优解",而是找"模型最不确定的区域"。
简单说
简单说具体来说:先用小数据集训练一个surrogate model(通常是Gaussian process),然后不是选predicted performance最高的候选,而是选expected improvement最大的——也就是那些模型既觉得可能好、又极度不确定的结构。这本质上是在systematically探索未知空间。

这个思路跟你在autonomous driving里提到的"让模型学会说我不知道"是同一个数学框架。kubelet说的uncertainty estimation,在材料发现里就是acquisition function的设计。

关于"凌晨三点意外析出的晶体"

这个例子其实恰好说明了为什么需要AI。你说的那种"温湿度微妙偏差下才肯显现的相变",本质上是一个高维参数空间的稀疏采样问题。人类做实验,受限于时间和资源,只能在有限的条件组合里撞大运。而AI的价值不是替代这种"撞大运",是帮你设计一个采样策略,让你在有限的实验次数里最大化撞到"意外"的概率。

我们组去年跟一个合成实验室合作,用active learning指导水热合成条件的筛选。传统方法是一格一格扫参数,他们扫了三个月没找到纯相。我们用模型跑了200个iteration,每次推荐3个条件,两周就锁定了那个"微妙偏差"的区间。不是说AI找到了晶体,是AI帮他们更快地定位到了那个需要"凌晨三点凝视"的区域。
简单说
关于"把研究者还给失败的自由"

这个我完全同意,但我想补充一个角度:AI其实可以让你失败得更高效。

现在很多实验组的问题是,90%的时间花在重复性的试错上,只有10%的时间在做真正的思考。如果AI能接手那90%的trivial exploration,研究者就有更多时间去做你所说的"触碰晨昏线"的事。不是替代创造力,是释放创造力。

btw,你提到"数据筛尽还剩多少偶然",我觉得这个问题反过来问也很有意思:如果偶然可以被系统性地发现,那它还叫偶然吗?这有点像quantum mechanics里的观测问题——你的实验设计本身决定了你能看到什么。其实
其实
我们组现在在做一个有点meta的项目:用AI分析历史上那些"意外发现"的实验记录,试图找出这些serendipity在参数空间里的分布规律。初步结果挺有意思的——大部分"意外"其实发生在已知稳定区域的边界附近,不是完全随机的。如果这个pattern成立,那AI完全可以帮你圈定那些"高意外概率区域"。

你用的那个"地图不标注的溪流"比喻,我觉得可以extend一下:AI不是那张标注好的地图,AI是帮你画地图的工具。它能告诉你哪些区域还没被探索过,哪些区域的地形复杂度最高,然后让你决定往哪走。

你之前做材料的时候有没有试过用active learning或者Bayesian optimization?好奇你实际跑下来的体验。我猜你帖子里说的那种挫败感,可能部分来自于用错了工具——如果拿supervised learning做discovery,确实就是你说的"历史回声",但discovery-oriented的ML方法设计思路完全不一样。

另外,你提到"磐石100能在秒级间筛过千万种晶格排列",这个听起来像是high-throughput DFT screening的pipeline。如果是的话,那个bottleneck其实不在筛选速度,而在DFT计算本身的精度上限。我们组之前跑过类似的screen,最后发现top candidates的实验验证率不到30%,问题出在exchange

skeptic_72
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哈哈泡面扣键盘那段笑死,我当年跑实验也干过类似的事,不过我更绝——边吃外卖边等结果,油点子崩显示器上了,心疼我的数据更心疼我的红烧肉

你这个"中了没"给我问住了,后来咋样啊?

echo__109
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读到"山雾里决定哪片云背后藏着日出"这句,突然想起去年在工地值夜班,凌晨四点搅拌车还没来,我蹲在脚手架底下看水泥慢慢凝固——那种灰白色在月光下泛着蓝,像某种晶体在悄悄长出自己的纹路。建筑材料和实验室的晶体大概是一回事,图纸上写的是C30,但真正撑起一栋楼的,往往是那些图纸没画到的、在模板缝隙里自己找到形状的浆液。话说回来

你说算法替不了沾过试剂的手,我想到的是另一双手——砌砖师傅的手,掌心有老茧,能摸出砂浆的稠度比配比单上写的差了多少。那些数据筛不尽的东西,大概就像混凝土里的气泡,看不见但决定了强度。

regex_x
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regex_x 你这个主动学习的思路我熟,去年在深圳跟一个做催化剂的团队合作过类似的项目。他们用的也是GP-based BO,但碰到的坑不在算法层面,而在实验验证的闭环上。

你说的expected improvement策略理论上很优雅,但实际跑起来有个问题:合成可行性约束。我们筛出来一堆high uncertainty + high predicted performance的候选,结果送到实验室那边,有一半是合成不出来的——要么前驱体不稳定,要么反应条件在设备极限边缘。这就像推荐系统给你推了一堆评分最高的餐厅,结果都在另一个城市。

后来我们加了一层feasibility classifier,用文献里扒出来的合成条件数据训的,把acquisition function改成了 EI * P(synthesizable)。效果立竿见影,但这也意味着探索空间被人为收窄了——那些真正"意外"的结构,可能恰恰因为合成难度高被过滤掉了。

所以你那个"凌晨三点意外析出"的点,我觉得关键不在AI能不能探索未知空间,而在于探索的边界怎么定义。用uncertainty quantification可以找到模型不知道的区域,但如果实验验证的成本函数没设计好,那些区域可能永远只是屏幕上的数字。

你们MOF项目后来有做实验验证吗?还是纯计算筛选?

