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人工智能名人堂第13期 | 控制论之父-诺伯特·维纳

2017-01-23 中耀 德先生

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丘吉尔曾说过,“The longer you can look back, the farther you can look forward. (回顾历史越久远,展望未来就越深远)”,为纪念人工智能领域做出杰出贡献的先辈与开拓者们,鼓励更多后起之秀投身该领域,人工智能国际杂志《IEEE Intelligent Systems》自2006年始至今陆续推选出了60位人工智能专家(参看《诺伯特·维纳奖得主王飞跃 | AI 名人堂,世界人工智能60年60位名人榜》)。德先生自10月31日起,已定期于每周一在微信公众号(D-Technologies)上发布人工智能名人堂60位成员的相关介绍。往期内容可查看延伸阅读。


诺伯特·维纳(Norbert Wiener)(1894年11月26日—1964年3月18日),美国应用数学家,控制论的创始人,在电子工程方面贡献良多。他是随机过程和噪声过程的先驱,又提出了“控制论”的一词。



维纳因为受过早期教育而记忆力较好,他曾亲笔记述了他幼年时期所受教育以及他本人成长过程中的一些曲折,从中反映出家庭对他教育过程中存在的问题,剖析小维纳的成长过程,对广大家长对孩子进行早期教育会有所启示的。


1894年11月26日,小维纳出生于美国密苏里州的哥伦比亚。在父母教育下,三岁的小维纳已经能读和写;七岁时可以研读但丁和达尔文的著作;十四岁从美国塔夫茨学院大学毕业;十八岁获得哈佛大学则学博士学位,他与医生、生物学家、教学家和工程技术解人员合作,提出了“控制论”,对现代计算、通讯、自动化、生物学、信息论、神经学、遗传学方面……都有广泛的贡献。1963年,因对数学、工程学和生物学有卓越贡献,他获得国家科学奖。


维纳是一个名符其实的神童,他三岁半开始读书,他的启蒙读物是生物学和天文学的科普读物。他爱不释卷的整天阅读五花八门的科普读物。七岁时,他开始深入探讨物理学和生物学,他的知识范围甚至超出了父亲。十岁后,他的阅读范围扩大到达尔文的《进化论》、金斯利的《自然史》甚至夏尔科、雅内的精神病学著作,从儒勒·凡尔纳的科学幻想小说到十八、十九世纪的文学名著等等,他几乎无所不读。


少年维纳有强烈的好奇心和求知欲,而且,表现了天生的聪慧。对此,维纳的父亲列奥很早就发现了儿子的天赋,并坚信自己对维纳进行教育就会使儿子成为优秀的人才。于是,他父亲以系统教育为座右铭,制定了严格的教育计划,用严厉的方式方法教给维纳数学和语言学。在这种近乎无情的方式驱使下,维纳通过刻苦地学习并掌握了初等数学。维纳9岁时,作为一名特殊生,进了艾尔中学,不满12岁就毕业了。


后来,父亲送维纳进塔夫茨学院数学系就读,这时的维纳在数学方面已超过大学一年级学生的水平,他对物理和化学实验尤其兴致勃勃。大学二年,维纳又为哲学和心理学所吸引,他仰慕斯宾诺莎和菜布尼茨两位哲学家,他还贪婪地阅读了詹姆士的哲学巨著,并通过父亲的关系认识了这位哲学大师。他读过的哲学著作大大超出了大学课程的要求,18岁时,他获得了哈佛大学哲学博士学位。


同一年,维纳又对生物学产生了兴趣。生物学博物馆和实验室成了最吸引他的地方,动物饲养室的管理员成了他特别亲密的朋友。维纳不仅乐于采集生物标本,而且经常把大部分时间用在实验室的图书馆,在那里阅读著名的生物学家贝特森等人的著作。之后,他便开始攻读哈佛大学研究院的生物学博士学位,他渴望成为一名生物学家。


维纳在大学接受的跨学科教育,从数学到生物学再到哲学,维纳取得的成绩是跨学科的,也是令人惊叹不已的。


维纳在其50年的科学生涯中,先后涉足哲学、数学、物理学和工程学,最后转向生物学,在各个领域中都取得了丰硕成果,称得上是本世纪多才多艺和学识渊博的科学巨人。他一生发表论文240多篇,著作14本。他的主要著作有《控制论》、《维纳选集》和《维纳数学论文集》,自传《昔日神童》和《我是一个数学家》。


