由麻省理工學院（MIT）主導的「人工智慧與基礎交互作用研究所」（IAIFI）已獲得美國國家科學基金會（NSF）續資五年，年度經費從400萬美元增至498萬美元。此次續資標誌著IAIFI進入新階段，該所過去五年致力於建立研究模型和跨領域社群，核心理念是AI能開闢物理學研究的新途徑，同時物理學也能協助塑造更優異的AI系統。

IAIFI於2020年作為國家人工智慧研究機構計畫的一部分成立，匯集了來自MIT、哈佛大學、東北大學、塔夫茨大學和波士頓大學的研究人員。其研究成果顯示，機器學習能加速物理學的發現，而物理學的洞見則能讓AI系統更具原則性且更易於解釋。

IAIFI主任兼MIT物理學教授Jesse Thaler表示：「從一開始，IAIFI就建立在AI賦能更佳物理學，以及物理學賦能更佳AI的雙向交流基礎上。過去五年，我們已在多個物理學和AI領域看到這種良性循環的發揮。這種交流不僅產生了新成果，更帶來了真正嶄新的科學研究方式。」

**跨物理學與AI的研究**

IAIFI的研究涵蓋粒子物理學、核物理學、天文物理學和基礎AI，許多進展都來自這些領域的跨界合作。

在粒子物理學方面，IAIFI研究人員開發了AI技術，能即時處理大型強子對撞機（Large Hadron Collider）產生的大量資料，將海量的碰撞資料轉化為可操作的物理學知識。在核物理學方面，IAIFI研究人員正利用基於AI的生成式方法，對晶格量子色動力學中的夸克和膠子交互作用進行建模，開創了從第一性原理研究物質結構的新途徑。

在天文物理學方面，機器學習正被用於揭示新的宇宙現象，並提高由MIT主導的LIGO重力波實驗的靈敏度。

同時，物理學的理念也為新AI方法的發展提供了啟發。IAIFI研究人員正在開發學習演算法和新的模型架構，將物理知識和最佳實踐（包括對稱性、幾何結構、精確性保證和統計方法）直接嵌入類神經網路中，從而產生更可靠、更易於解釋且資料效率更高的系統。

IAIFI臨時主任兼MIT物理學教授Mike Williams指出：「AI已開始改變物理學家處理該領域最具挑戰性問題的方式。更重要的是，它正開始擴展我們實際能解決問題的邊界，使我們能夠探索曾經完全遙不可及的問題。」

**培養下一代人才**

IAIFI的一個顯著特點是對人才的投入。IAIFI博士後研究員計畫支持早期職涯科學家在物理學與AI的交叉領域進行研究，為每位研究員配備兩個領域的指導者，並促進跨機構合作。

迄今已有八位研究員完成該計畫。其中三位已獲得教職；其他人則在領先的AI公司擔任研究職位或加入新創公司，這反映了IAIFI所培養技能的廣泛適用性。

IAIFI臨時副主任兼MIT物理學教授Phiala Shanahan表示：「IAIFI獎學金計畫展示了當早期職涯科學家被賦予跨越傳統界線工作的自由和支持時，會發生什麼。我們的研究員不僅僅是單獨為物理學或AI做出貢獻，他們正在幫助塑造一個正在成長的跨領域學科。」

IAIFI的年度博士暑期學校已成為日益壯大的「半人馬科學家」社群的焦點，這些科學家在物理學和AI方面都具備專業知識。2026年的課程收到了近600份申請，爭奪約100個實體名額，另有約300名參與者預計將線上參與。往屆參與者因其結合講座、實作教學、程式衝刺活動和交流活動的模式，向同儕大力推薦該學校。

在MIT，IAIFI協助塑造了新的教育途徑，包括物理學、統計學與資料科學跨領域博士學位學程——這是物理系與統計與資料科學中心之間的合作——自2021年以來已授予20個博士學位。IAIFI成員Phil Harris和Isaac Chuang也開發了一門物理學計算資料科學課程，該課程在校園內（課程編號8.16）和透過MITx提供的免費線上課程中均有提供。

**不斷壯大的社群**

除了核心研究和培訓計畫外，IAIFI還透過年度夏季研討會匯集研究人員，今年的研討會將在MIT施瓦茨曼計算學院大樓舉行。該研究所還透過與MIT博物館、波士頓科學博物館的合作、黑客松活動以及廣受歡迎的線上內容，向廣大公眾介紹AI和物理學。

MIT理學院院長兼Curtis and Kathleen Marble天文物理學教授Nergis Mavalvala表示：「IAIFI展示了當物理學、計算學、統計學和資料科學領域的研究人員圍繞共同的科學問題組織起來時，會產生什麼樣的可能性。這種持續的跨學科合作對於未來科學發現至關重要。」

IAIFI設於MIT的核科學實驗室，由主任Jesse Thaler（目前休假中）、臨時主任Mike Williams、臨時副主任Phiala Shanahan和執行主任Marisa LaFleur領導，以及指導委員會成員Lisa Barsotti、Isaac Chuang、Will Detmold、Bill Freeman、Phil Harris、Lina Necib、Tess Smidt和Marin Soljacic（以及來自其他IAIFI大學的指導委員會成員）。

**展望未來**

作為國家人工智慧研究機構計畫的成員，IAIFI是全國範圍內推動AI驅動的發現與創新工作的一部分。

IAIFI執行主任Marisa LaFleur表示：「NSF AI機構之間的連結與其內部工作一樣寶貴，並且持續增長。我們正在分享培訓、社群建立和協作的管理策略與資源，這使整個網絡更加強大。」

對於IAIFI而言，續資是深入探索該研究所所謂「AI的物理學」的機會——即不僅應用AI，更利用物理推理、物理挑戰和物理工具來理解和改進AI。這一議程，連同日益壯大的跨學科研究人員社群，將推動該研究所進入下一個階段。

Thaler表示：「IAIFI的第一階段確立了其模型：跨學科研究、早期職涯人才和充滿活力的社群，圍繞著AI與物理學相互促進的理念而組織。現在我們有了基礎——以及我們『半人馬科學家』的創業精神——將該模型推向新領域並提升我們的抱負。」