Physik-Nobelpreis 2024 geht an KI-Forscher
Auch die Nobelpreise stehen 2024 im Zeichen von KI. Die Grundlagenforscher John Hopfield und Geoffrey Hinton erhalten die Auszeichnung. Letzterer gilt heute als Warner vor den Gefahren von KI.
Foto: IMAGO/TT/Christine Olsson
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Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an den US-Amerikaner John Hopfield und den kanadischen Forscher Geoffrey Hinton, die eine Basis für heutige Systeme künstlicher Intelligenz schufen. Den Forschern seien entscheidende Erfindungen gelungen, die maschinelles Lernen mit künstlichen neuronalen Netzen ermöglichten, teilte die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm mit. „Das maschinelle Lernen auf der Grundlage künstlicher neuronaler Netze revolutioniert derzeit die Wissenschaft, die Technik und das tägliche Leben.“
Hopfield und Hinton legten Grundlagen für Chatbot-Systeme wie ChatGPT
Maschinelles Lernen wird der Akademie zufolge seit Langem in Bereichen eingesetzt, die aus früheren Nobelpreisen für Physik bekannt sind – etwa, um die riesigen Datenmengen zu sichten und zu verarbeiten, die für die Entdeckung des Higgs-Teilchens erforderlich waren. Die frühen Modelle von Hopfield (91) und Hinton (76) legten auch wichtige Grundlagen für moderne KI-Chatbot-Systeme wie ChatGPT und Perplexity.
Die Technologie wurde ursprünglich von der Struktur des Gehirns inspiriert. In einem künstlichen neuronalen Netz werden die Neuronen des Gehirns durch Knoten dargestellt, die sich gegenseitig durch mit Synapsen im Gehirn vergleichbare Verbindungen beeinflussen. Das Netzwerk wird trainiert, indem zum Beispiel stärkere Verbindungen zwischen bestimmten Knoten aufgebaut werden.
Hopfield-Netzwerk und Boltzmann-Maschine
John Hopfield entwickelte ein nach ihm benanntes Netzwerk, das eine Methode zum Speichern und Wiederherstellen von Mustern verwendet. Der in Großbritannien geborene Hinton verwendete dieses als Grundlage für ein weiteres Netzwerk: die Boltzmann-Maschine. Diese kann lernen, charakteristische Elemente in einer bestimmten Art von Daten – etwa bestimmte Elemente in Bildern – zu erkennen.
Forschung und Entwicklung in diesem Bereich sind in den vergangenen Jahren rasant vorangeschritten. Moderne Systeme basieren auf komplexeren Architekturen und können mit enormen Datenmengen umgehen. „Die Arbeit der Preisträger ist bereits von größtem Nutzen. In der Physik verwenden wir künstliche neuronale Netze in einer Vielzahl von Bereichen, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Materialien mit spezifischen Eigenschaften“, sagte Ellen Moons, Vorsitzende des Nobelkomitees für Physik.
Praktische Anwendung z. B. in der Werkstoffforschung
Auch bei der Messung von Gravitationswellen, kollidierenden Schwarzen Löchern oder der Suche nach Exoplaneten kommen solche Systeme zum Einsatz. Eigenschaften von Molekülen und Materialien werden vorausberechnet – etwa um zu bestimmen, welche Materialien besonders günstige Eigenschaften für die Verwendung in effizienteren Solarzellen haben könnten.
Neben immer neuen und erweiterten Anwendungsbereichen für maschinelles Lernen gibt es aber auch Diskussionen über ethische Fragen zur Nutzung solcher Technologien. Hinton selbst kündigte im Jahr 2023 seinen Job bei Google Brain, dem KI-Forschungsteam des Unternehmens, um frei über die Risiken von KI sprechen zu können. Er veröffentlichte zusammen mit anderen führenden KI-Forschern mehrere Stellungnahmen zu dem Thema. Demnach sehen sie in KI eine potenzielle Gefahr für die Menschheit und rufen dazu auf, die Risiken ernst zu nehmen.
Beide forschen lange in den USA
Hinton wurde in London geboren und studierte an der Universität Cambridge – zunächst unter anderem Philosophie und Physik, ehe er zu experimenteller Psychologie wechselte. Seine Doktorarbeit schrieb er in im Jahr 1978 bereits über KI. Später zog er in die USA, wo er Grundlagen neuronaler Netzwerke erforschte. Weil ein Großteil der KI-Forschung in den USA damals vom Militär finanziert wurde und er den Einsatz der Technik im Kampf ablehnte, ging er 1987 nach Kanada.
Hopfield stammt aus Chicago. Er studierte Physik und arbeitete in Laboren, ehe er Anfang der 1960er-Jahre zunächst an die University of California in Berkeley und dann an die Princeton University wechselte. Über zahlreiche Stationen, etwa bei der US-Weltraumbehörde Nasa und in einem wissenschaftlichen Beratungsgremium des US-Präsidenten, kehrte er 1997 nach Princeton zurück. Dort, wo er einst Professor für Physik war, ist er heute Professor für Molekularbiologie.
„Mich fasziniert, wie der Geist aus der Maschine kommt“
“Was mich immer noch am meisten fasziniert, ist die Frage, wie der Geist aus der Maschine kommt“, erzählte Hopfield in einem Interview mit dem Wissenschaftsmuseum Franklin Institute. Deswegen beschäftige er sich in seiner Forschung mit dem Gedächtnis. Die bedeutendste Auszeichnung für Physiker ist in diesem Jahr mit insgesamt 11 Mio. Kronen (knapp 970.000 €) dotiert.
Seit der ersten Preisvergabe im Jahr 1901 sind bislang 224 unterschiedliche Physik-Nobelpreisträger gekürt worden, darunter nur fünf Frauen. Ein Wissenschaftler, der US-Amerikaner John Bardeen, erhielt ihn zweimal.
