人工智能從哪里來？

今天要講的這個(gè)故事有兩個(gè)男主，其中一個(gè)是天才，另一個(gè)也是天才。

第一位天才叫沃爾特·皮茨（Walter Pitts），1925年生于底特律窮人區(qū)。皮茨的父親是一位喜歡用拳頭說話的鍋爐工，他對(duì)培養(yǎng)一個(gè)天才顯然完全不關(guān)心，只希望皮茨早點(diǎn)輟學(xué)好工作掙錢。

更糟糕的是，皮茨還要面對(duì)霸凌他的鄰居孩子，為了避免挨揍，皮茨常常躲在社區(qū)的圖書館。

沃爾特·皮茨（Walter Pitts）圖片來源：https://www.newscientist.com

圖書館之于皮茨，可能就像是霍格沃滋之于哈利·波特，這里沒有兇悍的老爹，也沒有蠻橫的鄰居，只有各門神奇的“魔法”——知識(shí)。

年少的皮茨在圖書館自學(xué)了希臘語、拉丁語，而最令他著迷的“黑魔法”莫過于數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)。

12歲那年，皮茨用三天的時(shí)間一頁不漏地讀完了伯特蘭·羅素（Bertrand Russell）和阿爾弗雷德·黑特懷德（Alfred Whitehead ）合著的《數(shù)學(xué)原理》三冊(cè)?？赐曛?，這位小朋友還從里面挑出了一些錯(cuò)誤，寫了一封信寄給了羅素本人。

羅素回信了。

他不僅回了信，還在信里邀請(qǐng)皮茨來劍橋讀他的研究生——這時(shí)的皮茨連高中都還沒上。

由于家庭因素，皮茨沒能去成劍橋成為羅素的學(xué)生，但是羅素的回信促使皮茨決心成為一個(gè)數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)家。

到15歲那年，皮茨得知羅素訪問芝加哥大學(xué)的消息，選擇永遠(yuǎn)離開自己毫無留戀的“家”，只身前往芝加哥尋找屬于自己的天地。

 “芝漂”的皮茨，沒有高中文憑，沒有學(xué)生身份，靠打短工為生，但是這些既不能磨滅他追求學(xué)術(shù)的決心，也掩蓋不了他耀眼的天才光環(huán)。

比如，他在十五歲那年曾經(jīng)徑直走進(jìn)著名哲學(xué)家魯?shù)婪颉た柲纹盏霓k公室，沒經(jīng)過任何自我介紹，拿著一本卡爾奈普的著作《Philosophy and Logical Syntax》，開門見山地說：“來，我跟你講講你哪里寫的不對(duì)。”說完就揚(yáng)長而去。讓可憐的卡爾奈普教授在芝加哥大學(xué)奔走了幾十天，就為了找到那個(gè)“懂邏輯的報(bào)童”。

18歲的時(shí)候，皮茨認(rèn)識(shí)了神經(jīng)學(xué)家沃倫·麥卡洛克（Warren McCulloch）。彼時(shí)的麥卡洛克正在思考一個(gè)問題，神經(jīng)元是如何工作的呢？作為神經(jīng)學(xué)家的他對(duì)于心理學(xué)家弗洛伊德那一套很不買帳，他認(rèn)為講清楚神經(jīng)元的工作方式，才是理解認(rèn)知的正解。

數(shù)學(xué)和邏輯天才皮茨的適時(shí)出現(xiàn)給了麥卡洛克最強(qiáng)助力。皮茨將麥卡洛克的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)抽象成了數(shù)學(xué)模型，提出了閾值邏輯單元（threshold logic units，TLU)這個(gè)函數(shù)模型來描述神經(jīng)元，并且用環(huán)形的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來描述大腦記憶的形成。

這就是著名的麥卡洛克-皮茨（M-P）論文《A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity》，這篇論文對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)具有開創(chuàng)性的意義，TLU也被稱為M-P神經(jīng)元模型，被沿用至今，奠定了未來深度學(xué)習(xí)技術(shù)的基石。

不過，這篇文章在當(dāng)時(shí)并沒有引起很大的轟動(dòng)，論文的相當(dāng)一部分受眾是神經(jīng)學(xué)家，他們并不能完全理解其中的數(shù)學(xué)模型，況且這個(gè)模型比起人腦還是簡單太多了。

