Premio Nobel Fisica 2024: cosa sono le reti neurali artificiali

Il Premio Nobel per la Fisica 2024 è stato assegnato a John J. Hopfield e Geoffrey E. Hinton “per le scoperte e le invenzioni fondamentali che consentono l’apprendimento automatico con reti neurali artificiali“. Ecco cosa sono.

• I vincitori del Premio Nobel per la Fisica 2024
• Cosa si intende per reti neurali artificiali
• Le scoperte dei premi Nobel
• Gli altri Nobel

I vincitori del Premio Nobel per la Fisica 2024

Poco fa sono stati annunciati i vincitori del Premio Nobel per la Fisica 2024: si tratta di John J. Hopfield della Princeton University (USA) e Geoffrey E. Hinton della University of Toronto (Canada).

I due fisici sono stati premiati con il più prestigioso riconoscimento per le loro scoperte in tema di machine learning, i sistemi di apprendimento automatico che oggi fanno funzionare alcuni dei più famosi sistemi di intelligenza artificiale. Praticamente, Hopfield e Hinton hanno utilizzato strumenti presi in prestito dalla fisica per sviluppare sistemi di machine learning con reti neurali artificiali.

La Royal Swedish Academy of Sciences, che attribuisce i premi Nobel, ha spiegato: “L’apprendimento dei computer da è da tempo importante per la scienza, perché permette di analizzare enormi quantità di dati. Hopfield e Hinton hanno usato gli strumenti della fisica per porre le basi dello sviluppo attuale dell’apprendimento automatico. La capacità di imparare in modo autonomo da parte dei computer, basata sulle reti neurali artificiali, oggi sta rivoluzionando la scienza, l’ingegneria e la vita quotidiana”.

Cosa si intende per reti neurali artificiali

Nel campo dell’apprendimento automatico, una rete neurale artificiale è un modello computazionale composto di ‘neuroni’ artificiali, ispirato alla struttura (semplificata) del cervello umano.

In una rete neurale artificiale, i neuroni del cervello sono rappresentati da nodi organizzati in strati che si influenzano a vicenda che possono essere paragonate alle sinapsi. Ogni strato elabora i dati e passa le informazioni a quello successivo, permettendo alla rete di apprendere modelli complessi dai dati forniti. Questa rete, infatti, viene ‘addestrata’ per imparare e migliorare nel tempo, così come succede ad una persona facendo esperienza nel mondo.

Una volta ottimizzate, le reti neurali sono utilizzate per il riconoscimento di immagini, il riconoscimento vocale, la traduzione automatica e molti altri ambiti dell’intelligenza artificiale. Sono alla base della capacità dei software di apprendere, per questo hanno contribuito alla nascita di ChatGpt e, in generale, di quelli che vengono definiti sistemi di intelligenza artificiale generativa.

Le scoperte dei premi Nobel

Tornando alle scoperte dei premi Nobel, John Hopfield ha creato una memoria associativa artificiale (simile a quella del cervello umano), detta rete Hopfield, che sa immagazzinare e ricostruire immagini e altri elementi ricorrenti nei dati. Quando la rete Hopfield riceve un’immagine distorta o incompleta, lavora in modo graduale per trovare l’immagine salvata più simile a quella imperfetta con cui è stata alimentata.

Geoffrey Hinton, invece, ha inventato un metodo, detto macchina di Boltzmann, che riesce autonomamente a individuare delle proprietà all’interno dei dati per eseguire determinati compiti, come identificare specifici elementi all’interno delle immagini.

Definito il “padrino del deep learning”, contattato al telefono durate l’annuncio dei vincitori Hinton ha detto che l’intelligenza artificiale “avrà conseguenze sull’umanità paragonabili alla rivoluzione industriale. Ci saranno conseguenze estremamente positive, avremo una medicina migliore e potremo lavorare con un assistente artificiale che ci renderà più produttivi”. Ma, ha aggiunto, “ci potranno essere anche delle conseguenze negative, qualora le macchine riescano a sfuggire al nostro controllo”.

Gli altri Nobel

Ieri è stato assegnato il Premio per la Medicina ai biologi americani Victor Ambros e Gary Ruvkun per la scoperta dei microRna, molecole capaci di accendere e spegnere i geni giusti nelle cellule giuste.

Mercoledì sarà il turno della Chimica, la Letteratura è prevista per giovedì e la Pace per venerdì. Per l’Economia bisognerà attendere lunedì prossimo.