沃爾特?皮茨（Walter Pitts）早已習(xí)慣被欺負(fù)。他出生在禁酒令時(shí)期的底特律，家境艱難，父親是名鍋爐工，事不順心就會(huì)揮拳相向。鄰里的男孩們也好不到哪里去。1935年的一個(gè)下午，他們追得皮茨在街頭四處逃竄，直到匆忙闖進(jìn)當(dāng)?shù)氐膱D書(shū)館，才算逃出生天。

這間圖書(shū)館對(duì)皮茨而言再熟悉不過(guò)了，他在這里自學(xué)了希臘語(yǔ)、拉丁語(yǔ)、邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)——相比那個(gè)執(zhí)意要他輟學(xué)去做工的父親，這里似乎更像是他的家。館外的世界混亂不堪，館內(nèi)卻井然有序、一切都有理可循。

為了避免當(dāng)晚再遭遇糾纏，皮茨得躲到圖書(shū)館閉館再出去。獨(dú)自徘徊在書(shū)架間，他邂逅了《數(shù)學(xué)原理》（Principia Mathematica）。這套厚重的三卷本出自兩位數(shù)學(xué)巨匠之手——伯特蘭?羅素（Bertrand Russell）與阿爾弗雷德?懷特海（Alfred Whitehead），他們?cè)?910至1913年間傾力合著，試圖將所有數(shù)學(xué)知識(shí)簡(jiǎn)化為純粹的邏輯。

皮茨坐下來(lái)開(kāi)始閱讀，接下來(lái)的三天里，他幾乎沒(méi)有離開(kāi)過(guò)圖書(shū)館，不僅逐頁(yè)通讀了全套近2000頁(yè)的內(nèi)容，還找出了其中幾處錯(cuò)誤。這個(gè)男孩認(rèn)定，羅素本人應(yīng)當(dāng)知曉這些問(wèn)題，于是他便寫(xiě)信給羅素詳細(xì)指出了這些錯(cuò)誤。而羅素不僅回了信，還對(duì)這個(gè)男孩印象極深，甚至邀請(qǐng)他前往英國(guó)劍橋大學(xué)，以研究生的身份師從自己。但皮茨無(wú)法應(yīng)允——那時(shí)他只有12歲。不過(guò)三年后，15歲的皮茨得知羅素將到訪芝加哥大學(xué)，便離家出走，前往伊利諾伊州。此后，他再也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)家人。

?沃爾特·皮茨（1923-1969）：沃爾特·皮茨的一生從無(wú)家可歸的離家出走者，到麻省理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)先驅(qū)，最后淪為一名孤僻的酒鬼。

1923年，也就是皮茨出生的這一年，25歲的沃倫?麥卡洛克（Warren McCulloch）也在研讀《數(shù)學(xué)原理》。但兩人的相似之處僅此而已——麥卡洛克的出身背景與皮茨截然不同。他生于東海岸的富裕家庭，家人多從事律師、醫(yī)生、神學(xué)家與工程師等職業(yè)。麥卡洛克先是就讀于新澤西州的一所私立男校，之后在賓夕法尼亞州的哈弗福德學(xué)院學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，又在耶魯大學(xué)攻讀哲學(xué)與心理學(xué)。

1923年，他正在哥倫比亞大學(xué)研究“實(shí)驗(yàn)美學(xué)”，且即將獲得神經(jīng)生理學(xué)專(zhuān)業(yè)的醫(yī)學(xué)學(xué)位。但麥卡洛克本質(zhì)上是一位哲學(xué)家，他想弄明白“認(rèn)知”本身究竟意味著什么。當(dāng)時(shí)弗洛伊德的《自我與本我》（The Ego and the Id）剛剛問(wèn)世，精神分析學(xué)說(shuō)正風(fēng)靡一時(shí)，但麥卡洛克卻不為之所動(dòng)——他堅(jiān)信，心智那些神秘的運(yùn)作機(jī)制與功能缺陷，必然以某種方式根植于大腦神經(jīng)元純粹的機(jī)械放電。

盡管麥卡洛克與皮茨的社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位天差地別，但他們注定要相遇、共事，直至相繼離世。在此過(guò)程中，他們創(chuàng)造了首個(gè)心智機(jī)械論、首個(gè)神經(jīng)科學(xué)計(jì)算方法，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，也為人工智能搭建了核心支柱。但這個(gè)故事的意義遠(yuǎn)不止于一段富有成果的研究合作，它還關(guān)乎友誼的羈絆、心智的脆弱，以及邏輯在拯救混亂而不完美的世界時(shí)所存在的局限。

跨域相逢與神經(jīng)建模：

麥卡洛克與皮茨的邏輯共鳴

麥卡洛克與皮茨，即使相向而立，也仿若來(lái)自不同的世界。

與皮茨相識(shí)時(shí)，麥卡洛克已42歲，他自信滿滿，灰眸深邃，絡(luò)腮胡肆意生長(zhǎng)，常年煙不離手，身上兼具哲學(xué)家的睿智與詩(shī)人的浪漫，日�？客考珊捅苛芏热�，從不在凌晨4點(diǎn)前入睡。而18歲的皮茨身材瘦小、性格靦腆，額頭偏長(zhǎng)顯得比實(shí)際年齡蒼老，戴著眼鏡的臉龐矮胖，模樣有些像鴨子。麥卡洛克已是受人尊敬的科學(xué)家，皮茨卻只是個(gè)無(wú)家可歸的逃家少年。

