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科技新視野

物理學家催生AI發展獲諾貝爾獎

2024/12/25
邀訪來賓:王道維 清大物理系教授
單元介紹

2024諾貝爾物理獎得主霍普、辛頓催生AI的發展

霍普創聯想神經網路可儲存重建圖像資料

類神經網路研究奠定機器學習基礎

AI教父辛頓示警AI的潛在威脅

2024年諾貝爾物理學獎頒給美國普林斯頓大學約翰霍普菲爾德,和加拿大多倫多大學的傑弗瑞辛頓,因為他們的基礎發現和發明,讓人工神經網路可以應用在機器學習。

他們利用物理學訓練人工神經網絡,今年的兩位諾貝爾物理學獎得主使用物理學工具開發出來的方法,為機器學習奠定了基礎。

約翰·霍普菲爾德創建了一種聯想式的記憶體,可以儲存和重建圖像以及其他類型的資料模式。 傑弗瑞辛頓發明了一種方法,可以自動尋找資料的屬性,進而可以執行識別圖片中特定元素的任務。

當我們談到人工智慧時,我們通常指的是使用人工神經網路的機器學習。這項技術最初的靈感來自於大腦的結構。在人工神經網路中,大腦的神經元由具有不同數值的節點來表示。這些節點透過類似突觸一樣的連接來相互影響,而且這些連結可以變強或變弱。例如,同時具有高數值的節點之間,可以建立更強的連接來訓練網路。今年的獲獎者從1980 年代開始就投入在人工神經網路這個領域。

約翰·霍普菲爾德發明了一種網路,這種網絡使用一種方法可以保存和重建。我們可以把節點想像成像素。霍普菲爾網路,就像用物理學來描述,某種材料因為每個原子都變成微小磁鐵的這種物理特性,尋找節點之間的連接數值來進行訓練,網路逐步運作,以便保存圖像。

傑佛瑞.辛頓以霍普菲爾德網路作為基礎,發展出使用不同方法的新網路:波茲曼機,它可以學習辨識給定類型資料中的特徵元素。辛頓使用了統計物理學的工具,藉由輸入很多機器在運作時很有可能會出現的範本來訓練它。波茲曼機可用來分類圖像,或根據它被訓練的模式類型來建立新的範本。辛頓的這項研究,讓機器學習有了爆炸性的發展。在物理學領域,我們已經非常廣泛地應用人工神經網路,例如開發具有特定性質的新材料。

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