رئيسة لجنة نوبل: «عملهما مفيد للغاية».. ماذا قدم الفائزان بجائزة نوبل في الفيزياء ليفوزا بالجائزة؟

فاز الأمريكي جون هوبفيلد والبريطاني الكندي جيفري هينتون بجائزة نوبل في الفيزياء، الثلاثاء، لعملهما الرائد في تطوير الذكاء الاصطناعي.
وقالت لجنة التحكيم إن الثنائي تم تكريمهما «للاكتشافات والاختراعات الأساسية التي تمكن التعلم الآلي باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية».
ما الإضافة التي قدماها علميًا؟
درب الفائزان الشبكات العصبية الاصطناعية باستخدام الفيزياء، حيث استخدم الحائزان على جائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام، أدوات من الفيزياء لتطوير أساليب تشكل الأساس للتعلم الآلي القوي اليوم، وفقًا للموقع الرسمي لجائزة نوبل.
ابتكر جون هوبفيلد ذاكرة ارتباطية يمكنها تخزين وإعادة بناء الصور وأنواع أخرى من الأنماط في البيانات، كما اخترع جيفري هينتون طريقة يمكنها العثور بشكل مستقل على خصائص في البيانات، وبالتالي أداء مهام مثل تحديد عناصر معينة في الصور.
وأشار الموقع الرسمي للجائزة أنه «عندما نتحدث عن الذكاء الاصطناعي، فإننا غالبًا ما نعني التعلم الآلي باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية، وكانت هذه التكنولوجيا مستوحاة في الأصل من بنية الدماغ».
تابعت: «في الشبكة العصبية الاصطناعية، يتم تمثيل الخلايا العصبية في الدماغ بواسطة عقد ذات قيم مختلفة، تؤثر هذه العقد على بعضها البعض من خلال الاتصالات التي يمكن تشبيهها بالمشابك والتي يمكن جعلها أقوى أو أضعف.. يتم تدريب الشبكة، على سبيل المثال من خلال تطوير اتصالات أقوى بين العقد ذات القيم العالية في نفس الوقت».
أجرى الحائزان على الجائزة هذا العام عملًا مهمًا مع الشبكات العصبية الاصطناعية منذ الثمانينيات.
فيما اخترع جون هوبفيلد شبكة تستخدم طريقة لحفظ وإعادة إنشاء الأنماط كما تستخدم شبكة هوبفيلد الفيزياء التي تصف خصائص المادة بسبب دورانها الذري، وهي خاصية تجعل كل ذرة مغناطيسًا صغيرًا.
توصف الشبكة ككل بطريقة تعادل الطاقة في نظام الدوران الموجود في الفيزياء، ويتم تدريبها من خلال إيجاد قيم للاتصالات بين العقد بحيث تكون الصور المحفوظة منخفضة الطاقة.
عندما يتم تغذية شبكة هوبفيلد بصورة مشوهة أو غير كاملة، فإنها تعمل بشكل منهجي من خلال العقد وتحديث قيمها بحيث تنخفض طاقة الشبكة. وتعمل الشبكة على هذا النحو على مراحل للعثور على الصورة المحفوظة التي تشبه إلى حد كبير الصورة غير الكاملة التي تم تغذيتها بها.
استخدم جيفري هينتون شبكة هوبفيلد كأساس لشبكة جديدة تستخدم طريقة مختلفة: آلة بولتزمان ويمكن لهذه الشبكة أن تتعلم التعرف على العناصر المميزة في نوع معين من البيانات، واستخدم هينتون أدوات من الفيزياء الإحصائية، وهو علم الأنظمة المبنية من العديد من المكونات المتشابهة.
آلة بولتزمان
تلك الآلة هي عبارة عن نوع من الشبكات العصبونية والتي تُستخدم لنمذجة التوزيعات الاحتمالية. وهو نوع من سلسلة ماركوف مونت كارلو، ما يعني أنه يمكن استخدامها لأخذ عينات من التوزيع الاحتمالي. سميت على اسم لودفيغ بولتزمان، الذي طور توزيع بولتزمان، وهو توزيع إحصائي يصف توزيع الطاقة في النظام.
ويتم تدريب الآلة عن طريق تزويدها بأمثلة من المرجح جدًا أن تنشأ عند تشغيل الآلة ويمكن استخدام آلة بولتزمان لتصنيف الصور أو إنشاء أمثلة جديدة لنوع النمط الذي تم تدريبها عليه وقد بنى هينتون على هذا العمل، مما ساعد في بدء التطوير الهائل الحالي للتعلم الآلي.
جائزة نوبل في الفيزياء
وقالت إلين مونز، رئيسة لجنة نوبل للفيزياء: «لقد كان عمل الحائزان على الجائزة مفيدًا للغاية بالفعل.. في الفيزياء، نستخدم الشبكات العصبية الاصطناعية في مجموعة واسعة من المجالات، مثل تطوير مواد جديدة بخصائص محددة».
وذكرت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في بيان «لقد استخدم الحائزان على جائزة نوبل في الفيزياء هذا العام أدوات من الفيزياء لتطوير أساليب تشكل الأساس للتعلم الآلي القوي اليوم»، وفقًا لوكالة أسوشيتد برس.
تم تسليط الضوء على هوبفيلد، البالغ من العمر 91 عامًا، وهو أستاذ في جامعة برينستون الأمريكية، لأنه ابتكر «ذاكرة ارتباطية يمكنها تخزين وإعادة بناء الصور وأنواع أخرى من الأنماط في البيانات».
وأضافت لجنة التحكيم أن هينتون، البالغ من العمر 76 عامًا، وهو أستاذ في جامعة تورنتو بكندا، والذي «اخترع طريقة يمكنها العثور بشكل مستقل على خصائص في البيانات، وبالتالي أداء مهام مثل تحديد عناصر معينة في الصور».
وقال هينتون للصحفيين خلال مقابلة هاتفية أثناء الإعلان عن الفائزين بالجائزة في ستوكهولم «أنا مذهول.. لم يكن لدي أي فكرة عن إمكانية حدوث ذلك».
سيتلقى الزوجان جائزتهما، التي تتكون من دبلومة وميدالية ذهبية وشيك بقيمة مليون دولار، من ملك السويد كارل السادس عشر جوستاف في ستوكهولم في العاشر من ديسمبر وهو الذكرى السنوية لوفاة العالم ألفريد نوبل عام 1896 الذي أنشأ الجوائز في وصيته الأخيرة.
في العام الماضي، ذهبت جائزة نوبل في الفيزياء إلى الفرنسي بيير أغوستيني والمجري النمساوي فيرينك كراوس والفرنسية السويدية آن لويلييه لأبحاثهم باستخدام ومضات ضوئية فائقة السرعة تمكن من دراسة الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات.
يستمر موسم نوبل هذا الأسبوع مع الإعلان عن الفائز أو الفائزين بجائزة الكيمياء، الأربعاء، تليها جوائز الأدب التي طال انتظارها يوم الخميس والسلام يوم الجمعة المقبلة.
تختتم جائزة نوبل للاقتصاد يوم الاثنين 14 أكتوبر. تُمنح جوائز نوبل منذ عام 1901 لتكريم أولئك الذين «قدموا أعظم فائدة للبشرية»، على حد تعبير مبتكر الجائزة والعالم ألفريد نوبل.