一位計(jì)算機(jī)科學(xué)家和一名分子生物學(xué)家，受人腦神經(jīng)元啟發(fā)創(chuàng)造出的“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，竟獲得了今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
瑞典皇家科學(xué)院周二 （8日） 宣布，2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給美國普林斯頓大學(xué)的約翰 · 霍普菲爾德（John J. Hopfield）和加拿大多倫多大學(xué)的杰弗里 · 辛頓（Geoffrey E. Hinton），以表彰他們在利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)方面所做出的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)與發(fā)明。兩位獲獎(jiǎng)?wù)邔⑵椒?100萬瑞典克朗 （約 106.4萬美元） 的獎(jiǎng)金。
Hinton，也成為史上第一位圖靈獎(jiǎng)+諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的得獎(jiǎng)?wù)摺?/p>
Hinton是計(jì)算機(jī)科學(xué)家，其工作主要集中在人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，這與傳統(tǒng)的物理學(xué)研究相距甚遠(yuǎn)，他的獲獎(jiǎng)挑戰(zhàn)了人們對諾貝爾獎(jiǎng)的傳統(tǒng)認(rèn)知，即這些獎(jiǎng)項(xiàng)應(yīng)該只頒發(fā)給物理學(xué)家或化學(xué)家。這一獲獎(jiǎng)標(biāo)志著科學(xué)界對跨學(xué)科研究的認(rèn)可，也顯示出物理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的聯(lián)系。
截至目前，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)已經(jīng)頒發(fā)給225位獲獎(jiǎng)?wù)摺Ｓ捎诩s翰 · 巴?。↗ohn Bardeen）曾兩度獲獎(jiǎng)，自1901年以來，共有224人獲得此殊榮。自1901年以來，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)共頒發(fā)117次。
今年的獲獎(jiǎng)?wù)咴俅翁嵝盐覀?，物理學(xué)與人工智能之間的交叉研究正在推動(dòng)科技的前沿，并對未來的科學(xué)探索產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
獲獎(jiǎng)理由
兩人獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的理由是，他們使用物理學(xué)工具訓(xùn)練了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這些方法是當(dāng)今強(qiáng)大機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。他們的工作，讓現(xiàn)今的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)得以誕生。
Geoffrey Hinton
Geoffrey Hinton發(fā)明可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)特征的方法，從而執(zhí)行諸如識(shí)別圖片中特定元素等任務(wù)。
Geoffrey Hinton以Hopfield網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，創(chuàng)造了一個(gè)使用不同方法的新網(wǎng)絡(luò)：玻爾茲曼機(jī)。后者可以學(xué)習(xí)識(shí)別給定類型數(shù)據(jù)中的特征元素。
Hinton使用了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的工具，透過輸入在機(jī)器運(yùn)作時(shí)很可能出現(xiàn)的例子來訓(xùn)練機(jī)器。
玻爾茲曼機(jī)可用于分類影像或建立與其訓(xùn)練模式類型相似的新范例。在此基礎(chǔ)上，Hinton繼續(xù)研究，幫助啟動(dòng)了當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展。
John Hopfield發(fā)明了一個(gè)使用保存和重建模式方法的網(wǎng)絡(luò)，其中我們可以將節(jié)點(diǎn)想象成像素。
Hopfield網(wǎng)絡(luò)利用了材料因其原子自旋而具有特性的物理學(xué)——這種特性使每個(gè)原子成為一個(gè)微小的磁鐵。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的描述方式等同于物理學(xué)中發(fā)現(xiàn)的自旋系統(tǒng)中的能量，并透過找到節(jié)點(diǎn)之間連接的值來訓(xùn)練，使保存的圖像具有低能量。
當(dāng)Hopfield網(wǎng)絡(luò)被輸入一個(gè)失真或不完整的圖像時(shí)，它會(huì)有條不紊地處理節(jié)點(diǎn)并更新它們的值，使網(wǎng)絡(luò)的能量下降。因此，網(wǎng)絡(luò)逐步尋找最接近輸入的不完美影像的已儲(chǔ)存影像。
John Hopfield和Geoffrey Hinton從1980年代開始的工作，奠定了2010年左右開始的機(jī)器學(xué)習(xí)革命的基礎(chǔ)。
過去五年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)回顧
2023年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、費(fèi)倫茨 · 克勞斯（Ferenc Krausz）和安妮 · 勒惠利爾（Anne L’Huillier），以表彰他們在研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)及產(chǎn)生阿秒光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法上所做的貢獻(xiàn)。
2022年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予阿蘭 · 阿斯佩（Alain Aspect）、約翰 · 克勞澤（John Clauser）和安東 · 塞林格（Anton Zeilinger），以表彰他們在量子信息科學(xué)研究中的重要貢獻(xiàn)，透過光子糾纏實(shí)驗(yàn)證明了貝爾不等式在量子世界中不成立，開創(chuàng)了量子信息這一新領(lǐng)域。
2021年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予日裔美籍科學(xué)家真鍋淑郎（Syukuro Manabe）和德國科學(xué)家克勞斯 · 阿塞爾曼（Klaus Hasselmann），以表彰他們在地球氣候的物理建模、量化變異性及可靠預(yù)測全球變暖方面的貢獻(xiàn)，另一半則授予意大利科學(xué)家喬治 · 帕里西（Giorgio Parisi），以表彰他在從原子到行星尺度的物理系統(tǒng)中無序與波動(dòng)之間的相互影響的發(fā)現(xiàn)。
2020年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予羅杰 · 彭羅斯（Roger Penrose），另一半共同授予萊因哈德 · 根澤爾（Reinhard Genzel）和安德里亞 · 格茲（Andrea Ghez）。羅杰 · 彭羅斯因發(fā)現(xiàn) “黑洞的形成是廣義相對論的有力預(yù)測” 而獲獎(jiǎng)，萊因哈德 · 根澤爾和安德里亞 · 格茲則因 “在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量的致密天體” 而獲獎(jiǎng)。
2019年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予詹姆斯 · 比波斯（James Peebles）、米歇爾 · 馬約爾（Michel Mayor）和迪迪埃 · 奎洛茲（Didier Queloz），以表彰他們在宇宙認(rèn)知上的顛覆性貢獻(xiàn)。其中，詹姆斯 · 比波斯因 “在物理宇宙學(xué)上的理論發(fā)現(xiàn)” 獨(dú)享一半獎(jiǎng)金，米歇爾 · 馬約爾和迪迪埃 · 奎洛茲則因 “發(fā)現(xiàn)一顆環(huán)繞類太陽恒星的系外行星” 共享另一半獎(jiǎng)金。
