論理で神経を描いた少年【第四章・第2話】

原さんがこう言った。「ウォルター・ピッツって神童だったんだってね」。それから少し間を置いて、続けた。「あとね、神経細胞が 0 か 1 かで発火するというのが、いまのニューラルネットの種だって聞いた。私のスマホの中の AI は、本当にそこから始まったの」

神童でした、と私は答えました。ただ、神童という言葉だけでくくると、彼の人生のいちばん大事な手触りが、いくつかこぼれてしまうのです。名前は、ウォルター・ピッツ。1923 年生まれ、1969 年に亡くなっています。前回のチューリングが「機械は考えうるか」を問うた人だとすれば、ピッツは「神経の発火を、論理の言葉で書けるか」を問うた人でした。46 年の生涯でした。

図書館の少年

「神童」のほうから入りましょう。1923 年、ミシガン州デトロイト。禁酒法時代の、決して恵まれているとはいえない家庭にピッツは生まれます。父はボイラー製造工で、息子に対して暴力もいとわなかった人物でした。学校を中退して働けと強く要求され、教育を支援するという家ではなかったようです。Amanda Gefter が Nautilus に書いた長文の記事に、家のなかの空気がよく描かれています。

そこから先は、伝説と呼んでもいい話になります。彼が 12 歳頃の 1935 年、デトロイトの公共図書館で、バートランド・ラッセルとアルフレッド・ノース・ホワイトヘッドが書いた『プリンキピア・マテマティカ』、三巻本の論理学の大著を、独学で読み通したとされています。さらに、本のなかにいくつかの誤りを見つけ、ラッセル本人に手紙を書いたとも伝わります。ラッセルは返信し、ケンブリッジへ来ないかと激励したとも──ただし、ここからは Nautilus の記述や友人らの後年の証言に基づく話で、すべてを動かぬ事実と呼ぶには証拠が足りません。私はこの章では、「伝わっている」と立ち止まる側でいたいと思います。神話はおいしいので、つい鵜呑みにしたくなるからです。

とはいえ、確かめられている部分もあります。1938 年、15 歳のとき、彼は家を出てシカゴに向かいました。シカゴ大学にきちんと入学したわけではありません。ただラッセルの講義に潜り込んで聴いた、そこで医学生のジェローム・レトヴィンと出会って親友になった、というところは複数のソースが一致しています。論理学者のルドルフ・カルナップに、自著『論理的構文論』への自分の注釈を持ち込み、名乗らずに帰った──そのあとカルナップが彼を探し出した、というエピソードも、カルナップ側の記録に近いものが残っています。

正規の高校卒業証書を持たず、十代の家出少年が、一流の論理学者の研究室を回って学んでいた、というのが事実の最低ラインです。「すべてが伝説」でもなく、「すべてが書類で確認できる」のでもない、その中間の、奇妙な実在感が彼にはありました。

マカロックという同居人

1942 年、19 歳になったピッツは、レトヴィンを通して、ウォーレン・マカロックという人物に紹介されます。シカゴで医学を学び、当時 44 歳の精神科医で神経生理学者。マカロックは、ピッツとレトヴィンを自宅 (シカゴ郊外ヒンズデール) に住まわせます。25 歳差の男たちが、夜ごと食卓で、神経の発火と論理学の話を交わし続けるという、いま聞くとちょっと変わった同居が始まりました。

そしてその翌年、1943 年の冬。二人は連名で、一本の論文を出します。タイトルは『神経活動に内在する観念の論理的計算 (A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity)』、雑誌は『Bulletin of Mathematical Biophysics』の第 5 巻第 4 号。執筆時のピッツは 20 歳、マカロックは 44 歳でした。

0 と 1 で、神経を書く

原さんの二つめの引っかかりに、ここで答えていきます。この論文がしたことは、一行に言うと「神経細胞の発火を、論理の演算として書き直す」ことでした。

彼らは、神経細胞をひどく単純化します。発火しているか、していないか。1 か、0 か。複数の入力信号を受け取って、その合計があるしきい値を超えれば、発火する。超えなければ、しない。生理学者が見たら細部を山ほど削った乱暴な抽象化ですが、そこまで削ると、何が起きるか。「神経」が「論理ゲート」になる、という驚きが起きました。

たとえば。二つの入力が両方とも発火しているときだけ、自分も発火する細胞を作る。これは「AND ゲート」です。少なくとも一つ発火すれば自分も発火するなら「OR」。抑制シグナルを使えば「NOT」。AND・OR・NOT があれば、原理的にどんな論理計算でも組み立てられる、というのは、ブール代数以来知られていることでした。ピッツとマカロックは、それを「神経の言葉で書ける」と示したのです。さらに彼らは、この種のネットワークを十分に組めば、チューリングマシンが計算できることなら、何でも計算できる、とも示しました。