直到另一位天才，諾伯特·維納（Norbert Wiener）出現(xiàn)，才將麥卡洛克-皮茨模型的潛力充分地發(fā)掘了出來。

維納的天才屬性從兒童時(shí)代就已展露無遺。他9歲入讀高中，11歲高中畢業(yè)入讀塔夫茨大學(xué)，14歲取得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，17歲從哈佛取得數(shù)學(xué)博士學(xué)位——迄今為止維納都是哈佛歷史上最年輕的博士，曾被譽(yù)為“世界上最神奇的男孩” （the Most Remarkable Boy in the world）。

維納曾被譽(yù)為“世界上最神奇的男孩”。圖片來源：history-computer.com

博士畢業(yè)后，維納先后去了英國劍橋和德國哥廷根繼續(xù)深造，回到美國后，他輾轉(zhuǎn)在幾所大學(xué)任教，最終在麻省理工（MIT）扎根，研究數(shù)學(xué)、信息理論和控制理論。

維納漸漸成為了信息論的大牛導(dǎo)師，但有那么一陣子，他卻因?yàn)檎胁坏街幸獾膶W(xué)生而煩惱。就在這時(shí)，有人給他推薦了皮茨——自學(xué)數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、希臘語和拉丁語并得到羅素和卡爾奈普賞識(shí)的天才。

起初，維納根本不相信有這樣的人存在。但是事實(shí)證明，他錯(cuò)了。

維納和皮茨的初次見面是在維納MIT的辦公室里面。兩個(gè)人都省去了寒暄的部分，直接切入了正題。維納把皮茨領(lǐng)到黑板前面，然后自己開始在黑板上推公式，而皮茨很自然地在維納的推導(dǎo)過程中提出了一些自己的見解。

坐在辦公室里的維納。圖片來源：history-computer.com

推完兩黑板的公式之后，維納就決定要留下皮茨。

皮茨無疑是維納見過的最厲害的年輕人，他認(rèn)為皮茨將會(huì)遠(yuǎn)超同齡人，成為那個(gè)時(shí)代全美國、乃至全世界最重要的兩三個(gè)科學(xué)家之一。

在維納的力保之下，MIT破格錄取了既沒有高中學(xué)歷也沒有本科學(xué)歷的皮茨。

于是，皮茨正式成了維納的博士生，繼續(xù)神經(jīng)模型的研究。

皮茨在維納的指導(dǎo)下，準(zhǔn)備在博士期間將他原本的二維平面神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓展成三維模型，并原有的固定函數(shù)模型替換成概率模型——而概率正是維納的長項(xiàng)。

即使是在今天，一個(gè)基于概率的三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型也不是什么稀疏平常的博士課題，更何況是在70年前！大家都覺得三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)復(fù)雜性不可想象，但是大家——特別是維納——都對(duì)皮茨充滿信心。

此外，信息論大咖維納還從麥卡洛克-皮茨模型看到了另一種可能性。麥卡洛克-皮茨是以神經(jīng)學(xué)為切入點(diǎn)，希望通過對(duì)神經(jīng)元的建模來理解大腦是如何工作的。但是維納認(rèn)為，既然這個(gè)數(shù)學(xué)模型可以用來描述大腦，那么反過來，如果用電子機(jī)械系統(tǒng)搭建一個(gè)這樣的模型，這不就成了“電腦”了嗎？

好，讓我們猜一下在20世紀(jì)40年代，誰會(huì)對(duì)一個(gè)叫作“電腦”的東西感興趣呢？

答案當(dāng)然是計(jì)算機(jī)之父——馮·諾伊曼（von Neumann）！

維納把皮茨和麥卡洛克的工作積極地介紹給了馮·諾伊曼，馮·諾伊曼從麥卡洛克-皮茨模型中獲取了靈感，提出了馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)。1945年6月，馮·諾伊曼在劃時(shí)代的報(bào)告《EDVAC報(bào)告書的第一份草案》（“First Draft of a Report on the EDVAC” ）中唯一引用公開發(fā)表的文章只有一篇，就是麥卡洛克-皮茨這篇論文。