那時(shí)的皮茨一直在芝加哥大學(xué)附近徘徊：打些零工糊口，偷偷溜去聽(tīng)羅素的課。就是在這些課上，他認(rèn)識(shí)了年輕的醫(yī)學(xué)生杰羅姆?萊文（Jerome Lettvin），在他的引薦下，皮茨才得以與麥卡洛克相識(shí)。

兩人一經(jīng)交談，竟發(fā)現(xiàn)彼此心中都崇拜著同一個(gè)偶像——戈特弗里德?萊布尼茨（Gottfried Leibniz）。這位17世紀(jì)的哲學(xué)家曾試圖創(chuàng)造一套“人類(lèi)思維字母表”：每個(gè)字母代表一個(gè)具體概念，可依據(jù)一套邏輯規(guī)則組合推演，最終計(jì)算出所有知識(shí)。這一構(gòu)想的核心，是要將那個(gè)混亂不完美的外界世界，轉(zhuǎn)變?yōu)橄駡D書(shū)館般理性有序的庇護(hù)所。

麥卡洛克告訴皮茨，他正在嘗試用“萊布尼茨式邏輯演算”為大腦建模。他的靈感源自《數(shù)學(xué)原理》：在這套著作中，羅素與懷特海試圖證明，所有數(shù)學(xué)知識(shí)都能從最基礎(chǔ)、無(wú)爭(zhēng)議的邏輯出發(fā)，一步步構(gòu)建起來(lái)。羅素和懷特海構(gòu)建理論的“基石”是“命題”——即最簡(jiǎn)單的陳述，非真即假。在此基礎(chǔ)上，他們運(yùn)用邏輯的基本運(yùn)算，如合取“且”、析取“或”、否定“非”，將單個(gè)簡(jiǎn)單命題連接成越來(lái)越復(fù)雜的邏輯網(wǎng)絡(luò)，最終推導(dǎo)出了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的全部復(fù)雜體系。

?《數(shù)學(xué)原理》

這一思路啟發(fā)了麥卡洛克開(kāi)始思考神經(jīng)元的運(yùn)作機(jī)制。他知道，大腦中的每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，只有在達(dá)到某個(gè)最低閾值后才會(huì)放電：必須有足夠多的相鄰神經(jīng)細(xì)胞通過(guò)突觸向它傳遞信號(hào)，它才會(huì)釋放出自身的電脈沖。麥卡洛克突然意識(shí)到，神經(jīng)元的這種運(yùn)作機(jī)制是“二元”的，要么放電，要么不放電——這意味著，神經(jīng)元信號(hào)本質(zhì)上就是一個(gè)“命題”，而神經(jīng)元的工作模式與“邏輯門(mén)”極為相似：接收多個(gè)輸入信號(hào)，最終輸出一個(gè)信號(hào)。通過(guò)調(diào)整神經(jīng)元的放電閾值，就能讓它實(shí)現(xiàn)“且”、“或”、“非”的邏輯功能。

到了深夜，就只剩麥卡洛克與皮茨兩人：他們倒上威士忌，潛心投入，試圖從神經(jīng)元層面起步，構(gòu)建出一個(gè)具備計(jì)算功能的“大腦”。

恰好此前，麥卡洛克讀到了英國(guó)數(shù)學(xué)家艾倫?圖靈（Alan Turing）的一篇新論文，文中證明了“通用計(jì)算機(jī)”的可能性：只要某個(gè)函數(shù)能通過(guò)有限步驟完成計(jì)算，就存在一臺(tái)機(jī)器可以實(shí)現(xiàn)該計(jì)算。這篇論文讓麥卡洛克進(jìn)一步確信，大腦正是這樣一臺(tái)機(jī)器——它通過(guò)編碼在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的邏輯來(lái)完成計(jì)算。在他看來(lái)，神經(jīng)元可依據(jù)邏輯規(guī)則連接起來(lái)，構(gòu)建出更復(fù)雜的“思維鏈”；這與《數(shù)學(xué)原理》中通過(guò)連接“命題鏈”構(gòu)建復(fù)雜數(shù)學(xué)體系的思路如出一轍。

當(dāng)麥卡洛克向皮茨闡述這個(gè)研究構(gòu)想時(shí)，皮茨不僅瞬間理解了他的研究方向，甚至能精準(zhǔn)指出需要運(yùn)用哪些數(shù)學(xué)工具。麥卡洛克被這個(gè)少年的天賦深深震撼，當(dāng)即邀請(qǐng)這個(gè)少年搬去自己位于芝加哥郊區(qū)的小鎮(zhèn)欣斯代爾（Hinsdale）的家中同住。

麥卡洛克的住所是個(gè)“波西米亞式”居所——熱鬧非凡、自由氣息濃郁。芝加哥的知識(shí)分子與文學(xué)名流常登門(mén)造訪，伴著留聲機(jī)里播放著的西班牙內(nèi)戰(zhàn)歌曲與工會(huì)歌曲的激昂旋律，圍坐暢談詩(shī)歌、心理學(xué)與政治議題。而到了深夜，當(dāng)麥卡洛克的妻子魯克和三個(gè)孩子入睡后，喧鬧散去后，客廳里只剩麥卡洛克與皮茨兩人。他們斟滿威士忌，潛心投入于他們的研究，試圖從神經(jīng)元層面起步，構(gòu)建出一個(gè)具備計(jì)算功能的“大腦”。

