Нобелевская премия по физике за 2024 год останется в истории науки как одно из самых спорных решений комитета. Ее лауреатами стали Джон Хопфилд и Джеффри Хинтон за их открытия в области машинного обучения (того, что сейчас мы называем нейронными сетями).
Официальная формулировка пресс-релиза:
«Лауреаты этого года применили инструменты из области физики для разработки методов, которые стали основой современного машинного обучения. Джон Хопфилд создал ассоциативную нейронную сеть, которая может хранить и восстанавливать изображения и другие типы шаблонов в данных. Джеффри Хинтон изобрел метод, позволяющий автономно находить свойства в данных и выполнять такие задачи, как идентификация определенных элементов на изображениях».
Решение шведской королевской академии наук навело шумиху не только среди публики и СМИ, но также среди учёных. Официального шортлиста кандидатов на получение премии нет, однако существуют прогнозы на ближайшие 10-20 лет от уважаемых физических изданий, ни в одном из которых фамилий Хопфилда и Хинтона не появлялось. Никто и подумать не мог, что лауреатом Нобелевской премии по физике в этом году станут нейробиологи и информатики.
Инструмент, упоминаемый в пресс-релизе, называется сетями Хопфилда. Эти сети представляют собой алгоритмы, напоминающие архитектуру нейронов в человеческом мозге. Отсюда и название — нейронные сети. Впоследствии к этим сетям был применен вероятностный элемент, введённый Джеффри Хинтоном и использующий распределение Больцмана — с помощью него нейросети обрели способность обучаться. В результате получилось то, что стало основой для современных нейросетей.
Говорить о важности нейросетей не имеет никакого смысла. Они используются повсеместно. Однако, нейросети не так применимы в быту, как они применимы в науке, а в частности, в физике. Без алгоритмов машинного обучения не обходится практически ни одно серьёзное физическое исследование вот уже несколько десятилетий. Работы Хопфилда и Хинтона стали открытием нового метода познания, который позволяет исследовать природу настолько досконально, насколько не было возможно ранее.
Что-то похожее было в 1927 году, когда Нобелевской премии по физике был удостоен Чарльз Вильсон «за метод визуального обнаружения траекторий электрически заряженных частиц с помощью конденсации пара» (т.е. за камеру Вильсона). Само создание камеры Вильсона не стало каким-то грандиозным достижением, однако с его помощью был обнаружен позитрон, а также уточнены характеристики некоторых частиц. Таким образом, изобретение Чарльза Вильсона помогло сделать серьёзный прорыв в области физики элементарных частиц.
То есть отношение нейронных сетей к физике, несомненно, присутствует. Однако основа открытия остается в поле информационных технологий и кибернетики. Для таких открытий существует премия Тьюринга. Разработка алгоритмов и программного обеспечения — это не то, что мы привыкли считать за физику, несмотря на то, что компьютеры являются физическими системами. Да, из всех Нобелевских дисциплин, физика является наиболее близкой к открытию Хопфилда и Хинтона, но оправдывает ли это решение Нобелевского комитета?
История Нобелевской премии начинается в 1888-м году, в день, когда титульные страницы газет пестрили шокирующими заголовками: «Торговец смертью мёртв». Так газетчики чуть не погребли Нобеля заживо. За свою жизнь Альфред Нобель накопил внушительное состояние, получая доход от своих 355 изобретений, самым прибыльным из которых стал динамит. Смерть настигла изобретателя лишь 12 лет спустя.
Статус торговца смертью Нобеля очень угнетал. Он не хотел остаться в памяти потомков человеком, который изобрел орудие убийства. В связи с этим в его завещании, оглашенном в январе 1897-го года, были расписаны правила выдачи денежной премии за наиболее важные открытия или изобретения в области физики, химии и медицины, а также за наиболее выдающееся литературное произведение и наиболее важный вклад в сплочение наций, а также содействие проведению мирных конгрессов.
Важным замечанием является пункт, согласно которому премия присуждается за наибольшую пользу человечеству, принесенную в течение предыдущего года. То есть в своем классическом варианте Нобелевская премия должна присуждаться за открытия предыдущего года. Знал ли Нобель о том, что время между наиболее важными вехами в истории науки когда-нибудь перешагнет отметку в один год и что когда-нибудь появится такая наука, как информатика?