除了順手推動(dòng)了一下計(jì)算機(jī)發(fā)展，維納又集結(jié)了一批神經(jīng)學(xué)家，成立了他的跨學(xué)科研究夢(mèng)之隊(duì)，風(fēng)風(fēng)火火地推進(jìn)他的控制理論（Cybernetics）大業(yè)，致力于將生物體和電子機(jī)械設(shè)備統(tǒng)一在同一個(gè)系統(tǒng)理論的框架下。

維納認(rèn)為，生物體的通信和行為可以被建模，電子機(jī)械設(shè)備也可以具備像生物體一樣的學(xué)習(xí)能力，依托控制理論的電子機(jī)械設(shè)備用不了多久可以代替人類完成大量任務(wù)。

維納成功了，1949年正式提出“控制理論”之后，他儼然成為了學(xué)界明星，他的控制理論著作《控制論：關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)》和大眾科普版的控制理論《人有人的用處》都是經(jīng)典中的經(jīng)典。

《控制論：關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)》，維納在標(biāo)題中簡短地定義了“控制理論”，就是“關(guān)于動(dòng)物和機(jī)器中控制和通信的科學(xué)”。圖片來源：monoskop.org

維納的在《人有人的用處》中提到：科學(xué)技術(shù)可能給人類社會(huì)造成的沖擊，對(duì)部分人群可能造成壓迫和剝削。這些問題在人工智能火熱今天來看也毫不過時(shí)。圖片來源：goodreads.com

維納為計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)以及自動(dòng)化等領(lǐng)域都做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，并成為名副其實(shí)的“控制論之父”。

但是令人意外和惋惜的是，相同的故事并沒有在皮茨身上上演。

就在皮茨剛剛成為科學(xué)界的新星，開始閃耀光芒時(shí)，1952年，維納突然單方面宣布與皮茨和麥卡洛克斷交。

為什么會(huì)這樣？

據(jù)說是維納的太太厭惡麥卡洛克，因此從中挑撥，讓維納遠(yuǎn)離克洛克和皮茨。也有人說是維納自己傲嬌古怪的個(gè)性發(fā)作。

總之，維納既沒有解釋，也再?zèng)]見過皮茨，就這樣突然、徹底地切斷了他與那個(gè)他曾經(jīng)無限看好的年輕人的聯(lián)系。

皮茨從此一蹶不振。

而在這之后，他對(duì)于青蛙眼睛的研究結(jié)果更是將他推入絕境——大腦和神經(jīng)元的關(guān)系異常復(fù)雜，并不能用純粹的邏輯來回答。這完全顛覆了他的世界觀。

皮茨與萊特文曾合作研究青蛙視覺與大腦的聯(lián)系。圖片來源：web.csulb.edu

不過他并沒有預(yù)見到，自己先前的觀點(diǎn)對(duì)于生物學(xué)大腦雖然不完全適用，但卻推動(dòng)了數(shù)字計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。

后來，皮茨失去了對(duì)研究以及對(duì)一切事物的熱情。他拒絕了MIT授予他博士學(xué)位，甚至一把火燒光了自己的博士論文——那篇讓整個(gè)學(xué)術(shù)界翹首期盼的關(guān)于三維人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的論文。

在人生的最后歲月中，心灰意懶的皮茨與酒精相伴，于1969年死于酗酒的并發(fā)癥——食管靜脈曲張破裂。

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作為當(dāng)代的吃瓜群眾，我們除了惋惜也無能為力，二十世紀(jì)最偉大科學(xué)家名單里，從此不會(huì)有皮茨。

也許在某個(gè)平行宇宙中，維納和皮茨可以一直愉快地合作，提前幾十年發(fā)展起來人工智能和深度學(xué)習(xí)。也許在今天，無人駕駛和各種自動(dòng)化設(shè)施早就普及。

然而，在我們這個(gè)宇宙中，并沒有這個(gè)“也許”。

只希望，當(dāng)我們?cè)谙硎苋斯ぶ悄軒淼母鞣N便利的時(shí)候，大腦里有那么幾個(gè)小小的神經(jīng)元稍微一放電，閃過兩個(gè)發(fā)光的天才，他們的名字是諾伯特·維納和沃爾特·皮茨。