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身處AI時代，我們對于機(jī)器學(xué)習(xí)并不陌生。但是，大家真的了解機(jī)器學(xué)習(xí)嗎？它是如何學(xué)習(xí)的呢？在時間碎片化的今天，只要多花幾分鐘時間，也許就會發(fā)現(xiàn)一片新天地。

物理、天體物理、高能物理……我們曾經(jīng)或?qū)W習(xí)過或聽說過的物理學(xué)知識，也許都和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沾不上邊。今天，我們就帶大家來理解機(jī)器學(xué)習(xí)背后的故事，以及訓(xùn)練“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”為何獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

瑞典皇家科學(xué)院當(dāng)?shù)貢r間10月8日宣布，將2024年諾貝爾物理學(xué)獎授予約翰·J·霍普菲爾德（John J. Hopfield）和杰弗里·E·辛頓（Geoffrey E. Hinton），表彰他們在使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)方面的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。兩位獲獎?wù)邚?0世紀(jì)80年代起就開展了與物理學(xué)相關(guān)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重要工作研究。

帶你劃重點(diǎn)——step1：何為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于生物學(xué)中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，在理解和抽象了人腦結(jié)構(gòu)和外界刺激響應(yīng)機(jī)制后，模擬人腦的神經(jīng)系統(tǒng)對復(fù)雜信息的處理機(jī)制的一種模型。

生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)—對外界刺激的響應(yīng)機(jī)制—建立模型

該模型以并行分布的處理能力、高容錯性、智能化和自學(xué)習(xí)等能力為特征，將信息的加工和存儲結(jié)合在一起，以其獨(dú)特的知識表示方式和智能化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)能力，引起各學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注。它實(shí)際上是一個由大量簡單元件相互連接而成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，具有高度的非線性，能夠進(jìn)行復(fù)雜的邏輯操作和非線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)。

（內(nèi)容出自中國大百科全書出版社出版的“中國中學(xué)生成長百科”《生命簡史》，點(diǎn)擊圖片可購買）

帶你劃重點(diǎn)——step2：物理學(xué)工具

約翰·J·霍普菲爾德和杰弗里·E·辛頓兩人使用物理學(xué)工具開發(fā)了今天機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)方法。約翰·J·霍普菲爾德創(chuàng)造了一種關(guān)聯(lián)記憶，它能夠存儲和重構(gòu)圖像以及其他模式類型。杰弗里·E·辛頓發(fā)明了一種能夠自主發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中屬性的方法，并執(zhí)行任務(wù)，如識別圖像中的特定元素。辛頓將霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)的想法應(yīng)用于一種新網(wǎng)絡(luò)，這種新網(wǎng)絡(luò)使用另一種方法：玻爾茲曼機(jī)，起源于統(tǒng)計物理學(xué)，因樣本分布遵循玻爾茲曼分布而被命名，它可以學(xué)習(xí)給定數(shù)據(jù)類型的特征元素，可以用來分類圖像或創(chuàng)建新材料。

帶你劃重點(diǎn)——step3：知識大融通時代早已到來

?從人工智能的視角觀察，兩位獲獎?wù)咦詈诵牡目茖W(xué)貢獻(xiàn)是將起源于理論物理、生物物理兩個學(xué)科的理論成功應(yīng)用于構(gòu)建人工智能科學(xué)理論。

?從多學(xué)科交叉的視角觀察，兩位獲獎?wù)叨际抢碚撐锢怼⑷斯ぶ悄?、神?jīng)科學(xué)的研究者。他們的主要研究成果深深地根植于他們從計算視角對理論物理與神經(jīng)科學(xué)，特別是學(xué)習(xí)與記憶的物理與神經(jīng)科學(xué)原理的觀察、假設(shè)、建模與實(shí)踐，而研究成果更是雙雙貢獻(xiàn)于大腦智能和人工智能基礎(chǔ)科學(xué)理論的形成，并在人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域取得了顯著的實(shí)踐效果與廣泛的應(yīng)用。這說明理論物理研究及其與神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的交叉研究對人工智能科學(xué)理論取得里程碑式的進(jìn)展具有重要的意義與啟發(fā)。

2024年諾貝爾物理學(xué)獎表彰了兩位科學(xué)家在使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)方面的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，他們使用物理學(xué)工具開發(fā)了今天機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)方法。生命科學(xué)的意義早已不局限于其本身的研究領(lǐng)域，具有巨大的社會價值，為人類的發(fā)展提供更多可能性。

由中國大百科全書出版社出版的“中國中學(xué)生成長百科”《生命簡史》一書，擴(kuò)展多學(xué)科（物理、地理、天文、數(shù)學(xué)等）的知識邊界，透視生命本質(zhì)。本書共分為五章，其中重要的一章“神經(jīng)與腦”從神經(jīng)科學(xué)的起源和發(fā)展講起，闡釋了人腦與機(jī)器聯(lián)結(jié)的機(jī)緣，揭示了神經(jīng)科學(xué)的工作原理對人工智能、計算技術(shù)、仿生學(xué)等領(lǐng)域的研究產(chǎn)生的不可估量的影響。

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