4.3.1 Учёный, беспризорник и иммигрант

Уоррен Мак-Каллок родился в Оранже (штат Нью-Джерси, США) 16 ноября 1898 г., в семье Джеймса Мак-Каллока и его жены Мэри Мак-Каллок (Брэдли). Джеймс Мак-Каллок был бизнесменом, собственноручно сколотившим состояние. Он управлял крупным бизнесом, имевшим доли в железнодорожных и горнодобывающих предприятиях. Мать Уоррена была религиозной женщиной, активно участвовавшей в жизни епископальной церкви. Помимо Уоррена, в семье было ещё двое детей: младшая сестра Уоррена Маргарет и его сводный старший брат. Лето семья часто проводила на острове Нантакет у Кейп-Кода, где Уоррен учился плавать и грезил о приключенческом мире кораблей и китобойных капитанов. В 1917 г. он поступил в квакерский колледж в Хаверфорде с намерением стать священником, в соответствии с пожеланиями своей семьи, однако вскоре его привлекли философия и математика (надежды родителей в этом отношении оправдала лишь сестра Уоррена, которая посвятила жизнь религии и стала активной участницей квакерской общины и пацифисткой). Уоррен искал понимания того, кем мы являемся, причём его интересовали не религиозные воззрения, а конкретные механизмы. По его словам, «наконец, мы учимся признавать собственное невежество, избегать суждений и отказываться от объяснения ignoti per ignotium [неизвестных через ещё более неизвестное] — «бога», который показал себя в этом деле столь же бесполезным, как и всё мирское. Вместо этого мы ищем механизмы…».

Поиск механизмов работы мозга, раскрывающих суть процессов познания, в конечном итоге и стал центральной темой в работе Мак-Каллока.

Окончив колледж в Хаверфорде, Мак-Каллок посвятил себя изучению философии, психологии и «экспериментальной эстетики» в стенах Йельского университета, где в 1921 г. получил степень бакалавра искусств. Двумя годами позже, уже в Колумбийском университете, он получает степень магистра. Следующим этапом в образовании юноши становится звание доктора медицины, полученное Мак-Каллоком в 1927 г. в Колледже врачей и хирургов всё того же Колумбийского университета. После семилетней стажировки в Госпитальном центре Бельвю (Bellevue Hospital Center) в Нью-Йорке Мак-Каллок возвращается в Йельский университет, где с 1934 по 1941 г. работает в Лаборатории нейрофизиологии, а потом переходит на факультет психиатрии Иллинойсского университета в Чикаго (University of Illinois at Chicago).

У его молодого соавтора, Уолтера Питтса, судьба была более сложной — отец Питтса был простым водопроводчиком и часто избивал сына, в итоге мальчик сбегал из дома и фактически жил на улице. Однажды, спасаясь от преследования хулиганов, Уолтер спрятался в библиотеке, среди стеллажей, на которых хранились книги по математике. Там он наткнулся на книгу «Принципы математики» (Principia Mathematica) Бертрана Рассела и Альфреда Уайтхеда, которая всерьёз увлекла мальчика. Он провёл в библиотеке целую неделю, за которую внимательно изучил все три тома. Затем Уолтер написал критический отзыв на один из больших разделов первого тома и отослал его в Англию Расселу. Реакция учёного была весьма положительной: он отправил Питтсу ответ, в котором пригласил его учиться в аспирантуре в Кембридже. Здесь нужно отметить, что в ту пору Питтсу было всего 12 лет, так что, к сожалению, он не мог принять приглашение Рассела. Однако три года спустя, когда 15-летний подросток узнал, что осенью 1938 г. Рассел начинает читать лекции в Чикагском университете (University of Chicago) в качестве приглашённого профессора, он навсегда сбежал из дома и отправился в Чикаго.

Рассел направил Питтса к Рудольфу Карнапу, одному из активных членов Венского кружка, недавно приехавшему в Америку из Австрии и обосновавшемуся в университете. Этой же осенью, не имея ещё диплома об окончании средней школы, Уолтер стал неофициальным студентом Чикагского университета. Джером Летвин, близкий друг Питтса и будущий соавтор многих его исследований, позже вспоминал начало учёбы последнего: «Уолтер время от времени посещал занятия. У него не было денег, поэтому он не мог быть зачислен официально. Он был бездомным беспризорником и обитал в утлой комнатёнке за четыре доллара в неделю, но его быстро признали „странным вундеркиндом“ и выделили небольшую стипендию от университета».

