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.


翻译:研究者多年来一直采用观察 - - - - - - - - - - 理论 - - - - - 实验性科学研究的观察 - - - - - - - - - - - 实验性循环模式来进行科学研究。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基础科学发现范式。关键在于使用可解释的AI来帮助产生数据或模型解释、假设以及科学发现或洞察。我们展示了计算和数据密集方法 -- -- -- 连同实验和理论方法 -- -- 如何能够被完美地整合到科学研究中。为了展示基于AI的科学发现过程,我们要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普罗尔维特法如何被(可解释)AI可以重新发现,但是基于Tycho Brahe的天文观测数据。我们展示了计算和数据 — — — 其作品在16世纪中如何引导科学革命的更深刻的革命, 也有助于解释人类可能发生。

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