【北卡科圃】3.3年变成5天:一场正在发生的生物学 AI 革命

开栏的话:

过去几年,世界经历了疫情与剧烈变化,许多科学交流被迫按下“暂停键”。但科学本身从未停下脚步——在实验室里,在数据中,在年轻人不断冒出的好奇心里,它始终在生长。

正因如此,旅美科协北卡分会(CAST-NC)决定从现在开始,推出【北卡科圃】专栏,重新搭建一座“让科学走出实验室、走进家庭与青少年视野”的桥梁。我们希望用更轻盈、更有故事感的方式,把北卡及周边高校实验室里正在发生的前沿研究,翻译成孩子能看懂、家长愿意读、家庭可以一起讨论的科学故事。

10岁的爱因斯坦曾在马克斯·塔夫穆德(Mr. Max Talmud)每周分享的科学思想中,找到了自己探索物理世界的终身使命 。真正的教育往往在高质量的对话中萌芽 。CAST-NC 推出这个专栏,正是希望重现这种启发式的氛围,带您家庭中的孩子一起,触摸现代科学的脉搏 。

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专栏主持人:郭跃龙 博士

想象你是一名穿越时空的探险家,手里攥着一本纸张泛黄、来自19世纪的野外日志 。在那模糊的字迹间,作者写道:“在大橡树以东两英里,刚过河流转弯处的地方,发现了这朵稀有花朵。”

如果你现在出发寻找这朵花,你会把寻找的重心放在大橡树还是河流上?直觉告诉你,河流转弯处可能更靠谱,因为谁能保证那棵大橡树在百年风雨后依然屹立?但你若深谙自然之道,就会发现河流也会随着漫长岁月悄然改道 。 

既然连地貌都会变,我们该从哪里开始“定位”真相?

别灰心,其实你的思路完全正确,即寻找“锚点” 。锚点是指那些你百分之百确定的固定参照物 。在地图的世界里,它们通常是山峰、标志性的市政大厅,或是两条大路的交汇处 。

我们可以通过“锚点”的叠加来精准“围猎”目标:

  • 一个锚点:模糊的圆圈。 如果只知道“距离城堡10英里”,目标可能在任何方向,范围大得像个巨型的圆环 。
  • 两个锚点:交汇的可能。 如果加上“距离湖泊10英里”,两个圆圈的交会点就只剩下两处,我们已经无限接近真相 。
  • 三个锚点:唯一的终点。 当再加上“在山的东面”,所有的线索会在那唯一的一点交会 。目标,被你彻底“锁死”了!

规模的鸿沟:50万份寻宝图的重压

这种寻找锚点的方法是科学家定位古老标本的“基石”,但我们面临着一个巨大的规模难题 。想象一下,有 50万份这样的手写日志堆叠在北卡罗来纳大学(UNC)的植物标本馆里,等待着被标注位置 。

UNC的Dr. Xiao Feng团队估算过:如果让一名人类专家不间断地手动查阅、绘图、标记,整整需要 3.3年才能处理完这些记录 。不仅耗时,成本更是高达 80万美元 。这道巨大的“瓶颈”,严重阻碍了我们对地球生物多样性的理解 。

AI 革命:将“3.3压缩至“5

过去,科学家尝试用 GEOLocate 等电脑程序来帮忙 。但这些工具更像是在玩简单的“关键词匹配”——如果笔记写得稍微凌乱或含糊,程序就会迷路 。

直到大语言模型(LLM,如 ChatGPT)这位“超级探险家”的出现,局势彻底扭转 :

  1. 它读得懂“弦外之音”: AI 不再只是生硬地搜索关键词,它能通读全文,理解文字背后的语境和逻辑。
  2. 它自带“全球地图”: 由于学习了海量信息,AI 内部拥有一个庞大的世界地理知识库 。

Dr. Feng的研究发现,这种转变让效率产生了质的飞跃 :

  • 极速通关: 人类需要3.3年的工作量,AI 仅需 5 到 13 天 即可完成。
  • 平民价格: 使用 GPT-4o 这样的模型,处理成本从近百万美元直接降到了约500美元 。

留给小科学家们的挑战

想象一下,如果你突然省下了 3年的时间,你会带着你的 AI 伙伴去探索地球上的哪些新秘密?
既然 AI 又快又便宜,我们是否还需要人类科学家亲自去野外收集标本呢?为什么?

如果让你今天为 2126 年的未来探险家埋下一个“时间胶囊”,你肯定不能只写“就在秋千架旁边” 。运用你今天学到的“锚点”思维,你会如何描述你现在的坐标,才能让一个世纪后的人依然能精准地找到它?

深入了解这项改变生物地理学的研究,请参阅《自然·植物》(Nature Plants) 原文:https://www.nature.com/articles/s41477-025-02162-y

Dr. Xiao Feng教授实验室https://lab.fengxiao.info/

参考文献

Xie, Y., Park, D.S., Sinnott-Armstrong, M.A. et al. Using large language models to address the bottleneck of georeferencing natural history collections. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02162-y

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