Dit jaar is de Nobelprijs voor natuurkunde toegekend aan twee vooraanstaande wetenschappers, John Hopfield en Geoffrey Hinton. Deze pioniers hebben met hun werk aan neurale netwerken de basis gelegd voor de huidige ontwikkelingen in kunstmatige intelligentie (AI). De Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen roemt hun ontdekkingen als fundamenteel voor machinaal leren, een techniek die een revolutie teweeg heeft gebracht in wetenschap en technologie.
Het onderzoek van Hopfield en Hinton is nauw verweven met de principes van de natuurkunde en de werking van het menselijk brein. Neurale netwerken, de kern van AI-systemen, zijn geïnspireerd op hoe onze hersenen werken. Een neuraal netwerk bestaat uit knooppunten die vergelijkbaar zijn met neuronen in het brein, en deze knooppunten zijn via verbindingen met elkaar verbonden. Net zoals neuronen informatie uitwisselen via synapsen, communiceren de knooppunten in een neuraal netwerk met elkaar. Deze communicatie maakt het mogelijk om patronen te herkennen en complexe taken uit te voeren.
De Amerikaan John Hopfield, destijds werkzaam als professor aan Princeton, ontwierp een neuraal netwerk dat bekend staat als het Hopfield-netwerk. Dit netwerk maakt gebruik van de spin van atomen in een magnetisch materiaal om patronen op te slaan en later opnieuw te reconstrueren. Vergelijk het met een systeem dat altijd streeft naar de laagst mogelijke energie, waarbij het netwerk probeert een vervormd of onvolledig beeld te herkennen en te herstellen tot zijn oorspronkelijke vorm. Dit principe werd later door andere onderzoekers, waaronder Hinton, verder ontwikkeld.
Geoffrey Hinton en de Boltzmann-machine
Geoffrey Hinton, een Brits-Canadese wetenschapper, bouwde voort op het werk van Hopfield door een ander type netwerk te ontwikkelen, de zogenoemde Boltzmann-machine. Dit netwerk is in staat om kenmerkende elementen te identificeren in grote hoeveelheden data. Hinton’s werk heeft ervoor gezorgd dat neurale netwerken niet alleen afbeeldingen of patronen kunnen herkennen, maar ook in staat zijn om nieuwe informatie te genereren die lijkt op de data waarop ze getraind zijn.
De Boltzmann-machine speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van machine learning, een techniek die breed wordt toegepast in AI-systemen. Van gezichtsherkenningstechnologie tot het creëren van nieuwe afbeeldingen en zelfs het automatiseren van besluitvormingsprocessen: de impact van Hinton’s werk is overal zichtbaar.
Impact op wetenschap en samenleving
De voorzitter van het Nobelcomité voor natuurkunde, Ellen Moons, benadrukt de enorme waarde van het werk van beide wetenschappers. Hoewel AI veel mogelijkheden biedt voor de vooruitgang van wetenschap en technologie, waarschuwt ze ook voor de ethische en maatschappelijke vraagstukken die hiermee gepaard gaan. “Kunstmatige intelligentie heeft de potentie om een grote impact te hebben op de samenleving, maar we moeten voorzichtig zijn met hoe we deze technologie gebruiken,” aldus Moons.
Het is opvallend dat een Nobelprijs voor natuurkunde wordt toegekend aan een vakgebied dat op het eerste gezicht meer te maken heeft met informatica dan met traditionele natuurkundige thema’s zoals materie of energie. Toch is het werk van Hopfield en Hinton diep geworteld in de natuurkundige principes die ten grondslag liggen aan de werking van neurale netwerken. Deze netwerken hebben inmiddels toepassingen gevonden in een breed scala aan vakgebieden, van materiaalkunde tot biologie, en zelfs in de medische wetenschap.
Een erfenis van innovatie
Met deze prijs worden Hopfield en Hinton erkend als sleutelfiguren in de ontwikkeling van een technologie die onze wereld in hoog tempo aan het veranderen is. Hun onderzoek legde de basis voor moderne AI-systemen die inmiddels op tal van gebieden worden ingezet, van autonoom rijden tot gezondheidszorg en kunst.
De Nobelprijswinnaars ontvangen naast de prestigieuze titel ook een geldbedrag van 11 miljoen Zweedse kronen, wat neerkomt op bijna een miljoen euro. Dit bedrag is afkomstig uit de nalatenschap van Alfred Nobel, de Zweedse zakenman en uitvinder van dynamiet, die in zijn testament bepaalde dat er jaarlijks prijzen moesten worden uitgereikt voor baanbrekende bijdragen aan de wetenschap.