從離家出走的孩子，到神經(jīng)科學的先驅(qū)，再到孤僻的酒鬼。

1923年4月23日，沃爾特·匹茲出生于美國底特律市。匹茲小時候常被家里人和周圍鄰居的男孩們欺負。他最終找到了避難所——當?shù)氐囊蛔鶊D書館。之后，圖書館成了他熟悉的環(huán)境，他在那里自學成才。他沒有上學,因為他的父親堅持讓他輟學并出去工作。

最終，匹茲在圖書館里發(fā)現(xiàn)了《數(shù)學原理》，是由兩名英國哲學家伯特蘭·羅素和阿弗烈·懷海德所著的三卷叢書。在書中，作者嘗試了把所有的數(shù)學都還原為純粹的邏輯。匹茲花了三天時間，就把叢書每一頁都讀完了——總共有近2000頁——并標注了書中的一些錯誤。他認為作者們應該知道這些錯誤，于是就給羅素寫了一封信。羅素不僅回信了，而且他還邀請匹茲來英國劍橋大學當他的研究生。但匹茲沒有去，因為他當時才12歲。三年之后，當匹茲聽到羅素將要到訪芝加哥大學，這個15歲的男孩就離開了家奔向了芝加哥。從此，他再也沒有與家人見過面。

建立第一個大腦模型

匹茲到了芝加哥大學后，偶爾做一些粗活，有機會就去聽羅素的演講。在演講會那里，他遇到了一位年輕的美國醫(yī)學學生杰羅姆·萊特文，這個年輕人后來成為他的生活和事業(yè)上的好友。

1940年，萊特文把匹茲介紹給了伊利諾伊大學新來的精神病學教授沃倫·麥卡洛克。42歲的麥卡洛克和匹茲第一次交談時，他們馬上發(fā)現(xiàn)他們有很多共同之處。而麥卡洛克則成為了匹茲生命中最重要的人。

在那個年代，弗洛伊德的精神分析學占領了整個心理學領域。麥卡洛克雖然是精神病學教授，但他并不相信弗洛伊德的分析心理學。他認為神秘的心理學活動純粹來自于大腦的神經(jīng)活動。麥卡洛克也讀過《數(shù)學原理》，受此書的啟發(fā)，他想試圖用邏輯來建立一個大腦模型。麥卡洛克知道，刺激達到或超過最低閾值（又叫臨界值，是指一個效應能夠產(chǎn)生的最低值或最高值）時，大腦的神經(jīng)元才會放電，所以他推測大腦的工作系統(tǒng)是二進制的——神經(jīng)元的放電或不放電。他認為，神經(jīng)元如同一個二進制的邏輯門，通過改變神經(jīng)元的放電閾值，可以執(zhí)行各種邏輯運算。

當時，來自英國的數(shù)學家阿蘭·圖靈發(fā)表了文章，論證了機器有能力計算任何函數(shù)。麥卡洛克開始確信，大腦就是一臺用邏輯進行計算的機器。

麥卡洛克向匹茲解釋了他的項目，匹茲馬上理解了并知道可以使用哪些數(shù)學工具。麥卡洛克邀請了匹茲住在他的家里。每到深夜，當麥卡洛克的妻子和孩子入睡后，麥卡洛克和匹茲倒上威士忌，盤坐下來，開始探討如何用邏輯來建立一個大腦模型。

在匹茲到來之前，麥卡洛克就遇到了困境。神經(jīng)元會不可避免地形成一個環(huán)，這樣最后一個神經(jīng)元的輸出會變成第一個神經(jīng)元的輸入——一個自咬尾巴的神經(jīng)網(wǎng)絡。從邏輯的角度來看，一個循環(huán)看起來很像悖論：結(jié)論變成前提，結(jié)果變成原因。麥卡洛克不知道如何處理。

但現(xiàn)在，匹茲知道如何解決這個問題。他認為，如果人看到天空有一道閃電出現(xiàn)，那么眼睛就會把信號傳給大腦。閃電引起的信息在神經(jīng)元上都會即現(xiàn)即逝。但是當信息傳到一個神經(jīng)環(huán)里時，包含閃電的信息會在這個環(huán)里永遠地旋轉(zhuǎn)下去，也就是形成了一段記憶。

搞清楚了這個問題后，麥卡洛克和匹茲最終提出了世界上第一個大腦模型，而且第一次表明大腦是一個信息處理器。他們的研究表明，將二進制的神經(jīng)元連接成各種鏈和環(huán)，大腦就可以實現(xiàn)任何邏輯操作和計算，類似圖靈所假設的機器。另外，他們所發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)環(huán)，也揭示了大腦是如何存儲信息的。雖然他們的模型與真正的大腦相比過于簡單，但麥卡洛克和匹茲認為，我們無需籠罩在弗洛伊德的神秘主義氣氛之下，通過邏輯我們有能力了解大腦。

成為科學明星

匹茲在麥卡洛克那里獲得了他所需要的一切——認同感、友誼、知音，甚至得到了他從未有過的父親般的溫暖。盡管他住在麥卡洛克的家里時間并不長，但匹茲在他的余生之中都把這個住所稱為自己的家。而對于麥卡洛克來說，匹茲是他最重要的合作者，他可以幫助麥卡洛克把許多初步的想法變?yōu)槌墒斓南敕ā?/p>

