جون هوبفيلد

جون جوزيف هوبفيلد (مواليد 15 يوليو 1933) ^{[ 1 ]} هو فيزيائي أمريكي وأستاذ فخري في جامعة برينستون ، اشتهر بدراسته للشبكات العصبية الترابطية عام 1982. ويُعرف بتطويره لشبكة هوبفيلد . قبل اختراعها، كان البحث في مجال الذكاء الاصطناعي يمر بفترة ركود، إلا أن عمل هوبفيلد أعاد إحياء الاهتمام بهذا المجال على نطاق واسع. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

في عام 2024، حصل هوبفيلد، إلى جانب جيفري هينتون ، على جائزة نوبل في الفيزياء لـ "الاكتشافات والاختراعات الأساسية التي تُمكّن التعلم الآلي باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية ". ^{[ 4 ] [ 2 ]} وقد حصل على العديد من الجوائز الفيزيائية الكبرى لعمله في مجالات متعددة التخصصات بما في ذلك فيزياء المادة المكثفة والفيزياء الإحصائية والفيزياء الحيوية .

في أطروحته للدكتوراه عام ١٩٥٨، كتب عن تفاعل الإكسيتونات في البلورات، مُبتكرًا مصطلح "بولاريتون " لوصف جسيم شبه حقيقي يظهر في فيزياء الحالة الصلبة . ^{[ ١٩ ] [ ٢٠ ]} وكتب: "سيُطلق على 'جسيمات' مجال الاستقطاب، المشابهة للفوتونات ، اسم 'بولاريتونات'." ^{[ ٢٠ ]} يُعرف نموذج البولاريتون الخاص به أحيانًا باسم عازل هوبفيلد . ^{[ ٢١ ]}

في الفترة من عام 1959 إلى عام 1963، قام هوبفيلد وديفيد جي. توماس بدراسة بنية الإكسيتون في كبريتيد الكادميوم من خلال أطياف انعكاسه. وقد سمحت تجاربهم ونماذجهم النظرية بفهم الطيف الضوئي لمركبات أشباه الموصلات من النوع II-VI . ^{[ 22 ]}

ذكر عالم فيزياء المادة المكثفة، فيليب دبليو أندرسون، أن جون هوبفيلد كان "متعاونه الخفي" في أعماله التي أجراها بين عامي 1961 و1970 حول نموذج شوائب أندرسون، والذي فسّر تأثير كوندو . لم يُذكر اسم هوبفيلد كمؤلف مشارك في الأبحاث، لكن أندرسون أقرّ بأهمية مساهمة هوبفيلد في العديد من كتاباته. ^{[ 23 ]}

قدم ويليام سي. توب وهوبفيلد مفهوم الجهد الزائف المحافظ على المعيار في عام 1973. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

في عام 1974، قدم آلية لتصحيح الأخطاء في التفاعلات الكيميائية الحيوية تُعرف باسم التدقيق الحركي لشرح دقة تضاعف الحمض النووي . ^{[ 27 ] [ 28 ]}

نشر هوبفيلد أول بحث له في علم الأعصاب عام 1982 بعنوان "الشبكات العصبية والأنظمة الفيزيائية ذات القدرات الحسابية الجماعية الناشئة"، حيث قدم ما يُعرف الآن بشبكة هوبفيلد ، وهي نوع من الشبكات الاصطناعية التي يمكن أن تعمل كذاكرة قابلة للعنونة حسب المحتوى ، وتتكون من خلايا عصبية ثنائية يمكن أن تكون "مفعلة" أو "معطلة". ^{[ 29 ] [ 5 ]} وقد وسّع هوبفيلد نطاق نظريته لتشمل دوال التنشيط المستمرة عام 1984. ^{[ 30 ]} ويُعدّ بحثا عامي 1982 و1984 من أكثر أعماله استشهادًا. ^{[ 11 ]} وقد صرّح هوبفيلد بأن الإلهام جاء من معرفته بزجاج الدوران من خلال تعاونه مع بي دبليو أندرسون. ^{[ 31 ]}

