1898年11月16日-1969年9月24日,美国神经生理学家、控制论学者。他与沃尔特·皮茨合作的一系列研究将人类的神经活动数字化、逻辑化,为神经网络领域做出了开创性贡献,其中以1943年的《《神经活动观点下的逻辑演算》(A Logical Calculus in the Ideas of Nervous Activity)和1947年的《我们如何知道共相:对听觉和视觉形式的感知》(How We Know Universals: The Perception of Auditory and Visual Forms)两篇论文最为著名。麦卡洛克还担任了梅西会议主席,梅西会议跨学科的多样性很大程度上得益于他的安排。
Summary of the Points of Agreement Reached in the Previous Nine Conferences on Cybernetics
前九次控制论会议达成的协议要点总结
沃伦·S·麦卡洛克
Research Laboratory of Electronics Massachusetts Institute of Technology Cambridge, Mass.
爱因斯坦曾经把真理定义为,通过考虑观察结果、它们的关系和观察者的关系而获得的共识。在他的例子中,观察结果是参照系中各个点的信号的重合;它们的关系是这些参照系中的空间和时间问题;爱因斯坦的观察者被简化为亥姆霍兹(Helmholtz)所说的观察点(a locus observandi),缺少偏见与想象;他必须考虑的唯一关系是它们的相对位置、运动和加速度。爱因斯坦心目中的真理是一幅所有观察者都能认同的世界图景,因为它的表达采用了一种不变的方式,隐含在表示观察者关系所需的变换之下。它是一个关于「科学认同」(scientific agreement)可能意味着什么的范式。
我们发现一般的组织是由多个闭合的控制回路组成的,但回路的作用是极其非线性的,因此无法用傅里叶理论进行任何一般的简单数学分析。一般来说,多个环路(loop)能通过逆反馈各自稳定,而联结在一起时可能不稳定,但系统可以通过将每个返回的一部分相加并减去一个或多个伺服的总和而使其稳定。这种系统先由谢切诺夫(Setchenow,俄国生理学家、心理学家)于1865年在中枢神经系统中发现,并随后由贺拉斯·马古恩(Horace Magoun,美国神经生理学家)再次发现。我们的一个小组正在研究该系统的多种传入的细节和它影响所有反射活动的方式;我们将使用破坏性的病变,并将用上次会议中提出的方法刺激并绘制神经系统各部分的源和汇(sources and sinks)。随着抑制性信号的失效或增益的增加,牵张反射变得再生制动(译注:牵张反射,stretch reflex,又称为深反射、腱反射,可被看作为一种刺激肌腱、骨膜的本体感受器所引起的肌肉快速收缩反应),产生音调的上升和一系列的矛盾,被称为阵挛(clonus)。罗森布鲁斯、皮茨和维纳对这一现象进行了优雅的定量分析,正如在会议上所述。此外,他们还能够证明,所谓的单突触中继池(the pool of relays of the so-called monosynaptic)显示出两组数量众多,和第三组数量较少的中继群,这是由三个最大值周围的阈值的随机分布所判断的。我们还需要几年时间才能完全运用这些概念。
中枢神经系统内的闭合环路——首先由库别(Lawrence Kubie,美国精神病学家、精神分析学家)提出,作为行为主义者提出的不可探索的运动活动的替代品,以解释反射方面的想法;然后由兰森(Stephen Walter Ranson,美国神经生理学家、解剖学家)提出,以说明中枢神经系统内的稳态平衡过程;之后拉斐尔·洛伦特·德诺医生(Rafael Lorente de Nó,西班牙神经解剖-生理学家)独立发现并证明了眼球震颤的情况——这被麦卡洛克和皮茨提到可能用来解释短暂记忆,并且表示这作为对所有形式记忆的解释,在逻辑上是充分的,但在生理上是不可能的。利文斯顿(William. K. Livingston,美国神经学家)提出,这种机制可以解释阻断或切除变态外周回路后的灼痛症状,这些外周回路因某些创伤而显现出再生制动,导致小传入神经元(small afferent neurons)上的冲动流将灼痛当作奖赏。库别提出,每一种神经症的核心都是某个闭合环路中的一种反复过程。
第二种类型的存储,只发现在章鱼之中,它占据了一个独立的结构,有明确、独立的出入信道。该器官本身由许多小细胞组成;其突触的性质尚不清楚。这是一个令理论物理学家感到兴奋的存储,因为它所保留了数量巨大的比特。冯·福斯特(Heinz von Foerster,美籍奥地利物理学家,哲学家)根据接入时间乘以接入信道与痕迹的平均半衰期来计算其大小,而斯特劳德(John Stroud,美国心理学家)则根据每十分之一秒的快照数量来计算,例如,每帧一千比特。数字大致一致,位于10的13次方和10的15方之间。有百分之几的项目被永远保留,而非逐渐地降至零。
在这一点回到每秒十张快照的问题上,当每十分之一秒中有一半是语音另一半是高出很多分贝的噪音时,语音仍能保持其可理解性的特性。语音所传达的信息总量可能不超过每秒十比特,尽管每秒需要一千比特才能产生一个难以与其区分的声音。香农在减少英语中每个符号所传达的信息量冗余方面的研究工作,是基于他与维纳共同的看法,即信息是负熵(译注:实际上后来香农的看法与维纳相反,香农认为信息与熵是对等的,而非负熵,这部分由于香农将自己的研究明确限制在纯技术领域,而非向维纳一样将信息/负熵与更宏大的组织度量和社会相联系)。接收者有一组对象来匹配他所要接收的信号,而信号使他做出选择。这种选择性信息被发现与麦凯(Donald M. MacKay,美国物理学家,神经生理学家)的登入信息(logon information)相当,但与他的密特隆信息(metron information,密特隆,信息计量单位)不同,问题在于一个密特隆信息的熵成本随着密特隆数量的平方而增长,而非随着数字上升。
我们考虑了齐普夫定律:任何给定稀缺性的种类数量都与稀缺性的平方成正比;但我认为我们对该定律的有效性、异常情况的基础或它所预设的领域都不满意。最后,我们提议研究我们的基因赋予我们的信息量,并尽力为我们自己理顺那些由于话语层次混乱而产生的困难。我希望,在本次会议结束时,我们将同意非常谨慎地使用「信息量」(quantity of information)和「负熵」(negentropy)这两个术语。
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