在遇到皮茨之前，麥卡洛克一直被一個(gè)棘手問(wèn)題困擾：神經(jīng)元鏈會(huì)無(wú)可避免地形成閉環(huán)——鏈末的神經(jīng)元的輸出信號(hào)，成為起始神經(jīng)元的輸入，整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首尾循環(huán)。對(duì)于這種情況，麥卡洛克完全不知道該如何建立數(shù)學(xué)建模。這種循環(huán)看似構(gòu)成了一個(gè)邏輯“悖論”：結(jié)果變成了前提，結(jié)果變成了原因。麥卡洛克原本采用時(shí)間戳標(biāo)記法，比如第一個(gè)神經(jīng)元在t時(shí)刻放電，下一個(gè)就在t+1時(shí)刻放電，以此類(lèi)推�？梢坏┥窠�(jīng)元鏈形成回路，t+1就會(huì)突然出現(xiàn)在t之前，整個(gè)時(shí)間邏輯體系徹底崩塌。

皮茨提出了一種解決辦法“模運(yùn)算”——讓數(shù)字像時(shí)鐘刻度一樣，循環(huán)往復(fù)、周而復(fù)始。他向麥卡洛克證明，“t+1出現(xiàn)在t之前”根本不是悖論：在模運(yùn)算體系中，“先后”這一時(shí)間概念本身就不復(fù)存在，時(shí)間被徹底從方程中剔除了。

舉個(gè)例子：當(dāng)人眼捕捉到天空中的一道閃電，視覺(jué)信號(hào)會(huì)從眼睛傳入大腦，在神經(jīng)元鏈中逐級(jí)傳遞。此時(shí)，只要從鏈中任意一個(gè)神經(jīng)元出發(fā)，追溯信號(hào)的傳遞路徑，就能算出閃電發(fā)生在多久之前。但在閉環(huán)系統(tǒng)中，規(guī)則完全改變了。編碼閃電信息的信號(hào)會(huì)無(wú)休止地在回路中循環(huán)，而完全脫離了與閃電的實(shí)際發(fā)生時(shí)刻。用麥卡洛克的話說(shuō)，它變成了“脫離時(shí)間的想法”——“記憶”。

皮茨的計(jì)算模型讓他們的心智機(jī)械論模型終于成型，這將計(jì)算方法首次引入大腦研究中，并率先提出“大腦本質(zhì)是信息處理器”的理念。他們通過(guò)將簡(jiǎn)單的二元神經(jīng)元連接成鏈與回路證明了，大腦能夠執(zhí)行所有可能的邏輯運(yùn)算，且能處理圖靈設(shè)想的通用計(jì)算機(jī)所能解決的任何計(jì)算問(wèn)題。

不僅如此，得益于這些銜尾蛇式的回路，他們還發(fā)現(xiàn)了大腦處理信息的關(guān)鍵機(jī)制：先抽象出一段信息并將其保留，再對(duì)其進(jìn)行二次抽象，最終在我們稱之為“思考”的過(guò)程中，構(gòu)建出豐富而復(fù)雜的持續(xù)性概念層級(jí)。

后來(lái)，麥卡洛克與皮茨將這些突破性發(fā)現(xiàn)整理成論文《神經(jīng)活動(dòng)中內(nèi)在思想的邏輯演算》（A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity），發(fā)表于《數(shù)學(xué)生物物理學(xué)通報(bào)》（Bulletin of Mathematical Biophysics），這篇論文如今已成為該領(lǐng)域的奠基之作。盡管相對(duì)真實(shí)的生物大腦，這個(gè)模型顯然過(guò)于簡(jiǎn)化，但這并不妨礙其完成了一次完美的原理驗(yàn)證。他們證明：思想無(wú)需籠罩在弗洛伊德式的神秘主義之下，也不必歸因于“自我”與“本我”的斗爭(zhēng)。甚至，麥卡洛克曾對(duì)著一群哲學(xué)系學(xué)生自豪地宣稱：“縱觀科學(xué)史，我們首次真正理解了‘我們?nèi)绾握J(rèn)知’�！�

? 作者：Julia Brekenreid

伯樂(lè)識(shí)才與學(xué)術(shù)崛起：

皮茨在控制論與計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的突破

皮茨在麥卡洛克身上找到了自己渴求已久的一切——認(rèn)可、友誼、學(xué)術(shù)上的知己，以及從未擁有過(guò)的父愛(ài)。盡管只是在欣斯代爾住了短短一段時(shí)間，但從此以后，這位流浪少年始終將麥卡洛克的家稱作“家”。而麥卡洛克對(duì)皮茨同樣滿懷欣賞。在這個(gè)年輕人身上，他找到了志同道合的靈魂、他的“地下合作伙伴”，以及一個(gè)能將他那些尚不成熟的想法變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的實(shí)力派“智囊”。正如他在為皮茨的推薦信中寫(xiě)道：“我多希望他能一直留在我身邊�！盵1]

不久后，皮茨也給20世紀(jì)一位頂尖學(xué)者留下了相似的深刻印象。這個(gè)人便是數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家，同時(shí)也是控制論創(chuàng)始人的諾伯特?維納（Norbert Wiener）。1943年，萊文帶皮茨來(lái)到了維納在麻省理工學(xué)院的辦公室。維納既沒(méi)有自我介紹，也沒(méi)有寒暄，只是直接帶皮茨走到一塊黑板前，上面是他正在推導(dǎo)的數(shù)學(xué)證明。