Знакомство Питтса с Карнапом напоминало знакомство с Расселом. «Карнап только что написал книгу по логике (здесь имеется в виду книга «Логический синтаксис языка», написанная Карнапом в 1934 г. и опубликованная на английском языке в 1937 г. — С. М.), и Уолтер принёс свой экземпляр с письменными аннотациями, указывающими на то, что он считал несколькими серьёзными дефектами, — сообщил Летвин, оказавшийся свидетелем произошедшего. — Он [Питтс] вошёл в кабинет Карнапа с книгой и безо всякого представления начал задавать вопросы. Карнап был в восторге». Пробыв некоторое время учеником Карнапа и освоив его сложную для понимания символьную нотацию, Питтс был заинтригован исследованиями другого выдающегося преподавателя университета — Николая Рашевского, отца-основателя математической биофизики, стремившегося перестроить биологию на базе физических наук с использованием новых передовых инструментов математической логики.

Исследования Рашевского оказали огромное влияние на дальнейшие исследования нейронных сетей, причём как напрямую, так и через Питтса. Как позднее вспоминал Летвин, факультет Рашевского был единственным, который Питтс считал своим домом. Тем более удивительно, что биографические сведения о Рашевском крайне скудны, а в отечественной литературе его имя почти не упоминается. Отчасти виноват в этом сам Рашевский, который был твёрдо убеждён, что «единственное, что стоит знать о человеке науки, — это его научная работа и научные публикации». Именно поэтому архив учёного почти не содержит материалов о его личной жизни. Кроме того, непростой жизненный опыт Рашевского привёл его к убеждению в том, что «учёный должен держаться подальше от любой политики» (такую же позицию он занимал и в отношении религии). И всё же мы позволим себе дерзость не согласиться с мнением этого великого человека и приоткроем завесу тайны, скрывающую от нас подробности его жизни.

Николай Рашевский родился в 1899 г. в Чернигове в семье сахарозаводчика Петра и Надежды Рашевских. Мать мальчика рано умерла, и отец женился повторно, при этом у мачехи Николая уже было двое детей от первого брака. Вся большая семья поселилась в просторном красивом доме Рашевских, расположенном на северной окраине Чернигова в урочище Черниговская Швейцаровка (Рашевщина)^, . Во втором браке Петра Рашевского родилось ещё двое детей.

Будучи ребёнком из богатой семьи, Николай получил хорошее образование. Он владел латинским, английским, немецким и французским языками, хорошо разбирался в русской литературе и благодаря безупречной памяти мог цитировать наизусть целые страницы русских и греческих классиков.

С самого детства Николай был увлечён наукой и стремился к научной карьере. Весной 1915 г. он ушёл из шестого класса частной гимназии В. П. Науменко, а весной 1916 г. сдал экстерном в Черниговской гимназии экзамен на аттестат зрелости. В том же году он поступил в Императорский университет Святого Владимира в Киеве и с жаром принялся за работу в лаборатории профессора Косоногова — выдающегося физика, специалиста в области электрических и оптических явлений. После некоторых колебаний Рашевский пришёл к выводу, что среди всех областей физики его более всего интересует теория электромагнитного поля и связанные с ней вопросы. Весной 1918 г. юноша закончил свою первую научную работу — «К вопросу о фотомагнетизме», а летом следующего года представил Киевскому физико-математическому обществу работу под названием «К вопросу о дифракции рентгеновых лучей в псевдоаморфных телах», посвящённую исследованию кристаллической структуры веществ рентгеновскими лучами. В 1919 г. Рашевский параллельно с учёбой работал в Комиссии по изучению производительных сил под председательством академика Владимира Ивановича Вернадского.

