約翰·霍普菲爾

約翰·約瑟夫·霍普菲爾（英語：John Joseph Hopfield，1933年7月15日—^[2]），美國科學家，1982年發明了聯想神經網絡，現在通常稱為霍普菲爾網絡。2024年，霍普菲爾與謝菲·辛頓共同獲得諾貝爾物理學獎。^[3]

約翰·霍普菲爾 John Hopfield
出生	(1933-07-15) 1933年7月15日（91歲） 美國伊利諾伊州芝加哥
母校	斯沃斯莫爾學院 康奈爾大學
知名於	霍普菲爾神經網絡 電磁極化子 動力學校對（英語：Kinetic proofreading）
獎項	奧利弗·巴克利獎（1969） ICTP狄拉克獎章（2001） 哈羅德·彭德獎（英語：Harold Pender Award） (2002) 阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎（2005） 富蘭克林研究所本傑明·富蘭克林獎章（2019） 波茲曼獎（2022） 諾貝爾物理學獎（2024）
科學生涯
研究領域	物理學 分子生物學 神經科學
機構	貝爾實驗室 普林斯頓大學 加州大學伯克利分校 加州理工學院
論文	激子對晶體復介電常數貢獻的量子力學理論（A Quantum-Mechanical Theory of the Contribution of Excitons to the Complex Dielectric Constant of Crystals）（1958）
博士導師	艾伯特·奧弗豪瑟（英語：Albert Overhauser）
博士生	戴維·J·C·麥凱 特里·謝諾夫斯基（英語：Terry Sejnowski） 伯特蘭·霍爾珀林 史蒂文·吉爾文（英語：Steven Girvin） 埃里克·溫弗里（英語：Erik Winfree） 李兆平（英語：Li Zhaoping） 何塞·奧努奇奇（英語：José Onuchic）[1]

生平

約翰·霍普菲爾1933年出生於美國芝加哥^[2]，父親是物理學家約翰·J·霍普菲爾（英語：John J. Hopfield (spectroscopist)）^[4]。

1954年，霍普菲爾獲得斯沃斯莫爾學院文學士學位^[2]，1958年獲康奈爾大學凝聚態物理博士學位（導師為艾伯特·奧弗豪瑟（英語：Albert Overhauser））^[2]。畢業後在貝爾實驗室的理論小組工作了兩年，研究血紅蛋白結構^[2][4]。之後在加州大學柏克萊分校物理系、普林斯頓大學物理系、加州理工學院化學與生物系擔任研究員，又回到普林斯頓，擔任分子生物學霍華德·A·普賴爾（Howard A. Prior）榮譽教授^[5]。

1986年，他與其他人在加州理工創辦計算和神經系統（英語：Computation and Neural Systems）博士專案^[6]。

研究領域

1958年，他撰寫了關於激子在晶體中相互作用的研究論文，當中創造極化子一詞來表示固體物理學中出現的准粒子^[7][8]

1974年，他發明一種修復生物化學反應錯誤的機制，稱之為動力學校對（英語：kinetic proofreading），以此解釋DNA複製的準確性^[9][10]。

1982年，他首次發表神經科學領域的論文，題為《具有新興集體計算能力的神經網絡和物理系統》（"Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities"），提出了一種可以用作內容可定址主記憶體、由可以「開」和「關」的二元神經元組成的類神經網絡，這就是後來的霍普菲爾神經網絡^[11][4]。最初的霍普菲爾神經網絡存在主記憶體有限的問題，這一問題直到2016年才被霍普菲爾與迪米特里·科洛托夫（Dimitry Krotov）解決^[12][13]，兩人推出的大主記憶體神經網絡被稱為現代霍普菲爾神經網絡（英語：Modern Hopfield network）。

1985年至1986年，霍普菲爾與大衛·W·坦克（英語：David W. Tank）共同開發了一個使用模擬模型、基於連續時間動力學解決離散最佳化問題的方法^[14][15]。相關最佳化問題被編碼在網絡的互動參數（權重）中。模擬系統的有效溫度逐漸降低，效果如同使用模擬退火進行全域最佳化（英語：Global optimization）^[12]。

榮譽

• 1969年：奧利弗·巴克利獎（與戴維·吉爾伯特·托馬斯（英語：David Gilbert Thomas）共同獲得）^[16]
• 1973年：美國國家科學院院士^[17]
• 1975年：美國文理科學院院士^[18]
• 1985年：美國成就學院（英語：Academy of Achievement）金盤獎（Golden Plate Award）^[19]
• 1988年：美國哲學學會會士^[20]
• 2001年：國際理論物理中心狄拉克獎章^[21][22]
• 2002年：哈羅德·彭德獎（英語：Harold Pender Award）^[23]
• 2005年：阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎^[24]
• 2006年：美國物理學會會長^[25]
• 2019年：富蘭克林研究所本傑明·富蘭克林獎章^[26]
• 2022年：波茲曼獎（與迪帕克·達爾（英語：Deepak Dhar）共同獲得）^[27]
• 2024年：諾貝爾物理學獎（與謝菲·辛頓共同獲得）^[28][29]