O prêmio Nobel de Física de 2024

John Hopfield e Geoffrey Hinton receberam o prêmio Nobel de Física de 2024. O prêmio reconhece a expansão das fronteiras da Física a áreas que podem ser melhor entendidas usando métodos e estilos de pensar da área de Sistemas Complexos.

A mecânica estatística permitiu entender propriedades macroscópicas a partir de informação sobre as interações microscópicas. Mas, como Hopfield perguntou, e se essas unidades não fossem átomos ou spins, mas neurônios e as interações representassem vias de comunicação mediadas por sinapses? Um século de técnicas e intuições desenvolvidas para entender matéria convencional ficaram disponíveis para entender modelos minimalistas de processos cognitivos,memórias associativas, suas possibilidades e suas limitações. Hopfield surpreendeu ao trazer a uma realidade concreta, onde a matemática permite descrever cuidadosamente aspectos da natureza do funcionamento do cérebro (ou modelos muito simplificados), sonhos de cientistas e filósofos, que especularam sobre a natureza do que somos, do que sentimos, de como pensamos. Entre os que se inspiraram com seu trabalho, Hinton, fez contribuições fundamentais para a atual revolução da Inteligência Artificial. O método de treinar uma rede neural, back propagation, é relacionado à equação de Hamilton-Jacobi-Bellman. A introdução por Hinton e colaboradores, da máquina de Boltzmann, mostrou que as condições de fronteira de um sistema magnético poderiam ser consideradas com “entrada” e “saída” de uma rede neural. O impacto de Hinton foi fundamental quando, na virada do milênio, a utilidade das redes neurais foi questionada por parecer que havia melhores alternativas para a inteligência artificial. Sem as suas contribuições ao entendimento da dinâmica de aprendizado em máquinas e sem suas contribuições práticas na construção de máquinas incrivelmente complexas,“deep learning”, os avanços que surpreenderam a sociedade não seriam possíveis. 

O comitê Nobel entende a importância dessa transformação e a seguir concedeu o prêmio de Química a uma contribuição que traz uma solução pragmática ao problema de enovelamento de proteínas, que vai revolucionar várias áreas da bioquímica e farmacologia, usando redes neurais.

Para os estudantes resta a pergunta: e agora, para onde? Estamos começando a entender o que significa informação, ao nível de interações quânticas, entre neurônios biológicos ou artificiais, e até entre agentes, que podem representar seres humanos ou instituições. A “leis de Coulomb” para estes sistemas estão esperando que vocês as descubram. 

 

Sobre o palestrante: Nestor Caticha é Professor Titular no Departamento de Física Geral do IFUSP. Saiba mais.