特刊：机器-智能世界

在本期《科学》特刊中，包括《视角》、《政策论坛》和《评论》在内的九篇文章重点介绍了人工智能 (AI) 技术的最新进展，以及如何利用它们来解答从人类健康到动物行为等话题中的新问题。然而，人工智能最近在这些领域的广泛采用并非没有其独特的伦理问题和政策上遭遇的挑战。《科学》副主编 Gemma Alderton 写道：“通过关注人工智能如何在科学和社会前沿中的应用，我们会发现许多重大挑战和人工智能带来的裨益。”

James Zou 和同事在一篇《视角》中表示，人工智能根据医学图像预测的种族变量为研究健康差异带来了风险和机遇。目前，用于各种医疗作业（例如评估健康风险及诊断癌症等疾病）的人工智能辅助的医疗设备有数百种之多。一些研究显示，人工智能模型可以直接从胸部 X 光和心脏超声波检查等医学图像推断种族变量（虽然只是粗略、简单的类别），尽管在这些图像中并无已知的人类可识读的种族相关信息。Zou 等人写道：“虽然种族变量在医学上并不是一个具普遍意义的类别，但人工智能从医学图像中预测种族变量的能力或可帮助监测医疗保健差异并确保算法在不同人群中得到良好运行。” 在第二篇《视角》中，Matthew DeCamp 和 Charlotta Lindvall 重点介绍了对人工智能和医疗领域中偏见进行检查会如何帮助消除数据集、分析或人工智能开发团队中的偏见。然而，DeCamp 和 Lindvall 认为，还需要减少临床医生和患者使用基于人工智能的算法的偏差，而这可能比减少算法本身中的偏差更具挑战性。

人工智能技术在扩大我们对动物行为的理解方面也显示出巨大的前景。在第三篇《视角》中，Christian Rutz 和同事回顾了如何使用机器学习 (ML) 方法来解码动物间的沟通系统。了解动物如何交流面临着诸多挑战——动物会用形形色色的适应性沟通（包括视觉、听觉、触觉、化学和电信号）——其方式通常超出人类的感知能力。Rutz等人在此回顾了如何使用功能日益强大的机器学习工具来揭示先前隐藏于动物交流行为中的复杂性，其见解可能为动物福祉和保护带来裨益。Rutz 等人写道“……未来的进步必须用于造福所研究的动物。”

在第四篇《视角》中，Peter Wurman 和同事重点介绍了游戏如何能通过提供受控机会来隔离及练习许多解决问题的技能，这些技能可以更广泛地转移到现实世界的应用中，这使得它们成为智能机器宝贵的训练场。虽然近来人工智能在经典策略游戏中的主导地位已经基本实现，但 Wurman 和同事认为，视频游戏给人工智能带来了新的有待征服的挑战。在这些领域取得的进展将代表向在现实世界中运行的能力更强、更灵活的人工智能系统所迈出的实质性的一步。

生成式人工智能——这是一种可以生成图像、视频、音频和文本等多种内容的人工智能技术——已迅速被公众、科学家和技术人员广泛采用。然而，越来越多的专业艺术家、作家和音乐家反对将他们的创作用作这些系统的训练数据。在一篇《政策论坛》中，Pamela Samuelson 重点论述了这一新出现的问题，讨论了美国目前正在进行的几起版权诉讼可能对生成式人工智能系统的未来产生重大影响的方式。如果这些案件中的原告获胜，那么唯一可以用来合法训练生成式人工智能系统的材料将是公共领域的作品或那些获得授权许可的作品，这将会影响使用该技术的每个人，包括进行科学研究的人。在第二篇《政策论坛》中，Ajay Agrawal 和同事讨论了通过人工智能创新实现任务自动化会如何扭转当前收入不平等加剧的趋势。鉴于人工智能技术的快速发展——这使得认知和创造性工作实现了自动化，而后者曾经是保留给具有专业教育和经验的人的工作——对此，一些经济学家表示担忧，他们认为，尽管人工智能对生产力和生活水平的裨益微乎其微，但人工智能有可能严重扰乱劳动力市场并进一步加剧不平等。Agrawal等人在此认为，通过思考如何实现任务完成的自动化，人工智能开发人员或可创建能提高工人整体生产力的工具。更重要的是，人工智能自动化还可以通过提供创新来减少收入不平等，使工资和技能较低的工人能够达到以前需要专门培训才能达到的水平。

在一篇《评论》中，Felix Wong 和同事讨论了人工智能的进步如何能增强对抗传染病的医学和生物技术研究的能力。Wong 等人表示，机器学习等人工智能技术已经推动了抗感染药物的发现、我们对感染生物学的理解以及新型诊断方法开发等方面的快速进步。进一步的应用还可以提高我们预测和控制传染病爆发和大流行的能力。Bing Huang 和同事的第二篇《评论》中重点关注“命运功能论”在用于化合物空间导引的基于机器学习模型的开发中所发挥的关键作用，该理论因其相对较高的预测能力而成为化学和材料科学中的枢纽。Huang等人认为，该领域的持续进步为软件控制解决方案铺平了道路，这些解决方案可以在自动驾驶实验室中常规性地处理奇异独特的化学物质和配方。

最后，由多位作者创做的一系列小插图凸显了人工智能在先进医疗机器人中的应用。这些设备中使用的人工智能技术——包括计算机视觉、医学成像分析、精确操作和机器学习——可以使自主机器人完成诊断成像并协助进行复杂的外科手术。此外，可穿戴康复设备和先进假体中的人工智能可以实现更具个性化的患者护理，甚至可以实现与人类使用者无缝接轨的由人工智能驱动的假体操作。