Nobelovu cenu za fyziku získali za zásadné objavy a vynálezy, ktoré umožňujú strojové učenie pomocou umelých neurónových sietí.
Zľava John J. Hopfield a Geoffrey E. Hinton. Zdroj: NobelPrize.org. Credit: Niklas Elmehed, Nobel Prize Outreach
Švédsky Karolínsky inštitút oznámil dnes 8. októbra 2024 o 11.45 hod. nositeľov Nobelovej ceny za fyziku. Dvom tohtoročným laureátom Nobelovej ceny za fyziku Johnovi J. Hopfieldovi z Princetonskej univerzity v USA a Geoffreymu E. Hintonovi z Torontskej univerzity v Kanade bola udelená za prínos v oblasti strojového učenia pomocou neurónových sietí.
Obaja laureáti využili nástroje z fyziky na vývoj metód, ktoré sú základom dnešného výkonného strojového učenia. John Hopfield vytvoril asociatívnu pamäť, ktorá dokáže ukladať a rekonštruovať obrazy a iné typy vzorov v dátach. Geoffrey Hinton vynašiel metódu, ktorá dokáže autonómne nájsť vlastnosti v údajoch, a tak vykonávať úlohy, ako je identifikácia konkrétnych prvkov na obrázkoch.
„Práca laureátov je veľmi prínosná. Vo fyzike využívame umelé neurónové siete v širokom spektre oblastí, napríklad pri vývoji nových materiálov so špecifickými vlastnosťami.“ Ellen Moonsová, predsedníčka Nobelovho výboru pre fyziku
Technológia inšpirovaná štruktúrou mozgu
Keď hovoríme o umelej inteligencii, často máme na mysli strojové učenie pomocou umelých neurónových sietí. Táto technológia bola pôvodne inšpirovaná štruktúrou mozgu.
V umelej neurónovej sieti sú neuróny mozgu reprezentované uzlami, ktoré majú rôzne hodnoty. Tieto uzly sa navzájom ovplyvňujú prostredníctvom spojení, ktoré možno prirovnať k synapsiám a ktoré možno zosilniť alebo zoslabiť.
Sieť sa trénuje napríklad vytváraním silnejších spojení medzi uzlami so súčasne vysokými hodnotami. Tohtoroční laureáti pracujú s umelými neurónovými sieťami od 80. rokov 20. storočia až po súčasnosť a ich práca má obrovský význam pre oblasť strojového učenia.
John Hopfield
John J. Hopfield z Princetonskej univerzity (Princeton University) v USA vyvinul sieť, ktorá používa metódu na ukladanie a obnovovanie vzorov. Uzly si môžeme predstaviť ako pixely.
Hopfieldova sieť využíva fyziku, ktorá opisuje vlastnosti materiálu vďaka jeho atómovému spinu. Ide o vlastnosť, ktorá robí z každého atómu malý magnet. Sieť ako celok je opísaná spôsobom, ktorý zodpovedá energii v systéme spinov nachádzajúcich sa vo fyzike, a je trénovaná hľadaním hodnôt pre spojenia medzi uzlami tak, aby mali uložené obrázky nízku energiu.
Keď sa Hopfieldovej sieti dodá skreslený alebo neúplný obraz, metodicky sa prepracuje cez uzly a aktualizuje ich hodnoty tak, aby energia siete klesla. Sieť tak pracuje postupne, aby našla uložený obraz, ktorý sa najviac podobá nedokonalému obrazu, ktorý jej bol dodaný.
Geoffrey Hinton
Geoffrey E. Hinton z Torontskej univerzity (University of Toronto) použil Hopfieldovu sieť ako základ pre novú sieť, ktorá používa inú metódu – Boltzmannov stroj. Ten sa dokáže naučiť rozpoznávať charakteristické prvky v danom type údajov. Hinton použil nástroje zo štatistickej fyziky, vedy o systémoch vytvorených z mnohých podobných komponentov.
Stroj sa trénuje tým, že sa mu dávajú príklady, ktoré sa s veľkou pravdepodobnosťou vyskytnú pri jeho spustení. Boltzmannov stroj možno použiť na klasifikáciu obrázkov alebo na vytvorenie nových príkladov typu vzoru, na ktorom bol vycvičený. Hinton nadviazal na túto prácu a pomohol iniciovať súčasný prudký rozvoj strojového učenia.
História Nobelovej ceny
Nobelova cena vznikla z poslednej vôle švédskeho vedca Alfreda Nobela (1833 – 1896), technického génia, vynálezcu dynamitu a priemyselníka. V nej väčšinu svojho bohatstva určil na ustanovenie ceny, aby tí, ktorí v predchádzajúcom roku priniesli ľudstvu najväčší úžitok, mohli pokračovať vo svojom úsilí. Jeho rodina bola proti, takže po prvýkrát bola Nobelova cena udelená až päť rokov po smrti Alfreda Nobela, t. j. v roku 1901.
Mená laureátov Nobelovej ceny každoročne vyhlasuje Karolínsky inštitút v Štokholme. Záznam z vyhlasovania Nobelovej ceny za fyziku 2024 si môžete pozrieť nižšie:
Nobelova cena sa udeľuje v piatich kategóriách, a to za fyziku, chémiu, medicínu alebo fyziológiu, literatúru a mier. Od roku 1968 spolu s týmito cenami udeľuje Švédska ríšska banka cenu za ekonómiu pod názvom Cena za ekonomické vedy na pamiatku Alfreda Nobela. Aj keď sa nevypláca z Nobelovho fondu, v roku 1968 bolo rozhodnuté, že už nebudú zavedené žiadne ďalšie ceny „na pamiatku Alfreda Nobela“. Nobelova cena sa považuje za najhodnotnejšie ocenenie ľudskej práce, talentu či mierového úsilia na svete.
Zdroj: NobelPrize.org
(zh)
