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推荐序

时代的叛徒,未来的使者

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,我问参会的其他教授:“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?”(谁是诺伯特·维纳?)原来,这里没人知道控制论之父——鼎鼎大名的诺伯特·维纳教授,更不知道他就死在这座校园里。

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,其实一点儿也不长,难道后来改建了?正想问,蓝天白云之下,忽然一阵大风袭来,我急忙转身并扣住自己的帽子,结果动作太急,墨镜落地。当我站稳睁开眼睛,只觉得一团烈火向我扑来,原来是办公楼前的一簇簇红花。这一切,这么快又这么短,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自己的普罗米修斯,把机器的“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“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。

其实,纵观维纳的一生,悲剧是其褪不掉的底色。维纳猝死之后,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;但支持者则反驳道,维纳访问瑞典就是为了传播控制论,而不是去游说诺贝尔奖委员会的。他们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了三个诺贝尔奖:玻恩(获得1954年物理学奖)、海森堡(获得1932年物理学奖)、沃森和克里克(获得1962年生理学或医学奖)。他们在获奖时或者获奖前都曾公开承认维纳对他们的研究工作做出了重大贡献。1925年,玻恩曾亲赴麻省理工学院,直接和维纳合作。他需要依靠维纳的帮助,来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础,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,他曾公开承认维纳是“卓越的合作者”。1927年,玻恩的学生海森堡运用维纳“几年前……在哥廷根介绍过”的谐波分析方法推导出了著名的不确定性原理,并因此获得诺贝尔奖。按照维纳自己的说法,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,这成了他终生坚持的理念,而海森堡的不确定性原理不过是这一理论的一个具体体现而已。1951年,年轻的沃森来到剑桥大学,此时,维纳的控制论在英国的影响达到高潮,这使沃森和克里克产生了利用控制论分析DNA(脱氧核糖核酸)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”的推断。几周后,他们公布了DNA的分子结构与模型,并因此获得诺贝尔奖。克里克随后正式提出“信息是生物系统的一项基本属性”的观点,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获得诺贝尔奖呢?世人不得而知。可以确定的一点是,维纳觉得世人没有给他应得的赞扬,这是他患上狂躁抑郁性精神病的重要原因之一,维纳终生受其所害。

正如维纳女儿所说:“我父亲永远要求得到大量的称赞和安慰,他在处于情感混乱时需要得到更多。”然而,维纳在这一方面不但“供需严重失衡”,而且陷入了个人生活的泥潭。这位20世纪的第一位少年天才、美国首批媒体的宠儿和明星,在遭遇两位心上人的“断然拒绝”之后,不得不与父母安排,但其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了维纳精心照料,但是她的主要心思花在了如何控制维纳的情感和“朋友圈”方面,成了家里“控制控制论大师的大师”,在社交圈里赢得了“名誉教授”的称号:维纳一高兴,就想着如何让他“抑郁”,使他便于控制;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。这不仅是维纳个人与家庭的悲剧,更改变了人工智能发展的历史进程。许多年后,人们才知道,这便是令人不解的控制论“金三角”(维纳、麦卡洛克、皮茨)分道扬镳的神秘原因。

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,他们告诉了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20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葛,维纳及其控制论就是这些故事中最精彩的篇章。记得《维纳传:信息时代的隐秘英雄》英文原版一出,同系的犹太裔同事鲁斯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。10年后,我有幸获得维纳奖,于是又托在美国的学生专门为我买了一本寄回国。此后我进行了细读并做了大量笔记,这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,我做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,报告引用了《维纳传》中“维纳行走”三部曲的大量史料。我还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工作,但终因内容不符合理工科的学位要求而作罢,这也是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过程,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,本书通过描写一批科技领军人物的探索与努力,直指人心的深处与远处。我相信每一位读者都有自己欣赏本书的独特角度,找到自己希望了解的东西。在此,我罗列了三个问题,以飨读者。这三个问题在相关学术界广泛流传,但与所谓的科学“正史”相悖,却与本书有着千丝万缕的关联,可供大家在阅读时思考。

现代计算机的先驱?

