尝试用逻辑理解世界的人

从离家出走的孩子，到神经科学的先驱，再到孤僻的酒鬼。

1923年4月23日，沃尔特·匹兹出生于美国底特律市。匹兹小时候常被家里人和周围邻居的男孩们欺负。他最终找到了避难所——当地的一座图书馆。之后，图书馆成了他熟悉的环境，他在那里自学成才。他没有上学,因为他的父亲坚持让他辍学并出去工作。

最终，匹兹在图书馆里发现了《数学原理》，是由两名英国哲学家伯特兰·罗素和阿弗烈·怀海德所著的三卷丛书。在书中，作者尝试了把所有的数学都还原为纯粹的逻辑。匹兹花了三天时间，就把丛书每一页都读完了——总共有近2000页——并标注了书中的一些错误。他认为作者们应该知道这些错误，于是就给罗素写了一封信。罗素不仅回信了，而且他还邀请匹兹来英国剑桥大学当他的研究生。但匹兹没有去，因为他当时才12岁。三年之后，当匹兹听到罗素将要到访芝加哥大学，这个15岁的男孩就离开了家奔向了芝加哥。从此，他再也没有与家人见过面。

建立第一个大脑模型

匹兹到了芝加哥大学后，偶尔做一些粗活，有机会就去听罗素的演讲。在演讲会那里，他遇到了一位年轻的美国医学学生杰罗姆·莱特文，这个年轻人后来成为他的生活和事业上的好友。

1940年，莱特文把匹兹介绍给了伊利诺伊大学新来的精神病学教授沃伦·麦卡洛克。42岁的麦卡洛克和匹兹第一次交谈时，他们马上发现他们有很多共同之处。而麦卡洛克则成为了匹兹生命中最重要的人。

在那个年代，弗洛伊德的精神分析学占领了整个心理学领域。麦卡洛克虽然是精神病学教授，但他并不相信弗洛伊德的分析心理学。他认为神秘的心理学活动纯粹来自于大脑的神经活动。麦卡洛克也读过《数学原理》，受此书的启发，他想试图用逻辑来建立一个大脑模型。麦卡洛克知道，刺激达到或超过最低阈值（又叫临界值，是指一个效应能够产生的最低值或最高值）时，大脑的神经元才会放电，所以他推测大脑的工作系统是二进制的——神经元的放电或不放电。他认为，神经元如同一个二进制的逻辑门，通过改变神经元的放电阈值，可以执行各种逻辑运算。

当时，来自英国的数学家阿兰·图灵发表了文章，论证了机器有能力计算任何函数。麦卡洛克开始确信，大脑就是一台用逻辑进行计算的机器。

麦卡洛克向匹兹解释了他的项目，匹兹马上理解了并知道可以使用哪些数学工具。麦卡洛克邀请了匹兹住在他的家里。每到深夜，当麦卡洛克的妻子和孩子入睡后，麦卡洛克和匹兹倒上威士忌，盘坐下来，开始探讨如何用逻辑来建立一个大脑模型。

在匹兹到来之前，麦卡洛克就遇到了困境。神经元会不可避免地形成一个环，这样最后一个神经元的输出会变成第一个神经元的输入——一个自咬尾巴的神经网络。从逻辑的角度来看，一个循环看起来很像悖论：结论变成前提，结果变成原因。麦卡洛克不知道如何处理。

但现在，匹兹知道如何解决这个问题。他认为，如果人看到天空有一道闪电出现，那么眼睛就会把信号传给大脑。闪电引起的信息在神经元上都会即现即逝。但是当信息传到一个神经环里时，包含闪电的信息会在这个环里永远地旋转下去，也就是形成了一段记忆。

搞清楚了这个问题后，麦卡洛克和匹兹最终提出了世界上第一个大脑模型，而且第一次表明大脑是一个信息处理器。他们的研究表明，将二进制的神经元连接成各种链和环，大脑就可以实现任何逻辑操作和计算，类似图灵所假设的机器。另外，他们所发现的神经环，也揭示了大脑是如何存储信息的。虽然他们的模型与真正的大脑相比过于简单，但麦卡洛克和匹兹认为，我们无需笼罩在弗洛伊德的神秘主义气氛之下，通过逻辑我们有能力了解大脑。

成为科学明星

匹兹在麦卡洛克那里获得了他所需要的一切——认同感、友谊、知音，甚至得到了他从未有过的父亲般的温暖。尽管他住在麦卡洛克的家里时间并不长，但匹兹在他的余生之中都把这个住所称为自己的家。而对于麦卡洛克来说，匹兹是他最重要的合作者，他可以帮助麦卡洛克把许多初步的想法变为成熟的想法。

