Generative AI w nauce: symulacje i modelowanie
Sztuczna inteligencja generatywna (ang. generative AI) to obszar, który zrewolucjonizował podejście do symulacji i modelowania w naukach przyrodniczych oraz inżynieryjnych. Dzięki zaawansowanym algorytmom i rosnącym możliwościom obliczeniowym, AI ułatwia tworzenie skomplikowanych modeli, które mogą symulować złożone procesy naturalne z niespotykaną dotąd dokładnością. W tym artykule omówimy, jak generative AI jest wykorzystywane w tych dziedzinach, ilustrując te zagadnienia praktycznymi przykładami w Pythonie.
Zobacz też
- Generative AI w grach i symulacjach
- Przyszłość Generative AI – wyzwania i etyka
- Wykorzystanie Generative AI w marketingu i copywritingu
Generative AI w naukach przyrodniczych
Zastosowania w biologii molekularnej
Generative AI jest szeroko stosowane w biologii molekularnej, zwłaszcza w projektowaniu nowych leków i zrozumieniu struktury białek. Modele generatywne, takie jak GAN (Generative Adversarial Networks) i VAEs (Variational Autoencoders), umożliwiają tworzenie hipotez dotyczących budowy i funkcjonalności molekuł. Dzięki nim naukowcy mogą przewidywać, jak różne cząsteczki wpłyną na organizm ludzki, bez potrzeby kosztownych badań laboratoryjnych.
Modelowanie systemów ekologicznych
AI generatywna pomaga również w symulacji złożonych systemów ekologicznych. Dzięki modelom generatywnym można tworzyć symulacje, które przewidują zmiany w ekosystemach wynikające z czynników takich jak zmiany klimatyczne czy ingerencja człowieka. To pozwala na dokładniejsze planowanie działań ochronnych i zrównoważone zarządzanie środowiskiem.
Generative AI w inżynierii
Design generatywny
W inżynierii projektowanie generatywne umożliwia tworzenie innowacyjnych konstrukcji, które optymalizują materiały i koszty produkcji. Przy użyciu AI inżynierowie mogą generować i testować różne projekty w sposób, który nigdy wcześniej nie byłby możliwy z taką prędkością i dokładnością.
Symulacje aerodynamiczne
Generative AI znajduje zastosowanie również w symulacjach aerodynamicznych. Modele neuronz ciągłewybierają najbardziej efektywne formy i struktury pojazdów i budowli, co znacznie redukuje ryzyko błędów oraz koszty związane z testami w tunelach aerodynamicznych.
Przykłady zastosowań w Pythonie
Symulacja białek z użyciem GAN
1import torch 2import torchvision 3from torch import nn 4 5class Generator(nn.Module): 6 def __init__(self): 7 super(Generator, self).__init__() 8 self.init_size = 128 // 4 9 self.l1 = nn.Sequential(nn.Linear(100, 128 * self.init_size ** 2)) 10 11 def forward(self, z): 12 out = self.l1(z) 13 # dalsza logika modelu 14 return out 15 16# inicjalizacja i trening generatora 17generator = Generator() 18z = torch.randn(8, 100) 19output = generator(z) 20print(output.shape) 21
Projektowanie generatywne z OpenAI Gym
1import gym 2 3# Inicjalizacja środowiska 4env = gym.make("CartPole-v1") 5 6# Prosta symulacja 7obs = env.reset() 8for _ in range(1000): 9 env.render() 10 action = env.action_space.sample() 11 obs, reward, done, info = env.step(action) 12 if done: 13 obs = env.reset() 14env.close() 15
Zakończenie:
Generative AI nieustannie rozszerza granice możliwości w naukach przyrodniczych i inżynierii. Dzięki zaawansowanym algorytmom i rosnącej mocy obliczeniowej, symulacje stają się dokładniejsze i bardziej dostępne niż kiedykolwiek.
