王贻芳院士:建大型粒子对撞机,能反制外国“卡脖子”

“人类特有的创新能力和情感思考,现在人工智能可以初步做到。”昨天下午,2019上海科技节系列活动之“科普大讲坛”在上海科技馆举行,中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳,上海交通大学设计学院常务副院长胡洁教授带领听众探索了粒子物理与人工智能的奥秘,传播科学与艺术之美。

人工智能系统当上电影编剧

“人们常说,科学和艺术是一枚硬币的两面。在我看来,科学和艺术其实是一面,它们互相融合,两者的交汇点就是创新。”胡洁表示,创新的源泉“无监督学习”是人类特有的优势,然而通过“生成对抗网络”,人工智能也可以用自己的方式进行预测与创新。“无监督学习”是机器学习的一种方法,研发人员不给定事先标记过的训练示例,让计算机自动对输入的数据进行分类。这里的监督者不是人,而是指输入数据的训练不带有目标标签。

“生成对抗网络”本质上是通过生成器、判别器的反复训练,建立“无监督学习”的模型。生成器像一个造假币的团伙,试图用假币蒙混过关。判别器像警察,目标是检查出假币。生成器不断生成新的结果进行尝试,所谓“道高一尺,魔高一丈”,在这个过程中,它们的能力互相提高,直到生成器生成的人造样本看起来与原始样本没有区别。

胡洁告诉听众,人工智能在很多领域表现突出:艺术创作上,可根据不同图像的内容、风格进行叠加,创作出新的作品;平面设计上,阿里为淘宝“双11”研发出“鹿班系统”,一秒能完成约8000张海报设计;表情捕获上,通过人脸识别和建模技术,可以让卡通动画形象模拟人的表情,大大增强互动性和娱乐性。人工智能还进入了人类情感领域,9分钟电影短片《Sunspring》是第一部人工智能系统担任编剧的作品。片中背景音乐也是机器学习了3万首流行歌曲后创作的。

表现如此亮眼,那么人工智能以后是否会取代人类呢?胡洁表示,未来人工智能不会战胜人类,而是人机融合,各自发挥所长。

我国高能物理有望“弯道超车”

画作、设计、影视的艺术之美,可以利用人工智能技术去创造和呈现。对于更宏大的宇宙之美、更微观的粒子之美的探索,则需要高精尖的装置设备。“在无穷小的粒子中探索无穷大的宇宙,我们才能更好地认识世界。”王贻芳带领听众回顾了人类对宇宙和物质结构不断探索的历程,介绍了我国粒子物理发展的近况。

他认为,现在是我国发展大科学装置的大好时机,应该建设环形正负电子对撞机(CEPC)—超级质子对撞机(SppC),推动我国粒子物理研究走在国际前列。“和直线加速器相比,同样的造价,CEPC每年可以获得6倍的希格斯粒子,而且轨道可以用作后续质子对撞的隧道,使用寿命可达50年以上。”SppC是CEPC的升级版,能量是欧洲大型强子对撞机(LHC)的7倍以上,能模拟宇宙大爆炸,助科学家探寻新粒子和新物理现象,了解暗物质和暗能量的本质。

2012年7月,欧洲核子研究中心宣布LHC的实验发现希格斯粒子。这一发现完善了描述物质微观结构的标准理论,也预示着新时代的开始。在这一背景下,中科院高能物理研究所提出了建造下一代环形正负电子对撞机,并适时改造为超级质子对撞机的方案。

CEPC将使用和发展全球最先进的加速器技术,如机械、电子、真空、射频微波、低温超导、辐射防护、计算机及网络等技术,推动相关领域的发展。“外国的大科学装置工程不会给我国企业机会,我们必须拥有自己的大科学装置,这是反制‘卡脖子’的重要手段。”王贻芳表示,CEPC建设计划为2022年—2033年,欧洲核子中心今年公布的计划为2030年—2040年,这10年窗口期是我国实现“弯道超车”的重要机遇。