在維納演算的過(guò)程中，皮茨不時(shí)提出問(wèn)題、給出建議。據(jù)萊文回憶，當(dāng)他們轉(zhuǎn)戰(zhàn)到第二塊黑板前時(shí)，很明顯，維納已經(jīng)找到了自己的新得力助手。后來(lái)維納曾這樣評(píng)價(jià)皮茨：“毫無(wú)疑問(wèn)，他是我見(jiàn)過(guò)的最優(yōu)秀的年輕科學(xué)家……如果他最終沒(méi)有成為他那一代最頂尖的兩三位科學(xué)家之一，我會(huì)感到極度驚訝——不僅在美國(guó)，在全球范圍內(nèi)也同樣如此�！�

維納對(duì)皮茨的欣賞如此之深，甚至承諾為他爭(zhēng)取麻省理工學(xué)院的數(shù)學(xué)博士學(xué)位，盡管皮茨連高中都沒(méi)畢業(yè)，這種破格錄取在芝加哥大學(xué)的嚴(yán)格規(guī)定下根本不可能實(shí)現(xiàn)的。面對(duì)如此難得的機(jī)會(huì)，皮茨無(wú)法拒絕。1943年秋天，他搬進(jìn)了劍橋市的一間公寓，以特殊學(xué)生的身份進(jìn)入麻省理工就讀，師從這位全球最具影響力的科學(xué)家之一。與他出身的底特律藍(lán)領(lǐng)階層相比，已是天壤之別。

維納希望皮茨能進(jìn)一步完善他與麥卡洛克提出的大腦模型，使其更貼合現(xiàn)實(shí)。盡管皮茨與麥卡洛克的研究已取得突破性進(jìn)展，但他們的成果在腦科學(xué)家群體中卻反響寥寥——部分原因在于他們使用的符號(hào)邏輯難以理解，另一部分則是因?yàn)樗麄兊哪Ｐ瓦^(guò)于簡(jiǎn)化，無(wú)法充分體現(xiàn)生物大腦的復(fù)雜全貌。而維納深知這項(xiàng)研究的潛力，他敏銳地意識(shí)到，一個(gè)更貼近現(xiàn)實(shí)的大腦模型將具有劃時(shí)代意義。

維納還意識(shí)到，皮茨提出的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能在人造機(jī)器中實(shí)現(xiàn)，而這將推動(dòng)他所憧憬的控制論革命成為現(xiàn)實(shí)。維納認(rèn)為，若要構(gòu)建一個(gè)能模擬大腦千億個(gè)相互連接神經(jīng)元的真實(shí)模型，就離不開(kāi)統(tǒng)計(jì)學(xué)的支持。而統(tǒng)計(jì)學(xué)與概率論正是維納的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。畢竟，正是維納提出了信息的精確數(shù)學(xué)定義：事件概率越高，熵值就越高，信息含量則越低。

在場(chǎng)的科學(xué)家們都大為震驚。但所有認(rèn)識(shí)皮茨的人都堅(jiān)信，他一定能做到。

皮茨在麻省理工學(xué)院開(kāi)展研究后逐漸意識(shí)到：盡管基因必定會(huì)編碼大腦的宏觀神經(jīng)特征，但人類(lèi)基因絕無(wú)可能預(yù)先決定大腦中數(shù)萬(wàn)億個(gè)突觸連接——要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)所需的信息量，根本難以實(shí)現(xiàn)。他由此推測(cè)，我們每個(gè)人剛出生時(shí)，大腦本質(zhì)上都是隨機(jī)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，高概率狀態(tài)所包含的信息量極低（這一觀點(diǎn)至今仍存在爭(zhēng)議）；隨著時(shí)間推移，通過(guò)調(diào)整神經(jīng)元的放電閾值，隨機(jī)性或許會(huì)讓位于有序結(jié)構(gòu)，信息也會(huì)隨之產(chǎn)生。于是，他著手用統(tǒng)計(jì)力學(xué)為這一過(guò)程建立模型。維納對(duì)此滿懷期待，全力支持他。因?yàn)榫S納清楚，若這樣的模型能在機(jī)器中實(shí)現(xiàn)，那臺(tái)機(jī)器便能具備學(xué)習(xí)能力。

“如今維納說(shuō)的話，我一下子就能理解七分之六——?jiǎng)e人告訴我，這已經(jīng)算得上是一項(xiàng)成就了�！�1943年12月，也就是抵達(dá)麻省理工約三個(gè)月后，皮茨在給麥卡洛克的信中這樣寫(xiě)道。他與維納合作的研究將成為“首個(gè)充分探討統(tǒng)計(jì)力學(xué)的研究，這里的統(tǒng)計(jì)力學(xué)采用最廣義的定義，所涵蓋的問(wèn)題包括從神經(jīng)生理學(xué)的微觀規(guī)律推導(dǎo)出心理學(xué)或行為學(xué)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律……聽(tīng)起來(lái)是不是很棒？”

那年冬天，維納帶皮茨參加了一場(chǎng)他與數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家約翰?馮?諾依曼在普林斯頓共同組織的會(huì)議，馮?諾依曼也同樣被皮茨的才智深深打動(dòng)。于是，一個(gè)后來(lái)被稱作“控制論學(xué)者”的團(tuán)體就此萌芽，其核心成員包括維納、皮茨、麥卡洛克、萊文與馮?諾依曼。