Современное положение дел в Нобелевском комитете оставляет желать лучшего. Последние десятилетия среди лауреатов премии по физике появляется все больше и больше пожилых ученых, совершивших свои открытия 30, 40, 50 и более лет назад. Видимо, коллегия старается успеть отметить вклад ученых в физику до их смерти, т.к. Нобелевка вручается только прижизненно. За современные открытия Нобелевскую премию по физике получить очень сложно. На ум приходит только открытие графена Андреем Геймом и Константином Новосёловым,, которое они совершили в 2004-м году и за что были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010-м.
Тот факт, что лауреатами Нобелевской премии по физике становятся те, кто должен был стать лауреатом еще в прошлом столетии, заставляет задаться вопросом: кто в этом виноват? Нобелевский комитет или современное состояние физики? Среди ожиданий публики, на звание главных тем Нобелевской премии по физике в этом году предлагались квантовые вычисления, теория космологической инфляции, открытия, связанные с телескопом им. Джеймса Уэбба а также открытия в области физики наноматериалов.
Проблема же состоит в том, что ни одна из этих тем еще не настоялась до Нобелевской премии. В физике просто нет свежих прорывных открытий, которые бы имели достаточно прочный фундамент из доказательной базы. В основном это гипотезы. Например, в космологии — теория космологической инфляции, а в квантовой физике — суперсимметрия и теория струн. Эти идеи являются одними из самых главных в современной физике, однако они по-прежнему остаются больше гипотезами, чем теориями.
Выбрать достойную для освещения в рамках Нобелевской премии тему очень трудно. Но еще труднее, когда вы пытаетесь упихнуть сразу несколько дисциплин в рамках одной номинации. Это я говорю о том, что за звание главной темы Нобелевской премии по физике могут бороться открытия и из физики, и из информатики. В связи с этим Нобелевская премия должна включать в себя также информационные технологии и математику.
Однозначно можно сказать, что решение Нобелевского комитета сбило всех с толку. Дискуссии о нем будут продолжаться еще очень долго. И говорить о правильности или неправильности этого решения пока что рано. А как считаете вы?
Больше меня на Ютубе: http://www.youtube.com/@iluniverse
Комментарии (13)
Redduck119
10.10.2024 10:48На ум приходит только открытие графена Андреем Геймом и Константином Новосёловым,, которое они совершили в 2004-м году и за что были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010-м.
Никогда такого не было и вот опять.
Они не открывали графен! Да они с сами об этом говорили!
Почитайте за что им дали нобелевскую премию.
iLushkersky Автор
10.10.2024 10:48«Нобелевская премия по физике за 2010 год была присуждена Андрею Гейму и Константину Новосёлову из Манчестерского университета за новаторские эксперименты с графеном — двумерной формой углерода. Возглавляемая ими группа ученых была первой, кому удалось получить графен и идентифицировать его»
Внимание на последнее предложение.
ru1z
10.10.2024 10:48Получить и охарактеризовать графен - это не то же самое что "открыть". Если вы на сайт нобелевки сходите, то там пишут не то что вы нагуглили, то есть не за открытие, а за совершенно конкретные действия:
The Nobel Prize in Physics 2010 was awarded jointly to Andre Geim and Konstantin Novoselov "for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene"
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2010/summary/
Ранее, до А.Гейма и К.Новоселова, графен уже получали на поверхностях и получали пленки его производных и дело больше в качестве "продукта"/характеризации, а не абсолютно отсутсвовавшим до этого материалом или его описанием. Термин «графен» также существовал задолго до 2004 года. Здесь можно провести параллель с спектроскопическим открытием гелия на Солнце (сразу несколькими учеными) и его обнаружением на Земле спустя четверть века. У графена - похожая история, его предсказание, расчеты, название, получение мелких частиц, различных производных, хуже охарактеризованных (вследствие технологиеских возможностей) - происходило задолго до нобелевской премии.
Конечно можно сказать, что любое новое производное какого-то известного соединение - это открытие, тем более если характеризация на более высоком уровне развития технологий, но все же это не строго корректно по отношению к ученым, которые уже получали подобные структуры, пусть и не обладающими хорошими технологическими возможностями.
