文｜產(chǎn)業(yè)家 斗斗
編輯 | 皮爺
“我們正站在一個(gè)新的革命邊緣，這場(chǎng)革命的催化劑是AI。其不僅預(yù)示著未來(lái)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的主導(dǎo)者，更將徹底改變我們對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)知方式。就像歷史上的科學(xué)革命一樣，AI的發(fā)展正在引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，其中數(shù)據(jù)和算法將成為探索未知世界的新工具。”
“I had no idea I’d even been nominated for the Nobel Prize in Physics.(我都沒(méi)想過(guò)會(huì)被提名諾貝爾物理獎(jiǎng))”
“How could I be sure it wasn’t a spoof call.(我咋知道你們是不是惡搞我)”
John J. Hopfield和Geoffrey E. Hinton是今年諾貝爾物理獎(jiǎng)的獲得者。 Hinton聽(tīng)到這個(gè)消息時(shí)，自己都比較驚訝。 不是因?yàn)閯e的，而是因?yàn)樗约菏歉鉇I的，更準(zhǔn)確的叫法是： 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)。
畢竟神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)乍一聽(tīng)，它確實(shí)不物理。
官方的評(píng)論區(qū)，也是炸了鍋。研究物理的、研究AI的、甚至研究生物的，都紛紛陷入了沉默。
中科院物理所公號(hào)的評(píng)論區(qū)，也是討論的熱火朝天。有網(wǎng)友調(diào)侃道：“諾獎(jiǎng)為什么不給GPT?！?/p>
2024年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的揭曉，將AI在物理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用推向了高潮。John J. Hopfield和Geoffrey E. Hinton的獲獎(jiǎng)，不僅是對(duì)他們個(gè)人成就的認(rèn)可，更是對(duì)AI在解決科學(xué)難題中所扮演角色的肯定。
一個(gè)疑問(wèn)是，AI為什么會(huì)獲物理諾獎(jiǎng)？這屆物理諾獎(jiǎng)的“出其不意”背后，到底透露了哪些信息？以及，AI和如今正在進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)數(shù)字變革有哪些關(guān)聯(lián)？
一、物理學(xué)與AI的深層聯(lián)系
想要知道為什么這倆人能夠獲得物理諾獎(jiǎng)，首先需要搞明白，這倆人究竟做出了哪些成就。
“利用物理學(xué)工具，開(kāi)發(fā)出了當(dāng)今強(qiáng)大機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的基礎(chǔ)方法?！?這是評(píng)委會(huì)表彰時(shí)的一段話。從字面上來(lái)看，很好理解，即用基于物理打造了AI技術(shù)的底層方法論。
霍普菲爾德在1982年創(chuàng)造出聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在通稱(chēng)為霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)（Hopfield network），可以存儲(chǔ)并重現(xiàn)圖像和其他數(shù)據(jù)模式的關(guān)聯(lián)記憶技術(shù)；辛頓是反向傳播算法和對(duì)比散度算法的共同發(fā)明者，和深度學(xué)習(xí)的積極倡導(dǎo)者，被譽(yù)為“深度學(xué)習(xí)教父”或“AI教父”。
我們嘗試用通俗易懂的語(yǔ)言來(lái)解釋兩位獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)明。
想象一下，一堆磁鐵可以自由地翻轉(zhuǎn)自己的北極和南極。這些磁鐵被雜亂無(wú)章地放置在一起，但有一種特殊的規(guī)則：如果一個(gè)磁鐵的北極對(duì)著另一個(gè)磁鐵的南極，它們就會(huì)互相吸引；反之，如果兩個(gè)磁鐵的同極相對(duì)，它們就會(huì)互相排斥。這就是所謂的自旋玻璃，一種物理學(xué)中的模型，用來(lái)描述這種混亂而又相互影響的粒子集合。
現(xiàn)在，用這個(gè)想法來(lái)構(gòu)建一個(gè)“記憶存儲(chǔ)器”。每個(gè)小磁鐵就像一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元，它們可以被設(shè)置為活躍（北極）或不活躍（南極）。當(dāng)你把這些“神經(jīng)元”放在一起時(shí)，它們會(huì)互相影響，最終達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，就像磁鐵最終會(huì)排列好，使得排斥力最小化一樣。
Hopfield網(wǎng)絡(luò)就是這樣一種模仿大腦記憶方式的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 你可以把一些模式（比如一串?dāng)?shù)字或者一張圖片）“教”給這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的“神經(jīng)元”就會(huì)調(diào)整自己，以便在未來(lái)能夠回憶起這個(gè)模式。這就像是把一堆磁鐵按照特定的方式排列好，然后它們就能記住這種排列，即使被打亂，也能重新恢復(fù)。
再談?wù)凥inton的發(fā)明。
想象一下，一堆樂(lè)高積木建造一個(gè)復(fù)雜的模型。但最終模型的樣子并不清晰，不知道如何一步步搭建。這就是訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)面臨的問(wèn)題：我們有很多數(shù)據(jù)，我們知道最終想要的結(jié)果，但不知道如何調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的連接，以便它能正確地處理數(shù)據(jù)。
