約翰·霍普菲爾德：架起物理學(xué)向人工智能的橋梁

2024年10月，美國(guó)科學(xué)家約翰·霍普菲爾德和杰弗里·辛頓共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。約翰·霍普菲爾德，這位來(lái)自美國(guó)普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家，憑借著“為利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)做出的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和發(fā)明”，成功榮膺了物理學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)之一。這位在物理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和人工智能領(lǐng)域都有卓越貢獻(xiàn)的科學(xué)家，成功架起了物理學(xué)通向人工智能領(lǐng)域的橋梁。

約翰·霍普菲爾德于1933年7月15日出生于美國(guó)伊利諾伊州芝加哥。他的學(xué)術(shù)生涯則始于賓夕法尼亞州斯沃斯莫爾學(xué)院，1954年，霍普菲爾德在那里獲得了物理學(xué)學(xué)士學(xué)位。4年后，霍普菲爾德在康奈爾大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位。

1958年，霍普菲爾德成為貝爾電話實(shí)驗(yàn)室理論物理組技術(shù)人員，正式開(kāi)始了固體物理學(xué)家的職業(yè)生涯。然而，他的研究領(lǐng)域并不局限于物理學(xué)。在1968年獲得古根海姆獎(jiǎng)學(xué)金后，已是光與固體相互作用領(lǐng)域研究權(quán)威的霍普菲爾德前往英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室深造，并在此期間將研究方向逐漸轉(zhuǎn)向物理學(xué)和生物學(xué)的交叉領(lǐng)域。

1969年，霍普菲爾德榮獲美國(guó)物理學(xué)會(huì)奧利弗·E.巴克利凝聚態(tài)物質(zhì)獎(jiǎng)，這標(biāo)志著他在物理學(xué)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。然而，他并未止步于此，而是繼續(xù)探索物理學(xué)與生物學(xué)的交匯點(diǎn)。1974年，他證明了基因表達(dá)中存在的高精度可以通過(guò)稱為“動(dòng)力學(xué)校對(duì)”的偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)來(lái)解釋。這一為生物學(xué)研究提供了新視角和方法的發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)了霍普菲爾德在生物遺傳學(xué)領(lǐng)域的杰出成就。

此后，霍普菲爾德又將研究方向拓展到了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。他最著名的貢獻(xiàn)之一就是于1982年發(fā)明了霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這一網(wǎng)絡(luò)模型模擬了人腦神經(jīng)元的行為，解釋了神經(jīng)元系統(tǒng)如何相互作用以產(chǎn)生穩(wěn)定的記憶，以及神經(jīng)元系統(tǒng)如何應(yīng)用基于部分信息來(lái)完成整個(gè)記憶的過(guò)程。霍普菲爾德的這一模型，為理解大腦記憶系統(tǒng)提供了新的視角。這一模型不僅在理論上推動(dòng)了對(duì)大腦記憶系統(tǒng)的理解，還在實(shí)踐中為人工智能的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

自1997年起，霍普菲爾德一直擔(dān)任普林斯頓大學(xué)教授，并在該校的神經(jīng)科學(xué)研究所發(fā)揮了關(guān)鍵作用。他不僅在學(xué)術(shù)上持續(xù)貢獻(xiàn)，還積極參與科學(xué)教育和人才培養(yǎng)工作，培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀的科研工作者。在普林斯頓大學(xué)擔(dān)任分子生物學(xué)教授期間，霍普菲爾德與其他科學(xué)家一起開(kāi)設(shè)了“計(jì)算物理學(xué)”課程。這門(mén)課程探討了納米尺度物理學(xué)、計(jì)算和大腦功能之間的聯(lián)系，最終演變?yōu)橛?jì)算與神經(jīng)系統(tǒng)項(xiàng)目，培養(yǎng)了超過(guò)100名博士生。

霍普菲爾德的杰出貢獻(xiàn)得到了廣泛的認(rèn)可。他榮獲了多項(xiàng)重要獎(jiǎng)項(xiàng)，除了奧利弗·E.巴克利凝聚態(tài)物質(zhì)獎(jiǎng)，還獲得了2002年的玻爾茲曼獎(jiǎng)，并于2024年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

作為從物理學(xué)“跨界”到人工智能研究的科學(xué)家，霍普菲爾德對(duì)人工智能的未來(lái)發(fā)展既持樂(lè)觀態(tài)度，又有擔(dān)心之意。他認(rèn)為，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展可能帶來(lái)倫理和安全問(wèn)題。因此，他呼吁科學(xué)界在追求技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，也要關(guān)注其對(duì)社會(huì)的影響，并建立相應(yīng)的倫理框架來(lái)確保技術(shù)被負(fù)責(zé)任地使用。（綜合整理報(bào)道）（策劃/譚玖）