---
Нобелевский комитет не может наградить абсолюно всех причастных, это всего одна премия со столетней историей, в которой обязательно будут компромиссы. В физике полно достойнейших работ, но обычно номинируют тех, кто заметно помог развить какое-то направление. А.Гейм и К.Новоселов, как раз очень хорошо развили тематику графена, да и до сих пор активно занимаются - на все более высоком уровне, насколько я видел по публикациям. В этом и смысл Нобелевской премии, имхо, они отмечают наиболее заметные исследования, а повлиять на решение сложнейших "проблем физики" они не могут по определению, хоть даже будут давать премиии самым кондовым физикам, в строгом классическом определении номинантов по Нобелю. Построить что-то вроде БАКа, ALMA, Хаббла, Уэбба и тому подобное - нужен совершенно другой уровень, нобелевская премия здесь сработает как пластилин для починки лопнувшего парового котла. Если даже нобелевский комитет будет пытаться продвигать/выпрашивать финансирование этой области и продвигать свежих талантливых ученых, то нобелевский комитет ожидаемо будут критиковать, обвиняя их в продвижении "повестки" или "политики" в угоду классических физиков и задвигания тех, которые "давно заслужили и которым не дали". В прошлом году дали премию ученому из СССР, так и тут критикуют, а до этого не дали Фокину (потому что дали за развитие методов для биортогональных реакций, где К. Бертоззи - гораздо авторитетнее с использованием методов химии в биологии и здесь Нобелевка больше ее заслуга, а не Шарплесса, а Мельдаль оказался раньше Шарплесса с Фокиным) и тут критикуют, куда ни гляди.Так в науке за сотню лет и проблем много накопилось, одной премией, хоть даже Нобелевской эти проблемы не решить никак. Денег с Нобелевской премии точно не достаточно для пинка в области физики. Ученых - тысячи тысяч, награждают максимум девять ученых.
ru1z
10.10.2024 10:48Если говорить про развитие науки, то здесь не про Нобелевскую премию нужно говорить, а про способы поддержки научных талантов. Например А. Гейм защитил докторскую, потом устроился научным работником куда-то в Англию и всего через ~четыре года уже стал начинающим профессором, еще через ~четыре года к нему в аспирантуру приехал К.Новоселов. Только потом, через еще ~четыре года была нобелевская премия, а основное - возможности для научной карьеры и работы для А.Гейма и К.Новоселова, которые обеспечили прорыв в до этого "прозябавшей" области с графеном.
То есть, имхо, нужно финансирование области для построения научной карьеры, а сейчас скорее всего так как у А.Гейма сложно сделать карьеру (~всего четыре года сотрудником до начинающего профессора), таланты идут в другие области (IT как минимум). Финансирование вообще сейчас в распильную военку зарывают вместо науки с медициной, поэтому тут от премий зависимость - никакая. Можно хоть свою премию создавать, это не очень дорого (денежный приз у Нобелевку тоже небольшой, значение премии не в этом), толк от такой премии будет минимален.С поддержкой будущих талантов - пока все тяжело да и общая ситуация очень сложная, вот например, что дфн академик А.Хохлов пишет про состояние аспирантуры (которое отразится в будущем науки):
Институт статистических исследований и экономики знаний Высшей школы экономики опубликовал интересные данные по работе аспирантуры в вузах и научно-исследовательских институтах, включив туда цифры за 2023 год:
https://issek.hse.ru/news/963963519.html
Видно, что общее число аспирантов в РФ быстро увеличивается, в 2023 году число аспирантов превысило 120 тысяч человек, что примерно соответствует уровню 2014 года. Аспиранты, в основном, обучаются в вузах (87% всех аспирантов).
При этом распределение вузовских аспирантов по областям науки, мягко говоря, не отвечает современным представлениям о приоритетах. Меня даже немного шокировало, что 21.8% от всех аспирантов все еще приходится на экономические науки. А если взять экономистов и юристов, то по этим наукам обучается 31%, то есть почти треть всех аспирантов. В случае аспирантов из НИИ данный дисбаланс не столь заметен.
Число защит диссертаций в период обучения в аспирантуре все никак не удается увеличить. Цифра 11.2%, конечно же, не может радовать. В материале от ВШЭ данный факт связывается с «коммерциализацией» аспирантуры – оказывается, что в 2023 году почти половина всех аспирантов обучалась на платной основе, и среди таких аспирантов доля тех, кто окончил обучение с защитой диссертации совсем низкая.
Кстати, по-видимому, именно увеличением числа «коммерческих» аспирантов обусловлено существенное увеличение общего числа аспирантов в РФ. Меня также удивило увеличение числа «возрастных» аспирантов. Оказывается, что 35.9% аспирантов у нас старше 30 лет, а 11.9% аспирантов и вовсе старше 40 лет. Причина трендов, отмеченных в материале от ВШЭ, в целом понятна, но все равно полезно знать точные цифры.
