人工智能从哪里来？

今天要讲的这个故事有两个男主，其中一个是天才，另一个也是天才。

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第一位天才叫沃尔特·皮茨（Walter Pitts），1925年生于底特律穷人区。皮茨的父亲是一位喜欢用拳头说话的锅炉工，他对培养一个天才显然完全不关心，只希望皮茨早点辍学好工作挣钱。

更糟糕的是，皮茨还要面对霸凌他的邻居孩子，为了避免挨揍，皮茨常常躲在社区的图书馆。

沃尔特·皮茨（Walter Pitts）图片来源：https://www.newscientist.com

图书馆之于皮茨，可能就像是霍格沃滋之于哈利·波特，这里没有凶悍的老爹，也没有蛮横的邻居，只有各门神奇的“魔法”——知识。

年少的皮茨在图书馆自学了希腊语、拉丁语，而最令他着迷的“黑魔法”莫过于数学和逻辑学。

12岁那年，皮茨用三天的时间一页不漏地读完了伯特兰·罗素（Bertrand Russell）和阿尔弗雷德·黑特怀德（Alfred Whitehead ）合著的《数学原理》三册。看完之后，这位小朋友还从里面挑出了一些错误，写了一封信寄给了罗素本人。

罗素回信了。

他不仅回了信，还在信里邀请皮茨来剑桥读他的研究生——这时的皮茨连高中都还没上。

由于家庭因素，皮茨没能去成剑桥成为罗素的学生，但是罗素的回信促使皮茨决心成为一个数学和逻辑学家。

到15岁那年，皮茨得知罗素访问芝加哥大学的消息，选择永远离开自己毫无留恋的“家”，只身前往芝加哥寻找属于自己的天地。

 “芝漂”的皮茨，没有高中文凭，没有学生身份，靠打短工为生，但是这些既不能磨灭他追求学术的决心，也掩盖不了他耀眼的天才光环。

比如，他在十五岁那年曾经径直走进著名哲学家鲁道夫·卡尔奈普的办公室，没经过任何自我介绍，拿着一本卡尔奈普的著作《Philosophy and Logical Syntax》，开门见山地说：“来，我跟你讲讲你哪里写的不对。”说完就扬长而去。让可怜的卡尔奈普教授在芝加哥大学奔走了几十天，就为了找到那个“懂逻辑的报童”。

18岁的时候，皮茨认识了神经学家沃伦·麦卡洛克（Warren McCulloch）。彼时的麦卡洛克正在思考一个问题，神经元是如何工作的呢？作为神经学家的他对于心理学家弗洛伊德那一套很不买帐，他认为讲清楚神经元的工作方式，才是理解认知的正解。

数学和逻辑天才皮茨的适时出现给了麦卡洛克最强助力。皮茨将麦卡洛克的神经网络抽象成了数学模型，提出了阈值逻辑单元（threshold logic units，TLU)这个函数模型来描述神经元，并且用环形的神经网络结构来描述大脑记忆的形成。

这就是著名的麦卡洛克-皮茨（M-P）论文《A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity》，这篇论文对人工神经网络和人工智能技术具有开创性的意义，TLU也被称为M-P神经元模型，被沿用至今，奠定了未来深度学习技术的基石。

不过，这篇文章在当时并没有引起很大的轰动，论文的相当一部分受众是神经学家，他们并不能完全理解其中的数学模型，况且这个模型比起人脑还是简单太多了。

直到另一位天才，诺伯特·维纳（Norbert Wiener）出现，才将麦卡洛克-皮茨模型的潜力充分地发掘了出来。

维纳的天才属性从儿童时代就已展露无遗。他9岁入读高中，11岁高中毕业入读塔夫茨大学，14岁取得数学学士学位，17岁从哈佛取得数学博士学位——迄今为止维纳都是哈佛历史上最年轻的博士，曾被誉为“世界上最神奇的男孩” （the Most Remarkable Boy in the world）。

维纳曾被誉为“世界上最神奇的男孩”。图片来源：history-computer.com

博士毕业后，维纳先后去了英国剑桥和德国哥廷根继续深造，回到美国后，他辗转在几所大学任教，最终在麻省理工（MIT）扎根，研究数学、信息理论和控制理论。

维纳渐渐成为了信息论的大牛导师，但有那么一阵子，他却因为招不到中意的学生而烦恼。就在这时，有人给他推荐了皮茨——自学数学、逻辑学、希腊语和拉丁语并得到罗素和卡尔奈普赏识的天才。

起初，维纳根本不相信有这样的人存在。但是事实证明，他错了。

维纳和皮茨的初次见面是在维纳MIT的办公室里面。两个人都省去了寒暄的部分，直接切入了正题。维纳把皮茨领到黑板前面，然后自己开始在黑板上推公式，而皮茨很自然地在维纳的推导过程中提出了一些自己的见解。

