The Observation--Hypothesis--Prediction--Experimentation loop paradigm for scientific research has been practiced by researchers for years towards scientific discoveries. However, with data explosion in both mega-scale and milli-scale scientific research, it has been sometimes very difficult to manually analyze the data and propose new hypotheses to drive the cycle for scientific discovery. In this paper, we discuss the role of Explainable AI in scientific discovery process by demonstrating an Explainable AI-based paradigm for science discovery. The key is to use Explainable AI to help derive data or model interpretations, hypotheses, as well as scientific discoveries or insights. We show how computational and data-intensive methodology -- together with experimental and theoretical methodology -- can be seamlessly integrated for scientific research. To demonstrate the AI-based science discovery process, and to pay our respect to some of the greatest minds in human history, we show how Kepler's laws of planetary motion and Newton's law of universal gravitation can be rediscovered by (Explainable) AI based on Tycho Brahe's astronomical observation data, whose works were leading the scientific revolution in the 16-17th century. This work also highlights the important role of Explainable AI (as compared to Blackbox AI) in science discovery to help humans prevent or better prepare for the possible technological singularity that may happen in the future, since science is not only about the know how, but also the know why. Presentation of the work is available at https://slideslive.com/38986142/from-kepler-to-newton-explainable-ai-for-science-discovery.


翻译:研究人员多年来一直在实践科学发现方面的观测-健康理论- 探索- 探索- 科学研究的观察- Hypothes- Hypothes-- Pregy- Experation- Experition- Experiation 环状模型模式。 然而,随着巨型和毫规模科学研究的数据爆炸,有时很难手动分析数据并提出新的假设来推动科学发现周期。 在本文中,我们讨论了可解释的AI在科学发现过程中的作用,展示了可解释的AI 模式。关键在于使用可解释的AI 帮助从数据或模型解释、假设以及科学发现或洞察发现。我们展示计算和数据密集的方法 -- -- 连同实验和理论方法 -- -- 如何能够顺利地结合科学研究。要展示基于AI的科学发现过程,并尊重人类历史上的一些最伟大的思想,我们展示开普勒的行星运动法和纽顿的实验室法则只能通过(可理解的)AI 来重新发现数据或模型解释,但是根据Tycho Brahe的天文观测数据,其作品如何引导了16世纪的重要的 AI- 革命, 可能发生。

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人工智能杂志AI(Artificial Intelligence)是目前公认的发表该领域最新研究成果的主要国际论坛。该期刊欢迎有关AI广泛方面的论文,这些论文构成了整个领域的进步,也欢迎介绍人工智能应用的论文,但重点应该放在新的和新颖的人工智能方法如何提高应用领域的性能,而不是介绍传统人工智能方法的另一个应用。关于应用的论文应该描述一个原则性的解决方案,强调其新颖性,并对正在开发的人工智能技术进行深入的评估。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ai/
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