破天荒！AI教父Hinton跨領域拿下2024諾貝爾物理學獎 首位圖靈、諾貝爾雙料得主

一位電腦科學家和一名分子生物學家，受人腦神經元啟發創造出的「人工神經網路」，竟獲得了今年的諾貝爾物理學獎。

瑞典皇家科學院週二 (8 日) 宣布，2024 年諾貝爾物理學獎頒發給美國普林斯頓大學的約翰 · 霍普菲爾德（John J. Hopfield）和加拿大多倫多大學的杰弗里 · 辛頓（Geoffrey E. Hinton），以表彰他們在利用人工神經網絡進行機器學習方面所做出的基礎性發現與發明。兩位獲獎者將平分 1100 萬瑞典克朗 (約 106.4 萬美元) 的獎金。

Hinton，也成為史上第一位圖靈獎 + 諾貝爾物理學獎的得獎者。

Hinton 是電腦科學家，其工作主要集中在人工智慧和機器學習領域，這與傳統的物理學研究相距甚遠，他的獲獎挑戰了人們對諾貝爾獎的傳統認知，即這些獎項應該只頒發給物理學家或化學家。這一獲獎標誌著科學界對跨學科研究的認可，也顯示出物理學與電腦科學之間的聯繫。

截至目前，諾貝爾物理學獎已經頒發給 225 位獲獎者。由於約翰 · 巴丁（John Bardeen）曾兩度獲獎，自 1901 年以來，共有 224 人獲得此殊榮。自 1901 年以來，諾貝爾物理學獎共頒發 117 次。

今年的獲獎者再次提醒我們，物理學與人工智慧之間的交叉研究正在推動科技的前沿，並對未來的科學探索產生深遠影響。

獲獎理由

兩人獲得諾貝爾物理學獎的理由是，他們使用物理學工具訓練了人工神經網絡，這些方法是當今強大機器學習的基礎。他們的工作，讓現今的深度神經網路和深度學習得以誕生。

Geoffrey Hinton

Geoffrey Hinton 發明可以自動發現資料特徵的方法，從而執行諸如識別圖片中特定元素等任務。

Geoffrey Hinton 以 Hopfield 網路為基礎，創造了一個使用不同方法的新網路：玻爾茲曼機。後者可以學習識別給定類型資料中的特徵元素。

Hinton 使用了統計物理學的工具，透過輸入在機器運作時很可能出現的例子來訓練機器。

玻爾茲曼機可用於分類影像或建立與其訓練模式類型相似的新範例。在此基礎上，Hinton 繼續研究，幫助啟動了當前機器學習的快速發展。

John Hopfield

John Hopfield 發明了一個使用保存和重建模式方法的網絡，其中我們可以將節點想像成像素。

Hopfield 網絡利用了材料因其原子自旋而具有特性的物理學——這種特性使每個原子成為一個微小的磁鐵。整個網路的描述方式等同於物理學中發現的自旋系統中的能量，並透過找到節點之間連接的值來訓練，使保存的圖像具有低能量。
當 Hopfield 網路被輸入一個失真或不完整的圖像時，它會有條不紊地處理節點並更新它們的值，使網路的能量下降。因此，網路逐步尋找最接近輸入的不完美影像的已儲存影像。

John Hopfield 和 Geoffrey Hinton 從 1980 年代開始的工作，奠定了 2010 年左右開始的機器學習革命的基礎。

過去五年的諾貝爾物理學獎回顧

2023 年，諾貝爾物理學獎授予皮埃爾 · 阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、費倫茨 · 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中的電子動力學及產生阿秒光脈衝的實驗方法上所做的貢獻。

2022 年，諾貝爾物理學獎授予阿蘭 · 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研究中的重要貢獻，透過光子糾纏實驗證明了貝爾不等式在量子世界中不成立，開創了量子信息這一新領域。

2021 年，諾貝爾物理學獎授予日裔美籍科學家真鍋淑郎（Syukuro Manabe）和德國科學家克勞斯 · 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測全球變暖方面的貢獻，另一半則授予意大利科學家喬治 · 帕里西（Giorgio Parisi），以表彰他在從原子到行星尺度的物理系統中無序與波動之間的相互影響的發現。

2020 年，諾貝爾物理學獎一半授予羅傑 · 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）。羅傑 · 彭羅斯因發現 “黑洞的形成是廣義相對論的有力預測” 而獲獎，萊因哈德 · 根澤爾和安德里亞 · 格茲則因 “在銀河系中心發現了一個超大質量的致密天體” 而獲獎。

2019 年，諾貝爾物理學獎授予詹姆斯 · 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知上的顛覆性貢獻。其中，詹姆斯 · 比波斯因 “在物理宇宙學上的理論發現” 獨享一半獎金，米歇爾 · 馬約爾和迪迪埃 · 奎洛茲則因 “發現一顆環繞類太陽恆星的系外行星” 共享另一半獎金。