在這個(gè)精英云集的團(tuán)體中，這位曾無(wú)家可歸的逃家少年依舊格外耀眼�！皼](méi)有他的修改和認(rèn)可，我們誰(shuí)都不會(huì)考慮發(fā)表論文�！丙溈蹇诉@樣寫(xiě)道。萊文則評(píng)價(jià)道：“毫無(wú)疑問(wèn)，他（皮茨）是我們團(tuán)隊(duì)里的天才。在化學(xué)、物理學(xué)，乃至歷史、植物學(xué)等所有你能想到的領(lǐng)域，他的學(xué)識(shí)都極為淵博。你問(wèn)他一個(gè)問(wèn)題，他能給你講出一整本教科書(shū)的內(nèi)容……世界在他眼中是以一種極為復(fù)雜且奇妙的方式相互關(guān)聯(lián)的。”[2]

?馮?諾依曼的《EDVAC報(bào)告初稿》. 圖源：Amazon

1945年6月，馮?諾依曼撰寫(xiě)了一份后來(lái)具有歷史意義的文件——《EDVAC報(bào)告初稿》（First Draft of a Report on the EDVAC）。這篇文獻(xiàn)首次公開(kāi)描述了“二進(jìn)制存儲(chǔ)程式計(jì)算機(jī)”，也就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)。

EDVAC（電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)）的前身是ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），費(fèi)城的一臺(tái)ENIAC占地1800平方英尺，與其說(shuō)它是計(jì)算機(jī)，不如說(shuō)更像是一臺(tái)巨型電子計(jì)算器�？梢詫�(duì)ENIAC進(jìn)行重新編程，但卻需要幾名操作員花上幾周時(shí)間，重新連接所有線路和開(kāi)關(guān)才能完成。

馮?諾依曼意識(shí)到，若想讓機(jī)器執(zhí)行新功能，或許不必每次都重新布線：如果能將開(kāi)關(guān)與線路的每種配置抽象出來(lái)，以符號(hào)形式編碼為純粹的信息，就能像輸入數(shù)據(jù)一樣將這些信息輸入計(jì)算機(jī)。只不過(guò)此時(shí)的“數(shù)據(jù)”，還包含了操縱數(shù)據(jù)的程序本身。如此一來(lái)，無(wú)需進(jìn)行任何重新布線，就能得到一臺(tái)通用圖靈機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，馮?諾依曼提出以皮茨和麥卡洛克的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為藍(lán)本設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)。他建議用真空管替代神經(jīng)元，這些真空管將充當(dāng)邏輯門(mén)；只需完全按照皮茨和麥卡洛克發(fā)現(xiàn)的方法將真空管連接起來(lái)，就能完成任何計(jì)算。而要將程序作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)還需要一個(gè)全新的部件：存儲(chǔ)器。這正是皮茨提出的“回路”派上用場(chǎng)的地方。

“一個(gè)能自我刺激的元件，會(huì)無(wú)限期保持刺激狀態(tài)，”馮?諾依曼在報(bào)告中這樣寫(xiě)道，“既呼應(yīng)了皮茨的觀點(diǎn)，也運(yùn)用了他的模運(yùn)算方法�！彼敿�(xì)闡述了這種新型計(jì)算架構(gòu)的各個(gè)方面，而在整篇報(bào)告中，他僅引用了一篇論文，那就是麥卡洛克與皮茨的《神經(jīng)活動(dòng)中內(nèi)在思想的邏輯演算》。

?麥卡洛克（左）與皮茨（右）合著的《神經(jīng)活動(dòng)中內(nèi)在思想的邏輯演算》

1946年，皮茨搬至波士頓比肯街，同住的除了老友萊文，還有麻省理工學(xué)院學(xué)生奧利弗?塞爾弗里奇（Oliver Selfridge，日后被譽(yù)為“機(jī)器感知之父”）、未來(lái)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家海曼?明斯基（Hyman Minsky）。當(dāng)時(shí)的皮茨不僅在麻省理工學(xué)院教授數(shù)理邏輯，還與維納合作研究大腦的統(tǒng)計(jì)力學(xué)。次年，在第二屆控制論會(huì)議上，皮茨宣布自己正在撰寫(xiě)關(guān)于“概率性三維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”的博士論文。在場(chǎng)的科學(xué)家們都大為震驚。用“雄心勃勃”一詞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以形容完成這一壯舉所需的數(shù)學(xué)功底。但所有認(rèn)識(shí)皮茨的人都堅(jiān)信，他一定能做到。眾人都屏息以待。

麥卡洛克曾在給哲學(xué)家魯?shù)婪?卡爾納普（Rudolf Carnap）的信中，細(xì)數(shù)了皮茨的成就：“他是涉獵最廣的科學(xué)家與學(xué)者。他既是出色的染料化學(xué)家、優(yōu)秀的哺乳動(dòng)物學(xué)家，還熟悉新英格蘭地區(qū)的莎草、蘑菇與鳥(niǎo)類(lèi)。他可直接閱讀希臘語(yǔ)、拉丁語(yǔ)、意大利語(yǔ)、西班牙語(yǔ)、葡萄牙語(yǔ)和德語(yǔ)的原始文獻(xiàn)，來(lái)研究神經(jīng)解剖學(xué)與神經(jīng)生理學(xué)——無(wú)論需要哪種語(yǔ)言，他都能迅速掌握。至于電路理論以及供電、照明、無(wú)線電電路等實(shí)際焊接操作，他也能親自完成。我平生從未見(jiàn)過(guò)如此博學(xué)且真正具備實(shí)踐能力的人�！�

這也引起了媒體的矚目。1954年6月，《財(cái)富》雜志評(píng)選40歲以下最具天賦的20位科學(xué)家，皮茨與克勞德?香農(nóng)（Claude Shannon）、詹姆斯?沃森（James Watson）一同入選。盡管命運(yùn)多舛，沃爾特?皮茨還是一躍成為了科學(xué)界的明星。

重逢變故與認(rèn)知崩塌：

皮茨的自我毀滅之路

?皮茨（右）、杰羅姆·萊特文（左）和他們視覺(jué)感知實(shí)驗(yàn)的對(duì)象（青蛙）（1959年）。

幾年前，皮茨在給麥卡洛克的信中曾寫(xiě)道：“如今幾乎每周，我都會(huì)無(wú)比思念能和你徹夜長(zhǎng)談的時(shí)光�！北M管事業(yè)有成，皮茨卻愈發(fā)思念“家”——對(duì)他而言，“家”就是麥卡洛克。他漸漸堅(jiān)信，若能再次與麥卡洛克共事，自己會(huì)更快樂(lè)、更高效，也更有可能開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域。而沒(méi)有這位“地下合作伙伴”在身邊，麥卡洛克似乎也陷入了困境。

轉(zhuǎn)機(jī)突然降臨。1952年，麻省理工學(xué)院電子研究實(shí)驗(yàn)室副主任杰里?威斯納（Jerry Wiesner）邀請(qǐng)麥卡洛克前往麻省理工，主持一個(gè)全新的腦科學(xué)項(xiàng)目。麥卡洛克欣然接受了這個(gè)機(jī)會(huì)，只為能再次與皮茨共事。他放棄了正教授職位和欣斯代爾的寬敞住所，換來(lái)麻省理工研究助理的頭銜和劍橋市的一間簡(jiǎn)陋公寓，即便如此，他卻依然無(wú)比開(kāi)心。

這一項(xiàng)目計(jì)劃運(yùn)用信息論、神經(jīng)生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和計(jì)算機(jī)等全套研究手段，探索大腦如何產(chǎn)生心智。麥卡洛克、皮茨在瓦薩街20號(hào)組建了新辦公室，共事的還有萊文與神經(jīng)科學(xué)家帕特里克?沃爾（Patrick Wall）。他們?cè)陂T(mén)上貼了一塊牌子，上面寫(xiě)著“實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)論”（Experimental Epistemology）。

如今皮茨與麥卡洛克重逢，維納、萊文也在其中，一切似乎都為取得突破、掀起變革做好了準(zhǔn)備。神經(jīng)科學(xué)、控制論、人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)——這些領(lǐng)域都即將迎來(lái)一場(chǎng)知識(shí)爆炸。天空（或是心智），就是他們的極限。

此后，皮茨開(kāi)始酗酒，漸漸疏遠(yuǎn)了朋友，還一把火燒掉了自己的博士論文，連同所有筆記與研究手稿也一并焚毀。

然而，這場(chǎng)重逢中，有一個(gè)人始終不悅，那就是維納的妻子瑪格麗特?維納（Margaret Wiener）。眾所周知，她控制欲強(qiáng)、思想保守且拘謹(jǐn)古板，尤其反感麥卡洛克對(duì)丈夫的影響。麥卡洛克常在自己康涅狄格州老萊姆鎮(zhèn)的家庭農(nóng)場(chǎng)舉辦熱鬧的聚會(huì)，那里思想自由交流，大家還會(huì)一起裸泳。麥卡洛克以前在芝加哥，這種事瑪格麗特還能眼不見(jiàn)心不煩，但如今他要來(lái)劍橋，她絕不能容忍。

于是，瑪格麗特編造了一個(gè)謊言。她跟維納謊稱，他們的女兒芭芭拉之前在麥卡洛克芝加哥的家中借住時(shí)，被“他那群年輕伙伴”引誘了。維納立刻給威斯納發(fā)了一封怒氣沖沖的電報(bào)：“請(qǐng)告知（皮茨與萊文），我將永久終止所有與你們的合作項(xiàng)目。此后他們歸你管了，維納。”從此，他再也沒(méi)有和皮茨說(shuō)過(guò)話，也從未向皮茨解釋過(guò)原因。[3]

對(duì)皮茨而言，這成了他人生衰敗的開(kāi)端。維納曾是他生命中的父親般的存在，卻如此毫無(wú)預(yù)兆地拋棄了他。這對(duì)皮茨而言遠(yuǎn)比簡(jiǎn)單的失去更可怕，一切毫無(wú)邏輯。

另一邊，麻省理工20號(hào)樓的地下室里，就在一只裝滿蟋蟀的垃圾桶旁，萊文養(yǎng)了一群青蛙。當(dāng)時(shí)生物學(xué)家普遍認(rèn)為，眼睛就像一塊相片底片，會(huì)被動(dòng)記錄光點(diǎn)，再將這些光點(diǎn)逐點(diǎn)傳遞給大腦，由大腦承擔(dān)解讀信息的主要工作。萊文決定驗(yàn)證這一觀點(diǎn)：他切開(kāi)青蛙的顱骨，將電極連接到它們視神經(jīng)的單根纖維上。