LinkToOS
10.10.2024 10:48Помимо основной цели, (поощрение людей которые внесли значимый вклад в развитие цивилизации, но не сумели свой талант монетизировать), престижная Нобелевская премия выдается с целью привлечение внимания инвесторов к научному направлению, которое по мнению некоторых людей является перспективным и требует вливания средств.
В принципе, работы этих ученых-физиков относятся к современной ИИ-индустрии примерно так, как работы по созданию электронной лампы относятся к современным компьютерам. Конечно, электронные лампы в свое время дали толчок развитию радиоэлектронной отрасли, но прогресс вычислительной техники связан совсем не с ними.
Зачем Нобелевский комитет натянул ИИ на физика? Как вариант, чтобы дополнительно простимулировать инвесторов вкладываться в компании по разработке ИИ.
(Как написано в Вики, "Имена номинаторов не объявляются публично в течение пятидесяти лет, и также не сообщаются номинантам". Так что если Сэм Альтман в прошлом году прогуливался неподалеку от Нобелевского комитета, мы узнаем об этом не скоро.)
Конечно есть еще вариант, что они сами поддавшись хайпу, решили что для их собственной репутации неплохо будет присосаться к теме ИИ, которая с минуты на минуту произведет революцию в жизни человечества. А так как у них нет премии по информатике, пришлось использовать физику.
Но, скорее всего, эта премия совершенно случайно совпала с нынешним шумом вокруг ИИ.
phenik
10.10.2024 10:48Ничего удивительного, в будущем оценят это неожиданное решение. Нейросетевой ИИ становится инструментом физических исследований. Например, в астрофизике наблюдается взрывной рост его использования, это связано с наблюдательной спецификой области (1, 2, 3). Рост сложности физических моделей может привести к его использованию для разработки путем обучения на эмпирическом материале генерируемому такими мегаинструментами, как ускорители, детекторы частиц, и различные телескопы. БАК генерит уже эксабайты данных. Методика обучения примерно такая, как в этом случае, для предсказания размерности сложный нелинейных динамических систем. И это не все. Сами нейросети могут стать более перспективными базовыми концептами для разработки фундаментальных физ. моделей, нежели струны, петли, и другие, которые пока не привели к желаемому успеху. Пожелаем успехов Ванчурину и Ко (1, 2, 3)!
funny_falcon
10.10.2024 10:48Спасибо, что расшифровали, за какие именно особенности нейросетей дали награду.
На самом деле, машинное распознание образов и поиск новых паттернов уже давно неотъемлемая часть современной науки. Точно знаю про астрономию: большинство открытий совершаются автоматизированным анализом снимков и данных уже десятилетия. Наверняка в других науках похожая история.
Под таким углом зрения считаю присужденную премию вполне заслуженной. Они действительно способствуют прорывам и в физике, и в других естественных науках.
RedWolf
В химии тоже далеко не химикам дали. Видать, нобелевский комитет решил, что 2024 - год AI. Осталось ещё по литературе дать премию ChatGPT
alex50555
Вот сам химик, хемоинформатик и нисколько не был удивлен. Фолдинг белков (больших молекул, макромолекул) это как-раз задача на стыке физики, химии и биологии и решение этой проблемы просто перевернуло мир хемо- и био- информатики. И перевернуло сразу же после выпуска софта.
Вот по физике конечно странно. Дали премию по физике за математику и computer science, а не за физику. И причины странные "использовали физические методы", да мало ли кто что использовал, таким Макаром можно и по биологии премию выдать. Заимствованные физические термины, например энергия, спины и тд. можно заменить на любые другие подходящие математические понятия и мат аппарат и суть работ от этого не изменится. Главное то, что они свои модели делали под аппроксимацию функций любой природы, а это уже абстракция. Абстракция это удел математиков, физики реальным миром занимаются.
p.s. Извиняюсь, хотел написать только про химию, но что-то меня понесло)
RedWolf
Думаю где-то сидят Уиттен и Сасскинд и плачут друг у друга на плече.
alex50555
Думаю, что нет. Вы же про теорию струн, да? У теории струн проблема есть, мы её проверить пока никак не можем. Поэтому пока это только гипотеза и Нобеля за неё не дадут. Но надеюсь они доживут до подтверждения или опровержения.
RedWolf
Мне кажется, что вселенная не доживет до этого.
alex50555
Да кто его знает, может кому-нибудь завтра в голову придёт гениальная мысль, как косвенно это проверить с имеющимися методами.