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Juan Hopfield

John Joseph Hopfield (nacido el 15 de julio de 1933) [1] es un físico estadounidense y profesor emérito de la Universidad de Princeton , más conocido por su estudio de las redes neuronales asociativas en 1982. Es conocido por el desarrollo de la red de Hopfield . Antes de su invención, la investigación en inteligencia artificial (IA) se encontraba en un período de decadencia o invierno de la IA ; el trabajo de Hopfield revitalizó el interés a gran escala en este campo. [2] [3]

En 2024, Hopfield, junto con Geoffrey Hinton , recibió el Premio Nobel de Física por sus contribuciones fundamentales al aprendizaje automático , particularmente a través de su trabajo en redes neuronales artificiales . [4] [2] Ha sido galardonado con varios premios importantes de física por su trabajo en campos multidisciplinarios, incluida la física de la materia condensada , la física estadística y la biofísica .

Biografía

Vida temprana y educación

John Joseph Hopfield nació en 1933 en Chicago [1], hijo de los físicos John Joseph Hopfield (nacido en Polonia como Jan Józef Chmielewski) y Helen Hopfield (de soltera Staff). [5] [6]

Hopfield recibió una Licenciatura en Artes con especialización en física del Swarthmore College en Pensilvania en 1954 y un Doctorado en Filosofía en física de la Universidad de Cornell en 1958. [1] Su tesis doctoral se tituló "Una teoría mecánico-cuántica de la contribución de los excitones a la constante dieléctrica compleja de los cristales". [7] Su asesor doctoral fue Albert Overhauser . [1]

Carrera

Pasó dos años en el grupo de teoría de los Laboratorios Bell trabajando en propiedades ópticas de semiconductores trabajando con David Gilbert Thomas [8] y más tarde en un modelo cuantitativo para describir el comportamiento cooperativo de la hemoglobina en colaboración con Robert G. Shulman . [1] [5] [9] Posteriormente se convirtió en miembro de la facultad de la Universidad de California, Berkeley (física, 1961-1964), [2] la Universidad de Princeton (física, 1964-1980), [2] el Instituto de Tecnología de California (Caltech, química y biología, 1980-1997) [2] y nuevamente en Princeton (1997–), [2] [1] donde es profesor Howard A. Prior de Biología Molecular, emérito. [10]

En 1976, participó en un cortometraje científico sobre la estructura de la hemoglobina, protagonizado por Linus Pauling . [11]

De 1981 a 1983, Richard Feynman , Carver Mead y Hopfield impartieron un curso de un año en Caltech llamado "La física de la computación". [12] Feynman invitó a Hopfield a enseñar sobre redes neuronales asociativas . [12] [13] Esta colaboración inspiró el programa de doctorado en Computación y Sistemas Neuronales en Caltech en 1986, cofundado por Hopfield. [14] [12]

Entre sus antiguos estudiantes de doctorado se incluyen Gerald Mahan (doctorado en 1964), [15] Bertrand Halperin (1965), [16] Steven Girvin (1977), [16] Terry Sejnowski (1978), [16] Erik Winfree (1998), [16] José Onuchic (1987), [16] Li Zhaoping (1990) [17] y David JC MacKay (1992). [16]

Trabajar

En su trabajo doctoral de 1958, escribió sobre la interacción de excitones en cristales, acuñando el término polaritón para una cuasipartícula que aparece en la física del estado sólido . [18] [19] Escribió: "Las 'partículas' del campo de polarización análogas a los fotones se llamarán 'polaritones'". [19] Su modelo de polaritón a veces se conoce como el dieléctrico de Hopfield . [20]

Entre 1959 y 1963, Hopfield y David G. Thomas investigaron la estructura excitonal del sulfuro de cadmio a partir de sus espectros de reflexión. Sus experimentos y modelos teóricos permitieron comprender la espectroscopia óptica de los compuestos semiconductores II-VI . [21]

El físico de la materia condensada Philip W. Anderson informó que John Hopfield fue su "colaborador oculto" en sus trabajos de 1961-1970 sobre el modelo de impurezas de Anderson que explicaba el efecto Kondo . Hopfield no fue incluido como coautor en los artículos, pero Anderson admitió la importancia de la contribución de Hopfield en varios de sus escritos. [22]

William C. Topp y Hopfield introdujeron el concepto de pseudopotenciales conservantes de normas en 1973. [23] [24] [25]

En 1974 introdujo un mecanismo de corrección de errores en reacciones bioquímicas conocido como corrección cinética para explicar la precisión de la replicación del ADN . [26] [27]

Hopfield publicó su primer artículo en neurociencia en 1982, titulado "Redes neuronales y sistemas físicos con capacidades computacionales colectivas emergentes", donde introdujo lo que ahora se conoce como red de Hopfield , un tipo de red artificial que puede servir como una memoria direccionable por contenido , hecha de neuronas binarias que pueden estar "activadas" o "desactivadas". [28] [5] Extendió su formalismo a las funciones de activación continua en 1984. [29] Los artículos de 1982 y 1984 representan sus dos trabajos más citados. [10] Hopfield ha dicho que la inspiración vino de su conocimiento de los vidrios de espín de sus colaboraciones con PW Anderson. [30]

