【书评】维纳:控制论之父鲜为人知的悲惨遭遇

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【书评】维纳:控制论之父鲜为人知的悲惨遭遇

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杜甫曾有诗,“志士幽人莫怨嗟,古来材大难为用。” 一般人自然用不着这句话,可对于控制论大师维纳,确有很多可嗟叹之处。

维纳在18岁就获得了哈佛的哲学博士学位,此后又师从罗素、受教于希尔伯特,Edmund Husserl,Edmund Landau 等名家,这样的教育或许影响到他日后颇为广博的研究。

本文作者王飞跃教授从《维纳传:信息时代的黑色英雄》一书切入,结合其它材料,对维纳的悲催人生进行了精彩的概述,里面涉及到维纳与其夫人、冯 · 诺伊曼、香农以及人工神经网络的早期创立者Warren McCulloch、Walter Pitts等人的种种纠葛。

当然,面对维纳这样一位复杂的人物以及信息时代早期发展的复杂历史,读者也可以参阅之前有关维纳的传记进行深一步的阅读,如P. R. MASANI所著的Norbert Wiener 1894–1964以及S. J. HEIMS所著的John von Neumann and Norbert Wiener: From Mathematics to the Technologies of Life and Death。

正文

2018年6月中旬,我应邀赴斯德哥尔摩参加瑞典皇家理工学院的一次博士论文答辩。答辩开始之前,我问参会的教授们:“维纳死在哪里?” 没想到,来自欧美五国的五位同事和当地的教授不但不知道,有的还反问:“Who is Norbert Wiener?”

原来,这里没人知道鼎鼎大名的控制论之父,更不知道他就死在大家的身边。 

次日,顺利完成答辩的新科博士帮我找到了维纳的去世地点——1964 年 3 月 18 日下午, “就在那长长的台阶之上,他的心脏停止了跳动,呼吸也随之停止。”

我正诧异,这台阶分明只是宽而已,其实一点也不长,难道是后来改建了?疑惑之际,蓝天白云之下,忽然一阵大风袭来,我急忙转身并扣住帽子,结果动作太急、墨镜落地。待我站稳睁开眼睛, 却直觉得一团烈火扑来,原来是办公楼前的簇簇红花。

这一切,来得如此急促,让我一时头晕目眩、不知所措,脑中竟奇怪地闪现出维纳生前的自我评价——

他就是盗火给人类而牺牲了自己的普罗米修斯,把智能机器的 “自动智能” 新技术带给了人类,却担心人类屈从于机器、放弃选择和控制的权利,内心总是充满了一种即将来临的 “悲剧感”,“觉得自己是一个会给人类带来灾难的先知”。

2018年6月,由金峻臣博士抓拍于维纳猝死之地

 催生了三个诺奖

其实,纵观维纳的一生,悲剧是其脱不掉的底色。

猝死之后,他的批评者说,其瑞典之行是 “觊觎诺贝尔奖” 的一次游说之旅;但支持者反驳,维纳访问瑞典就是传播控制论,并非乞求诺贝尔奖委员会。

他们也许都忘了或者根本就不知道,维纳的工作曾经直接帮助四人获得三个诺贝尔奖:玻恩(1954年物理学奖)、海森堡(1932年物理学奖)、沃森和克里克(1963年生理学或医学奖),他们在获奖时或者获奖前都公开承认维纳对他们工作的重大贡献。

1925年,玻恩曾亲赴麻省理工学院(MIT),直接和维纳合作。他需要维纳的帮助,试图调和摇摇欲坠的原子粒子模型与突如其来的波函数之间的关系。尽管两人合作发表的论文奠定了量子力学的基石,但玻恩承认他没有完全理解维纳的计算方法,也 “几乎没有接受” 维纳的波函数理论的核心概念。

然而,数年后,玻恩因 “对波函数的统计阐释” 获得了诺贝尔奖,并公开承认维纳是 “卓越的合作者”。

1927 年,玻恩的学生海森堡运用维纳在 “几年前......在哥廷根介绍过” 的谐波分析方法得出他著名的不确定性原理,后因此获诺贝尔奖。

按维纳自己的说法,他10岁时,完成的第一篇哲学论文《无知理论》 就讨论了所有知识的不完整性,成了他终生的理念,而海森堡的不确定性原理不过是其一个具体的体现而已。

1951年,年轻的沃森来到剑桥大学。此时,正值维纳的控制论在英国的影响达到高潮,这引发了沃森和克里克利用控制论分析遗传物质DNA分子结构的想法。1953年,他们给《自然》杂志写信,提出 “控制论将在细菌层面的研究领域发挥重要作用” 的论断。几周后,他们公布了DNA的分子结构与模型,由此获得诺贝尔奖。