三年后，匹兹来到麻省理工学院，他也给另一个人留下了好的印象。这个人就是数学家、哲学家和控制论创始人诺伯特·维纳。匹兹来的时候，维纳正在黑板上演算数学，而匹兹对此提了些问题和建议。这使维纳对匹兹产生了钦佩之情，许诺会授予他麻省理工学院数学博士学位，匹兹当然接受了。于是匹兹离开了麦卡洛克的家，离开了芝加哥，在维纳的指导下，开始就读麻省理工学院。

维纳想让匹兹把他的大脑模型变得更加现实一些。尽管匹兹和麦卡洛克的研究工作取得了一定的进展，但他们的模型过于简单，无法表现真实大脑的所有特性。维纳认为，如果要提出一个包含近1000亿个神经元的大脑模型，得需要统计力学，而统计力学是维纳最擅长的。

匹兹也意识到，尽管基因编码里应包含神经系统的特性，但是基因肯定不可能提前决定大脑中近1000万亿个突触链接方式——因为这些信息量巨大，基因装不下。他认为本质上神经网络是随机开始的，随着时间的推移，通过改变神经元的阈值，随机性会逐渐变得有序，信息就会出现。他开始用统计力学研究这个过程。

到了1945年6月，数学家冯·诺依曼发表了著名的《关于EDVAC的报告草案》，在这篇报告里，他提议用麦卡洛克和匹兹的大脑模型来搭建世界上第一台可存储数据和程序的二进制计算机，即EDVAC。他建议用真空管替代神经元，按照麦卡洛克和匹兹的理论搭建起来，就可以计算任何可计算的问题。为了把程序存储起来，计算机需要存储功能，这就需要匹兹的神经环发挥作用。冯·诺依曼的报告标志着现代计算机时代的来临，而这个报告的出现离不开麦卡洛克和匹兹所做的研究。

1946年，他开始在麻省理工学院教数学逻辑，并继续与维纳研究大脑的统计理论。在这期间，匹兹已成为一位冉冉升起的科学明星。

天才的陨落

尽管他在学术上不断取得成功，但是匹兹特别想念麦克洛克，麦克洛克又何尝不是如此？1952年，麻省理工学院邀请麦克洛克来这里开展脑科学的新项目，麦克洛克明白这是他与匹兹再次合作的机会，他就果断地放弃了终身教授职位和芝加哥的大房子，来到了麻省理工学院。匹兹和他的朋友莱特文等人随即加入到了这个项目中。

但是有一个人对麦克洛克的到来感到不满：维纳的老婆。维纳的老婆是个保守的女人，她怕豪放的麦克洛克影响到她的丈夫。于是她杜撰了一个故事，说麦克洛克小组里有人勾引他们的女儿。维纳马上火了，取消了与麦克洛克小组的所有合作项目，而且再也没跟匹兹说过话，也没告诉他这是为什么。维纳曾经像父亲一样对待他，现在却莫名地抛弃他。这不只是一个损失。这事情比想象的更糟糕：它不符合逻辑。

然后就是青蛙的问题。麻省理工学院的地下室有很多蟋蟀，莱特文养了一群青蛙。当时生物学家认为，眼睛如同照相底片，被动地记录光点，然后把这些信息传给大脑。莱特文决定检测一下。

莱特文与匹兹、麦克洛克等人经过研究发现，青蛙的眼睛不仅仅记录它所看到的，而且还会过滤和分析那些有关对比度、曲率和运动等的视觉信息。也就是说，从青蛙的眼睛传到大脑的信息已经被加工过了。1959年，他们发表了这个研究成果，论文标题为《青蛙的眼睛告诉大脑什么》。而这篇论文成为了被引用次数最多的论文之一。

上面的研究表明，青蛙眼睛的视觉细胞，并不只是对光线有无被动地产生反应，它们还有一些其他的功能，所以青蛙眼睛并不是严格的开-关这样简单的逻辑设备。这动摇了匹兹世界观的核心——他曾认为神经元的活动可以用纯粹的逻辑完整地描述。为此，再加上维纳与他断绝关系，匹兹便一蹶不振，陷入不断加剧的抑郁之中。他开始酗酒，逃离他的朋友，也不想要麻省理工学院颁发给他的博士学位，还放火烧掉了他的博士论文以及他所有的笔记和论文。匹兹的多年重要工作成果，从信息变成了熵和烟灰。

在这之后，虽然匹兹仍受雇于麻省理工学院，但是他很少与人说话，经常失踪。莱特文等人不得不夜复一夜地寻找他。在某种程度上，匹兹对于他们来说仍像12岁的孩子，常常被殴打，常常逃跑，常常躲到图书馆里。不过此时他手里拿的不是书，而是酒瓶。

1969年4月21日，住在医院里的匹兹的手因震颤性谵妄而不停地晃动，但他还给住在另一家医院的麦克洛克写了封信。匹兹被诊断患有肝病和黄疸病并在医院里住了三个星期。1969年5月14日，匹兹因病独自死在自己的公寓里。而4个月后，麦克洛克也因病去世了。