Джорджо Паризи, лауреат Нобелевской премии по физике 2021 года, исследует тайны сложных систем — от хаотичного танца скворцов до математических моделей нейронных сетей. В беседе с Брайаном Китингом он раскрывает механизмы коллективного поведения, делится личными историями о великих наставниках и объясняет, почему «бесполезное» на первый взгляд изучение физики материалов стало фундаментом для современного искусственного интеллекта.
🐦 Трехмерный танец скворцов: как физика объясняет природу 0:00
Джорджо Паризи долгое время был заворожен движением огромных стай скворцов, которые по вечерам перед сном устраивают в небе Рима захватывающие представления. Долгое время оставалось загадкой, как тысячи птиц координируют свои движения, не сталкиваясь и мгновенно меняя направление. Основная сложность для ученых заключалась в том, что человеческий глаз видит лишь двумерную проекцию стаи на сетчатку, не позволяя понять реальную трехмерную структуру объекта.
Для решения этой задачи Паризи и его коллеги разработали уникальный эксперимент:
- Они установили две камеры на расстоянии 20 метров друг от друга для создания стереоэффекта.
- Использовались современные на тот момент 4-мегапиксельные камеры Canon стоимостью около $5000 каждая, способные снимать 8 кадров в секунду.
- Ученым пришлось оцифровать и проанализировать десятки тысяч фотографий, чтобы реконструировать положение каждой птицы в пространстве.
Как отмечает гость, до появления цифровых технологий высокого разрешения и мощных компьютеров такой анализ был практически невозможен. По мнению Паризи, птицы в стае находятся в состоянии, которое физики называют «критической точкой». В этой фазе скорость передачи информации внутри системы максимальна: стоит нескольким птицам в центре начать поворот, как сигнал распространяется по всей стае за доли секунды.
🎓 Наставничество и «забытая» премия Николы Кабиббо 6:55
Важнейшую роль в становлении Паризи сыграл его наставник Никола Кабиббо. По словам гостя, Кабиббо был выдающимся ученым, который привил своим студентам энтузиазм и умение находить в науке «забавные» и интересные задачи. Кабиббо прославился открытием так называемого «угла Кабиббо», который описывает взаимодействие кварков и лежит в основе современной теории слабых взаимодействий.
Джорджо Паризи открыто критикует решение Нобелевского комитета 2008 года:
- Нобелевская премия была присуждена за физику частиц, но Никола Кабиббо не был включен в список лауреатов.
- По мнению Паризи, аргументы комитета для этого исключения были фактически ошибочными.
- Собеседники сошлись во мнении, что Кабиббо, несмотря на эту несправедливость, оставался преданным науке и своим студентам, не проявляя горечи.
В 2015 году Джорджо Паризи сам получил премию журнала Nature за выдающееся наставничество в Италии. Он считает, что работа руководителя — не «вливать» знания в ученика, а «вытягивать» их (от латинского educare), позволяя студентам совершать собственные открытия, даже если они идут к решению не самым коротким путем.
🎲 От «стеклянного» магнетизма к искусственному интеллекту 21:59
Нобелевская премия Паризи была присуждена за изучение «спиновых стекол». Чтобы объяснить этот сложный концепт, ученый проводит аналогию с фазовыми переходами: вода замерзает в лед при четкой температуре (32°F / 0°C), становясь упорядоченным кристаллом. Однако такие вещества, как воск, мед или оконное стекло, при охлаждении не кристаллизуются мгновенно, а становятся все более вязкими и жесткими.
Спиновые стекла — это материалы с магнитными свойствами, которые ведут себя подобно стеклу: их магнитные моменты (спины) застывают в хаотичном, неупорядоченном состоянии. Паризи признается, что изначально его интересовала исключительно математическая сложность этой задачи, а не практическое применение.
Однако спустя десятилетия выяснилось, что теория спиновых стекол имеет колоссальное технологическое значение:
- Математические методы Паризи стали фундаментом для понимания нейронных сетей.
- Они помогли Джону Хопфилду и другим исследователям рассчитать максимальную емкость памяти нейросетей.
- Современные глубокие нейронные сети (Deep Learning), лежащие в основе ИИ, прямо наследуют принципы теории сложных систем, разработанные Паризи в 80-х годах.
🏆 Упущенный шанс и ценность научной коллаборации 29:32
Брайан Китинг и Джорджо Паризи обсудили феномен «упущенной» Нобелевской премии. Паризи вспоминает, как в возрасте 25 лет он был очень близок к открытию асимптотической свободы (за которую в 2004 году получили премию Гросс, Вильчек и Политцер). Он проводил аналогичные расчеты, но не смог найти им правильное физическое применение, сосредоточившись на чистой теории.
Этот опыт научил его важности сотрудничества. Паризи — убежденный сторонник коллективной работы:
- К 70 годам у него было 317 соавторов.
- На данный момент число его коллабораторов превысило 400 человек.
- Он считает, что обсуждение идей с другими — лучший способ сформулировать их четко и отсеять неверные концепции.
В качестве примера он приводит Альберта Эйнштейна, которому Марсель Гроссман помогал с математическим аппаратом общей теории относительности.
💡 Четыре стадии рождения идеи 38:20
В своей книге «В полете скворцов» Паризи описывает универсальный алгоритм научного озарения, который он вывел, анализируя собственный опыт и рассказы коллег:
- Подготовка: Изучение литературы и первые безуспешные попытки решения (от недели до месяца).
- Инкубация: Период, когда ученый сознательно оставляет проблему и переключается на другое.
- Озарение: Внезапное понимание решения, часто приходящее в ситуациях, не связанных с работой.
- Формулировка: Математическое оформление и проверка найденного решения.
Паризи вспоминает, как однажды субботним утром, находясь за рулем автомобиля, он внезапно понял, в чем заключалась ошибка в его компьютерной программе, над которой он бился все предыдущее утро.
🇮🇹 Будущее науки: финансирование и коммуникация 44:29
Обсуждая прикладную науку, Паризи выразил уверенность в возможности создания комнатных сверхпроводников в будущем. По его мнению, нет фундаментальных причин, мешающих их существованию, хотя создание таких материалов — крайне сложная инженерная задача.
Значительную часть своей общественной деятельности ученый посвящает борьбе за финансирование науки в Италии:
- Италия тратит на исследования чуть более 1% ВВП, в то время как Германия — около 3%, а Корея — 4%.
- Из-за недофинансирования талантливые итальянские ученые вынуждены уезжать за границу.
- Паризи возглавил движение «Salviamo la Ricerca Italiana» (Спасем итальянские исследования), собрав более 200 000 подписей на Change.org.
Гость и ведущий согласились, что ученые имеют моральное обязательство общаться с публикой. Паризи утверждает: если ученые не будут объяснять людям важность своей работы на понятном языке, финансирование рано или поздно прекратится. Наука обходится обществу дорого, и понимание её ценности — залог выживания исследовательских институтов.