1935年,他应邀到中国作访问教授一年。在清华大学与李郁荣合作,研究并设计出很好的电子滤波器,获得了该项发明的专利权。维纳把他在中国的这一年作为自己学术生涯中的一个里程碑。


我们剖析这位昔日的“神童”,遇到的头一个问题就是:他是否遗传基因好?是否天生就聪明?因为,很多人都认为他是天赋极好的“神童”。


这要先从维纳的父亲和母亲的遗传基因谈起。


维纳的父亲利奥·维纳是俄裔爱尔兰人,也是犹太人的后代。他生于白俄罗斯的拜洛斯托克城,仅仅中学毕业。13岁时,他就自食其力。 18岁那年,他孤身一人移居美国。在美国他当过工人、农民、小贩、乡村小学教师和中学教师……后来,依靠坚韧不拔的毅力刻苦自学,最后,他当上了美国哈佛大学的斯拉夫语教授,并成为一名国际知名的语言学家。


利奥·维纳少年时期就表现得智力早熟,十三岁时他已经掌握了好多种语言。由于家在白俄罗斯,国语是俄语;他家是犹太血统,家庭语是法语;进入路德教派学校他学的是德语;后加入华语大学预科,同学们多讲波兰语,他又学会了波兰语;他后来又加入了柏林综合工艺专科学校,他又学了拉丁语、希腊语,他还精通英语……看来,利奥·维纳是个智力很好的人。


利奥·维纳在家中还是一位主持家务的能手。他会干农活,愿意干户外劳动,热情而有理想,精力充沛,有很好的实干精神,是个不知疲倦的人……他的良好的非智力因素对他的成长起了很好作用。


小维纳的母亲是个有文化教养,热情奔放而有精力充沛的人。小维纳记得很小的时候,母亲是他最亲密的伙伴和启蒙老师。母亲总是坐在房前那散发着清香气息的松软草地上给他讲故事,或给他读书,最初时,母亲用温柔的声音为他读吉卜森的《森林之书》,讲《利吉•狄吉•泰维》等故事,后来母亲逐渐教他识字,在母亲的帮助下, 3岁半的小维纳已经可以独自阅读了。小维纳如饥似渴地读着,书中的世界太有趣了,他不仅读《格林童话》、《天方夜谭》等书,还读一些在他那个年龄无法理解的科普读物。可以说母亲对他早识字、早读书起了很大的作用。


根据上述情况,可以说小维纳是继承了父亲的优良基因。有趣的是,给他父亲遗传基因的祖父却不是优良基因很好的人。据小维纳说:“我只是小时候见过祖父一次,他没给我留下什么好的印象,我推测他是个有学者风度的记者,也是一位缺乏情感而不能把家庭团结起来的人。”小维纳的祖母得不到祖父的帮助,不得不自己教育子女,走独立生活的道路。后来祖母教父亲数学感到不满意时,祖母就大发脾气,斥责他说:是祖父的坏基因继承到了他的身上,或许将来还要显露和发展……


这样看来,小维纳的祖父是个有许多毛病的人,如果用遗传基因解释:那么小维纳的父亲似乎应继承祖父的许多毛病。可事实相反,也许是因为祖父十分放荡,不负责任,才培养了父亲要强和自理的品格。所以不能说祖父的遗传基因决定父亲的成才,父亲的遗传基因也决定小维纳的成才。而事实证明,他们之间更多是个人品格在起着决定的作用。


了解小维纳的成长过程,我们会发现小维纳的自理能力是不错的。但是他在自理方面也有他的乳垫,我们很难得出他是天生聪明的结论,XX他的学习过程:他的记忆可以追溯到两岁时,他和父亲住在亲爱一座两层楼公寓。这是他父亲已在哈佛大学教斯拉夫语。他没他到父亲这时对他教育情况,我们像他父亲那样的知识分子是不能不积极对孩子进行教育的,他母亲自然积极的教育了他,因为父母都是知识分子,教育说平自然是和比较强的。


