Научно-популярный журнал Nautilus опубликовал пронзительный материал об учёном-самоучке , широко известном в узких кругах интересующихся искусственным интеллектом.

Подробную биографию Питтса редакция журнала восстановила по личным письмам Питтса, сохранившимся в архиве Американского философского общества.

Детство изгоя

Уолтер Питтс с детства был изгоем среди ровесников; добавьте к этому непростую семью во главе с отцом-котельщиком, нередко пускавшим в ход кулаки, и криминогенную обстановку Детройта. От жестоких насмешек соседских детишек Уолтер прятался в местной библиотеке. Там он и изучил основы греческого, латыни, логики и математики. Здесь, в спокойной сени полок с книгами, ему было гораздо комфортней, чем дома, где отец призывал Уолтера бросить школу и устроиться на работу.

Бездомный гений и алкоголик, Уолтер Питтс. Источник: nautilus

В один из таких вечеров в библиотеке Питтс наткнулся на трёхтомник «Начала математики» (Бертран Рассел и Альфред Уайтхед, 1910-1913 гг.). Это фундаментальный труд по логике и философии математики, являющийся одним из самых влиятельных в истории. Три дня Питтс безотрывно поглощал 2 000 страниц этой научной работы, и в конце концов обнаружил несколько ошибок. Решив, что Бертрану Расселу необходимо о них узнать, мальчик написал математику подробное письмо с их указанием. Рассел не только ответил на сообщение мальчика, но и пригласил Питтса стать студентом магистратуры Кэмбриджского университета.

Питтс, может быть, и согласился бы, да не мог - ему было лишь 12 лет на тот момент.

Но три года спустя, когда Рассел должен был нанести визит в Университет Чикаго, Питтс сбежал из дома и направился в Иллинойс. Больше он свою семью никогда не видел.

Пересечение двух судеб

В 1923 году, год спустя после рождения Питтса, Уоррен МакКаллок как раз грыз гранит «Начал математики». На этом сходство между Питтсом и Уорреном заканчивается. МакКаллоку на тот момент исполнилось 25 лет, он был выходцем из образованной семьи юристов, врачей и инженеров и получил прекрасное образование - изучал математику в колледже Хэйверфорд в Пенсильвании, а затем философию и психологию в Йельском Университете. В 1923 году Уоррен готовился получить докторскую степень в области нейрофизиологии, в душе оставаясь философом. В то время пышным цветом распустилась теория психоанализа, но Уоррен не был её сторонником. Он был уверен, что все потайные уголки и загадки нашего сознания в основе своей имеют чисто механические связи между нейронами в мозге.

Невзирая на то, что судьбы МакКаллока и Питтса шли настолько разными путями, в итоге им было предначертано стать верными друзьями и коллегами до конца жизни. Вместе эти два человека создадут первую механистическую теорию сознания, первые математические модели нейрона, разработают компьютерную логику и станут основоположниками теории искусственного интеллекта.

И всё же это история не только о плодотворном научном сотрудничестве. Это история о дружбе, хрупкости разума и беспомощности великой математической логики в нашем несовершенном жестоком мире.

Уоррен МакКаллок. Источник: nesfa.org

Странно выглядел этот альянс - МакКаллок и Питтс. МакКаллоку на момент знакомства с Питтсом было 42 года: уверенный в себе сероглазый бородач и полуночник, любитель покурить трубку, насладиться поэзией, философией и стаканом виски. Питтс - скромный невысокий восемнадцатилетний паренёк с высоким лбом, добавлявшим ему возраста, в очках, с пухлыми губами на квадратном лице. Познакомил их студент медицинского факультета Джером Леттвин. При первом же разговоре эти двое выяснили, что у них есть общий кумир: Готфрид Лейбниц. Их обоих восхищала попытка философа XVII века создать азбуку человеческих мыслей, каждая буква которой соответствовала бы какой-либо концепции, что позволило бы оперировать ими так же, как числами.

МакКаллок в том разговоре рассказал Питтсу, что он пытался создать модель человеческого мозга, используя формальную логику Лейбница. Он был вдохновлён идеями «Начал математики», в которой вся математика сводилась к логике с помощью некоторого набора аксиом. Между аксиомами существовали отношения фундаментальных логических операций - конъюнкции («и»), дизъюнкции («или») или отрицания («не»). С помощью этих простейших операций создатели «Начал» и доказывали наиболее сложные теоремы современной математики.

