浦江科学论坛：探索科学问题的无尽层次

还有什么工作不可能被AI取代，什么工作可以由AI催生？计算机科学领域杰出学者乔恩·克莱因伯格（Jon Kleinberg）坦言，“我不知道”。

惊诧于AI的迅猛发展，他说：“2008年我们不会想到人工智能将会在视觉分析、语言处理上有那么好的发展，2016年我们也未曾料到人工智能可以和人进行自然的对话。”

他认为，这些科学活动都是人类功能的延伸，“如果没有人类的观察和思考，我们就不可能推进这些工作。”

10月21日，在复旦大学相辉堂举行的第九期浦江科学大师讲坛上，康奈尔大学计算机科学和信息科学讲席教授乔恩·克莱因伯格（Jon Kleinberg）和约翰斯·霍普金斯大学医学院分子生物学与遗传学、神经科学和眼科学讲席教授杰瑞米·内森斯（Jeremy Nathans）联袂开讲。

日前，他们在上海被授予2024世界顶尖科学家协会奖，并将出席10月25日在2024世界顶尖科学家论坛开幕式上举行的颁奖典礼。

他，提出克服算法偏见需要公平与多元

克莱因伯格曾对小世界理论和万维网搜索算法做出开创性工作。他以“算法视角下的世界：计算与高风险决策”为题，回答了一系列问题：算法视角下的人类世界是怎样的？如何确保算法的公平性？未来人工智能是否会完全替代人类行动？

“90年代初，我们开始将互联网看作是一个巨大的图书馆。”克莱因伯格把计算机科学三十多年的发展史分为三个阶段。2014年以来，人工智能技术的发展使互联网的发展进入第三阶段。

“在这个过程中，算法发挥了至关重要的作用，它们能够处理海量的信息，并从中提取有价值的部分。”克莱因伯格说。

算法的应用也产生许多新的问题，比如，怎样通过算法分析获得更多信息？虚拟信息是否能转化为可研究、可加工的素材？为此，有效利用机器学习和人工智能技术，能让当前以人工智能作为基础的互联网生态体系更为健全。

数字时代，海量的数据如何改变人类？算法视角下的世界是怎样的？

克莱因伯格团队通过分析数百万用户的照片、搜索引擎查询以及移动设备的位置信息，识别地球上人类活动的“热点”。这些“热点”不仅是物理空间中的聚集点，更是特定时间段内人们社会活动的中心。

旅行、度假、家庭、朋友……人们会在社交平台对这些地点进行标记。在一个城市著名地标周围，或是大型公共活动期间，都会形成显著的数据密集区。

他们对地理标签数据进行热力图分析，借助大语言模型从纷繁复杂的数据中提炼出有用的信息，分析其中的高频词汇、特殊词汇，从而准确定位并描述这些“热点”。

这种基于大数据的研究方法，在两个不同的尺度上进行：以大约100公里为半径的大都市规模，和缩小到仅约100米的地标级精细度。这不仅有助于人们更好地了解大范围内的人口流动趋势，也能对单个地点有更加清晰的认识。

这项研究有助于提升城市规划、旅游管理、灾害响应等多个领域的工作效率。他表示：“随着越来越多关于人类行为模式的数据积累起来，未来或许能及时有效地应对更复杂多元的社会问题。”

然而，“算法与生俱来就有偏见。在设计算法时，必须考虑到多元化的公平标准，并开发新的技术方法。需要考虑不同的度量标准，确保算法在各个层面上都是公平的。”他说。

他还认为，研究者们可以从政府、非营利组织、援助机构等渠道获得多元类型数据，开展物理世界和数字世界的综合比对，同时不能只关注某个特定的平台和地点，要全面关注人类对互联网的使用。

“如果我们都使用同一种算法去做决定，是否会导致做出的决定高度趋同，导致我们的文化也是高度趋同？”在他看来，人类在使用算法工具的时候，设计者、使用者、研究者都需要保持一定的多元性。

他，改变人类对如何“看”世界的理解

为什么人们能看见颜色？为什么有的人难以分辨红色和绿色？为什么男性比女性更容易患有色盲症……杰瑞米·内森斯（Jeremy Nathans）以“色觉、X染色体失活与女性优势”为题，对这些问题进行了回答。

内森斯曾揭示人类颜色视觉的分子基础，通过基因研究阐明了视网膜发育的机制及其与遗传性眼病的关系。同时，他还探索了基因治疗在视觉系统疾病中的潜力，为视觉科学的研究和临床应用开辟了新的方向，也改变了人类对如何“看”世界的理解。

颜色视觉在现实生活中不仅具有美学优势，还具有实用价值。人体具有红、蓝和绿三类不同的色觉基因，不同基因对多个波长的光敏感程度不同，但对某一组特定波长的光的敏感度最佳。内森斯发现，人类感知红和绿的过程中，有三个关键位置的氨基酸起到非常重要的作用，携带不同氨基酸会导致人们对不同的颜色的敏感度不同。

从分子基础出发，内森斯开始探究视觉基因的相关疾病。

“我相信听众中一定有人色觉跟其他大多数人不一样，这是由基因来决定的。”内森斯表示，基因决定了人们对长波和中波光线的接收情况。在进化的过程中，编码红色和绿色色觉的基因到了一条染色体上，这一基因重组事件，也是人类色觉变异的根源。

内森斯表示，基因内部的混合重组会导致异常色觉，红绿色盲的分子基础是在染色体上串联排布的红绿感光色素基因异常重组或者基因缺失。

一只具有黑色、橘色、白色毛发的花色母猫看似寻常，但却反映了遗传学中一种特殊的现象：X染色体失活。

X染色体失活，正是色盲症男女有别的奥秘。内森斯介绍，人类大部分色觉受体位于X染色体上，如果发生基因突变，就会导致色盲症。女性有两条X染色体，如果其一发生失活，另一条X染色体就会进行代偿，而男性只有一条X染色体，一旦发生病变，无法得到代偿，只能“认栽”。这就是男性比女性患色盲症比例高的原因。

内森斯和合作者在一项小鼠遗传和行为研究中，对具有基因缺陷的小鼠进行了基因改造，使得本来只具有长波、中波、短波色素基因中的一部分的二色视觉小鼠能够看到原来看不到的色彩，通过三色视觉测试。

内森斯表示，雌性动物X染色体失活机制有望在基因缺陷疾病诊疗方面解决一些问题。理论上，人们可以通过让让失活的基因重新表达，将突变的基因沉默，但如果一条染色体失活，可能会影响其他疾病的表达。

“科学问题就像洋葱，揭开一层还有一层，”他强调，“尽管我们做了多年研究，但还是不了解具体机制，仍然需要做更多工作。”