克里克随后正式提出的 “信息是生物系统的一项基本属性“观点,清晰地揭示了生命的新奥秘,但其运用的模式和 “10年前维纳提出的模式惊人地相似”。

面对这些诺贝尔奖,无人知道维纳内心的真实感受,他是否认为自己也应该得诺贝尔奖呢?世人不得而知。可以确定的一点是,维纳觉得世人没有给他合适的赞扬,这是他患狂躁抑郁性精神病的重要原因之一,并终生受其所害。 

正如维纳女儿所说的,“我父亲永远要求得到大量的称赞和安慰,他处于情感混乱时需要得到更多。”

悲剧人生

然而,维纳在这一方面不但 “供需严重失衡”,并由此陷入了个人生活的悲剧。

这位20世纪的少年天才、美国首批媒体的宠儿和明星,在遭遇两位心上人的 “十动然拒” 之后,不得不与父母安排的、但内心一直拒绝的女友结婚。

婚后,这位教授夫人尽管在生活上给予维纳精心照料,但是她的主要心思花在如何控制维纳的情感和 “朋友圈“,成了家里的控制 “控制论大师的大师”,在社交圈里赢得 “名誉教授(Frau-Professorship)” 的称号——维纳一高兴,就想着如何让他 “抑郁”,便于控制;一旦看到维纳与自己不喜欢的人太亲密,便想方设法进行破环,甚至不惜拿女儿的贞洁名誉作为 “核武器”,诬告维纳学术上的关键同事设局让维纳的 “不止一个” 学生诱奸其女儿。

这场悲剧不仅是维纳个人家庭的,更改变了人工智能发展的历史进程。多少年后,人们才知道,这便是长期令人困惑的控制论 “金三角”(维纳、麦卡洛克、皮茨)破裂的神秘原因。

我在美国学习与工作时,有幸结识了一批犹太裔学者和朋友。他们告诉我许多与维纳相关的故事和传说,特别是那些来自东欧的朋友,描述了很多关于上世纪70年代之前美国学界有种族歧视倾向的白人和犹太裔学者之间的冲突与纠结,维纳及其控制论就是这些故事中最精彩的篇章。

《维纳传:信息时代的黑色英雄》一书封面

记得《维纳传:信息时代的黑色英雄》英文原版一出,同系的犹太裔同事 Russ 就兴冲冲地拿着他买的书来办公室找我,让我一定读一下,“终于有人给维纳伸张正义了!” 这本书深深地吸引了我,但当时没时间细读。

十年后,我有幸获得维纳奖,于是又托美国的学生专门为我再买了一本寄回国内细读并做了大量笔记,让我对维纳本人和他所处的时代及相关技术的发展有了更加深刻的认识。

2015年10月,在香港 IEEE SMC(系统、人、控制论)学会年会上,我作了维纳奖讲座的学术报告,核心之一就是平行智能控制与 “维纳运动” 及其学术之道,引用了《维纳传》中 “维纳小道” 三部曲中大量史料。

我还曾一度安排学生专门做这一方面的科学史与科学哲学的研究,但因内容不符合理工科的学位要求而作罢,这也是为什么我积极参与并推动重新设立中国科学院哲学研究所的主要原因之一。 

这是一本传记,但更是一部传奇,因为它不但揭示了现代智能科技的源头与发展, 真实地叙述了人类社会及其时代对技术进步的向往与恐惧。更重要的是,本书透过一批科技发展引领人物的探索与努力,直指人心的深处与远处。我相信每一个读者都会发现自己欣赏本书的角度,找到自己希望的东西。

在此,我罗列三个问题,以飨读者。这三个问题在相关学术界里广泛流传,但与所谓的科学 “正史” 相悖,却与本书有着书里书外、千丝万缕的关联,可供大家在阅读时思考。 

现代计算机的先驱?

众所周知,今日的计算机都是基于所谓的 “冯 · 诺伊曼体系结构”,但真名应是 “维纳-冯诺伊曼体系结构” 还是 “冯 · 诺伊曼体系结构”?