МакКаллок же, читая этот труд, думал о нейронах. Он знал, что нейрон в мозге активируется только тогда, когда от близлежащих нейронов в синапс поступит достаточное количество сигналов. МакКаллок предположил, что нейроны действуют по бинарной схеме - они находятся либо во включенном состоянии, либо в выключенном. В этом смысле сигнал нейрона является аксиомой, а нейроны работают как логическая воронка - вбирая в себя несколько сигналов, а выпуская лишь один.

А потом вышло свежее исследование молодого британского математика Алана Тьюринга, которое доказывало, что машина способна произвести любые математические вычисления, и МакКаллок убедился в том, что наш мозг работает почти как машина Тьюринга, то есть использует логику нейросетей для произведения вычислений. Он полагал, что нейроны связаны друг с другом по законам формальной логики, и с помощью этих связей выстраиваются сложнейшие мыслительные цепочки.

Питтс сразу понял замысел МакКаллока и точно знал, какие математические инструменты использовать для доказательства этой гипотезы. В воодушевлении МакКаллок предложил юноше жить в своём загородном доме под Чикаго вместе со своей семьёй. Это была типичная обитель творческой интеллигенции, где вечерами собирались представители разных её слоёв, обсуждали вопросы психологии, спорили о политике, читали стихи и слушали музыку на фонографе.

А поздно ночью, когда жена и дети МакКаллока уже мирно спали, двое учёных, опустошая очередную бутылку виски, пытались создать компьютеризированную модель нейрона.

До знакомства с Питтсом МакКаллок никак не мог выбраться из исследовательского тупика: выходной сигнал последнего нейрона в цепи вполне мог становиться входным сигналом первого - нейронам ничто не мешало зацикливаться. У МакКаллока не было ни малейшего понятия. как смоделировать такую ситуацию математически. С точки зрения логики цикл имеет все признаки парадокса: следствие становится причиной и наоборот. МакКаллок каждой нейронной связи присваивал временную отметку: первый нейрон в цепочке активировался во время t, следующий - в t+1 и так далее. Но когда цепочка замыкалась, логика ломалась.

Питтс знал, как решить эту проблему. Он использовал модулярную арифметику, где значения в системе чисел повторяются после достижения определённого фиксированного модуля (так происходит с обозначением часов в сутках, например). Питтс показал своему другу, что в его вычислениях понятия «до» и «после» потеряли всякий смысл, поэтому временное значение стоит вовсе убрать из уравнения. Если вы видите молнию в небе, ваше зрение посылает сигнал в головной мозг, в нейронную цепь. Вы можете восстановить путь сигнала, начиная с любого нейрона в цепи, и определить длительность вспышки молнии. Это не работает, если нейронная цепь зациклена. В таком случае информация, в которой зашифрована вспышка молнии, просто бесконечно ходит по кругу. Она никак не связана с временным периодом, в который произошла эта вспышка. Эта информация становится «идеей в безвременье». Иными словами, памятью.

Вычисления Питтса помогли друзьям получить механистическую модель мышления - первый аргумент в пользу того, что человеческий мозг является по сути процессором, обрабатывающим информацию.

Объединяя простые бинарные нейроны в цепочки и циклы, учёные показали, что мозг может произвести любую возможную логическую операцию и произвести любые вычисления, доступные гипотетической машине Тьюринга.

Это помогло понять, каким образом мозг осуществляет вычленение информации и строит из полученных элементов иерархические структуры - иными словами, каким образом происходит мышление.

Свои наблюдения МакКаллок и Питтс опубликовали в работе «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности» , опубликованной в 1943 г. Созданная ими модель работы мозга была слишком упрощена, чтобы быть биологически точной, но она блестяще доказывала основные принципы. По их догадке, мышление человека не может описываться мистическими обоснованиями Фрейда. Вот что сказал МакКаллок своим студентам факультета философии:

Впервые в истории науки мы наконец знаем, как мы получаем знания.

Отношения с МакКаллоком стали для Питтса тем многим, чего ему не хватало в детстве - принятие интересов, дружба, интеллектуальное партнёрство. МакКаллок стал для Питтса отцом.

Великие амбиции

Вскоре Питтс познакомился с одним из ведущих интеллектуалов XX века, великим математиком и философом, основателем кибернетики Норбертом Винером. Встретились они в кабинете Винера в Массачусетском технологическом институте. Сами того не замечая, Винер и Питтс в ходе первой встречи убористо исписали две огромных учебных доски, висящих в кабинете - настолько они увлеклись сложным доказательством одной математической проблемы.