Junto con David W. Tank , Hopfield desarrolló un método en 1985-1986 [31] [32] para resolver problemas de optimización discreta basados ​​en la dinámica de tiempo continuo utilizando una red de Hopfield con función de activación continua. El problema de optimización se codificó en los parámetros de interacción (pesos) de la red. La temperatura efectiva del sistema analógico se redujo gradualmente, como en la optimización global con recocido simulado . [33]

Hopfield es uno de los pioneros de la hipótesis del cerebro crítico , fue el primero en vincular las redes neuronales con la criticidad autoorganizada en referencia al modelo de Olami-Feder-Christensen para terremotos en 1994. [34] [35] En 1995, Hopfield y Andreas V. Herz demostraron que las avalanchas en la actividad neuronal siguen una distribución de ley de potencia asociada a los terremotos. [36] [37]

Las redes Hopfield originales tenían una memoria limitada, este problema fue abordado por Hopfield y Dimitry Krotov en 2016. [33] [38] Las redes Hopfield con gran capacidad de almacenamiento de memoria ahora se conocen como redes Hopfield modernas . [39]

Opiniones sobre la inteligencia artificial

En marzo de 2023, Hopfield firmó una carta abierta titulada « Pausen los experimentos gigantes de IA », en la que pedía una pausa en el entrenamiento de sistemas de inteligencia artificial (IA) más potentes que el GPT-4 . La carta, firmada por más de 30.000 personas, entre ellas los investigadores de IA Yoshua Bengio y Stuart Russell , citaba riesgos como la obsolescencia humana y la pérdida de control de toda la sociedad . [40] [41]

Al recibir conjuntamente el Premio Nobel de Física 2024, Hopfield reveló que estaba muy nervioso por los recientes avances en las capacidades de la IA y dijo que "como físico, estoy muy nervioso por algo que no tiene control". [42] En una conferencia de prensa de seguimiento en la Universidad de Princeton, Hopfield comparó la IA con el descubrimiento de la fisión nuclear , que condujo a las armas nucleares y la energía nuclear . [2]

Premios y honores

Ceremonia de entrega del Premio Oliver E. Buckley de Física de la Materia Condensada en 1969. Luis Walter Álvarez (izquierda) felicita a David Gilbert Thomas (centro) y a John Hopfield (derecha).

Hopfield recibió una beca de investigación Sloan [43] en 1962 y, como su padre, recibió una beca Guggenheim (1968). [44] Hopfield fue elegido miembro de la American Physical Society (APS) en 1969, [45] [46] miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1973, miembro de la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias en 1975 y miembro de la American Philosophical Society en 1988. [47] [48] [49] Fue presidente de la APS en 2006. [50]

En 1969, Hopfield y David Gilbert Thomas recibieron el premio Oliver E. Buckley de física de la materia condensada de la APS "por su trabajo conjunto que combina teoría y experimentación que ha hecho avanzar la comprensión de la interacción de la luz con los sólidos". [51]

En 1983 recibió el Premio Fundacional MacArthur por el Programa de Becarios MacArthur . [52] En 1985, Hopfield recibió el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros [53] y el Premio Max Delbruck en Biofísica por la APS. [9] En 1988, recibió el Premio Michelson-Morley por la Universidad Case Western Reserve . [54] Hopfield recibió el Premio Pionero de Redes Neuronales en 1997 por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). [55]

En 2001 recibió la Medalla Dirac del Centro Internacional de Física Teórica "por sus importantes contribuciones en un espectro impresionantemente amplio de temas científicos" [56] [57], incluyendo "un principio organizador [colectivo] completamente diferente en la olfacción " y "un nuevo principio en el que la función neuronal puede aprovechar la estructura temporal de la comunicación interneuronal 'en pico'". [57]

Hopfield recibió el premio Harold Pender en 2002 por sus logros en neurociencia computacional e ingeniería neuronal de la Escuela Moore de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Pensilvania . [58] Recibió el Premio Mundial de Ciencias Albert Einstein en 2005 en el campo de las ciencias de la vida. [59] En 2007, dio la conferencia Fritz London Memorial en la Universidad de Duke , titulada "¿Cómo pensamos tan rápido? De las neuronas a la computación cerebral". [60] Hopfield recibió el premio IEEE Frank Rosenblatt en 2009 por sus contribuciones en la comprensión del procesamiento de la información en los sistemas biológicos. [61] En 2012 fue galardonado con el premio Swartz de la Sociedad de Neurociencia . [62] En 2019 fue galardonado con la Medalla Benjamin Franklin en Física por el Instituto Franklin , [63] y en 2022 compartió el premio Medalla Boltzmann en física estadística con Deepak Dhar . [64]

Fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2024 junto con Geoffrey E. Hinton por "descubrimientos e invenciones fundamentales que permiten el aprendizaje automático con redes neuronales artificiales". [65] [66]

Referencias

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Enlaces externos

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