美國《科技日報》1月17日文章，原題：工程師們發現了人工智能、物理學和生物學之間的共同原理   廚房裏的一瓶新鮮奶油或浴室裏的剃鬚膏，竟然藏着科學界爭論了20年的“泡沫之謎”謎底。此前，科學界一直認爲泡沫的微觀結構看似無序卻保持靜止。但近日，一項發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）的研究表明，泡沫中的氣泡就像開派對一樣不停挪動位置，按照各種可能的排列方式不斷進行重組；更出人意料的是，泡沫的運動可能遵循着與人工智能（AI）、物理學甚至生物學相同的底層原理。

早期的理論認爲，泡沫中的氣泡會沿着一定軌跡滾動，然後停留在某處。這種框架有助於解釋爲什麼泡沫一旦形成就會“看起來”穩定，就像一塊巨石靜靜地躺在山谷底部一樣。不過，對實驗數據的深入分析揭示了一個問題：泡沫的實際行爲與這些理論的預測並不相符。賓夕法尼亞大學的工程師們利用計算機模擬追蹤了泡沫中氣泡的運動軌跡，結果發現氣泡們根本不老實，總在能量景觀（描述系統隨狀態變化的分佈模型——編者注）上“溜達”。按理說氣泡應該像滾石下山一樣停在“谷底”，但現實卻是它們一直在山坡上“散步”。賓夕法尼亞大學化學與生物分子工程系教授、該論文的共同作者約翰·C·克羅克說：“我們早在20年前就開始注意到這些差異，但我們一直沒找到合理的答案。”

泡沫的這種行爲困擾了科學界很久，直到AI領域的梯度下降法（常用於AI中，用來遞歸性地逼近最小偏差模型——編者注）帶來了靈感。從數學角度看，泡沫的運動方式與訓練AI常用的“深度學習”過程極爲相似，現代AI系統通過在訓練過程中不斷自我調整數值參數來進行“深度學習”，這一過程不是一味追求最小誤差，而是讓系統在一大片能量較平坦的區域裏遊走，探索各種“解法”。泡沫的氣泡在廣闊的能量景觀上不斷重組，和AI模型在各種解法之間遊走的底層邏輯是統一的。        

這一發現也爲物理學家設計能夠適應環境的智能材料指明瞭新的思路——如果能用泡沫的“自適應”原理去設計材料，未來的窗簾能自己調整透光度，衣服遇冷熱自動調節保溫性能。同時，這一發現或許也能爲生物學家探究生命奧祕（例如活細胞的內部框架）提供新的見解，蛋白摺疊、免疫細胞運動等過程可能遵循同樣的能量景觀驅動邏輯……物理、生物、計算機科學不再各自爲政，它們的底層“玩法”或許是同一套公式。看似簡單的泡沫打破了學科壁壘。理解泡沫，也許就是理解科學複雜性的鑰匙。（白鷺譯）