Винер предложил Питтсу получить докторскую степень по математике в МТИ. Это было против всех правил, поскольку Питтс не получил высшего образования.

Но уже в 1943 г. Питтс стал студентом МТИ, где приступил к учёбе под наставничеством одного из самых влиятельных учёных мира.

Винер хотел, чтобы Питтс продолжил работу над созданием более реалистичной модели мозга. В продолжении таких исследований он видел будущую возможность использования нейросетей в робототехнике и будущем свершении киберреволюции. Он понимал, что для создания реалистичной модели мозга, состоящего из сотни миллиардов нейронов, необходимо иметь под рукой достаточный объём статистических данных. А уж в статистическом анализе и теории вероятностей Винер был силён как никто другой.

Питтс начал свою работу с того, что понял один простой принцип: несмотря на то, что в генах человека зашифрована информация об основных свойствах нервной деятельности, они не могут предопределять развитие огромного количества синаптических связей в головном мозге. Поэтому возможно было начать с изучения случайно выбранных нейронных цепочек, в которых, скорее всего, и будет содержаться необходимая информация. С помощью статистической механики и процесса случайной модификации количества нейронных связей он собирался смоделировать процесс структурирования информации в мозге. Создание такой рабочей модели откроет путь к обучению машин.

В письме своему другу МакКаллоку в 1943 г. Питтс пишет:

[моя работа с Винером] станет первым компетентным обоснованием статистической механики в самом общем смысле и возможным её применением в выведении психологических принципов поведения человека из нейрофизиологических законов микромира... Разве не здорово?

Вскоре Питтс на конференции в Принстоне познакомился с легендарным Джоном фон Нейманом. Так постепенно сложилась первая научная группа кибернетиков: Винер, Питтс, МакКаллок, Леттвин (помните, тот студент, который познакомил МакКаллока с Питтсом?) и фон Нейман. И именно самоучка Питтс, некогда сбежавший из дома, был головным центром группы. Ни одна статья не публиковалась без согласия и правок Питтса. Леттвин вспоминает:

Он, без сомнений, был нашим гением. Он прекрасно разбирался в химии, физике, истории, ботанике... Его ответ на любой вопрос можно было записывать и выпускать в качестве учебника. В его восприятии мир представлялся чрезвычайно сложной и замысловатой структурой.

В 1945 г. фон Нейман начал работу над первым проектом отчёта о EDVAC, где было опубликовано описание логического устройства вычислительной машины с хранимой в памяти программой - та концепция, которая впоследствии стала известна как «архитектура фон Неймана».

это потомок культовой ЭВМ ЭНИАК, несовершенство которой быстро стало очевидным. ЭНИАК скорее вёл себя как гигантский электронный калькулятор, а не как компьютер. Для того, чтобы внести изменения в программу расчётов, необходим был утомительный процесс перекоммутации и длительная работа нескольких операторов по замене и сортировке перфокарт, а также по замене перегоревших ламп. После каждого перепрограммирования ЭНИАК как будто становился новым компьютером, и всю работу необходимо было начинать заново. Фон Нейман предположил, что избавление от необходимости перекоммутировать машину при перепрограммировании может значительно ускорить процесс обработки данных. Если бы компьютер мог запомнить свою конфигурацию, дело пошло бы гораздо быстрее. В этом и была идея EDVAC.

Джон фон Нейман рядом с компьютером IAS, прибл. 1950 г. Справа - обложка проекта отчёта по EDVAC.

Недавно Всероссийское общество изобретателей и рационализаторов обнародовало статистику, претендующую на сенсацию. Оказывается, более половины всех изобретений в России принадлежат людям, далеким от науки и зачастую не окончившим даже одиннадцати классов. Руководствуясь принципом «все гениальное просто», современные Кулибины придумывают полезные приспособления, которые со временем наверняка войдут в повседневный обиход. На их счету и незамерзающие проруби, и автомобильные рули, трансформирующиеся в столы, и особые шприцы, которых не боятся даже младенцы.

Непрофессиональные изобретатели снова и снова доказывают: чтобы сделать открытие, необязательно годами корпеть в лабораториях. Иногда достаточно просто раскинуть мозгами. Так, житель Набережных Челнов Сергей Екимов совершил настоящий прорыв в области дизайна автомобилей . Он предложил снабдить руль широкой круглой пластиной, которую во время стоянки можно откинуть и использовать как письменный или обеденный стол. На днях изобретение было запатентовано и, по сообщениям местных СМИ, им уже успели заинтересоваться представители российского автопрома.