三岁时,他家住在西利亚德大街时,家里当时鼓了个发育女仆——约瑟芬,她还教过他法语,但这个情景他记不起来了,只记得有过一个课本,上面有国画和一些东西名称……可是他的记忆里也是有限度、有方向性的。在母亲教育下,三岁时他已经可以粗略的看些书了,(算是很好的早期教育)父亲的一位朋友送给他一本伍德的“博物论”父母把它丢了后,又马上给他买了一本,可见是真的有用。他还有一本儿童科学初级读本;一八九八年他三岁半时(妹妹出生)父亲去欧洲旅行,这是他开始阅读引诱鸟类插图的博物杂论;他父亲的朋友中,有一位妻子是校儿童读物插图的画家,他家有隔阂小维纳同岁的小女孩,他在他家看了不少书。


第二年,父亲从欧洲回来,他进入了哈佛大学对面的一所幼儿园。一八九九年冬天,小维纳五岁,母亲感到孩子智力,学习水平都已不错,很想送她去上学,但没成功;后来他父亲也想办法送他去上学,也没成功(这点和我们现在某些学校一样,不积极为早慧儿童提供学习条件)在实在没办法的情况下,父亲下狠心把他送到一所乡下小学去了。可见此时他的学习情况是比较好的,已引起父母的他学习的焦急。


她七岁时,父亲从哈佛大学图书馆给他借来一本研究光学和电学的书,其中有关于电视的内容,这本书使他产生好奇心,他很想进一步攻读物理和化学……父母亲很支持他,还为他请来一位和父亲学俄语的化学系的学生,给他在幼儿室设了一个儿童实验室。教他做简单的实验。这时他还读动物学、植物学一级各种科普读物和探险故事……他在科学方面很多东西都有强烈地兴趣,可见在同龄人中,他的理科方面知识已经达到很高的水平。他还常常自己跑到阿加斯博物馆去参观。由于他大量阅读书籍,他的眼睛近视的很厉害,家人只好限制他读书。(由一位叫坏曼的老师教他,不料几个月后她因车祸死去 这句话让我删除了!)


正因为他阅读了大量的书记,在同龄孩子中,他的知识面很广泛,可是因为他很少动笔,所以在书写方面略有欠缺,字写得很潦草、丑陋;数学也算不好,常常喜欢掰手指头算数,甚至要用加十减一的方法计算九,算的不错,但是计算方式欠缺,当时也还不知道乘法表的后半部分。


由于父母的女里,把他送到位于阿冯大街的皮博迪小学三年级读书。老师和蔼而有学问,而且能对他这个小孩子给与照顾,因为功课水平太低,他的父母发给了很多周折才把他转入四年级,这是他还不满七岁。


在学校里,他对数学的理解能力高于计算能力,因此他厌烦做计算,故意直接学代数,认为这样更能发挥想象力。他要求退学,父亲可能也充分感受到学校感到学校对早慧儿童教育方面纯在很多问题,影响孩子更快发展,也就同意他退学而由自己直接执教。


一九零三年,九岁时,他家住在学者居住圈内,近邻波歇博士,是个大数学家,他家有两个孩子,他们常在一起玩儿;离他家不远,住着著名的生物学家 奥托·X林教授,他妻子是母亲的密友,他在和和父亲学习之余,可以到这两家去看书。广泛的吸取这个方面的知识,直到十岁以后上艾尔中学。他对自己幼年时期的早期教育情况还有过如下介绍和议论:“至于数学,我掰手指,一直持续到学校不准这样做以后还改不过来……在我童年的早期阶段,虽然我对相当错综复杂能很好的计算规则,但是我对背乘法口诀及任何死记硬背的项目,我都进行的不怎么快……我和我父亲有一个共同之处,既具有较好的记忆力,……并不意味着在日常生活中,我们对某些实物的遗忘的X解性不大。”


“代数多我来说从来没有什么困难。可是父亲的教学方法即使我对精神不得安宁。每个错误警必须纠正。他先用温和的、昙花般的语气进行讨论,这种语气一直持续到我穿线错误时为止,于是我拿河海的父亲一下子就变成象有血海深仇的冤家,他对我无意中犯的过错的唯一警告是一声尖润二响亮的“什么?”如果我不马上按照他的意思去做,他就会严厉的训斥我一顿,命令我“再做一遍”这是我即恐慌、又伤心的哭泣,几次不可避免地再次做错。更糟糕的是,有时竟把对的代数式也改得大错特错。”


