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人工智能史话(三)

 叶老师YP 2019-10-21

  时间回到1872年的一天,在意大利米兰波河畔的一个小镇,阿比亚泰格拉索的疗养院里,一位29岁的医生在一次意外中将脑组织掉落在硝酸银溶液中。数周后,他用显微镜观察此脑组织,发现有几个细胞被染上了黑色。次年,他在意大利的医学杂志上发表了一篇短文,介绍这种现象,并称之为“黑色反应”。

  后来一位西班牙的医生借助这种技术长年持续观察中枢神经系统,并于1888年5月,发表了神经系统不连续和单个神经细胞存在的证据,由此创建了神经元理论,被后世认为是现代神经科学的起源。

  因为两人的杰出贡献,意大利人卡米洛·高尔基(Camillo Golgi)和西班牙人圣地亚哥拉曼·卡哈尔(SantiagoRamóny Cajal)共同获得了1906年诺贝尔生理学或医学奖。两人被后世尊为现代神经科学之父。

卡哈尔在实验室中沉思

# 人工神经网络

(以下内容主要节选自《逻辑与人生:一颗数学巨星的陨落》——《环球科学》杂志2016年第1期)

  1923年,沃尔特·皮茨(Walter Pitts)出生于底特律的一个穷苦家庭,皮茨的父亲是一个锅炉制造商,为了发泄情绪常常对他拳打脚踢,而邻街孩子对他也不友好。幸好皮茨所住的街区上有一座图书馆,皮茨一有时间就待在图书馆里。1935年,皮茨12岁那年,在图书馆里他偶然翻到了伯特兰·罗素(Bertrand Russell)的《数学原理》。

《数学原理》

  伯特兰·罗素年轻时就雄心勃勃,二十岁出头就立下宏愿,要写两个系列的“大书”:一个涵盖所有的科学领域;另一个涵盖所有的社会学领域。并且畅想:一个系列将从抽象出发,逐渐向应用靠拢,另一个系列则从应用出发,逐渐向抽象靠拢,最终交融成一个巨无霸系列。

  1910年,伯特兰·罗素的《数学原理》初稿完成。由于篇幅浩繁,罗素将手稿装了两个箱子,雇了四轮马车运到剑桥大学出版社。而罗素把当时的心情形容为:一个因照顾重病患而精疲力尽的人, 看到可恶的病患终于死去时的那种如释重负的感觉。

伯特兰·罗素

  皮茨坐下,读起了这部书。他连续三天都待在图书馆,从头到尾读完了这部近2000页的大部头著作,而且还发现了书中的几处错误。他认为应该让罗素知道这些错误,于是将这些细节都写在一封信里寄给了罗素。这给了罗素很深刻的印象,他不仅回了信,而且还邀请皮茨去英国剑桥大学当他的研究生。但皮茨家里是苦出身,连高中都读不起,英国留学自然未果。

  3年后,1938年15岁的皮茨听说罗素要去访问芝加哥大学,皮茨于是决定离家出走。从此,他就再也没有见过他的家人。

  在芝加哥皮茨还真见到了罗素,老罗遂把他推荐给那时也在芝加哥任教的鲁道夫·卡尔纳普(Rudolf Carnap)。

  卡尔纳普想看看这孩子到底有多聪明,就把自己的《语言的逻辑句法》一书送给皮茨,没过一个月,皮茨就看完了,把写满笔记的原书还给卡尔纳普。老卡惊为天人,于是给他在芝加哥大学安排了份打扫卫生的工作。

沃尔特·皮茨

  在芝加哥大学皮茨旁听罗素讲座期间,他认识了医学院的研究生杰罗姆·莱特文 (Jerome Lettvin), 后者把他介绍给了沃伦·麦卡洛克(Warren McCulloch),两人一见如故。

  1923年皮茨出生时,25岁的麦卡洛克也在学习《数学原理》。麦卡洛克本科在耶鲁学哲学和心理学,后在哥伦比亚大学分别取得了心理学硕士和医学博士的学位。

  麦卡洛克毕业后做了几年实习医生,先去了耶鲁大学研究神经生理学,后又去了伊利诺伊大学芝加哥分校,做精神病学系的教授。

沃伦·麦卡洛克

  麦卡洛克和皮茨相遇时已经有42岁。当时,皮茨在芝加哥没有固定住所,麦卡洛克就把皮茨带回自己家里住。麦卡洛克擅长神经科学,皮茨擅长数学,晚上,两个人就在一起讨论问题。

  1943年底,两个人共同发表了《神经活动中内在思想的逻辑演算》(A Logical Calculus of Ideas Immanent in Nervous Activity),提出了神经元的数学模型。这篇文章奠定了人工神经网络的基础,是现代深度学习的前身,其神经元的数学模型:M-P模型一直沿用至今。

  在不远的未来,以神经网络为基础思想的科学家们,会大大发展人工神经网络的成果。2016年,基于人工神经网络设计的AlphaGo,终于突破了计算机计算能力的限制,击败了人类围棋选手李世石,完成了上个世纪人类无法实现的梦想。

  如果说符号主义是利用逻辑学,自上而下的通过推理演绎的方式解决人工智能这个课题的话,人工神经网络则是利用神经科学,自下而上的通过模拟人脑思考的原理来解决人工智能这个课题。

  这些科学家们形成了人工智能中的另一个重要的派别,后世称其为“联结主义(Connectionists)”。

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