بالتعاون مع ديفيد دبليو. تانك ، طوّر هوبفيلد في الفترة 1985-1986 ^{[ 32 ] [ 33 ]} طريقةً لحلّ مسائل التحسين المتقطّعة القائمة على ديناميكيات الزمن المستمر باستخدام شبكة هوبفيلد ذات دالة تنشيط مستمرة. وقد تمّ ترميز مسألة التحسين في معاملات التفاعل (الأوزان) للشبكة. وتمّ خفض درجة الحرارة الفعّالة للنظام التناظري تدريجيًا، كما هو الحال في التحسين الشامل باستخدام التلدين المحاكي . ^{[ 34 ]}

يُعد هوبفيلد أحد رواد فرضية الدماغ الحرج ، وكان أول من ربط الشبكات العصبية بالتنظيم الذاتي الحرج في إشارة إلى نموذج أولامي-فيدر-كريستنسن للزلازل عام 1994. ^{[ 35 ] [ 36 ]} وفي عام 1995، أظهر هوبفيلد وأندرياس ف. هيرتز أن الانهيارات في النشاط العصبي تتبع توزيع قانون القوة المرتبط بالزلازل. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

كانت شبكات هوبفيلد الأصلية ذات ذاكرة محدودة، وقد عالج هوبفيلد وديمتري كروتوف هذه المشكلة في عام 2016. ^{[ 34 ] [ 39 ]} تُعرف شبكات هوبفيلد ذات سعة التخزين الكبيرة الآن باسم شبكات هوبفيلد الحديثة . ^{[ 40 ]}

في مارس 2023، وقّع هوبفيلد رسالة مفتوحة بعنوان " وقف التجارب العملاقة للذكاء الاصطناعي "، داعيًا إلى وقف تدريب أنظمة الذكاء الاصطناعي الأكثر قوة من GPT-4 . وأشارت الرسالة، التي وقّعها أكثر من 30,000 شخص، من بينهم باحثا الذكاء الاصطناعي يوشوا بنجيو وستيوارت راسل ، إلى مخاطر مثل تقادم القدرات البشرية وفقدان السيطرة على مستوى المجتمع . ^{[ 41 ] [ 42 ]}

بعد حصوله على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2024 مناصفةً مع آخرين، كشف هوبفيلد عن قلقه الشديد إزاء التطورات الأخيرة في قدرات الذكاء الاصطناعي، وقال: "بصفتي فيزيائيًا، أشعر بقلق بالغ إزاء شيء لا يمكن السيطرة عليه". ^{[ 43 ]} وفي مؤتمر صحفي لاحق في جامعة برينستون، قارن هوبفيلد الذكاء الاصطناعي باكتشاف الانشطار النووي ، الذي أدى إلى ظهور الأسلحة النووية والطاقة النووية . ^{[ 2 ]}

حصل هوبفيلد على زمالة سلون البحثية ^{[ 44 ]} عام 1962، وحصل، كوالده، على زمالة غوغنهايم عام 1968. ^{[ 45 ]} انتُخب هوبفيلد عضوًا في الجمعية الفيزيائية الأمريكية عام 1969، ^{[ 46 ] [ 47 ]} وعضوًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم عام 1973، وعضوًا في الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم عام 1975، وعضوًا في الجمعية الفلسفية الأمريكية عام 1988. ^{[ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]} وشغل منصب رئيس الجمعية الفلسفية الأمريكية عام 2006. ^{[ 51 ]}

في عام 1969، مُنح هوبفيلد وديفيد جيلبرت توماس جائزة أوليفر إي. باكلي في فيزياء المادة المكثفة من قبل الجمعية الفيزيائية الأمريكية "لعملهما المشترك الذي يجمع بين النظرية والتجربة والذي ساهم في تطوير فهم تفاعل الضوء مع المواد الصلبة". ^{[ 52 ]}