Жителю Ярославля Денису Ефимову на дружеской вечеринке пришла в голову мысль: «Хорошо бы совместить выпивку и закуску». Сказано-сделано: Денис начал работать над созданием стаканчиков из шоколада . Несколько экспериментов — и удобная тара для алкогольных напитков, йогуртов и мороженого готова. Мало того, изобретение еще и недорогое: самые лучшие стаканчики получаются из дешевых сортов шоколада. В местных барах напитки в таких стаканах расхватываются как горячие пирожки.

Мало кому приходит в голову усовершенствовать и такую привычную вещь, как шприц. Гражданин Украины Владимир Макаров и россиянин Владислав Кропачев придумали, как сделать так, чтобы мысль об инъекции не вызывала ужас у человека. «Идея проекта возникла спонтанно, когда некоторое время назад я принимал лекарства против простуды, — рассказывает Владимир Макаров. — В тот момент я подумал: как удобно, что можно принимать таблетки дома и не надо лишний раз идти к врачу. А что если и инъекции можно делать так же самостоятельно? Первый образ, который пришел в голову, — обычная кнопка». Новый шприц-кнопка выглядит совершенно безобидно: формой напоминает детскую соску, иглы не видно. Русско-украинское изобретение планируют применять в педиатрии: вид небольшой красной кнопочки, в отличие от острого шприца, детей не пугает.

Настоящий подарок «моржам» преподнес житель Барнаула Иван Алешков . Он придумал, как сделать так, чтобы прорубь не замерзала даже при сверхнизких температурах. Вода на дне зимой намного теплее, чем на поверхности. Именно это свойство Иван и взял на вооружение. Оказалось, что если перемешивать «глубинную» воду с «поверхностной», то прорубь не замерзнет. «Вечный рай для моржей» уже построен в Барнауле, на очереди — соседние города.

Эксперты убеждены: недостаток образования качеству изобретений не помеха. «Что-то гениальное может придумать и непрофессионал. Если у человека есть талант к изобретательству, то это не от института, а от природы, — пояснил „НИ“ председатель московской городской организации Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов Дмитрий Зезюлин . — Сейчас именно самоучки придумывают больше 50% изобретений. В этом нет ничего плохого. Мы всячески поддерживаем талантливых ребят, которые приносят новые и интересные идеи. Если их работа отвечает требованиям, то она будет запатентована и сможет появиться на рынке».

Михаи́л (Миха́йло) Васи́льевич Ломоно́сов (8 ноября 1711 , деревня Мишанинская, Россия - 4 апреля 1765 , Санкт-Петербург, Российская империя) - первый русский учёный-естествоиспытатель мирового значения, энциклопедист, химик и физик; он вошёл в науку как первый химик, который дал физической химии определение, весьма близкое к современному, и предначертал обширную программу физико-химических исследований; его молекулярно-кинетическая теория тепла во многом предвосхитила современное представление о строении материи и многиефундаментальные законы, в числе которых одно из начал термодинамики; заложил основы науки о стекле. Астроном,приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт, утвердил основания современного русского литературного языка,художник, историк, поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики. Разработал проект Московского университета, впоследствии названного в его честь. Открыл наличие атмосферы у планеты Венера.Действительный член Академии наук и художеств (адъюнкт физического класса с 1742 , профессор химии с 1745).

Михаил Васильевич Ломоносов сумел объять в своём творчестве все главные области знаний, фундаментальные, основополагающие их проблемы, и настолько глубоко проникнуть в самую сущность непонятых в его время явлений, настолько идти впереди своего времени, что и сейчас лишёнными даже малого преувеличения звучат слова В. И. Вернадского, сказанные более чем сто лет назад о М. В. Ломоносове, как о предстающем «нашим современником по тем задачам и целям, которые он ставил научному исследованию»

Михаил Васильевич Ломоносов сумел объять в своём творчестве все главные области знаний, фундаментальные, основополагающие их проблемы, и настолько глубоко проникнуть в самую сущность непонятых в его время явлений, настолько идти впереди своего времени, что и сейчас лишёнными даже малого преувеличения звучат слова В. И. Вернадского, сказанные более чем сто лет назад о М. В. Ломоносове, как о предстающем «нашим современником по тем задачам и целям, которые он ставил научному исследованию»

Об энциклопедизме М. В. Ломоносова с определённостью говорит и сам перечень трудов его, это отмечают как представители естествознания, так и гуманитарии.