反向傳播算法就是一種解決方法。它就像是一個(gè)可以撤銷(xiāo)錯(cuò)誤步驟的工具。每次搭錯(cuò)了一塊積木，這個(gè)工具就能讓搭建者回到上一步，調(diào)整積木的位置，不斷嘗試。通過(guò)不斷地試錯(cuò)和調(diào)整，最終搭建出正確的模型。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，這意味著可以逐步調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的連接，以便它能夠正確地識(shí)別數(shù)據(jù)中的模式。
玻爾茲曼機(jī)則是另一種靈感來(lái)源于物理學(xué)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它使用了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中的一個(gè)概念，即在一定溫度下，粒子會(huì)以某種概率處于不同的狀態(tài)。在玻爾茲曼機(jī)中，每個(gè)“神經(jīng)元”就像一個(gè)粒子，它們可以處于活躍或不活躍的狀態(tài)，并且這些狀態(tài)會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的整體能量狀態(tài)來(lái)調(diào)整。通過(guò)這種方式，網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)如何從數(shù)據(jù)中提取有用的信息，就像統(tǒng)計(jì)物理學(xué)幫助我們理解粒子的行為一樣。
簡(jiǎn)而言之，Hopfield網(wǎng)絡(luò)和Hinton的工作都是將物理學(xué)的概念應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以模擬大腦的工作方式，讓計(jì)算機(jī)能夠?qū)W習(xí)、記憶和識(shí)別復(fù)雜的數(shù)據(jù)模式。
更重要的是，Hopfield、Hinton展示了物理學(xué)原理如何被應(yīng)用于理解和模擬大腦的工作方式，這是一種跨學(xué)科的創(chuàng)新。這種創(chuàng)新不僅推動(dòng)了AI技術(shù)的發(fā)展，也為物理學(xué)提供了新的研究工具和視角。
二、AI——科學(xué)難題的“萬(wàn)能鑰匙”
當(dāng)下的AI技術(shù)，不僅僅是技術(shù)的革新，更是思維方式的革命。
AI技術(shù)，特別是深度學(xué)習(xí)和大模型，已經(jīng)在多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的模式識(shí)別和數(shù)據(jù)處理能力。這種能力不僅加速了科學(xué)研究的進(jìn)程，還使得科學(xué)家能夠探索數(shù)據(jù)海洋中的微小細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)隱藏的規(guī)律。
通過(guò)深度學(xué)習(xí)算法，AI能夠分析和解釋復(fù)雜的物理現(xiàn)象，如粒子物理學(xué)中的高能碰撞數(shù)據(jù)。這種分析能力使得科學(xué)家能夠更快地識(shí)別新的粒子和物理現(xiàn)象，加速了理論物理學(xué)的發(fā)展。
AI能夠預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，這對(duì)于理解生命的本質(zhì)和開(kāi)發(fā)新藥至關(guān)重要。AI的預(yù)測(cè)能力，讓曾經(jīng)需要數(shù)年甚至數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)工作，縮短到了數(shù)周甚至數(shù)天。
AI還能夠預(yù)測(cè)分子和化學(xué)反應(yīng)的行為，加速新材料和藥物的發(fā)現(xiàn)。這些應(yīng)用表明，AI已經(jīng)成為科學(xué)研究的加速器和創(chuàng)新的催化劑。
AI的影響力不僅限于物理學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)，它還在醫(yī)學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。AI的跨學(xué)科特性，使得它能夠連接不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)和知識(shí)，推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的邊界不斷擴(kuò)展。這種跨學(xué)科的合作模式，預(yù)示著AI將成為未來(lái)科學(xué)研究的核心力量。
然而，AI并非萬(wàn)能。它的能力建立在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，而這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性直接影響AI的判斷。
此外，AI的決策過(guò)程往往是一個(gè)“黑箱”，其內(nèi)部的邏輯和推理過(guò)程對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)并不透明。這引發(fā)了對(duì)AI可靠性和道德責(zé)任的質(zhì)疑。AI的這種“黑箱”特性，使得我們難以完全信任其輸出的結(jié)果，尤其是在關(guān)乎生命安全的醫(yī)療領(lǐng)域。
盡管存在挑戰(zhàn)，AI作為科學(xué)難題的“萬(wàn)能鑰匙”的角色不可或缺。它正在推動(dòng)科學(xué)研究進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代，一個(gè)由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、由算法優(yōu)化的時(shí)代。
三、用AI，重新理解產(chǎn)業(yè)
