瑞典皇家科学院10月8日宣布,将2024年诺贝尔物理学奖授予John J. Hopfield和Geoffrey E. Hinton,以表彰他们利用人工神经网络实现机器学习的奠基性发现和发明。
约翰·J.霍普菲尔德(John J. Hopfield)1933年出生于美国伊利诺伊州芝加哥市,1958年获得康奈尔大学博士学位。研究领域是神经科学、生物物理学和分子生物学,特别是在蛋白质折叠和生物系统的计算功能方面做出了重要贡献。
杰弗里·E.欣顿(Geoffrey E. Hinton)1947年出生于英国伦敦,1978年获得英国爱丁堡大学博士学位,被誉为“神经网络之父”,曾于2018年与杨立昆和约书亚·本吉奥共同获得了当年的“计算机界的诺贝尔奖”图灵奖。
此次获奖的人工神经网络(artificial neural network),推动了机器学习在过去十五到二十年间迅猛发展。如今大众广泛谈论的AI,一般指的就是这种技术。
尽管计算机不能思考,但机器可以模仿记忆和学习等功能,简单来说,今年的两位诺贝尔物理学奖得主,利用物理学的基本概念和方法,开发出了利用网络结构处理信息的技术。
这项技术的zui初灵感来自大脑结构。
就像大脑中大量神经元通过突触相连一样,人工神经网络由大量“节点”通过“连接”组成。每个节点就像一个神经元,而连接的强弱则类似于突触的强度,决定了信息传递的效果。
1982年,约翰·霍普菲尔德创建了一种用于机器的联想记忆方法,提出了一种革命性的网络结构,被称为“霍普菲尔德网络”。这个网络能够存储多个模式(比如图像),并且在面对不完整或有噪声的输入时,能够重构出zui相似的模式。
欣顿在此基础上更进一步,他希望机器能像人类一样自主学习和分类信息,于1985年和同事提出了“玻尔兹曼机”网络模型(这个名字源于19世纪物理学家路德维希·玻尔兹曼的方程)。
该模型通过统计物理学中的玻尔兹曼分布来识别数据中的特征,成为了现代深度学习网络的基础。欣顿的研究继续推进,让当前机器学习领域有了爆炸式的发展。
目前,相关技术已被用于推动物理学多个领域的研究,包括粒子物理、材料科学和天体物理等,目标申请物理学相关专业的同学,未来会拥有更广泛的发展方向。
01、英本相关院校及专业介绍
欣顿教授博士阶段就读的爱丁堡大学,计算机学科领域非常强大。
在CS Rankings霸榜T o p 1已有10年之久(不过今年和IC、牛津一起并列)。
计算机科学学科领域研究范围广泛,包括人工智能、机器学习、计算机视觉等前沿技术,物理学领域,爱丁堡大学的研究也涵盖了宇宙学、天体物理学和粒子物理学等多个重要分支。
本科阶段,爱宝直接开设了物理和计算机科学相结合的专业↓:
爱丁堡大学,不过这一专业隶属于Science and Engineering学院
专业课程获得英国物理学会 ( IOP ) 认可,利用爱丁堡在计算物理学和信息学方面的联合优势,学生将获得强大的跨学科背景,包括计算机科学和物理学主题。会有机会研究跨两个领域的主题,例如物理系统的计算模拟。
爱丁堡大学,专业课程设置
申请成绩要求:
Alevel:A*A*A* - AAB,数学为 A,物理为 B。
GCSE:英语为C或4
IB:43-34分,HL 成绩为 777,获得 43 分;HL 成绩为 665,获得 34 分。
爱丁堡大学,计算机科学与物理专业申请成绩要求
另外,诺丁汉大学、布里斯托大学、伯明翰大学等都开设了物理与计算机科学直接组合的专业课程。
一些分别开设物理/计算机科学专业的院校,也会与时俱进融合AI或物理框架的相关内容。
像帝国理工学院物理系官网表示,院系学生可以使用一系列设施配合课程学习,包括高强度激光系统和高性能计算机。
以MSci Physics课程设置为例,学生将有机会专攻宇宙学、激光技术和量子物理学等各种主题,并通过大量的实验室工作培养实践技能;
这将帮助学生获得使用仪器、进行实验、解释数据、解决问题和科学演示方面的专业知识。该课程的计算机学习板块也会增强Python编程技能。
IC官网,物理MSci专业大三课程设置
申请成绩要求:
Alevel:A*A*A,数学A*,物理A*/A,另一门学科获得A(建议学习高等数学,但不是必需),化学虽不是必修,但被认为是培养知识和理解课程的有用学科。
IB:40分,HL 7、6、6 ( 包括高级数学和物理)
入学笔试:ESAT
IC官网,物理专业申请成绩要求
另外,类似的还有剑桥大学自然科学课程。剑桥大学没有单独开设物理专业,自然科学专业为喜爱理科的同学们提供了一个跨学科的专业集合,提供了来自16个不同系别的课程选择。
物理方向Part IB学年中,A和B课程同时进行,希望继续学习Part II物理的学生通常会同时学习这两门课程,被称为“双物理”。
物理A是门独立课程,内容包括波、量子力学和凝聚态物质的波特性,而物理B涵盖古典物理学的主要领域——电磁学、热力学和动力学。
这两门课程都包含实践部分和专门的研究技能模块。物理A包含一门关于实验方法的课程,物理B还延续了IA课程,介绍了Python中的科学编程。
剑桥大学,自然科学专业物理方向Part IB课程设置
申请成绩要求:
Alevel:A*A*A,具体选择科目取决于所申请的学科方向及学院要求
IB:41-42分,HL 776
入学笔试:ESAT
剑桥大学,自然科学专业申请成绩要求