虽然许多研究人员对今年的化学和物理学奖感到高兴，但其他人却对其对计算方法的关注感到失望。
2024 年诺贝尔化学奖将颁发给开发人工智能工具来设计蛋白质并预测其结构的研究人员。图片来源：Christine Olsson/TT News Agency via AP/Alamy
诺贝尔奖委员会在今年的两个奖项中认可了人工智能 (AI) 的变革力量——物理学奖授予神经网络的先驱，化学奖授予研究和设计蛋白质的计算工具的开发者。但并非所有研究人员都感到高兴。
瑞典皇家科学院公布今年诺贝尔物理学奖获奖者名单后不久，社交媒体就一片哗然，一些物理学家认为，杰弗里·辛顿和约翰·霍普菲尔德获奖所赞扬的机器学习背后的科学实际上并不是物理学。
诺贝尔化学奖授予预测蛋白质结构的 AlphaFold AI 开发者
“我无话可说。我和其他人一样喜欢机器学习和人工神经网络，但很难看出这是一项物理学发现，”伦敦帝国理工学院的天体物理学家乔纳森·普里查德在 X 上写道。“猜猜诺贝尔奖是被人工智能炒作打击了。”
德国慕尼黑数学哲学中心的物理学家萨宾·霍森费尔德 (Sabine Hossenfelder) 表示，加拿大多伦多大学的辛顿和新泽西州普林斯顿大学的霍普菲尔德的研究“属于计算机科学领域”。“每年的诺贝尔奖是物理学家和物理学家进入聚光灯下的难得机会。在这一天，朋友和家人会想起他们认识一位物理学家，也许会去问他或她最近获得的诺贝尔奖是怎么回事。但今年不会。”
将田野连接在一起
然而，并非所有人都感到不安：许多物理学家对这一消息表示欢迎。“霍普菲尔德和辛顿的研究是跨学科的，融合了物理学、数学、计算机科学和神经科学，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的理论物理学家马特·斯特拉斯勒说。“从这个意义上说，它属于所有这些领域。”
加州伯克利的科学作家、《机器为何学习》一书的作者阿尼尔·阿南塔斯瓦米指出，尽管诺贝尔奖委员会引用的研究可能不是最纯粹意义上的理论物理学，但它植根于物理学的技术和概念，例如能量。他说，辛顿发明的“玻尔兹曼网络”和霍普菲尔德网络“都是基于能量的模型”。
机器学习先驱荣获诺贝尔物理学奖
Ananthaswamy 补充说，在机器学习的后续发展中，与物理学的联系变得更加脆弱，特别是在使神经网络更容易训练的“前馈”技术中。但物理学思想正在卷土重来，并正在帮助研究人员理解日益复杂的深度学习系统为何会这样做。“我们需要物理学中的思维方式来研究机器学习，”在瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 研究计算统计物理学的 Lenka Zdeborová 说。
“我认为诺贝尔物理学奖应该继续扩展到更多的物理知识领域，” 2021 年诺贝尔奖得主、罗马第一大学物理学家乔治奥·帕里西 (Giorgio Parisi) 表示。“物理学的范围越来越广，它包含了许多过去不存在或不属于物理学的知识领域。”
不仅仅是人工智能
物理学奖公布后的第二天，计算机科学似乎完成了对诺贝尔奖的垄断，伦敦谷歌 DeepMind 的蛋白质折叠预测人工智能工具 AlphaFold的共同创造者 Demis Hassabis 和 John Jumper获得了一半的诺贝尔化学奖。（另一半则授予了西雅图华盛顿大学的 David Baker，以表彰其未使用机器学习的蛋白质设计工作）。
伦敦大学学院的生物信息学家戴维·琼斯 (David Jones) 与 DeepMind 合作开发了 AlphaFold 的第一个版本，他表示，这个奖项是对人工智能颠覆性力量的认可，也是对结构和计算生物学知识稳步积累的认可。“我不认为 AlphaFold 会对尚未存在的底层科学做出任何根本性的改变，”他说。“正是这种天衣无缝的组合和构思让 AlphaFold 达到了这样的高度。”
这五个科学领域获得诺贝尔奖最多
例如，AlphaFold 使用的一个关键输入是来自不同生物体的相关蛋白质序列，它可以识别倾向于共同进化的氨基酸对，因此可能在蛋白质的 3D 结构中物理上非常接近。在开发 AlphaFold 时，研究人员已经在使用这种洞察力来预测蛋白质结构，有些人甚至开始将这个想法嵌入深度学习神经网络中。
“我们并不是简单地去上班，按下 AI 按钮，然后就回家了，”Jumper 在 10 月 9 日 DeepMind 的新闻发布会上说。“这真的是一个反复的过程，我们开发、研究，试图在社区对蛋白质的理解和我们如何将这些直觉融入我们的架构之间找到正确的组合。”
如果没有蛋白质数据库，AlphaFold 也不可能实现。蛋白质数据库是一个免费开放的资料库，里面有超过 20 万个蛋白质结构，包括一些曾为诺贝尔奖做出贡献的结构，这些结构是通过 X 射线晶体学、低温电子显微镜和其他实验方法确定的。“每个数据点都是某人多年努力的结晶，”Jumper 说。
自 1901 年设立以来，诺贝尔奖通常都关注研究对社会的影响，奖励实用发明，而不仅仅是纯科学。阿南塔斯瓦米说，在这方面，2024 年的诺贝尔奖并不罕见。“有时，这些奖项颁发给非常出色的工程项目。其中包括激光和PCR奖。”