维纳从上世纪 20 年代初就开始现代计算机的研究,早于目前已知的绝大多数现代计算机先驱,并于1925 年秋与 MIT 工程系的新秀、二战时的美国军事科研的领袖、且在战后以《科学:无尽的前沿》而闻名的布什进行相关合作。布什不但承认维纳的方法具有相当大的应用价值,并在他的成名专著中进行介绍。

1936 年,维纳来清华任教,同他的第一个博士毕业生李郁荣教授一起提出了离散计算机的设想,并安排清华大学向MIT购买相应设备器件,希望进行实验,可惜因种种原因被时任MIT工学院院长的布什否定。

美国参加二战后,维纳于1940年再次向布什提出现代计算机设计的 “五项原则”,依然没有回应。

冯 · 诺伊曼最初参加控制论 “梅西会议” 的主要目的就是了解维纳关于计算机设计的思想,这让维纳十分兴奋,产生了把冯 · 诺伊曼从普林斯顿 “挖” 到MIT做数学系主任一起共事的想法,并立即付诸行动。

为此,维纳于1944年底将美国研究电子计算和相关技术领域的顶级数学家以及人工神经元网络计算的主要理论家召集起来,与冯 · 诺伊曼在普林斯顿开了为期两天的会。 

后来,还把他在这一方面研究最得力的助手介绍给冯 · 诺伊曼,推进相关工作,并终于在 1945年6月底正式提出了今天被称为 “冯 · 诺伊曼体系结构” 的现代计算机体系结构。

按照冯 · 诺伊曼自己的描述,其计算机是第一台 “将维纳提交给布什的五条原则整合为一的机器”。

这就是为何美国军方和学界有人认为:“冯诺伊曼体系结构” 的真名应该是 “维纳-冯诺伊曼体系结构” 的原因。

然而,计算机界人士无人有此提法。实际上,这在1947年于哈佛举行的世界上第一个重要的计算机大会上就已注定了。

那一年,哈佛物理学家、哈佛Mark计算机的创造者 Howard Aiken乘完成MarkII之际,召开了一次自动计算机会议,欧美157名大学代表、103名政府代表、75名产业代表与会,但大会期望的主角维纳却因为计算机与 “制导导弹项目太紧密”,在最后时刻拒绝参加,不但让组织者艾肯愤怒,更让报纸及媒体关注并大肆宣扬,迫使维纳私下声明:“我放弃所有计算机相关的研究”,还公开宣布:“不再从事和美国政府有关联的任何研究工作。”

维纳从此成了资助艾肯研究的海军情报机构,接着陆军空军情报机构,后来联邦调查局FBI长达17年的严密监视,直到去世。

这样的后果就是当时研究计算机的人员,包括人工智能的研究人员,争先恐后与维纳保持安全距离,除了担心自己的研究经费受影响之外,还担心受到政府军方情报部门的骚扰。 

现代信息论的先烈?

现代信息论之父是香农还是维纳?这可能是最让维纳伤心与悲愤的问题。 

维纳从其学术生涯之始,就萌生了现代通讯与信息论的思想,一直把自己视为是信息时代的 “先知和引路人”。

二战期间,他像帮助自己学生一样,毫无保留地帮助已经毕业但不断来MIT找他解疑的香农,特别是关于熵的研究。但最后,维纳却拒绝再见香农,因为觉得香农是来 “挖他脑袋” 的。

最让维纳恼火的是,他关于现代通讯与信息论最核心的研究和成果, 却被香农的上司(一位数学家)束之高阁,划为 “绝密” 材料归档,结果只有极少数人才可以看到,而且将其轻蔑称之为 “黄祸”(Yellow Perils)。

更可气的是,香农与他的这位上司抢在维纳之前发表了著名的《通讯的数学原理》,成为现代通讯和信息论的奠基之作;而维纳因为保密的原因,迟迟无法发表自己的成果。

这就是为什么至今还有些人为他愤愤不平,认为维纳才是信息论的真正之父,比如香农的熵只是把维纳的熵改了正负号重新解释但等于没改,而香农主要是靠重新解释和转述他人的成果而出名,从布尔的代数干到维纳的信息论。

香农也承认,自己通讯理论的 “新数学理论的一些中心观点要归功于维纳”,而且 “明确地说,通信理论很大程度上要归功于维纳的基本哲学和理论。” 