众所周知,今天我们看到的计算机都是基于所谓的“冯·诺伊曼体系结构”设计制造的,但其真名应该是“维纳-冯·诺伊曼体系结构”还是“冯·诺伊曼体系结构”?维纳从20世纪20年代初就开始进行现代计算机的研究,早于目前已知的绝大多数现代计算机先驱。他于1925年秋与麻省理工学院工程系的新秀、第二次世界大战时的美国军事科研领袖布什进行了合作。布什在战后以《科学:无尽的前沿》一书而闻名于世。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对维纳的方法进行过介绍。1936年,维纳曾来中国清华大学任教,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,并安排清华大学向麻省理工学院购买相应设备器件,希望进行实验,可惜因种种原因被时任麻省理工学院院长的布什否定。美国参加第二次世界大战后,维纳于1940年再次向布什提出现代计算机设计的“五项原则”,但依然没有得到回应。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构想,这让维纳十分兴奋,产生了把冯·诺伊曼从普林斯顿大学“挖”到麻省理工学院做数学系主任的想法,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专家召集起来,与冯·诺伊曼在普林斯顿大学开了为期两天的会。后来,还把他在这一方面最得力的助手介绍给冯·诺伊曼,推进相关工作。终于在1945年6月底,他们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项原则整合为一的机器”。

这就是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,计算机界人士没有此种看法。实际上,这在1947年于哈佛大学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,哈佛大学物理学家,哈佛Mark计算机的发明者霍华德·艾肯在完成Mark Ⅱ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名产业代表参会。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,这件事不但让组织者艾肯愤怒,更使媒体在关注后对其进行大肆宣扬。维纳被迫在私下声明:“我放弃所有计算机相关的研究。”此外,他公开宣布:“我不再从事和美国政府有关联的任何研究工作。”维纳此后成了资助艾肯研究的海军情报机构的监视对象,后来成了陆军、空军情报机构的监视对象,并受到联邦调查局长达17年的严密监视,直到去世。这样的后果导致当时的计算机研究人员,包括人工智能的研究人员,争先恐后与维纳保持安全距离,除了担心研究经费受影响,他们更担心自己受到政府军方情报部门的骚扰。

现代信息论的先驱?

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。维纳自其学术生涯之始,就萌生了现代通信与信息论的思想,一直把自己视为信息时代的“先驱和引路人”。第二次世界大战期间,他像帮助自己的学生一样,毫无保留地帮助已经毕业但不断来麻省理工学院找他答疑的香农,特别是关于熵的研究,但最后却拒绝再见香农,因为他觉得香农是来“挖他脑浆”的。最让维纳恼火的是,他关于现代通信与信息论最核心的研究和成果,被香农的上司(一位数学家)束之高阁,划为“绝密”材料归档,而且轻蔑地将其称为“黄祸”,只有极少数人才可以看到。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《通信的数学理论》,成为现代通信和信息论的奠基之作。而维纳因为签署了保密条约,迟迟无法发表自己的成果。这也是至今还有人为他愤愤不平,认为维纳才是真正的信息论之父的原因。有人认为香农的熵只是把维纳的熵改了正负号重新解释,这相当于没改,香农主要是靠重新解释和转述他人的成果而出名,从布尔代数到维纳的信息论都是如此。香农也承认自己的“新数学理论的一些中心观点要归功于维纳”,而且“明确地说,通信理论的提出,在很大程度上要归功于维纳的基本哲学和理论”。香农晚年否认了“‘信息论’这个词是由他创造的”,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。”在相当大的程度上,维纳就是因为信息论这个词被人占用而发明了“控制论”一词,维纳试图挽回局面。而且,里面除了通信、信息,还添加了智能这一研究领域,但却少了控制这一研究领域。

我的同事鲁斯在哈佛大学与麻省理工学院取得了文学学士和工程博士学位,他告诉我,维纳认为,在信息论方面自己是被牺牲的“先驱”。这件事的根源在于哈佛大学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大学数学系任教的机会,他失业并陷入困境后险些自杀;维纳来到麻省理工学院数学系之后,哈佛大学数学专业权威还逼他放弃自己开创的研究方向,以确保其在普林斯顿大学的学生没有竞争对手,他还顺手堵死了维纳去普林斯顿大学的路。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,挑拨他的好朋友与其反目,突然取消承诺给他的在哥本哈根大学的教职,幸亏英国剑桥大学的朋友救急,否则维纳将再一次陷入困境。正是哈佛大学数学系对他的这类“打压”,使隔壁的麻省理工学院也开始效仿,导致身边人肆意掠夺其学术成果。维纳与哈佛大学数学系之间纠缠不清的复杂关系也成了后人的谈资。

主流人工智能领域的叛徒?