?亨貝托?馬圖拉納的《青蛙的眼睛告訴青蛙的大腦什么》 圖源：swarajyamag

萊文與皮茨、麥卡洛克，以及智利生物學(xué)家兼哲學(xué)家亨貝托?馬圖拉納（Humberto Maturana）開(kāi)展合作。他們給青蛙施加各種視覺(jué)刺激，如調(diào)節(jié)光線的明暗、展示自然棲息地的彩色照片、用磁鐵吊著假蒼蠅，然后記錄下青蛙眼睛在向大腦傳遞信息之前，對(duì)這些刺激的“感知”。結(jié)果令所有人震驚：眼睛不僅會(huì)記錄所見(jiàn)景象，還會(huì)就對(duì)比度、曲率、運(yùn)動(dòng)等視覺(jué)特征信息進(jìn)行過(guò)濾和分析。

1959年，他們?cè)凇肚嗤艿难劬Ω嬖V青蛙的大腦什么》（What the Frog’s Eye Tells the Frog’s Brain）一文中報(bào)告了這一發(fā)現(xiàn)，如今這篇論文已成為該領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性文獻(xiàn)。文中寫(xiě)道：“眼睛以一種高度組織化、經(jīng)過(guò)編碼的‘語(yǔ)言’與大腦交流。”

這一結(jié)果徹底顛覆了皮茨的世界觀。在他此前的認(rèn)知中，大腦會(huì)借助嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)理邏輯工具，以數(shù)字方式逐個(gè)神經(jīng)元地處理信息；但事實(shí)卻是，眼睛中混亂的模擬過(guò)程承擔(dān)了至少部分解讀工作。萊文回憶道：“我們完成青蛙眼睛的研究后，他很清楚，即便邏輯在其中發(fā)揮了作用，其重要性和核心地位也遠(yuǎn)非人們所預(yù)期的那樣。這讓他很失望。他從未承認(rèn)過(guò)這一點(diǎn)，但這似乎讓已失去維納的友誼的他更加絕望�！�

一旦萬(wàn)物都被簡(jiǎn)化為受邏輯支配的信息，其實(shí)際運(yùn)作機(jī)制便不再重要——而實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的代價(jià)，便是對(duì)“本體論”的犧牲。

接連的壞消息，讓皮茨長(zhǎng)期以來(lái)的抑郁傾向愈發(fā)嚴(yán)重�！拔矣屑䝼�(gè)人煩惱，想聽(tīng)聽(tīng)你的建議�！逼ご脑谝环饨o麥卡洛克的信中寫(xiě)道，“過(guò)去兩三年里，我發(fā)現(xiàn)自己越來(lái)越容易陷入一種憂郁的冷漠，或是說(shuō)抑郁狀態(tài)。這種狀態(tài)帶來(lái)的影響是，讓世界中的積極意義似乎都消失了，以至于沒(méi)有任何事看起來(lái)值得費(fèi)力去做，無(wú)論我做什么、發(fā)生在我身上的事是什么，都變得無(wú)關(guān)緊要……”

換句話說(shuō)，皮茨正被他畢生所追尋的“邏輯”本身所困擾。他在信中寫(xiě)道，“這種抑郁或許“在所有接受過(guò)極度邏輯化教育、從事應(yīng)用數(shù)學(xué)工作的人身上都普遍存在：這是一種悲觀情緒，源于無(wú)法相信人們所說(shuō)的‘歸納原理’，或是‘自然齊一性’。既然我們無(wú)法先驗(yàn)地證明太陽(yáng)明天會(huì)升起（甚至無(wú)法先驗(yàn)地確定其可能性），那我們就無(wú)法確信它會(huì)升起�！�

與維納疏遠(yuǎn)后，皮茨的絕望開(kāi)始危及生命。他開(kāi)始酗酒，漸漸疏遠(yuǎn)朋友。當(dāng)學(xué)校為他頒發(fā)博士學(xué)位時(shí)，他拒絕簽署相關(guān)文件，還一把火燒掉了自己的博士論文，連同所有筆記與研究手稿。多年的心血——那項(xiàng)學(xué)界眾人翹首以盼的重要研究成果——被他付之一炬，珍貴的研究資料最終化為熵與灰燼。威斯納甚至提出，若萊文能找回論文的任何片段，就為實(shí)驗(yàn)室提供更多資助，但一切都已化為烏有。

皮茨仍保有麻省理工學(xué)院的教職，但這不過(guò)是名義上的安排。他幾乎不與任何人交流，還時(shí)常無(wú)故失蹤�！拔覀兠客矶家鋈フ宜比R文回憶說(shuō)，“眼睜睜看著他自我毀滅，簡(jiǎn)直是一種折磨�！�從某種意義上說(shuō)，皮茨始終還是那個(gè)12歲的孩子——依舊帶著被毆打留下的創(chuàng)傷，依舊像個(gè)逃家的少年，依舊在躲避這個(gè)世界。只是當(dāng)年那間能庇護(hù)他的發(fā)霉圖書(shū)館，如今換成了酒瓶的模樣。

學(xué)術(shù)遺產(chǎn)與生命終章：

皮茨與麥卡洛克的未盡之路

皮茨同麥卡洛克一起，為控制論和人工智能奠定了基礎(chǔ)。他們將精神病學(xué)從弗洛伊德式分析中抽離，引向?qū)λ季S的機(jī)械論式理解。他們證明了大腦具備計(jì)算能力，而心理活動(dòng)本質(zhì)就是信息處理。在此過(guò)程中，他們還揭示了機(jī)器的計(jì)算原理，為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的架構(gòu)設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵靈感。

