孕育人工智能的奇异物理学
2025-08-09刘牛
世界科学 2025年7期
现代智能机器的诞生,离不开对复杂材料物理学的深刻理解。
自旋玻璃或许是人类发现过的“最无用也最有用”的东西。
这些通常由金属而非玻璃制成的材料展现出令人费解的行为,自20世纪中期起就吸引了一小群物理学家的关注。虽然自旋玻璃本身并未找到任何实际的材料用途,但因解释其奇特行为而发展出的理论,最终却引发了当今人工智能的革命。
1982年,凝聚态物理学家约翰·霍普菲尔德(JohnHopfield)借用了自旋玻璃的物理概念,构建出一种能够学习和记忆的简单网络。在此过程中,他重振了神经网络(由数字神经元组成的错综网络)这一曾被大多人工智能研究者放弃的研究领域,并将物理学带入了一个全新的领域:思维研究,包括生物思维和机械思维。
霍普菲尔德将记忆重新设想为一个统计力学(研究“集体行为”的物理学)中的经典问题:给定一定的组成成分,这个系统整体将如何演化?对于任何简单的物理系统(包括自旋玻璃在内),其答案源自热力学:系统将“趋向低能量状态”。霍普菲尔德找到了一种方法,利用集体系统的这一简单特性,通过数字神经元网络来存储和调用数据。更专业地说,他找到了一种将记忆置于能量斜坡底部的方法。要唤起一段记忆,这种后来被称为霍普菲尔德网络(Hopfieldnetwork)的神经网络无须查询任何东西。它只需“顺坡而下”。
米兰博科尼大学的理论物理学家马克·梅扎尔(MarcMézard)说,霍普菲尔德网络是一次“概念上的突破”。……
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