“我父亲讲话的声调是友谊是我的情绪激动,当这种和声调包含着讽刺的控告时,就好像很对鞭子在抽打我,我的课程常常是在家庭争吵中结束。父亲大发雷霆,我则明明哭泣,母亲尽力为我辩护,但她总是战败者,有时她提醒说:我们争吵影响了邻居,他们已经上门来抱怨了。这可能是我父亲稍有克制。但我并没有因此有半点宽慰……父亲训斥我起到作用更大的是:在饭桌上,在父亲朋友面前,他总反复数说我的某些幼稚可笑行为,是我如坐针毡。受尽精神折磨,更严重的是,他还提到祖父的一些弱点,谈他的一些最坏的特性,不久就会在我身上暴露出来。”



“要记住:所有儿童早期的学习都是一个奇迹,即使我们向来认为最愚蠢的孩子也是如此!当一个孩子开始讲话的时候,他已经开始学习他的唯一外语,从出生到两岁这一时期,是取得知识最旺盛的时期,这是在后期生活中无法比拟的,不管他是天才或是低能儿都是如此。这种学习和发展是通过直接“做”而不是通过对“做”的思考而取得的。这种发展时才能的自然萌芽,而不是儿童本身有意思自学的结果。”


除了我们上面谈到的有关遗传问题外,我想我们可能谈到以下几个问题:虽然小维纳是因早期教育而成才的,但是应当看到他的父亲一开始并不是有意思、积极对他进行早期教育的,不然他一定会象德国把自己孩子培养成“神童”的卡尔·威特斯所说:“谈若能给他们以更文明的一些教育,那他们一定会更伟大,更健康,更和善,更宽大,更出色,更聪明,更正直、更博学,更谦虚和更坚强,一言以蔽之,就会成为更加尽善尽美的为人和天才。”这话对小维纳也是适用的。但是毕竟进行了早期教育,他也就掌握了很多知识,提高了智商。


他的环境是很好的,他自己也说:“我们是一个在研究学问的家庭中成长的,我父亲是几本书的作者,从我能记事起,就习惯于打自己的声音和浆糊的气味,那是我已经能够自由阅读,我完全可以自由浏览我父亲那些五花八门、无所不包的书。”当然后来他还有条件出入个学者家庭,并很方便的看到他们的各种书籍。自然也是因为他从小已经养成了看书的习惯,这样早期阅读,他的学识自然会加大的丰富起来,所以为孩子创造一个良好的学习环境给他提供足够的经省市粮食及必要的。但是有一利,也有一弊,也是因为他父亲忽视了他的健康之道,因此他高低近视,甚至有一时期不得不停止看书;因为眼睛近视,活动少,他感到到自己在动作上比一般孩子笨的多,这显然对他后期发展是不利的。这里也看出、什么都不好学也是不行的。


虽然他的自理好,记忆力好,但是他也有弱点,乘法表背不好,计算数学是,总是不自觉地就掰起手指。这说明不经过学习,再智力高的孩子身上也表现出缺陷这就打破默写人认为的:天才出于天分,有才能的人一切都好的错误观念,如果小维纳生在数学家的家庭环境里,他肯定会是另一种情形。


小维纳所以智力高超,由于其他的孩子,一是他的资历好;二是因为受到早期教育;三是因为他从幼儿时期起,就不断地大量阅读书籍,他所以做到这类,有时因为他对阅读书记发生强烈兴趣。兴趣是学习的动力,这一类我们必须给与足够重视,如果本人对学习没兴趣,只靠外力,那结果就很难说了。这三点也许是更重要的。


从他的叙述中,我们清楚感到他的父亲教育他时,存在一些缺点,看来这些是有典型意义的。我们有些当父亲的教育孩子,叶总好板起面孔,过于严肃……这种方式值得考虑。但愿我们从中吸取一点教训;然而我也感到小维纳忽略了对父亲长期的不解,认真教育他的作用和意义,如果父亲对他要求不严格,不抓紧,他是肉能学出后来的好成绩,恐怕也很难受。所以教育还在完全顺着孩子,恐怕也是不行的。


最后,我们感到小维纳成功成为学者后,对早期教育和看法是很值得重视的,让我们把它抄在这里:“所有儿童的早期学习也是如此。……从出生到两岁这段时期,是取得知识的旺盛时期,这是在后期生活中无法比拟的,无论他是天才,还是低能儿都是如此。”
小维纳成长的道路是比较清晰的,我们的结论只能是:大力的、积极地、有意思的开展早期教育,培育出更接触的人才。


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