Основной областью своей деятельности М. В. Ломоносов считал химию, но как показывает его наследие, эта дисциплина, вступая на разных этапах его творчества во взаимодействие с другими разделами естествознания, оставалась в неразрывной связи с ними в контексте всего разнообразия его исследований, которые, в свою очередь, пребывали во взаимосвязи между собой. Такое логическое единство является следствием понимания им единства природы и существования немногих фундаментальных законов, лежащих в основе всего целостного многообразия явлений. Это логическое единство демонстрируют не только его труды, относящиеся к естественным наукам и философии - оно прослеживается между ними и его поэтическим творчеством. а учитывая вышесказанное, не только потому, что в отдельных случаях оно становится «прикладным» по отношению к ним, выполняя функцию своеобразной «рекламы» - когда он использовал весь дар своего красноречия, ища поддержки изысканий, в целесообразности которых был твёрдо убеждён и страстно заинтересован и как естествоиспытатель-теоретик, и как последовательный практик («Письмо о пользе Стекла»). Учёный мечтал построить всю свою «Натуральную философию» на основе объединяющих идей, в частности, на основе идеи о «коловратном (вращательном) движении частиц».

Не повторяя уже сказанного об универсальности научного творчества учёного, можно, тем не менее, привести ещё один показательный пример фундаментальной многосторонности его интересов, «дальнобойности ума» - по словам Н. Н. Качалова, причём относится он, этот пример, к области, занимавшей далеко не первостепенное место в круге интересов М. В. Ломоносова. Выдающийся русский геолог и почвовед В. В. Докучаев пишет в своих лекциях, изданных в 1901 году: "На днях проф. Вернадский получил поручение от Московского университета разобрать сочинения Ломоносова, и я с удивлением узнал от проф. Вернадского, что Ломоносов давно уже изложил в своих сочинениях ту теорию, за защиту которой я получил докторскую степень, и изложил, надо признаться, шире и более обобщающим образом.

Костромской мещанин, в детстве выучился грамоте при слабой и неумелой помощи матери. Жизнь его протекла в основном на службе в землемерном ведомстве. В 1842 Зарубин был определён на службу в костромскую губернскую чертёжную, в 1854 перемещён в Москву в Межевую канцелярию, старшим землемерным помощником, с1858-1860 служил землемером в департаменте уделов. Весь этот период службы прошёл для Зарубина с большими неприятностями и лишениями, источник которых лежал в изобретённых им точных приборах для правильного измерения и точного нанесения на бумагу измеренных площадей земной поверхности. Планы присяжных землемеров передавались на поверку Зарубину, который при посредстве прибора своего изобретения находил те планы неверными, что сильно возбуждало против него составителей планов.

В 1864 Зарубин был причислен к министерству государственного имущества, в котором в должности помощника директора Императорского сельскохозяйственного музея служил до 1883 . И здесь ему также пришлось немало перенести от лиц, завидовавших его изобретательским способностям. В 1853 Зарубин представил в Академию наук несколько изобретённых им инструментов, относящихся к межевому делу. Академия наградила изобретения Демидовской премией, а описание их издала на свой счёт. Демидовской премии удостоен и его планиметр-самокат (1855) . Императорское вольно-экономическое общество наградило золотыми медалями его многосильный гидропульт (1866) и водоподъёмник (1867). Всероссийская выставка 1882 также наградила медалью его сельскохозяйственный пожарный насос.

Из-за отсутствия средств не были осуществлены следующие изобретения Зарубина: 1) несколько новых планиметров; 2) способ определения морской глубины на глубоких местах без помощи линя или верёвки; 3) способ определения скорости хода корабля во в любой момент с помощью стрелки и циферблата в каюте; 4) то же посредством музыкальных звуков; 5) автоматический способ определения пройденного кораблём пути с различными скоростями и 6) маятник, самосохраняющий постоянную длину при разных температурах.

Из напечатанных Зарубиным статей необходимо упомянуть: «Как решают простые русские люди вопрос об общинном владении землёю» («Труды Императорского Вольно-Экономического общества», 1865); «О водоподъёмных машинах вообще» (там же, 1866); «Теория пожарных насосов» (там же); «Определение плотности воздуха на разных высотах» («Природа и охота», 1878); «Устройство секундного маятника» (там же); «Научное разрешение вопроса об ассенизации Санкт-Петербурга по проекту Линдлея» (брошюра, 1886).

В память Зарубина Императорское Вольно-Экономическое общество учредило золотую медаль.