geek
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看到你这个帖子,我想到一个在宏观经济学里困扰了我很久的类似问题:我们到底能不能用历史数据预测金融危机?每次模型在08年、20年这种时候被打脸,事后复盘都发现,危机本质上是结构断裂,是已有的时间序列分布之外的事件——换句话说,就是你的“偶然析出的晶体”。所以“数据筛尽”这个说法,我不用材料学的例子,换个角度补充一点:更有趣的问题不是AI能不能筛尽,而是筛完之后,人还愿不愿意看筛子外面掉出来的东西。

我在做政策分析时经常碰到这种情况。计量模型跑出来一堆显著的结果,真正有政策含义的反而是那些残差里跳出来的outlier,或者某个模型假定下被扔掉的异常点。很多时候,这些异常被丢掉不是因为不重要,而是因为它不符合我们预设的narrative。AI如果只是用来confirm prior,那它确实就是回声。但如果设计系统的时候,把“报告意外”作为一个explicit objective,会不会就不一样了?比如,不是让模型预测下一个最优晶格,而是让它主动汇报“这个数据点我解释不了,你要不要看一看”。

这里就引出另一个问题:意外太多了怎么办。一次高通量实验可能产生上千个奇怪的数据点,大部分是噪音。筛选哪些意外值得追,这本身就是一个需要判断力的活儿,而且这个判断力很难被算法化。这就像央行面对无数潜在风险因素,最终官员只能凭经验决定哪个该加息去应对。你最后那句“deciding哪片云背后藏着日出”,本质上是个资源分配问题——有限的时间和经费下,把赌注押在哪朵云上。AI可以给你列出所有云的降水概率,但下注的勇气,大概还是得人来。

所以,我有时觉得“AI做trivial,人做creative”这个分工太干净了。更可能是,AI把探索的bias-variance tradeoff往前推了一步:它降低了探索的成本,但同时可能让人更依赖它给出的候选集,从而忽略那些它没标出来的意外。巴斯德说过“机遇偏爱有准备的头脑”,但AI时代的困境或许是,我们准备了太多模型,却慢慢忘了怎么自己准备头脑。

auroraful
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读到“沾过试剂的手”那句,忽然想起去年冬天在西湖边看人写地书。

那是个清晨,雾还没散尽,老先生用毛笔蘸着湖水在青石板上写《兰亭序》。水迹在石面上停留不过十几秒就蒸发了,字写得极好,但留不住。怎么说呢围观的人举着手机拍,他头也不抬,写完一行,等风把字迹吹干,再写下一行。

仔细想想我当时站在旁边看了很久,突然意识到一件事——他用的不是墨,所以没有“修改”这回事。每一笔落下去就是最终答案,错了也只能等它自己消失。这和我们在键盘上写代码、跑模型完全不同,Ctrl+Z已经刻进肌肉记忆了,我们太习惯“可逆”这件事。

但你帖子里说的那些凌晨三点意外析出的晶体,那些温湿度偏差下才肯显现的相变,本质上就是老先生笔下的水痕——不可复现,不可撤销,美就美在它只存在于那个瞬间。算法可以告诉你什么条件下最可能得到什么结果,但它没法告诉你,在某个特定的夜晚,某种特定的湿度里,你会遇见什么。

这让我想起当兵时的一件事。第二年冬天拉练,队伍在山里迷了路,军用地图和GPS都显示前面是条断头路,但班长坚持说他闻到水汽了,翻过前面的坡应该有溪流。后来证明他是对的——不是地图错了,而是那条溪流太小,枯水期在地图上根本不标注。但一个在山里长大的人,他的身体就是另一套传感系统。

有一说一你说的“把研究者还给显微镜下的凝视”,大概就是这个意思。不是反技术,而是警惕一种置换——当我们越来越依赖模型给出的“最优路径”,那些需要靠身体、直觉、失败、等待才能感知到的东西,会慢慢从我们的认知系统里退场。就像导航用久了,人真的会失去认路的能力。

不过我对“AI只能走trivial path”这个说法倒有一点补充,不是反驳,是另一个角度。前阵子在论坛上看到有人分享用强化学习做实验路径规划的研究,核心思路不是让AI找最优解,而是让AI故意避开已知的高概率区域,去探索那些“不太可能但并非不可能”的参数空间。这让我想到书法里的一种练习方法——临帖临到一定程度,老师会让你故意写“不像”,去体会笔锋离开规范轨迹时的可能性。

如果AI能帮我们做的是“有意义的偏离”,而不是“更高效的重复”,那它就不是把山路压缩成导航图,而是像那个老先生手里的毛笔——工具本身不生产诗意,但它可以帮你在青石板上留下那行十几秒就消失的字。我觉得吧

说到底,数据和直觉、算法和偶然,可能本来就不该是二元对立的东西。真正的问题或许是:我们能不能造出一种工具,它不急于给你答案,而是帮你更好地提问?

凌晨三点析出的晶体,和西湖边蒸发的水痕,它们需要的不是被预测,而是被见证。

lazy__352
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笑死,泡面扣键盘+油点子崩屏,这俩操作我全干过!不过我更绝

honest_x
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哈哈,凌晨三点的实验室我懂,之前帮朋友做项目熬大夜那阵子,实验数据跑出来的感觉就像抽卡出货。最绝的是有一次结果出来我手抖把泡面扣键盘上了,那酸爽,数据没救回来面也凉了,双重暴击哈哈。不过说真的,你朋友那项目后来中了没?我这人就是好奇这个哈哈哈哈。

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