A mesterséges intelligencia kutatásának úttörői kapták a fizikai Nobel-díjat

John Hopfield, a Princeton Egyetem kutatója és Geoffrey Hinton, a Torontói Egyetem kutatója nyerte a 2024-es fizikai Nobel-díjat a mesterséges intelligencia kutatásában kulcsszerepet játszó gépi tanulásos kutatásaikért – jelentette be kedden, nem sokkal dél előtt a Svéd Királyi Akadémia Nobel-bizottsága.

Az indoklás szerint Hopfield és Hinton „a mesterséges neurális hálókkal történő gépi tanulást lehetővé tevő alapvető felfedezésekért és invenciókért” érdemelte ki az elismerést.

A bejelentést itt lehet megnézni:

„John Hopfield olyan asszociatív memóriát hozott létre, amely képes adatokban tárolni és rekonstruálni képeket és más típusú mintázatokat. Geoffrey Hinton olyan módszert talált fel, amely képes önállóan tulajdonságokat találni az adatokban, és így olyan feladatokat elvégezni, mint a képek bizonyos elemeinek azonosítása” – olvasható a bizottság közleményében.

A mesterséges intelligencia ma már a mindennapjaink része, kis túlzással nincs is már manapság olyan termék vagy szolgáltatás, amelyet nem azzal reklámoznának, hogy mesterséges intelligenciával készült vagy azzal működik. A „mesterséges intelligenciaa” azonban sok mindent jelenthet. Amikor manapság ezt a kifejezést használjuk, leginkább a mesterséges neurális hálókra épülő gépi tanulásos módszereket értjük alatta.

A mesterséges neurális hálók fejlesztését az emberi agy szerkezete inspirálta. Ezekben a hálókban az agy neuronjait, azaz idegsejtjeit olyan csomópontok reprezentálják, amelyek különböző értékekkel rendelkeznek. E a csomópontok között az agyi szinapszisokhoz hasonló kapcsolat van, amelyen keresztül hatnak egymásra, és amely erősíthető vagy gyengíthető. A neurális hálót aztán tanítani lehet, azaz nagy mennyiségű adattal egy-egy adott feladathoz igazítani a csomópontok közötti kapcsolódásokat. Nagyon leegyszerűsítve ez a gépi tanulás. A friss Nobel-díjas kutatók a nyolcvanas évektől kezdve ezen a területen hajtottak végre úttörő kutatásokat.

John Hopfield kidolgozott egy olyan neurális hálót, amely mintázatok tárolására és újraalkotására képes. A Hopfield-hálózat azt a részecskefizikai elvet veszi alapul, amely az anyag tulajdonságait az azt alkotó részecskék egyik fontos fizikai tulajdonsága, a spinjük alapján írja le. A neurális háló csomópontjait ebben az esetben pixelekként képzelhetjük el. A hálót úgy tanítják, hogy a csomópontok közötti kapcsolatokhoz olyan értékeket találnak, hogy a mentett képek alacsony energiával rendelkezzenek. Amikor a Hopfield-hálózatba egy eltorzított vagy hiányos képet táplálnak, módszeresen végigmegy a csomópontokon, és frissíti azok értékeit, hogy a hálózat energiája csökkenjen. A hálózat így lépésről lépésre dolgozik azon, hogy megtalálja azt a mentett képet, amely leginkább hasonlít arra a tökéletlen képre, amellyel táplálták.

Geoffrey Hinton a Hopfield-hálózatot vette alapul, hogy kidolgozzon egy új neurális hálót, amely másfajta módszert használ: a Boltzmann-gépet. Ez képes megtanulni jellegzetes elemek felismerését egy adott adattípusban. A gépet úgy tanítják, hogy olyan példákat táplálnak bele, amelyek nagy valószínűséggel felmerülnek, ha a gép működik. A Boltzmann-gép használható képek osztályozására vagy arra, hogy új példákat hozzon létre olyan típusú mintázatokból, amelyekkel betanították. Hinton erre a munkára épített, és ezzel hozzájárult a gépi tanulás jelenlegi robbanásszerű fejlődésének elindításához.

„A díjazottak munkája már eddig is a legnagyobb hasznot hozta. A fizikában a mesterséges neurális hálózatokat rengeteg területen használjuk, például új, különleges tulajdonságokkal rendelkező anyagok kifejlesztésében” – mondta Ellen Moons, a fizikai Nobel-bizottság elnöke.

Négyszer kapta már magyar

A fizikai Nobel-díjat négy alkalommal kapta meg magyar tudós, legutóbb éppen tavaly, amikor Pierre Agostini és Anne L’Huillier mellett Krausz Ferencet is elismerték „az attoszekundumos fényimpulzusokat generáló kísérleti módszerekért, amelyekkel az anyag elektrondinamikáját lehet tanulmányozni”. Krausz azóta itthon a kutatásfinanszírozás átalakításának központi alakja lett, nemrég pedig a Kulturális és Innovációs Minisztérium tudománypolitikai főtanácsadójává nevezték ki.