得益于他們的研究，歷史上曾短暫地存在這樣一個(gè)時(shí)期：神經(jīng)科學(xué)、精神病學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)理邏輯與人工智能融為一體，讓萊布尼茨的最初構(gòu)想“人類(lèi)、機(jī)器、數(shù)字與心智，均以信息作為通用媒介”得以延續(xù)。金屬塊、灰質(zhì)團(tuán)塊（大腦）、紙上的墨跡（文字信息），這些表面看來(lái)截然不同的世間事物，本質(zhì)上均可相互轉(zhuǎn)化。

然而，隱患隨之而來(lái)：這種符號(hào)化抽象雖讓世界變得清晰可解，卻讓大腦本身愈發(fā)晦澀難明。一旦萬(wàn)物都被簡(jiǎn)化為受邏輯支配的信息，其實(shí)際運(yùn)作機(jī)制便不再重要——實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算的代價(jià)，便是對(duì)“本體論”的犧牲。

馮?諾依曼是首個(gè)察覺(jué)到這一問(wèn)題的人。在給維納的信中，他表達(dá)了這份擔(dān)憂并預(yù)見(jiàn)了人工智能與神經(jīng)科學(xué)日后終將分道揚(yáng)鑣。他寫(xiě)道：

“在圖靈、皮茨與麥卡洛克的重大積極貢獻(xiàn)被吸收理解后，情況并沒(méi)有變好，反而比以往更糟。誠(chéng)然，這些研究者以絕對(duì)且無(wú)可辯駁的普遍性證明了，任何事物都能通過(guò)合適的機(jī)制（尤其是神經(jīng)機(jī)制）實(shí)現(xiàn)——甚至某一種特定機(jī)制能具備‘通用性’。但反過(guò)來(lái)說(shuō)，若不開(kāi)展‘微觀’細(xì)胞學(xué)研究，我們對(duì)有機(jī)體功能的所有認(rèn)知與探索，都無(wú)法為神經(jīng)機(jī)制的進(jìn)一步細(xì)節(jié)提供任何線索。”

這種通用性，讓皮茨始終無(wú)法提出一個(gè)實(shí)用的大腦模型，他的研究因此被摒棄，幾乎被大腦研究領(lǐng)域遺忘。更重要的是，青蛙實(shí)驗(yàn)已然揭示了純粹以大腦為核心的邏輯思維觀的根本缺陷：大自然選擇了生命的混沌與復(fù)雜，而非邏輯的秩序與精確。而這一真相，皮茨或許始終無(wú)法理解。

他更無(wú)從知曉，盡管自己關(guān)于生物大腦的構(gòu)想未取得成效，這些想法卻推動(dòng)了數(shù)字計(jì)算時(shí)代的到來(lái)，催生了機(jī)器學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，以及所謂的心智聯(lián)結(jié)主義哲學(xué)。在他自己看來(lái)，他早已一敗涂地。

1969年4月21日（周六），波士頓貝絲?以色列醫(yī)院的病房里，皮茨因酗酒而震顫性譫妄，他雙手顫抖地給麥卡洛克寫(xiě)下了一封信。彼時(shí)麥卡洛克也正在困于彼得?本特?布里格姆醫(yī)院的心臟重癥監(jiān)護(hù)病房�！奥�(tīng)聞你輕度冠心病發(fā)作……現(xiàn)在身上連了許多傳感器，接著護(hù)士持續(xù)監(jiān)測(cè)的面板和警報(bào)器，連翻身都做不到。毫無(wú)疑問(wèn)，這很有控制論的意味。但這一切都讓我無(wú)比難過(guò)。”而當(dāng)時(shí)皮茨已住院三周，入院原因是肝臟問(wèn)題與黃疸。

1969年5月14日，沃爾特?皮茨在劍橋的一間寄宿公寓里孤獨(dú)離世，死于食管靜脈曲張破裂出血——一種肝硬化的并發(fā)癥。四個(gè)月后，麥卡洛克也與世長(zhǎng)辭。失去彼此，對(duì)他們而言或許才是最大的悖論。那個(gè)延續(xù)了二十六年的回路，就這樣斷了。無(wú)聲，卻有回響。

?1949年，麥卡洛克（右）與皮茨（左）圖源：semanticscholar.org

編譯后記

編譯沃爾特?皮茨的故事時(shí)，最直觀的感受是其學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)與人生軌跡的強(qiáng)烈反差：他以邏輯為核心，為控制論、人工智能及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)架構(gòu)奠定基礎(chǔ)，卻因人際變故與認(rèn)知沖擊陷入困境，甚至焚毀手稿。

編譯中，我重點(diǎn)梳理了神經(jīng)邏輯模型、控制論發(fā)展等復(fù)雜概念，以及皮茨與麥卡洛克、維納的關(guān)系脈絡(luò)，力求平衡專(zhuān)業(yè)性與可讀性。仍有疑問(wèn)：若他的博士論文留存，是否會(huì)為神經(jīng)科學(xué)帶來(lái)更多突破？深入了解可參考《信息時(shí)代的隱秘英雄》與麥卡洛克《心靈的化身》，以補(bǔ)充更多背景細(xì)節(jié)。

原作鏈接：

https://nautil.us/the-man-who-tried-to-redeem-the-world-with-logic-235253/

1. All letters retrieved from the McCulloch Papers, BM139, Series I: Correspondence 1931–1968, Folder “Pitts, Walter.”

2. All Jerome Lettvin quotes taken from: Anderson, J.A. & Rosenfield, E. Talking Nets: An Oral History of Neural Networks MIT Press (2000).

3. Conway F. & Siegelman J. Dark Hero of the Information Age: In Search of Norbert Wiener, the Father of Cybernetics Basic Books, New York, NY (2006).

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