10月8日,2024年的诺贝尔物理学奖揭晓。
瑞典皇家科学院宣布,将2024年诺贝尔物理学奖授予John J. Hopfield 和 Geoffrey E. Hinton,以表彰他们“为利用人工神经网络进行机器学习做出的基础性发现和发明”。
John J. Hopfield(约翰·霍普菲尔德)是美国的物理学家,Geoffrey E. Hinton(杰弗里·辛顿)是英国出生的加拿大计算机学家和心理学家,两位获奖者将平分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艾伦·穆恩斯在最后表示,“他们两位的工作已经带来了巨大的好处,在物理学中,我们非常广泛地使用人工神经网络,例如开发具有特定属性的新材料。”
那么这两位科学家到底是何方神圣,这篇文章带你了解。
杰弗里·辛顿
科学世家的“辍学惯犯”
杰弗里·辛顿,1947年出生于英国的一个学术豪门,家族成员里人均科学家。
他的外高祖父(爷爷的妈妈的爸爸)乔治·布尔,人称逻辑学中的牛顿,他的外高祖母(爷爷的妈妈的妈妈)也就是乔治·布尔的夫人玛丽·布尔,共同创作了布尔逻辑和代数学。
玛丽·布尔也有着科学世家的身份,她的叔叔叫乔治·埃佛勒斯,就是那个珠穆朗玛峰的英文名借用了他的姓氏的那个大地测量学家。埃佛勒斯(Everest),珠穆朗玛峰(Mount Everest)。
乔治·布尔和夫人玛丽·布尔还有另外两个女儿,也就是杰弗里·辛顿的曾姨奶(爷爷的妈妈的姐妹),一个叫丽莲·伏尼契,有一本很出名的书叫《牛氓》就是她写的,一个叫露西·布尔,这位可是英国历史上第一位女性化学家。
杰弗里·辛顿的曾祖母叫玛丽·爱伦,也就是三个女儿中的大女儿,她嫁给了数学家和作家查理斯·辛顿,然后生了个儿子,叫乔治·辛顿,也就是杰弗里·辛顿的爷爷。
家族基因这么好,所以杰弗里·辛顿的妈妈从小就跟他说,你不在科学届搞出点动静,不在学术界有个名号,当不了学者,就是个败者。
获奖者弗里辛顿接到诺奖官方来电还以为是个诈骗,how could I be sure it wasn't a spoof of course。光环加身,但你一定想不到他曾经是个辍学惯犯,当过木匠还因为叛逆硬生生做了30年的学术,能满赠
七岁的杰弗里·辛顿就心想,看来不读个博士是不行的。
在他上高中时,就开始研究人类大脑的神经网络了。
一位朋友告诉他,全息照片就算被打碎也能在碎片中看到完整的图像,大脑的记忆可能与全息图类似,并不固定存在于哪个区,而是分散在整个大脑,利用神经网络传播。
这个有趣的想法,激发了杰弗里·辛顿对大脑的兴趣,也为他一生的探索揭开了序幕。
18岁时辛顿进入大学学习物理、化学和数学,但他一个月后就退学了。
他去伦敦工作了一年,又申请了建筑专业,但第二次上大学,他只坚持了一天,就又退学了。
然后他学习物理和生理学,他渴望老师能够告诉他大脑是怎么运作的,但老师只讲了神经元突触和神经递质,后来他意识到,原来老师也不懂这个问题。
他转头又去学习哲学和心理学,并拿到了实验心理学毕业证。
但大脑是如何运作的困惑依然存在。他没有继续读研,而是去当了一年木匠。
25岁那年,他终于找到了自己的方向,就是“让机器实现大脑的功能”,他来到爱丁堡,跟随隆格·希金斯教授研究神经网络。
不过那几年学术界的主流并不是他所研究的方向。
当时AI的研究正处于路线之争,学界大佬明斯基出版了一本名为《感知器》的书,主张的是符号主义,认为世界上所有事物都可以用符号代替,AI也是通过记住这些符号和规则来感知世界。
就连辛顿的导师希金斯教授都转到符号主义去了,导师劝辛顿,要不你换个方向研究?辛顿依然坚持,就这样劝了5年,辛顿叛逆了5年。
辛顿坚信大脑绝不是通过编程来工作的,大脑会从自己的经验中学习。
但是当时,他只是个研究员,毕业后在英国根本找不到工作。
幸运的是在美国加州,他找到了一群支持神经网络的同行们。
这个领域,冷门,工作机会少,研究资金少,同道中人抱团取暖挺过了那个AI寒冬。
1985~1986年他发表了有关反向传播算法和玻尔兹曼机的两篇重要文章。
2006年他提出深度信念网络的快速学习算法,深度学习的时代从此开始。
2018年,被授予有着计算机界的诺贝尔奖之称的图灵奖。
杰弗里·辛顿被称为大模型的祖师爷,AI之父,深度学习之父。
是最早的认识到人类大脑的这个神经元结构可以用数学来模拟出来,这样就可以用它来做一个记忆体。
他最大的贡献,一个是他发明了生成式的神经网络。
另一个就是神经网络里面能够有隐藏的层,隐藏的层就能够让我们去理解,或者提升到一个新的高度,在这个基础之上他发明了Feed forward network,也是有很多的隐藏层的,这样可以从一端输入,经过这些隐藏层之后,到它输出,中间的过程就是学习的过程。
这是是一个很复杂的计算过程,也就是叫做学习的过程,他发明了back propagation,也就是从结果能够反推回去来确定每一个神经元的权重。
后来,杰弗里·辛顿就跟他的学生伊尔亚·苏茨克维(Ilya Sutskever)也就是OpenAI前首席科学家、联合创始人一起做出了Alexnet,后面就是开创了整个的深度学习的时代,还有大模型的时代。
最后就是Chat GPT的大爆发了。
所以把物理学奖颁给杰弗里·辛顿,是实至名归。
约翰·霍普菲尔德
科经网络奠基人
今年91岁的约翰·霍普菲尔德,1933年出生于美国芝加哥,是康奈尔大学博士,现任普林斯顿大学教授。
他的父母都是物理学家,从小他就喜欢捣鼓各种东西,研究其物理构造与原理。
在父母的熏陶下,约翰·霍普菲尔德逐渐意识到,世间万物都是可以被量化的,是有规律可循的。
康奈尔大学毕业后,他留校继续深造,他不循规蹈矩,他主动提出问题,专门找一些当时理论上无法解释的实验结果为课题进行研究,然后发表论文,提出自己全新的理论。