香农晚年也否认“信息理论” 这个词是他创造的,他的夫人进一步解释道:“这件事” 让香农 “烦恼过好几次,但到那时,他也无法控制了。” 相当程度上,维纳就是为此而发明 “控制论” 一词,试图挽回局面,而且里面除了通信、信息、还加了智能,但就是少了控制。 

同事Russ在哈佛与MIT读的文学学士和工程博士,他告诉我,维纳认为信息论方面自己是被牺牲的 “先烈”,而且根源是哈佛数学系一帮传统白人精英对他的 “迫害”——

先是让维纳失去了在哈佛数学系任教的机会,失业陷入困境后险些自杀;来到MIT数学系之后,哈佛数学大佬还逼他放弃自己开创的研究方向,以确保大佬自己在普林斯顿的学生没有竞争对手,顺手还堵死了维纳希望去普林斯顿的路。

更让维纳气不过的是,在他事业将要 “起飞” 的时刻,这些人竟然 “追杀” 到欧洲,让他的好朋友与其反目,突然取消承诺给他在哥本哈根的教职,幸亏英国剑桥的朋友救急,否则维纳将再一次陷入困境。

正是哈佛数学系对他的这类 “打压”,在隔壁的MIT产生衍生效果,使身边人肆意掠夺其学术成果,也留下让后人闲话的维纳-哈佛数学系之间纠缠不清的复杂关系。 

主流人工智能的叛徒?

人工智能的原名是不是就是 “控制论 Cybernetics”? 维纳对人工智能的起步与发展到底做出了多大的贡献?这是一个极其复杂但又十分有趣的问题,对此我无法回答。 

但我知道,维纳自己也不知道他有多大贡献,特别是他的思路与方法,直到今天才发挥作用,并将在未来的类脑类人和社会智能研究中发挥更加重要的作用。

实际上,将 Cybernetics 译成 “控制论” 的学者自己也认为,这个词应该译成 “机械大脑论”,选择控制而非机械大脑是由于当时政治的原因。

说维纳是主流人工智能的 “叛徒”,是因为他背叛了自己从业初期以 “逻辑” 分析开路的主流 “逻辑智能” 的道路,回到自己少年时代以动物生理生物研究和计算手段研究知识和智能的初心。

他的理念赢得了一大批人、特别是青年学者的支持;他的 “循环因果论” 引起了学者的重视,激发了麦卡洛克和皮茨坚信,大脑的神经元网络连结就是头尾相连的生物 “循环因果论“。1943年,两人提出 “人工神经元” 计算模型,开辟了计算智能和认知科学的新时代。

然而,在这之后,维纳却又一次 “背叛” 了自己的追随者,在毫无警示的情况下与麦卡洛克和皮茨等人决裂,致使 “金三角” 顿失。

这就是人工智能史上无人愿意提及的一段黑暗历史,不但断送了麦卡洛克和皮茨当时如日中天的学术生涯,后来年轻的皮茨还早早地惨死于急性酒精中毒。

皮茨 “深爱着维纳,维纳给了他从未感受过的父爱。失去维纳,他就失去了生活的意义。” 这不单是皮茨个人的悲剧,更使计算智能研究刚刚起步就陷于困境,导致相关研究的有志之士,特别是青年学者纷纷离开维纳。 

“离维纳的控制论越远越好”,这就是当时提出 “人工智能” 一词的青年人麦卡锡的想法,他曾在 “控制论” 和 “自动机” 之间徘徊不定,最后选择了 “人工智能”。

麦卡锡是1948年在加州理工读书时听冯 · 诺依曼讲维纳的认知和控制论而萌生了研究智能计算的想法,后来自己都表示 “人工智能本应叫控制论,也是智能自动化(Automation of Intelligence)”,其实正是上世纪四十年代末到六十年代初流行的 “自动智能” “自动计算” 思想。 

就人工智能而言,正如维纳的学生与同事,相当程度上也是敌对者的威斯纳所承认的:“称他为催化剂式的人物还不足以描述他扮演的角色。”

他的另一个学生,也是维纳核心圈最年轻的成员塞尔佛里奇,是人工智能历史发展中的一个关键人物,其程序Pandemonian开启了模式识别和机器自学习的研究,后来与麦卡锡一同组织了1956年的第一次人工智能研讨会后,紧接着又在MIT组织举办了第一次认知科学研讨会。显然,他没有完全背叛维纳的理念与方法。