三年后，匹茲來到麻省理工學院，他也給另一個人留下了好的印象。這個人就是數(shù)學家、哲學家和控制論創(chuàng)始人諾伯特·維納。匹茲來的時候，維納正在黑板上演算數(shù)學，而匹茲對此提了些問題和建議。這使維納對匹茲產(chǎn)生了欽佩之情，許諾會授予他麻省理工學院數(shù)學博士學位，匹茲當然接受了。于是匹茲離開了麥卡洛克的家，離開了芝加哥，在維納的指導下，開始就讀麻省理工學院。

維納想讓匹茲把他的大腦模型變得更加現(xiàn)實一些。盡管匹茲和麥卡洛克的研究工作取得了一定的進展，但他們的模型過于簡單，無法表現(xiàn)真實大腦的所有特性。維納認為，如果要提出一個包含近1000億個神經(jīng)元的大腦模型，得需要統(tǒng)計力學，而統(tǒng)計力學是維納最擅長的。

匹茲也意識到，盡管基因編碼里應包含神經(jīng)系統(tǒng)的特性，但是基因肯定不可能提前決定大腦中近1000萬億個突觸鏈接方式——因為這些信息量巨大，基因裝不下。他認為本質(zhì)上神經(jīng)網(wǎng)絡是隨機開始的，隨著時間的推移，通過改變神經(jīng)元的閾值，隨機性會逐漸變得有序，信息就會出現(xiàn)。他開始用統(tǒng)計力學研究這個過程。

到了1945年6月，數(shù)學家馮·諾依曼發(fā)表了著名的《關于EDVAC的報告草案》，在這篇報告里，他提議用麥卡洛克和匹茲的大腦模型來搭建世界上第一臺可存儲數(shù)據(jù)和程序的二進制計算機，即EDVAC。他建議用真空管替代神經(jīng)元，按照麥卡洛克和匹茲的理論搭建起來，就可以計算任何可計算的問題。為了把程序存儲起來，計算機需要存儲功能，這就需要匹茲的神經(jīng)環(huán)發(fā)揮作用。馮·諾依曼的報告標志著現(xiàn)代計算機時代的來臨，而這個報告的出現(xiàn)離不開麥卡洛克和匹茲所做的研究。

1946年，他開始在麻省理工學院教數(shù)學邏輯，并繼續(xù)與維納研究大腦的統(tǒng)計理論。在這期間，匹茲已成為一位冉冉升起的科學明星。

天才的隕落

盡管他在學術(shù)上不斷取得成功，但是匹茲特別想念麥克洛克，麥克洛克又何嘗不是如此？1952年，麻省理工學院邀請麥克洛克來這里開展腦科學的新項目，麥克洛克明白這是他與匹茲再次合作的機會，他就果斷地放棄了終身教授職位和芝加哥的大房子，來到了麻省理工學院。匹茲和他的朋友萊特文等人隨即加入到了這個項目中。

但是有一個人對麥克洛克的到來感到不滿：維納的老婆。維納的老婆是個保守的女人，她怕豪放的麥克洛克影響到她的丈夫。于是她杜撰了一個故事，說麥克洛克小組里有人勾引他們的女兒。維納馬上火了，取消了與麥克洛克小組的所有合作項目，而且再也沒跟匹茲說過話，也沒告訴他這是為什么。維納曾經(jīng)像父親一樣對待他，現(xiàn)在卻莫名地拋棄他。這不只是一個損失。這事情比想象的更糟糕：它不符合邏輯。

然后就是青蛙的問題。麻省理工學院的地下室有很多蟋蟀，萊特文養(yǎng)了一群青蛙。當時生物學家認為，眼睛如同照相底片，被動地記錄光點，然后把這些信息傳給大腦。萊特文決定檢測一下。

萊特文與匹茲、麥克洛克等人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，青蛙的眼睛不僅僅記錄它所看到的，而且還會過濾和分析那些有關對比度、曲率和運動等的視覺信息。也就是說，從青蛙的眼睛傳到大腦的信息已經(jīng)被加工過了。1959年，他們發(fā)表了這個研究成果，論文標題為《青蛙的眼睛告訴大腦什么》。而這篇論文成為了被引用次數(shù)最多的論文之一。

上面的研究表明，青蛙眼睛的視覺細胞，并不只是對光線有無被動地產(chǎn)生反應，它們還有一些其他的功能，所以青蛙眼睛并不是嚴格的開-關這樣簡單的邏輯設備。這動搖了匹茲世界觀的核心——他曾認為神經(jīng)元的活動可以用純粹的邏輯完整地描述。為此，再加上維納與他斷絕關系，匹茲便一蹶不振，陷入不斷加劇的抑郁之中。他開始酗酒，逃離他的朋友，也不想要麻省理工學院頒發(fā)給他的博士學位，還放火燒掉了他的博士論文以及他所有的筆記和論文。匹茲的多年重要工作成果，從信息變成了熵和煙灰。

在這之后，雖然匹茲仍受雇于麻省理工學院，但是他很少與人說話，經(jīng)常失蹤。萊特文等人不得不夜復一夜地尋找他。在某種程度上，匹茲對于他們來說仍像12歲的孩子，常常被毆打，常常逃跑，常常躲到圖書館里。不過此時他手里拿的不是書，而是酒瓶。

1969年4月21日，住在醫(yī)院里的匹茲的手因震顫性譫妄而不停地晃動，但他還給住在另一家醫(yī)院的麥克洛克寫了封信。匹茲被診斷患有肝病和黃疸病并在醫(yī)院里住了三個星期。1969年5月14日，匹茲因病獨自死在自己的公寓里。而4個月后，麥克洛克也因病去世了。