Но в жизнь юноши внесла коррективы Гражданская война: осенью того же года, будучи студентом четвёртого курса, Рашевский отправился в Крым, чтобы поступить добровольцем в Белый Черноморский флот. Он получает нижний чин на миноносце «Жаркий», однако на смену первоначальному энтузиазму быстро приходит разочарование. Тоска по науке вынуждает юношу написать письмо Вернадскому (который в тот момент также был в Крыму — на позиции ректора Таврического университета) с просьбой прикомандировать его к Таврическому университету, чтобы продолжить свои исследования, пусть и в условиях скудности лабораторных средств. Вернадский, откликнувшись на просьбу Рашевского, пишет письмо барону Врангелю с просьбой прикомандировать к Таврическому университету двух талантливых студентов, находящихся на военной службе: Николая Рашевского и Отто Струве, ставшего впоследствии одним из крупнейших астрофизиков XX в.

В 1920 г. Николай женится на Эмилии Золотарёвой, с которой он познакомился в киевском университете. Эмилия Ивановна также изучала физику и стала в будущем соавтором ряда совместных с мужем экспериментов в области биофизики. В одной из биографических работ, посвящённых Рашевскому, Эмилия Ивановна названа «осиротевшей княжной из Владикавказа» [an orphaned princess from Vladekavkaz] (sic!), в других источниках она именуется просто «княжной с Кавказа» [princess from the Caucasus], а в третьих она и вовсе «графиня Эмилия» [Countess Emily]. В действительности Эмилия Ивановна была дочерью офицера со Ставрополья Ивана Васильевича Золотарёва, к концу карьеры дослужившегося до генеральского звания.

В том же 1920 г., после окончательного поражения Белой армии, Николай с женой и его родители со своей большой семьёй покидают Россию. Их первым эмигрантским пристанищем становится Константинополь, где Николай устраивается преподавателем на физическом факультете Американского колледжа Роберта (İstanbul Özel Amerikan Robert Lisesi или Robert Kolej). Однако разорённая послевоенная Турция, наводнённая русскими эмигрантами, оказалась не слишком подходящим местом для научной работы, поэтому в 1921 г. Рашевские перебираются в Прагу.

В течение трёх лет Рашевский работал в Пражском университете на кафедре русистики и в Пражском политехническом институте, где читал лекции по термодинамике и теории электричества. Работы, опубликованные Рашевским в эти годы, относятся к области фотомагнетизма, дифракции рентгеновских лучей на псевдоаморфных телах, а также электродинамики и теории относительности. Большая их часть вышла на немецком языке в научном журнале Zeitschrift für Physik [Журнал о физике]. Лишь одна работа была опубликована на английском языке в престижном издании Physical Review.

Все эти годы Рашевский ищет возможности перебраться в США. На фоне Европы, разорённой войной и переживающей череду революционных потрясений, Соединённые Штаты выглядели для учёных островком стабильности и относительного благополучия. Но для того, чтобы перебраться через Атлантику, нужны были немалые средства и уверенность в том, что на новом месте удастся получить работу. Ни того ни другого у Рашевских не было.

В апреле 1924 г. Рашевскому, благодаря помощи некоторых друзей, удалось добиться внесения своего имени в лист ожидания на должность инженера-исследователя в исследовательских лабораториях Westinghouse Electric в Питтсбурге (штат Пенсильвания). Этого было достаточно для получения визы в США. Место в списке и средства на поездку удалось получить благодаря опять же помощи друзей и коллег, а также гуманитарной организации «Русский студенческий фонд» (Russian Student Fund).

Но на этом трудности, с которыми пришлось столкнуться Рашевским, не закончились. Первоначальный план эмиграции всей семьёй провалился, поскольку Рашевский не смог получить визы для жены и двух дочерей: трёхлетней Эмили и годовалой Нины. Поэтому 1 июля 1924 г. Рашевский поднялся на борт океанского лайнера в одиночку, надеясь получить визы для своей семьи уже в США. По прибытии он был подвергнут проверке со стороны административного иммиграционного комитета (Board of Special Inquiry, BSI), которую удалось пройти только благодаря связям в США.

Ожидая вестей от Westinghouse Electric, Рашевский получил приглашение прочитать курс лекций в Колледже Вашингтон-сквер Нью-Йоркского университета (Washington Square College, New York University). В это время его жена с детьми перебралась в Париж, где задержалась на несколько месяцев, пока не удалось договориться об их приезде в Соединённые Штаты.

