Los “padrinos” de la IA, galardonados con el Nobel de Física 2024

El Premio Nobel de Física 2024 ya tiene dueño: John Hopfield y Geoffrey Hinton. De esta manera, la Academia de Ciencias sueca hace un guiño y reconoce todos los avances que se han dado en campos como el machine learning y en la inteligencia artificial. Estos dos galardonados son considerados como los padrinos de estas nuevas tecnologías, puesto que sentaron las bases de todas las herramientas con las que convivimos en la actualidad.

John Hopfield y Geoffrey Hinton han sido premiados con el Premio Nobel de Física 2024 “por descubrimientos e invenciones fundamentales que permiten el aprendizaje automático con redes neuronales”. Ambos han contribuido al auge del machine learning, ya que Hinton es considerado el padre de la inteligencia artificial y Hopfield fue uno de los primeros en construir una red neuronal artificial.

¿Por qué otorgarle el Premio Nobel de Física? Porque los dos se apoyaron en herramientas de la física para desarrollar sus proyectos. Por un lado, Hopfield creó una memoria asociativa en 1982 que era capaz de almacenar y reconstruir imágenes. Por su parte, Hinton fue el creador de la máquina de Boltzmann, un método que permite a una máquina encontrar propiedades de forma autónoma.

En Educa Open, queremos ahondar en estas dos figuras que acaban de hacer historia con el Premio Nobel de Física 2024. En el caso de Hinton, también recibió otros premios, como el galardón Fronteras del Conocimiento de Tecnologías de la Información y la Comunicación de la Fundación BBVA, el Premio Turing en 2018 y el Princesa de Asturias junto a Yoshua Bengio y Demis Hassabis.

¿En qué consiste la red Hopfield?

¿A qué nos referimos al hablar de la red Hopfield? Se trata de un tipo de red neuronal que funciona como una red de memoria asociativa. Prácticamente, se utiliza para almacenar patrones y recuperar uno de ellos, aunque el input esté incompleto. ¿Una red de neuronas? Así es, neuronas binarias que están conectadas entre sí.

Las principales características de la red Hopfield son las siguientes:

• Almacenamiento de patrones: la red ajusta las conexiones para codificar los patrones deseados.
• Recuperación: la red puede converger hacia el patrón completo más cercano.
• Energía de la red: utiliza una función de energía similar a la de un sistema físico.

¿No terminas de entenderlo? Si lo explicamos de otra forma, podemos decir que la red Hopfield es como ese grupo de amigos que se ayudan entre ellos para que no te olvides de nadie. Si olvidas una parte de un recuerdo, esta red de amigos intentaría completar lo que falta para que lo recuerdes todo. Un ejemplo, lo tenemos en las imágenes, puesto que la red Hopfield podría adivinar parte que no está presente en una foto y devolvértela completa.

¿Qué es la máquina de Boltzmann de Hinton?

Ahora toca adentrarnos en el gran avance por el que Geoffrey Hinton ha sido galardonado con el Premio Nobel de Física 2024: la máquina de Boltzmann. Desarrollada junto a Terrence Sejnowski, se trata de un modelo estocástico de red neuronal, en el que las neuronas están conectadas entre ellas de forma aleatoria. Este elemento contrasta con los modelos deterministas que siguen reglas fijas.

Estas son las características clave de la máquina de Boltzmann:

• Distribución de Boltzmann: la distribución sigue una probabilidad de tipo de Boltzmann, donde las neuronas se activan en función de esa probabilidad.
• Aprendizaje estocástico.
• Redes profundas: las máquinas de Boltzmann restringidas (RBM) se utilizan como bloques fundamentales para redes neuronales profundas (deep learning).

Otra manera de explicar la máquina de Boltzmann es a través de un niño que juega con muchos juguetes, pero que, en un momento, los mezcla a ver qué pasa. Esta red de Hinton no trata solo de recordar, sino que también busca patrones y reglas ocultas en los recuerdos. Es como un juego de adivinanzas que mejora cada vez que juegas.

El hombre que avisó del peligro de la IA

El caso de Geoffrey Hinton es curioso, ya que en 2023 dimitió y dejó su cargo como vicepresidente de ingeniería de Google, alertando de las consecuencias que puede tener la inteligencia artificial. En muchas de sus entrevistas, el científico británico alertó de la generación de noticias falsas, por ejemplo.

Además, resaltó el impacto que la IA puede tener en el mercado laboral, aumentando la brecha entre los ricos y los pobres. Lo más preocupante llegaba cuando Hinton señalaba que se estaba dando cuenta de que el tipo de inteligencia artificial que se está creando puede llegar a ser una inteligencia mejor que la de los cerebros biológicos.

¿Cómo el Premio Nobel de Física 2024 puede alertar sobre la expansión de sus propios descubrimientos? Porque, obviamente, Hinton no puede influir en las decisiones que tomen las grandes empresas. En cambio, sí contribuyó a una mejora de la sociedad.

Un reconocimiento a los avances en aprendizaje automático

Para muchos, este Premio Nobel de Física 2024 es un reconocimiento a la investigación en aprendizaje automático, redes neuronales y deep learning. Estos sistemas son la base de la inteligencia artificial que conocemos hoy en día. ChatGPT irrumpió en nuestras vidas gracias al trabajo de científicos como Geoffrey Hinton y John Hopfield.

Sin duda alguna, sus avances han transformado numerosas áreas de la IA como el procesamiento de imágenes y la ciencia de datos. Además, lo positivo es que muchos de esos avances ya tienen un impacto en nuestra vida diaria. Un ejemplo de ello son los asistentes virtuales como Siri o Alexa, que pueden completar cualquier tipo de tarea al reconocer tu voz.

Las aplicaciones de los galardonados con el Premio Nobel de Física 2024 no quedan ahí, ya que vemos herramientas que incorporan estas tecnologías en otros ámbitos como el sanitario. Aquí, el machine learning ayuda a detectar enfermedades de una forma temprana, con todas las ventajas que ello conlleva para los pacientes.

Mirando hacia atrás en el premio Nobel de Física

Si echamos un vistazo hacia atrás en el premio Nobel de Física, podremos ver cómo en 2023 los premiados fueron la francesa Anne L’Huillier, Pierre Agostini y el húngaro Ferenc Krausz. La Academia sueca les otorgó este premio por haber desarrollado nuevas herramientas para medir y observar la materia más minúscula en movimiento.

Este Premio Nobel de Física se ha llevado a cabo un total de 117 veces y se ha otorgado a 225 premios Nobel. Todo esto, entre 1901 y 2023. ¿Existe alguien que lo haya ganado dos veces? Sí, John Bardeen se lo llevó en 1956 y en 1972.

¿Y cuál es el papel de la mujer en el Premio Nobel de Física? Pues bien, solo hubo dos premiadas en el siglo XX. Una de ellas es Marie Curie por partida doble, ya que ganó el Nobel de Física y de Química. En total, cinco mujeres que han ganado este Premio Nobel, un premio que significa un ingreso de 11 millones de coronas suecas, lo que se traduce en unos 950.000 euros.