我們正站在一個(gè)新的革命邊緣，這場(chǎng)革命的催化劑是AI。其不僅預(yù)示著未來(lái)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的主導(dǎo)者，更將徹底改變我們對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)知方式。就像歷史上的科學(xué)革命一樣，AI的發(fā)展正在引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，其中數(shù)據(jù)和算法將成為探索未知世界的新工具。
AI的應(yīng)用也促進(jìn)了跨學(xué)科研究的興起，因?yàn)樗軌蜻B接不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)和知識(shí)，推動(dòng)新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。這種跨學(xué)科的合作模式，不僅加速了知識(shí)的積累，也為解決復(fù)雜問(wèn)題提供了新的視角。
更重要的是，AI正在顛覆我們理解世界的方式。它提供了新的視角來(lái)觀察和理解世界，比如通過(guò)分析社交媒體數(shù)據(jù)，我們可以更好地理解社會(huì)趨勢(shì)和人類(lèi)行為。AI的預(yù)測(cè)和模擬能力也在改變我們對(duì)某些現(xiàn)象的理解和預(yù)測(cè)方式，例如模擬氣候變化，幫助我們理解全球變暖的影響。同時(shí)，AI也在幫助人類(lèi)做出更智能的決策，無(wú)論是在金融領(lǐng)域的市場(chǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，還是在交通領(lǐng)域的路線優(yōu)化規(guī)劃。
如今，在各個(gè)服務(wù)商的加持下，AI技術(shù)也在不斷賦能各個(gè)產(chǎn)業(yè)。從電商到金融，再到工業(yè)，不斷滲透，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的智能化升級(jí)。
在電商領(lǐng)域，AI技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。例如，京東的京言AI助手能夠提供商品的專(zhuān)業(yè)知識(shí)解答，幫助消費(fèi)者了解不同品類(lèi)商品的特點(diǎn)和選購(gòu)要點(diǎn)，同時(shí)提供個(gè)性化推薦、產(chǎn)品對(duì)比等服務(wù)。阿里巴巴的阿里小蜜則通過(guò)自然語(yǔ)言處理技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)化解決大部分常見(jiàn)問(wèn)題，提供一站式服務(wù)，并支持多種接入方式。
金融行業(yè)也是AI應(yīng)用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。恒生電子推出的金融智能助手“光子”，能夠整合金融相關(guān)的數(shù)據(jù)處理、分析和決策支持功能，提供專(zhuān)業(yè)的金融服務(wù)咨詢，同時(shí)幫助自動(dòng)化執(zhí)行一些常規(guī)的后臺(tái)操作，如賬戶管理、交易處理等。
在工業(yè)領(lǐng)域，AI技術(shù)的應(yīng)用正推動(dòng)著制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。AI技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用體現(xiàn)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集與分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)、智能排產(chǎn)等方面，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)線的穩(wěn)定性。同時(shí)，AI技術(shù)還助力節(jié)能減排，通過(guò)智能優(yōu)化與控制能源使用，降低能耗和排放。在物體分揀、質(zhì)檢和倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化等環(huán)節(jié)，AI技術(shù)的應(yīng)用也顯著提升了效率和準(zhǔn)確性。
此外，AI技術(shù)還助力銷(xiāo)售管理升級(jí)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)銷(xiāo)售趨勢(shì)，優(yōu)化銷(xiāo)售策略，提升客戶服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效、個(gè)性化的市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)。例如，通過(guò)AI的銷(xiāo)售預(yù)測(cè)分析，企業(yè)能夠減少庫(kù)存積壓風(fēng)險(xiǎn)，提高資金周轉(zhuǎn)率。
總體來(lái)看，AI技術(shù)在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用正不斷拓展，不僅提高了生產(chǎn)效率和運(yùn)營(yíng)效率，還促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深入，預(yù)計(jì)AI將在更多領(lǐng)域催生出真正的“原生應(yīng)用”，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的創(chuàng)新發(fā)展。
隨著AI的發(fā)展，我們的生活方式、工作方式以及對(duì)世界的認(rèn)知都在發(fā)生根本性的變化。這場(chǎng)由AI驅(qū)動(dòng)的科學(xué)革命，不僅僅是技術(shù)層面的革新，它更深層次地影響著我們的社會(huì)結(jié)構(gòu)和文化發(fā)展。
未來(lái)，AI可能會(huì)帶來(lái)根本性的變化，開(kāi)啟一個(gè)新的時(shí)代，讓我們以前所未有的方式探索未知，解決難題，理解這個(gè)世界的復(fù)雜性。