霍普菲尔德和欣顿利用统计物理学基本概念设计了人工神经网络,为当今强大的机器学习奠定基础
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据央视新闻报道,瑞典皇家科学院当地时间10月8日宣布,将2024年诺贝尔物理学奖授予约翰·J.霍普菲尔德(John J. Hopfield)和杰弗里·E.欣顿(Geoffrey E. Hinton),以表彰他们在使用人工神经网络进行机器学习的基础性发现和发明。
两位获奖者从20世纪80年代起就开展了与物理学相关的人工神经网络的重要工作。他们将平分1100万瑞典克朗(约合745万元人民币)奖金。
诺贝尔物理学奖委员会主席埃伦·蒙斯表示,“获奖者的工作已经产生了巨大的效益。在物理学领域,我们将人工神经网络应用于广泛的领域,例如开发具有特定属性的新材料。”
获奖理由
在人工神经网络机器学习领域获奖
“今年诺贝尔物理学奖得主的突破工作建立在物理学的基础上。”诺贝尔奖官方社交账号上写道,他们展现了一种全新的方式,让人们利用计算机来帮助和指导社会面临的挑战。
根据诺贝尔奖官网的介绍,人们在讨论人工智能的时候,通常指的是使用人工神经网络的机器学习,而这项技术最初是受到大脑结构的启发。
今年的两位获奖者从20世纪80年代就在人工神经网络方面进行了重要的工作。霍普菲尔德创造了一种关联记忆,它能够存储和重构图像以及其他模式类型。欣顿发明了一种能够自主发现数据中属性的方法,并执行任务,如识别图像中的特定元素。
欣顿将霍普菲尔德网络的想法应用于一种新网络,这种新网络使用另一种方法:玻尔兹曼机。玻尔兹曼机可以学习给定数据类型的特征元素,可以用来分类图像或创建新材料。这种机器学习帮助推动了当今机器学习的“爆炸性”发展。
瑞典皇家科学院在当天发布的新闻公报中表示,长期以来,机器学习一直对研究很重要,包括对大量数据的分类和分析,而霍普菲尔德和欣顿利用物理学工具构建了一些方法,为当今强大的机器学习奠定了基础,基于人工神经网络的机器学习正在给科学、工程以及日常生活带来革命性的变化。
蒙斯表示,这两位获奖者利用统计物理学的基本概念设计了人工神经网络,这些神经网络具有关联记忆的功能,已被用于推进各种物理学研究,包括粒子物理、材料科学和天体物理学,同时也已成为人们日常生活的一部分,例如面部识别和语言翻译。
获奖感言
杰弗里·欣顿:获奖令我大吃一惊
1933年,霍普菲尔德出生于美国伊利诺伊州芝加哥市,1958年获得康奈尔大学博士学位,现任美国普林斯顿大学教授,因其在计算机科学、生物学和物理学方面的开创性发现而闻名。
1947年,欣顿出生在英国伦敦。20世纪70年代初,欣顿在英国爱丁堡大学读研究生时开始研究神经网络。《纽约时报》指出,当时几乎没有多少研究人员相信这个想法。
1978年,欣顿获得爱丁堡大学博士学位,如今他在加拿大多伦多大学担任教授。2019年,欣顿与蒙特利尔大学计算机科学教授约舒亚·本希奥以及纽约大学教授扬·莱坎(中文名杨立昆)一起获得了被称为“计算机界的诺贝尔奖”——图灵奖,以表彰他们在人工智能深度学习方面的工作。
这三位科学家被并称为“深度学习三巨头”,欣顿也被外界称为当代人工智能的“教父”。得知获奖消息后,欣顿表示,获奖令他大吃一惊(flabbergasted)。
“我现在待在加利福尼亚州的一家廉价旅馆里面,这里的网络和电话信号都不太好,我本来打算今天去做核磁共振(MRI)检查的,但现在我不得不取消了!”欣顿在新闻发布会上接受电话连线时说。
被记者问及其研究帮助开发的技术的潜在意义时,欣顿指出,人工智能将对人类社会产生“巨大影响”,“它将与工业革命相媲美。但它不是在体力上超越人类,而是在智力上超越人类。我们不知道比我们更聪明的东西是什么样子。”
同时,欣顿也提醒注意人工智能的潜在风险,“我们也必须担心一些可能出现的不良后果,尤其是这些东西失控的威胁。”
蒙斯也在新闻发布会上强调,虽然机器学习有着巨大的好处,但是它的快速发展也引发了我们对未来的担忧,总的来说,人类有责任以安全和合乎道德的方式来使用这项新技术,给人类带来最大利益。
荣誉墙
226人获颁诺贝尔物理学奖
诺贝尔物理学奖被普遍认为是在物理学领域能够取得的最高荣誉,物理学也是阿尔弗雷德·诺贝尔在1895年的遗嘱中首先提到的奖项领域。诺贝尔奖官网中写道,“19世纪末,许多人都认为物理是最重要的学科,也许诺贝尔本人也这样认为。”
根据诺贝尔奖官网数据,从1901年到现在,诺贝尔物理学奖共颁发了118次,在1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年没有颁发该奖。共有226名科学家获奖。 其中,47次的物理学奖授予单一获奖者,33次的物理学奖由两位获奖者共同获得,38次的物理学奖由三位获奖者分享。
值得注意的是,美国物理学家约翰·巴丁是唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人,分别在1956年和1972年。
迄今为止,最年轻的诺贝尔物理学奖得主是英国物理学家劳伦斯·布拉格,他在1915年获奖时只有25岁。最年长的诺贝尔物理学奖得主则是美国科学家阿瑟·阿什金,他在2018年获得诺贝尔奖时已96岁。
在诺奖上百年历史中,只有5名女性曾获得诺贝尔物理学奖,分别是法国著名波兰裔科学家玛丽·居里(1903年获诺贝尔物理学奖,1911年获诺贝尔化学奖)、美国物理学家玛丽亚·格佩特-梅耶因(1963年获奖)、加拿大科学家唐娜·斯特里克兰(2018年获奖)、美国科学家安德烈娅·盖兹(2020年获奖)、法国物理学家安妮·卢利尔(2023年获奖)。
2023年诺贝尔物理学奖颁给了皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·卢利尔,以表彰他们在“为研究物质中的电子动力学而产生阿秒光脉冲的实验方法”所作出的贡献。
2022年诺贝尔物理学奖颁给了法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽和奥地利科学家安东·蔡林格,以表彰他们在“纠缠光子实验、验证违反贝尔不等式和开创量子信息科学”方面所作出的贡献。
2021年诺贝尔物理学奖授予三名科学家,其中,日裔美籍科学家真锅淑郎和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼因“建立地球气候的物理模型、量化其可变性并可靠地预测全球变暖”的相关研究获奖,意大利科学家乔治·帕里西因“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”而获奖。
2020年诺贝尔物理学奖由英国科学家罗杰·彭罗斯、德国科学家赖因哈德·根策尔、美国科学家安德烈娅·盖兹共享。彭罗斯因证明黑洞是爱因斯坦广义相对论的直接结果而获奖;根策尔和盖兹因在银河系中央发现超大质量天体而获奖。
2019年诺贝尔物理学奖授予三名科学家,来自美国的詹姆斯·皮布尔斯因宇宙学相关研究获奖,来自瑞士的米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹因首次发现太阳系外行星获奖。
新京报记者 栾若曦
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