В университете Рашевский читал лекции по теории относительности и опубликовал в Scientific American статью о «четвёртом измерении». Журнал Current Opinion [Общее мнение] за 1924-й сообщает, что Рашевский совместно с физиком Харольдом Шелдоном планируют попытку воспроизвести в американской лаборатории нашумевший эксперимент немецкого учёного Адольфа Мите (одного из пионеров цветной фотографии), в ходе которого Мите якобы обнаружил, что из паров ртути под воздействием ультрафиолетового излучения образуются золото и серебро. Мы не знаем, что именно произошло в ходе совместных экспериментов, но именно из-за разногласий с Шелдоном Рашевскому пришлось в декабре 1924 г. покинуть университет.

К счастью, компания Westinghouse Electric наконец-то предложила ему должность физика-исследователя, благодаря которой Рашевский получил возможность обеспечивать семью и продолжать занятия наукой. Параллельно с работой в Westinghouse Electric Рашевский читал лекции по теории относительности на физическом факультете Питтсбургского университета, а также занимался переводами научных статей с немецкого и русского языков. Тем не менее он продолжал искать постоянную позицию в академической сфере, чтобы иметь возможность уделять больше времени чистой науке и преподаванию.

Во время работы в Westinghouse Electric Рашевский занимался преимущественно проблемами промышленной физики. Большая часть работ, опубликованных им в это время, относится к изучению дисперсных систем, а именно динамики коллоидных частиц. Причина, по которой Рашевский занимался коллоидными частицами, была проста — компанию интересовали свойства красителей и клеев, применяемых в промышленности. Рашевский исследовал процесс, при котором увеличение капель приводило к их нестабильности и последующему распаду на более мелкие. На одном из мероприятий он поинтересовался у биолога из Питтсбургского университета, сходен ли процесс разделения капель с процессом деления живых клеток. Каково же было его удивление, когда в ответ он услышал, что «(1) никто не знает, как делятся биологические клетки, и, более того, (2) никто не может знать, как делятся биологические клетки, потому что это биология». Рашевский был возмущён таким заявлением и решил попытаться объяснить процесс деления клеток с помощью системы дифференциальных уравнений. По всей видимости, именно с этого и началась главная научная работа в жизни Рашевского — его смелый и, даже можно сказать, донкихотский проект по созданию математической биофизики. В 1950 г. Эндрю Хаксли, вспоминая об этом, сказал, что Рашевский «в широком диапазоне пытался создать синтез, для которого [в то время] не существовало адекватной экспериментальной основы».

В 1934 г. Рашевский меняет место в Westinghouse Electric на постоянную работу на кафедре физиологии Чикагского университета. В ту пору кафедру возглавлял известный учёный-физиолог Аякс Карлсон, с которым у Рашевского быстро возникли методологические разногласия.

Рашевский описывал свою методологию следующим образом: «Сначала изучение… чрезмерно упрощённых примеров, которые, возможно, даже не имеют аналогов в реальности», и лишь затем изучение «реалистичных» примеров. Упрощение использовалось для прогнозирования тенденций, а не вычисления точных значений. Рашевский полагал, что такая методология поможет увидеть всю сложность биологических явлений и сделать их предметом «точной науки». Такой подход, напоминающий анекдот про «сферического коня в вакууме», не вызывал особого восторга у биологов. Профессор Джек Коуэн, будущий преемник Рашевского на посту председателя Комитета по математической биологии в Чикагском университете, рассказал в одном из своих интервью такую историю: «Аякс Карлсон, который был весьма известным физиологом, выставил его [Рашевского] через год, потому что тот не провёл ни одного эксперимента. Рассказывают, что однажды Карлсон вошёл в кабинет Рашевского, где были письменный стол, стул и Рашевский, сидящий за столом с карандашом в руке. Карлсон спросил: „Где ваш аппарат?“ [Where is your apparatus?], на что Рашевский ответил с русским акцентом: „Какой аппарат? Я математический биолог“ [What apparatus? I am a mathematical biologist]. В итоге Рашевский был выставлен вон».

К счастью, разногласия с Карлсоном не привели к увольнению Рашевского из университета, он лишь был вынужден перейти на кафедру психологии. А в 1938 г. Рашевскому удалось убедить администрацию университета создать отдельное подразделение — секцию по математической биофизике (Section of Mathematical Biophysics). В 1939 г. при активной поддержке Уоррена Уивера из фонда Рокфеллера Рашевский основал научный журнал — уже упомянутый нами «Бюллетень математической биофизики», в котором впервые была опубликована революционная работа Мак-Каллока и Питтса.