人工智能的英文原名是否就是“Cybernetics”(控制论)?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。我无法回答,但我知道,维纳自己也不知道他做出了多大贡献。维纳的思路与方法,直到今天才发挥作用,并将在未来的类脑智能、类人智能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”有当时的政治原因。说维纳是主流人工智能领域的“叛徒”,是因为他背弃了自己从业初期以逻辑分析开路的主流逻辑智能道路,回到少年时代以动物生理研究和计算手段研究人工智能的初心。在他的理念赢得一大批人,特别是青年学者的支持后,他的“循环因果论”又引起了学者的重视。麦卡洛克和皮茨因此坚信,大脑的神经元网络连接就是头尾相连的生物。他们于1943年提出“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”分道扬镳。这就是人工智能史上无人愿意提及的一段黑暗历史。这次决裂不但断送了麦卡洛克和皮茨当时一片光明的学术前途,还导致年轻的皮茨长期借酒浇愁,最后因急性酒精中毒而英年早逝。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”。这使皮茨的一生以悲剧结束,更使刚刚起步的计算智能研究陷于困境,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”两个词之间犹豫不决,最后选择了“人工智能”一词。麦卡锡1948年在加州理工大学读书时因听冯·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,后来他表示:“人工智能本应叫控制论,或智能自动化。”这正是20世纪40年代末到60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,相当程度上也是他的敌对者的威斯纳承认的那样:“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,也是维纳学术核心圈最年轻的成员塞尔弗里奇,是人工智能发展历史中的一个关键人物,其设计的程序Pandemonian开启了模式识别和机器自学习的研究序幕。塞尔弗里奇后来与麦卡锡一同组织了1956年召开的第一次人工智能研讨会,紧接着他又在麻省理工学院组织举办了第一次认知科学研讨会,他显然没有完全背叛维纳的理念与方法。可惜,没有维纳的参与,面对新生的人工智能,作为源头的控制论很快就在“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域赢得了人心”。深度学习和AlphaGo(阿尔法狗)的成功,在相当程度上证明了维纳的远见,更重要的是,证明了维纳的认识对未来智能的影响:一、“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、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”。

第二次世界大战之后,维纳陆续做出了一些令人震惊的举动:“粗暴地辞去院士的头衔”;称美国科学院的学者们是“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;甚至还从麻省理工学院的“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“美国国家科学奖”,“这枚奖章象征着国家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”。与他共同获奖的是他的老对手以及老朋友:皮尔斯和布什。皮尔斯是香农和布什的上司。在谁是真正的信息论开创者这个问题上,皮尔斯出于一己私利,支持香农而非维纳。在获奖时,维纳“眼睛里反射出绚烂的光芒”,其实他“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,她甚至连电话都不接……获奖仪式结束后,他就接受了荷兰中央大脑研究所的聘书,启程赴欧。一个多月后,维纳猝死在斯德哥尔摩。

读《维纳传》,最让我感动的是维纳对弱者的同情和尊重:他与自己的第一位博士生李郁荣的关系,与李郁荣的第一位博士生,印度人博斯(创立了著名的Bose音响公司)的关系,与他同强势的白人精英的关系形成了鲜明对比,而且,维纳“对各个国家的古老文化传统都满怀敬意”。在当时,他认为强大的日本“太势利”,而选择来中国任教。或许,这与他自己的身世和所受的磨难相关,但无论如何,这都令人敬佩。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”。维纳呼吁从事科研的科学家不参加战后国家间新的军事装备竞赛,因为研究成果“可能落入不负责任的军国主义者手里,用来做害人的事情”。但当贫穷的印度政府希望维纳赴印指导,把印度建成“自动化生产巨头”时,他立即答应。维纳赶赴印度,进行相应的调研活动,并发表“印度的未来:论建设自动化工厂的重要性”的演讲,获得圆满成功。他帮助印度政府制定的发展纲要,成了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。30多年前,我实验室的印度同事曾告诉我:“印度信息产业和软件外包企业之所以如此发达,就是由于维纳在20世纪50年代播下了种子。”

有人认为,维纳的魅力来自大自然的某种魔力,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”一类的感想。而维纳临终前与之交往最密切的萨尔瓦加塔南达大师说:“那就是维纳,他是个纯粹的人,我知道。”

如果用当下人工智能领域流行的话来说,那么我对维纳的评价应该是这样的:我不知道自己是否知道维纳是何人,但我知道,自己真的不知道维纳对科技领域,特别是智能科技领域的贡献有多大。我认为这个世界对维纳最大的不公就是把布什列为互联网的第一位先驱。现代通信和网络技术的真正奠基人和赛博空间的创造者其实是维纳。在相当程度上,诺伯特·维纳就是时代黑暗的叛徒,未来光明的使者。

王飞跃
2021年7月23日于怀德海学院
中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室 4+06HMMX2d8x+f1jFdWK7ZU/UzhF9RwpiWKNohtkgiZlDB4lHxJxm6sZC0eyEeuO

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