ИИ в науке: белки, погода, математика, материалы

Белок это цепочка аминокислот, которая сворачивается в сложную трехмерную форму, и от формы зависит, что белок делает в клетке. Раньше структуру одного белка определяли в лаборатории месяцами. AlphaFold предсказывает ее по последовательности аминокислот.

9 октября 2024 года Демис Хассабис и Джон Джампер из Google DeepMind получили Нобелевскую премию по химии за AlphaFold. Вторую часть премии получил Дэвид Бейкер за компьютерный дизайн белков. По данным Google, AlphaFold пользуются больше 2 млн исследователей из 190 стран.

8 мая 2024 года Google DeepMind и Isomorphic Labs представили AlphaFold 3. По их данным, модель предсказывает взаимодействия белков с другими типами молекул как минимум на 50% точнее прежних методов. Для фармацевтики это шаг к поиску лекарств на компьютере до опыта в пробирке.

Готовые предсказания AlphaFold выложены в открытую базу AlphaFold Protein Structure Database. Биолог сначала ищет нужный белок там и запускает расчет, только если структуры в базе нет.

Условия важны для компаний. AlphaFold Server бесплатен только для некоммерческих исследований, а веса AlphaFold 3 выдают университетам, некоммерческим, образовательным и государственным организациям для некоммерческой работы. Коммерческой фармкомпании нужен отдельный договор. Термин разобран в словаре: AlphaFold.

25 февраля 2025 года ECMWF, Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды, запустил в работу модель AIFS на машинном обучениимашинное обучение Машинное обучение (machine learning, ML) это раздел ИИ, в котором программа находит правила в данных сама, а не получает их готовыми от разработчика. Подробнее в словаре. По данным центра, на ряде показателей она точнее физических моделей, по траекториям циклонов до 20%, и тратит на прогноз примерно в 1000 раз меньше энергии.

Google DeepMind 3 сентября 2026 года представила WeatherNext 3: прогноз обновляется каждый час, температура и влажность считаются с разрешением 5 км. Microsoft описала модель Aurora в журнале Nature 21 мая 2025 года: ее обучили на более чем 1 млн часов геофизических данных.

По той же статье в Nature, Aurora точнее семи оперативных прогностических центров по траекториям тропических циклонов на 100% целей с горизонтом 5 дней. Код и веса моделипараметры модели Параметры модели это числа внутри нейросети, которые она подбирает при обучении и по которым потом вычисляет каждый ответ. Подробнее в словаре открыты под MIT, поэтому ее можно дообучить на своих данных, например на замерах ветра у собственных станций.

Физическую модель ИИ пока не заменил: ECMWF выпускает оба прогноза рядом. Как устроен прогноз на ИИ и где он ошибается, разобрано на странице о прогнозе погоды на ИИ.

Новые материалы для батарей, солнечных панелей и микросхем ищут перебором кристаллических структур, и большинство вариантов неустойчиво. Модель отсеивает неустойчивые структуры до опыта, а химик проверяет только перспективные.

29 ноября 2023 года Google DeepMind описала модель GNoME: она нашла 2,2 млн новых кристаллов, из них 380 000 наиболее устойчивы и подходят для синтеза. Сторонние исследователи независимо получили в лаборатории 736 из этих структур.

Автономная лаборатория A-Lab в Беркли, где роботы сами ведут синтез по подсказкам модели, получила больше 41 нового материала. Так выглядит связка ИИ и робототехники в науке: модель предлагает, робот проверяет, человек решает, что делать дальше.

Для химической промышленности это значит меньше дорогих опытов вслепую. Порядок работы такой: модель ранжирует кандидатов, лаборатория проверяет первые десятки, результаты возвращаются в модель и уточняют следующий круг поиска.

Олимпиадная задача проверяет не память, а рассуждение: решение нужно доказать строго, и его проверяют жюри по тем же правилам, что у школьников. Поэтому Международная математическая олимпиада стала тестом для ИИ.

В 2024 году системы AlphaProof и AlphaGeometry 2 от Google DeepMind решили четыре задачи из шести и набрали 28 баллов, это уровень серебряной медали. 21 июля 2025 года DeepMind сообщила, что продвинутая версия Gemini Deep Think решила пять задач из шести, набрала 35 баллов из 42 и уложилась в 4,5 часа, отведенные участникам. Это уровень золотой медали.

За год ИИ прошел путь от серебра до золота на одной и той же олимпиаде. Для науки важнее другое: модели начинают проверять доказательства и предлагать гипотезы, а математик тратит время на идеи, а не на рутинные выкладки.

Первое: научные модели часто открыты, но лицензии у них разные. Веса AIFS выпущены под CC BY 4.0, коммерческое использование разрешено с указанием источника. Aurora открыта под MIT. AlphaFold 3 доступен только для некоммерческой работы некоммерческих организаций.

Второе: эффект дают не модели, а данные и процесс вокруг них. Энергетическая компания берет открытую модельмодель с открытыми весами Модель с открытыми весами (open-weights model) это нейросеть, файлы параметров которой можно скачать и запустить на своем оборудовании. Подробнее в словаре погоды и дообучает ее на своих станциях, фармкомпания строит поиск кандидатов вокруг модели белков, завод проверяет новые составы материалов.

Для научной организации путь начинается с инвентаризации данных и задач, где вычисления дорогие. Как НИИ запускают ИИ на своих серверах и что для этого нужно, разобрано на странице об ИИ для НИИ и научных организаций.

Если задача в поиске и чтении статей, а не в расчетах, смотрите подборку нейросетей для исследований. Термины из этой страницы собраны в словаре ИИ.