Ещё в начале 1930-х гг. Рашевский опубликовал несколько работ по математической теории нервной проводимости, основанных на собственных исследованиях в области цитологии (раздел биологии, изучающий живые клетки). В 1933 г. он представил детальную теорию нервного возбуждения и торможения, основанную на понятии диффундирующих веществ и электрохимических градиентов. Рашевский начал с обзора предыдущих теорий, разбив их на две группы. Первая группа включала теории Вальтера Нернста и Арчибальда Хилла. В 1910 г. Хилл представил гипотезы, основанные на взглядах Нернста на природу нервного возбуждения, и сравнил результаты расчётов с экспериментальными данными. Эти теории, утверждал Рашевский, начинались с определённых предположений о роли ионов, их распределении и движении в электрическом поле. Хилл и Нернст предположили, что для нервного возбуждения необходима критическая концентрация ионов, и вывели формулы, позволяющие рассчитать необходимую силу тока и продолжительность электрической стимуляции. Вторая группа теорий (в неё входили теории Хорвега и Лапика), по мнению Рашевского, демонстрировала «феноменологический метод», поскольку эти теории устанавливали математические закономерности без попыток их физической интерпретации.

Фактически Рашевский стал пионером в области математического моделирования биологических нейронов, и его подход заключался в попытке использовать дифференциальные уравнения для описания процессов возбуждения и торможения. Интересно, что уравнения, найденные Рашевским, были несколько позже независимо получены и Арчибальдом Хиллом. Впрочем, Рашевского и Хилла, по всей видимости, мало интересовали вопросы моделирования процесса мышления, поэтому достроить первый мостик между нейрофизиологией и логикой было суждено не им. И именно в тот момент, когда науке предстояло сделать последний решительный шаг в этом направлении, в неё и оказался вовлечён молодой Уолтер Питтс.

К 1941 г. Питтс уже поглотил значительную часть содержимого университетских библиотек и большую часть учебной программы. Юноша выглядел тихоней, но в его характере проявлялись и озорные черты. «Однажды Уолтер явился в аудиторию, в которой проходил экзамен в виде теста да/нет, — вспоминал Летвин. — Он уселся в первом ряду, подбрасывая монету и отмечая ответы, вновь подбрасывая и снова отмечая. Он получил наивысшую оценку в своей группе. Конечно, подбрасывание монеты было нужно только ради эффекта». В 1941 г. Мак-Каллок перебрался в Иллинойсский университет в Чикаго. Летвин, который в то время учился на врача, стал одним из первых, кто узнал об исследованиях мозга, проводимых в лаборатории Мак-Каллока. Познакомившись с Мак-Каллоком, Летвин вскоре представил ему Питтса.

Подобно Расселу, Карнапу и Рашевскому, Мак-Каллок мгновенно распознал гениальность Питтса и вскоре привлёк его к своему проекту по созданию логической модели мозга и нервной системы. Мак-Каллок проявлял персональное участие к молодым людям, входившим в его научный кружок. Он часто приглашал нуждающихся студентов к себе домой, где их радушно встречала семья Мак-Каллока — жена Рук и трое детей. В начале 1942 г. Питтс и Летвин перебрались в шумный дом Мак-Каллока на окраине Чикаго. Там, в ночной тиши, после того как собственные дети Мак-Каллока, которые были ненамного моложе Питтса, укладывались в постель, Мак-Каллок и Питтс занимались «взломом» логики нейронных сетей мозга. Неделями анализируя потоки сигналов по разветвлённым мозговым путям, они старались, по выражению Летвина, «понять, как мозг может функционировать так, чтобы быть механизмом, обеспечивающим существование психических процессов».

Первое, что бросалось в глаза тем, кто видел рядом Мак-Каллока и Питтса, — разительный контраст между ними. На момент их знакомства Мак-Каллоку было 42 года, он носил бороду, курил трубку, постоянно пил виски, любил поговорить о поэзии и философии, был обладателем выразительного лица, живой яркой мимики и буквально излучал уверенность. Питтс являл собой полную ему противоположность: небольшого роста, застенчивый восемнадцатилетний паренёк, чьи пухлые губы и неизменные очки на лице с высоким лбом и маленьким подбородком делали его похожим на умного утёнка.

Loading comments...