坐在办公室里的维纳。图片来源：history-computer.com

推完两黑板的公式之后，维纳就决定要留下皮茨。

皮茨无疑是维纳见过的最厉害的年轻人，他认为皮茨将会远超同龄人，成为那个时代全美国、乃至全世界最重要的两三个科学家之一。

在维纳的力保之下，MIT破格录取了既没有高中学历也没有本科学历的皮茨。

于是，皮茨正式成了维纳的博士生，继续神经模型的研究。

皮茨在维纳的指导下，准备在博士期间将他原本的二维平面神经网络模型拓展成三维模型，并原有的固定函数模型替换成概率模型——而概率正是维纳的长项。

即使是在今天，一个基于概率的三维神经网络模型也不是什么稀疏平常的博士课题，更何况是在70年前！大家都觉得三维神经网络的数学复杂性不可想象，但是大家——特别是维纳——都对皮茨充满信心。

此外，信息论大咖维纳还从麦卡洛克-皮茨模型看到了另一种可能性。麦卡洛克-皮茨是以神经学为切入点，希望通过对神经元的建模来理解大脑是如何工作的。但是维纳认为，既然这个数学模型可以用来描述大脑，那么反过来，如果用电子机械系统搭建一个这样的模型，这不就成了“电脑”了吗？

好，让我们猜一下在20世纪40年代，谁会对一个叫作“电脑”的东西感兴趣呢？

答案当然是计算机之父——冯·诺伊曼（von Neumann）！

维纳把皮茨和麦卡洛克的工作积极地介绍给了冯·诺伊曼，冯·诺伊曼从麦卡洛克-皮茨模型中获取了灵感，提出了冯·诺伊曼结构。1945年6月，冯·诺伊曼在划时代的报告《EDVAC报告书的第一份草案》（“First Draft of a Report on the EDVAC” ）中唯一引用公开发表的文章只有一篇，就是麦卡洛克-皮茨这篇论文。

除了顺手推动了一下计算机发展，维纳又集结了一批神经学家，成立了他的跨学科研究梦之队，风风火火地推进他的控制理论（Cybernetics）大业，致力于将生物体和电子机械设备统一在同一个系统理论的框架下。

维纳认为，生物体的通信和行为可以被建模，电子机械设备也可以具备像生物体一样的学习能力，依托控制理论的电子机械设备用不了多久可以代替人类完成大量任务。

维纳成功了，1949年正式提出“控制理论”之后，他俨然成为了学界明星，他的控制理论著作《控制论：关于动物和机器中控制和通信的科学》和大众科普版的控制理论《人有人的用处》都是经典中的经典。

《控制论：关于动物和机器中控制和通信的科学》，维纳在标题中简短地定义了“控制理论”，就是“关于动物和机器中控制和通信的科学”。图片来源：monoskop.org

维纳的在《人有人的用处》中提到：科学技术可能给人类社会造成的冲击，对部分人群可能造成压迫和剥削。这些问题在人工智能火热今天来看也毫不过时。图片来源：goodreads.com

维纳为计算机科学、人工智能、机器人技术以及自动化等领域都做出了开创性的贡献，并成为名副其实的“控制论之父”。

但是令人意外和惋惜的是，相同的故事并没有在皮茨身上上演。

就在皮茨刚刚成为科学界的新星，开始闪耀光芒时，1952年，维纳突然单方面宣布与皮茨和麦卡洛克断交。

为什么会这样？

据说是维纳的太太厌恶麦卡洛克，因此从中挑拨，让维纳远离克洛克和皮茨。也有人说是维纳自己傲娇古怪的个性发作。

总之，维纳既没有解释，也再没见过皮茨，就这样突然、彻底地切断了他与那个他曾经无限看好的年轻人的联系。

皮茨从此一蹶不振。

而在这之后，他对于青蛙眼睛的研究结果更是将他推入绝境——大脑和神经元的关系异常复杂，并不能用纯粹的逻辑来回答。这完全颠覆了他的世界观。

皮茨与莱特文曾合作研究青蛙视觉与大脑的联系。图片来源：web.csulb.edu

不过他并没有预见到，自己先前的观点对于生物学大脑虽然不完全适用，但却推动了数字计算、机器学习中的神经网络方法等。

后来，皮茨失去了对研究以及对一切事物的热情。他拒绝了MIT授予他博士学位，甚至一把火烧光了自己的博士论文——那篇让整个学术界翘首期盼的关于三维人工神经网络的论文。

在人生的最后岁月中，心灰意懒的皮茨与酒精相伴，于1969年死于酗酒的并发症——食管静脉曲张破裂。

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作为当代的吃瓜群众，我们除了惋惜也无能为力，二十世纪最伟大科学家名单里，从此不会有皮茨。

也许在某个平行宇宙中，维纳和皮茨可以一直愉快地合作，提前几十年发展起来人工智能和深度学习。也许在今天，无人驾驶和各种自动化设施早就普及。

然而，在我们这个宇宙中，并没有这个“也许”。

只希望，当我们在享受人工智能带来的各种便利的时候，大脑里有那么几个小小的神经元稍微一放电，闪过两个发光的天才，他们的名字是诺伯特·维纳和沃尔特·皮茨。