可惜,没有维纳的参与,源头的控制论面对新生的人工智能,很快就在 “较量中败下阵来,不仅没有得到资金的支持,还失去了自己的地盘”,但 “维纳的科学在科技新时代更广阔的领地赢得了人心。”

深度学习和AlphaGo的成功,相当程度上证明了维纳的远见,但更重要的是,维纳的认识对未来智能的影响——第一个是 “信息的传播极大提高了人类感觉的阈值......整个世界都被纳入人类的感知范围”;二是为了避免智能技术 “给人类带来负面影响,唯一的答案在于建造这样一个社会,它的基础是人类价值,而不是买卖。” 

 同情和尊重之心

二战之后,维纳陆续做出一些令人震惊的举动:“粗暴地辞去了院士的头衔”,称美国科学院是 “一帮自私,不负责任的人”;公开写信登报、在会议杂志上声明与美国军方、大公司、政府断绝关系,不再为他们从事科研工作,甚至还从MIT的 “数学系辞职过50次” ......

但在维纳生命的最后时刻,他的家庭迎来了一个 “巨大的喜讯”——

维纳被肯尼迪政府授予美国科学界的最高荣誉 “国家科学家奖”,以“表彰美国对他在战时以及和平时期对科学做出的卓越贡献的认可和感谢”。共同获奖的是他的二位老对手和朋友:布什和香农的上司兼坚定支持者皮尔斯。皮尔斯选择香农而忽视维纳。

在获奖时,维纳 “眼睛里反射出绚烂的光芒”,其实气色不佳,脸色苍白,十分憔悴。此时,他担心夫人的病情,忧心大女儿因 “金三角”事件依然不理家人,甚至电话都不接…… 获奖仪式完后,他就接受了荷兰中央大脑研究所的聘任,启程赴欧。一个多月后,维纳猝死于斯德哥尔摩。 

读《维纳传》,最让我感触的是维纳对弱势的同情和尊重之心。

他与自己的第一位博士生李郁荣的关系,与李郁荣第的第一位博士生印度人 Bose(创造了著名博士音响公司)的关系,与他同强势白人精英的关系形成了鲜明的对比,而且 “对各个国家的古老文化传统都满怀敬意”。

在中日之间,他认为当时强大的日本 “太势利”,而选择任教中国。或许,这与他自己的身世和所受的磨难相关。无论如何,令人敬佩。

1949年末,当雄视天下的波音公司来信向他寻求技术支持时,他把回信公开发表在《大西洋月刊》上,还用了一个具有挑衅意味的标题 “一位科学家造反了” 。他呼吁从事科研的科学家不参加战后新的军事装备竞赛,因为研究成果 “可能落入不负责任的军国主义者手里,做害人的事情。”

然而,当贫穷的印度政府希望维纳赴印指导他们把自己建成 “自动化生产巨头” 时,他立即答应,开始了 “印度的未来:论建设自动化工厂的重要性” 之行, 帮助制定发展纲要,成为印度科技发展的一个重要拐点。

维纳的梦想是培养一批 “体制外的科技工作者”,这一设想对当时印度未来的发展十分有价值。记得30多年前,我实验室的印度同事告诉我:印度信息产业和软件外包企业的发达,就是维纳上世纪50年代种下的种子。 

有人认为,维纳的魅力脱胎于大自然某种魔力,他的思想神秘、深邃、沧桑、难以描述,却 “能唤醒我们沉睡已久的思想与感官” “越过栅栏看见远方的路”。同事和朋友在他身边工作时,常有 “整个人仿佛得到了升华” “猛然有种豁然开朗的感觉,这种感觉真是太不可思议了”,“只要和维纳交谈,你的思维一定能上个新台阶。”

可维纳临终前与之交往最密切的印度教神秘大师却说:“那就是维纳,他是个纯粹的人,我知道。”

用时下人工智能风行的语言说——

我不知道自己是否不知道维纳是何人,但知道自己真的不知道维纳对科技特别是智能科技的贡献有多大。对我而言,这个世界对维纳最大的不公就是把布什列为互联网第一位先驱(Pioneer),而不是维纳——这位现代通信和网络技术的真正奠基人和赛博空间Cyberspace的创造者。

相当程度上,维纳就是信息时代黑暗的叛徒,未来光明的使者。

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