Első Nobel-díjasunk, Lénárd Fülöp is fizikus volt: ő 1905-ben katódsugaras vizsgálatokra alapozott atommodelljével érdemelte ki az elismerést. 1963-ban Wigner Jenőnek ítélték a díjat, megosztva kapta az amerikai Maria Goeppert-Mayerrel és a német J. Hans D. Jensennel. Wigner az indoklás szerint az atommagok és az elemi részecskék elméletének továbbfejlesztéséért kapta a Nobelt, különös tekintettel az alapvető szimmetriaelvek felfedezésére és alkalmazására. A harmadik fizikai Nobel-díjasunk Gábor Dénes volt 1971-ben, ő a holográfia feltalálásáért és kifejlesztéséért kapta a díjat.

A fizikai Nobel-díjat először 1901-ben ítélték oda, akkor a német Wilhelm Conrad Röntgen kapta a róla elnevezett sugárzás felfedezéséért. Azóta tavalyig összesen 225-en örülhettek a díjnak, az amerikai John Bardeen kétszer is (1956-ban és 1972-ben a félvezetőkkel, illetve a szupravezetéssel kapcsolatos kutatásaiért). A legfiatalabb díjazott a 25 éves brit Lawrence Bragg volt, aki apjával, William Henry Bragg-gel együtt kapta meg 1925-ben a díjat a kristályszerkezet röntgensugárzással történő vizsgálataiért. A legidősebb fizikai Nobel-díjas az amerikai Arthur Ashkin volt, aki 2018-ban 96 évesen örülhetett az elismerésnek, amit optikai csipeszek megalkotásával és alkalmazásával érdemelt ki.

Nők csupán ötször kaptak fizikai Nobelt (a többi kategóriában valamivel több a női díjazott), utoljára tavaly a már említett Anne L’Huillier. Rajta kívül 2020-ban Andrea Ghez, 2018-ban Donna Strickland, 1963-ban Maria Goeppert-Mayer, 1903-ban pedig Marie Curie kapta meg a díjat. A lengyel–francia Marie Curie férjével, Pierre-rel, illetve Henri Becquerellel együtt érdemelte ki a kitüntetést radioaktivitással kapcsolatos kutatásaikkal. Marie Curie 1911-ben egyedül megkapta a kémiai Nobel-díjat is a rádium és a polónium felfedezéséért. További érdekesség, hogy 1935-ben aztán a Curie házaspár idősebbik lánya, Irène Joliot-Curie és férje, Frédéric Joliot-Curie is megkapta a kémiai Nobelt új radioaktív elemek szintéziséért.

Felkészül: a kémiai díj

A 2024-es Nobel-szezon hétfőn kezdődött, amikor az orvostudományi díjazottakat jelentették be. Idén két amerikai kutató, Victor Ambros fejlődésbiológus és Gary Ruvkun molekuláris biológus kapta az élettani-orvosi Nobel-díjat a mikroRNS felfedezéséért és a poszttranszkripciós génszabályozásban betöltött szerepének feltárásáért.

A napokban még négy kategória díjazottjait hirdetik ki. Szerdán a kémiai, csütörtökön az irodalmi Nobel-díj, pénteken a Nobel-békedíj nyertesét nevezik meg, jövő hétfőn pedig az derül ki, ki kapja a svéd központi bank által 1968-ban alapított közgazdasági Nobel-díjat. A díjakat hagyományosan december 10-én adják át, a kitüntetést alapító Alfred Nobel 1896-ban bekövetkezett halálának évfordulóján. Az igazoló okmányon és az aranyérmén kívül minden díj mellé 11 millió svéd korona (körülbelül 390 millió forint) jár.

Alfred Nobel tehetős svéd nagyiparos, a dinamit feltalálója 1895-ben írt végrendeletében rendelkezett úgy, hogy vagyonának kamataiból évről évre részesedjenek a tudomány és az irodalom kiválóságai, valamint azok, akik a legtöbb erőfeszítést teszik a békéért. Nobel vagyona akkor 31 millió korona volt, ami mai értéken nagyjából 1,7 milliárd koronát ért. Az alapító utasításai szerint a díjat azoknak kell adni, akik az előző évben saját tudományterületükön a legnagyobb szolgálatot tették az emberiségnek. Az „előző évben” kitételt már régóta nem tartja be a Nobel-bizottság, mivel évtizedek is eltelhetnek, mire kiderül, hogy egy kutatás mennyire értékes.