في عام 1983، مُنح جائزة ماك آرثر التأسيسية من برنامج زمالة ماك آرثر . ^{[ 53 ]} وفي عام 1985، حصل هوبفيلد على جائزة اللوحة الذهبية من الأكاديمية الأمريكية للإنجاز ^{[ 54 ]} وجائزة ماكس ديلبروك في الفيزياء الحيوية من الجمعية الفيزيائية الأمريكية. ^{[ 10 ]} وفي عام 1988، حصل على جائزة ميكلسون-مورلي من جامعة كيس ويسترن ريزيرف . ^{[ 55 ]} وفي عام 1997، حصل هوبفيلد على جائزة رائد الشبكات العصبية من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). ^{[ 56 ]}

حصل على ميدالية ديراك من المركز الدولي للفيزياء النظرية عام 2001 "لمساهماته الهامة في طيف واسع من المواضيع العلمية" ^{[ 57 ] [ 58 ]} ، بما في ذلك "مبدأ تنظيمي [جماعي] مختلف تمامًا في حاسة الشم " و"مبدأ جديد يمكن فيه للوظيفة العصبية الاستفادة من البنية الزمنية للتواصل العصبي النبضي". ^{[ 58 ]}

حصل هوبفيلد على جائزة هارولد بيندر عام 2002 لإنجازاته في علم الأعصاب الحاسوبي والهندسة العصبية من كلية مور للهندسة الكهربائية بجامعة بنسلفانيا . ^{[ 59 ]} كما حصل على جائزة ألبرت أينشتاين العالمية للعلوم عام 2005 في مجال علوم الحياة. ^{[ 60 ]} وفي عام 2007، ألقى محاضرة فريتز لندن التذكارية في جامعة ديوك ، بعنوان "كيف نفكر بهذه السرعة؟ من الخلايا العصبية إلى الحوسبة الدماغية". ^{[ 61 ]} وحصل هوبفيلد على جائزة فرانك روزنبلات من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات عام 2009 لمساهماته في فهم معالجة المعلومات في الأنظمة البيولوجية. ^{[ 62 ]} وفي عام 2012، مُنح جائزة شوارتز من جمعية علم الأعصاب . ^{[ 63 ]} في عام 2019، حصل على ميدالية بنجامين فرانكلين في الفيزياء من معهد فرانكلين ، ^{[ 64 ]} وفي عام 2022 تقاسم جائزة ميدالية بولتزمان في الفيزياء الإحصائية مع ديباك دار . ^{[ 65 ]}

حصل على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2024 مناصفةً مع جيفري إي. هينتون، وذلك لـ"اكتشافات واختراعات أساسية تُتيح التعلم الآلي باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية". ^{[ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]}

في عام 2025، مُنح جائزة الملكة إليزابيث للهندسة بالاشتراك مع يوشوا بنجيو ، وبيل دالي ، وجيفري إي. هينتون ، ويان ليكان ، وجين-هسون هوانغ، وفاي -فاي لي، وذلك لتطويرهم تقنيات التعلم الآلي الحديثة. ^{[ 69 ]}

• الصفحة الرئيسية في جامعة برينستون، مؤرشفة في 2 يناير 2018، على موقع Wayback Machine
• المستخدم: جون ج. هوبفيلد – موسوعة سكولاربيديا
• هوبفيلد، جون ج. (2014). "ماذا حدث لفيزياء الحالة الصلبة؟" . المراجعة السنوية لفيزياء المادة المكثفة . 5 : 1-13 . Bibcode : 2014ARCMP...5....1H . doi : 10.1146/annurev-conmatphys-031113-133924 .يتتبع هذا الاستعراض مسار فيزياء الحالة الصلبة من خلال تجارب هوبفيلد الخاصة.
• هوبفيلد، جون (أكتوبر 2018). "ماذا بعد؟" . معهد برينستون لعلوم الأعصاب . تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2024 .(مقال سيرة ذاتية)
• بي. شاربونو، تاريخ مقابلة RSB: جون ج. هوبفيلد ، نص مقابلة تاريخية شفهية أجراها باتريك شاربونو وفرانشيسكو زامبوني عام 2020، مشروع تاريخ RSB، CAPHÉS، المدرسة العليا للأساتذة، باريس، 2020، 21 صفحة. https://doi.org/11280/5fd45598