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AI4X Roadmap: Artificial Intelligence for the advancement of scientific pursuit and its future directions

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저자

Stephen G. Dale, Nikita Kazeev, Alastair J. A. Price, Victor Posligua, Stephan Roche, O. Anatole von Lilienfeld, Konstantin S. Novoselov, Xavier Bresson, Gianmarco Mengaldo, Xudong Chen, Terence J. O'Kane, Emily R. Lines, Matthew J. Allen, Amandine E. Debus, Clayton Miller, Jiayu Zhou, Hiroko H. Dodge, David Rousseau, Andrey Ustyuzhanin, Ziyun Yan, Mario Lanza, Fabio Sciarrino, Ryo Yoshida, Zhidong Leong, Teck Leong Tan, Qianxiao Li, Adil Kabylda, Igor Poltavsky, Alexandre Tkatchenko, Sherif Abdulkader Tawfik, Prathami Divakar Kamath, Theo Jaffrelot Inizan, Kristin A. Persson, Bryant Y. Li, Vir Karan, Chenru Duan, Haojun Jia, Qiyuan Zhao, Hiroyuki Hayashi, Atsuto Seko, Isao Tanaka, Omar M. Yaghi, Tim Gould, Bun Chan, Stefan Vuckovic, Tianbo Li, Min Lin, Zehcen Tang, Yang Li, Yong Xu, Amrita Joshi, Xiaonan Wang, Leonard W. T. Ng, Sergei V. Kalinin, Mahshid Ahmadi, Jiyizhe Zhang, Shuyuan Zhang, Alexei Lapkin, Ming Xiao, Zhe Wu, Kedar Hippalgaonkar, Limsoon Wong, Lorenzo Bastonero, Nicola Marzari, Dorye Luis Esteras Cordoba, Andrei Tomut, Alba Quinones Andrade, Jose-Hugo Garcia

개요

인공지능과 머신러닝은 과학적 발견에 대한 접근 방식을 변화시키고 있으며, 기존 방법을 대체하는 것이 아니라 연구자가 탐구, 예측, 설계할 수 있는 범위를 확장하고 있습니다. 이 로드맵에서는 생물학, 화학, 기후 과학, 수학, 재료 과학, 물리학, 자율 실험실 및 비전통 컴퓨팅 분야에서 AI 기반 과학의 미래를 제시합니다. 신뢰할 수 있는 다양한 데이터의 필요성, 전이 가능한 전자 구조 및 원자 간 모델, 시뮬레이션에서 실험으로 연결되는 엔드투엔드 과학적 워크플로우에 통합된 AI 시스템, 순수한 이상적인 단계가 아닌 합성 가능성에 기반한 생성 시스템 등 몇 가지 공통된 주제가 나타납니다. 대규모 파운데이션 모델, 능동 학습 및 자율 실험실이 예측과 검증 사이의 루프를 닫아 재현 가능성과 물리적 해석 가능성을 유지하는 방법을 강조합니다. AI 기반 과학이 현재 어디에 있는지, 데이터, 방법 및 인프라의 병목 현상을 식별하고, 더욱 강력할 뿐만 아니라 더 투명하고 복잡한 실제 환경에서 발견을 가속화할 수 있는 AI 시스템 구축을 위한 구체적인 방향을 제시합니다.

시사점, 한계점

다양하고 신뢰할 수 있는 데이터의 필요성
전이 가능한 전자 구조 및 원자 간 모델의 개발
시뮬레이션과 실험을 연결하는 AI 통합 엔드투엔드 과학적 워크플로우 구축
합성 가능성에 기반한 생성 시스템의 개발
대규모 파운데이션 모델, 능동 학습, 자율 실험실의 활용
재현 가능성과 물리적 해석 가능성의 유지
데이터, 방법 및 인프라의 병목 현상에 대한 해결책 제시
AI 시스템의 투명성 및 발견 가속화 능력 향상
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