Lo Scienziato AI: Verso una Scoperta Scientifica Aperta e Completamente Automatizzata

The AI Scientist: Towards Fully Automated Open-Ended Scientific Discovery

August 12, 2024

Autori: Chris Lu, Cong Lu, Robert Tjarko Lange, Jakob Foerster, Jeff Clune, David Ha

cs.AI

Abstract

Una delle grandi sfide dell'intelligenza artificiale generale è sviluppare agenti in grado di condurre ricerche scientifiche e scoprire nuove conoscenze. Sebbene i modelli all'avanguardia siano già stati utilizzati come supporto per gli scienziati umani, ad esempio per il brainstorming di idee, la scrittura di codice o i compiti di previsione, essi svolgono ancora solo una piccola parte del processo scientifico. Questo articolo presenta il primo quadro completo per la scoperta scientifica completamente automatica, consentendo ai modelli linguistici all'avanguardia di condurre ricerche in modo indipendente e comunicare i propri risultati. Introduciamo "The AI Scientist", che genera nuove idee di ricerca, scrive codice, esegue esperimenti, visualizza i risultati, descrive le sue scoperte scrivendo un articolo scientifico completo e poi esegue un processo di revisione simulato per la valutazione. In linea di principio, questo processo può essere ripetuto per sviluppare iterativamente le idee in modo aperto, agendo come la comunità scientifica umana. Ne dimostriamo la versatilità applicandolo a tre distinti sottocampi del machine learning: modellazione a diffusione, modellazione linguistica basata su transformer e dinamiche di apprendimento. Ogni idea viene implementata e sviluppata in un articolo completo a un costo inferiore a $15 per articolo. Per valutare gli articoli generati, progettiamo e validiamo un revisore automatico, che dimostriamo raggiungere prestazioni quasi umane nella valutazione dei punteggi degli articoli. The AI Scientist può produrre articoli che superano la soglia di accettazione a una conferenza di machine learning di alto livello, secondo il giudizio del nostro revisore automatico. Questo approccio segna l'inizio di una nuova era nella scoperta scientifica nel machine learning: portando i benefici trasformativi degli agenti AI all'intero processo di ricerca dell'AI stessa, e avvicinandoci a un mondo in cui una creatività e innovazione infinita e accessibile possono essere liberate sui problemi più complessi del mondo. Il nostro codice è open-source all'indirizzo https://github.com/SakanaAI/AI-Scientist.

English

One of the grand challenges of artificial general intelligence is developing agents capable of conducting scientific research and discovering new knowledge. While frontier models have already been used as aids to human scientists, e.g. for brainstorming ideas, writing code, or prediction tasks, they still conduct only a small part of the scientific process. This paper presents the first comprehensive framework for fully automatic scientific discovery, enabling frontier large language models to perform research independently and communicate their findings. We introduce The AI Scientist, which generates novel research ideas, writes code, executes experiments, visualizes results, describes its findings by writing a full scientific paper, and then runs a simulated review process for evaluation. In principle, this process can be repeated to iteratively develop ideas in an open-ended fashion, acting like the human scientific community. We demonstrate its versatility by applying it to three distinct subfields of machine learning: diffusion modeling, transformer-based language modeling, and learning dynamics. Each idea is implemented and developed into a full paper at a cost of less than $15 per paper. To evaluate the generated papers, we design and validate an automated reviewer, which we show achieves near-human performance in evaluating paper scores. The AI Scientist can produce papers that exceed the acceptance threshold at a top machine learning conference as judged by our automated reviewer. This approach signifies the beginning of a new era in scientific discovery in machine learning: bringing the transformative benefits of AI agents to the entire research process of AI itself, and taking us closer to a world where endless affordable creativity and innovation can be unleashed on the world's most challenging problems. Our code is open-sourced at https://github.com/SakanaAI/AI-Scientist