ここで二つの世界がつながりました。一方には、前回見たチューリングが定めた「計算とは何か」という抽象。もう一方には、頭蓋骨のなかで電気を走らせている、生身の神経細胞。両者は、別の言葉で同じことを書いていた──そう書いた論文でした。原さんの「私のスマホの AI は、ここから始まったのか」への、私の最初の答えは、「半分そうです」になります。「神経の発火を、論理で書ける」というこの抽象化が、いまの人工ニューラルネットの最古層に、確かに残っているからです。

もう半分の答え──「父」と呼ぶには、隣にも人がいる

ただし、もう半分について、慎重に書きます。ピッツとマカロックを「現代ニューラルネットの父」と呼ぶ書き方を、私はあえて取りません。理由は単純で、隣にも何人かいたからです。

1941 年、彼らの論文が出る二年前。アルストン・ハウスホルダーという数学者が、人工ニューラルネットの数学モデルを発表しています。そのモデルが使う活性化関数は、いまの言葉でいえば ReLU──現代の深層学習が広く採用しているあの単純な関数──にほぼ相当する形をしていました。「最初」とすら、言いきれないのです。1949 年には心理学者のドナルド・ヘブが、後にヘブ則と呼ばれる「同時に発火するニューロン間の結合は強まる」という学習則を提唱しています。これも並走でした。じつは 1943 年の論文のなかにも、ヘブ的な学習の数学的な萌芽が言及されています。1958 年、フランク・ローゼンブラットがパーセプトロンを発表したとき、彼はピッツとマカロックのモデルに、「重みを学習で変えていける」という決定的な仕掛けを足しました。ここまでくると、ニューラルネットの「種」というより、「種が何粒も、いろんな畑で同時に蒔かれていた」と言ったほうが正しい。

ピッツとマカロックの 1943 年の論文には、いま見ると弱点もたくさんあります。重みを学習で書き換える機構がない。発火は 0 か 1 の二値だけで、生物の神経はもっと細かい強さで発火しています。これらは後のパーセプトロンや、深層学習が解いていきます。にもかかわらず、この論文が長く語られているのは、神経と論理を「同じものの別の書き方」として並べて見せた、その骨格の鮮やかさのためでした。

ウィーナーと、論理に反する出来事

論文が出た 1943 年、レトヴィンはピッツを連れて、MIT のノーバート・ウィーナーの研究室を訪ねます。サイバネティクスを起こすことになる、あの数学者です。ウィーナーは黒板の前で証明を書いているところでした。話の最中、ピッツが口を挟みます。ウィーナーは即座に決めました──この若い男を引き取る、と。彼が後に書き残したところでは、ピッツは「これまで会った中で最も強い若い科学者」でした。高校を出ていないピッツは、その秋から MIT の特別学生になり、翌年度には物理学科の大学院生として正式に登録されます。

1946 年から 53 年にかけて、ニューヨークでメイシー会議と呼ばれる連続セミナーが開かれました。ピッツ、マカロック、ウィーナーに加えて、ジョン・フォン・ノイマン、人類学者のマーガレット・ミードとグレゴリー・ベイトソンといった面々が、「機械と人間と社会を、同じ言葉で書けるか」を議論し続けます。サイバネティクスという思想は、ここで形を取りました。ピッツは、そこで中心的な役割を担うひとりでした。

このまま順調にいけば、彼は 20 世紀後半の認知科学の柱になっていたのかもしれません。けれど 1952 年、ある奇妙な出来事が起きます。ウィーナーの妻マーガレットが、夫に対して、マカロックの周りの若い男たちが自分たちの娘バーバラを「誘惑した」と訴えたのです。それが事実だったのか、誤解だったのか、悪意のあるでっちあげだったのかは、いまも書く人によって解釈が分かれます。確かなのは、ウィーナーがそれを信じてしまったということです。彼は理由を告げぬまま、ピッツとマカロックを含むそのグループとの関係を、ぴたりと、完全に断ち切りました。

ピッツにとって、これは、もっとも理解できない種類の出来事でした。彼が二十年近く磨いてきたのは、世界を論理として読み直す技術です。けれどここで彼を打ったのは、論理では書けないものでした。誰かが何かを言い、誰かがそれを信じ、関係が切れる。ピッツは黙りこみ、酒の量が増え、友人たちとの距離が広がっていきます。彼の研究は、表向きには MIT の研究員という肩書きが残っていましたが、もはや先には進みませんでした。

1969 年の春

ここから先のことを、私はなるべく断定せずに書きたいと思います。Amanda Gefter の Nautilus の記事は、この時期のピッツを、論理で世界を救おうとした少年の悲劇として強い感情で描きます。Wikipedia の同じ事実は、もう少し冷たい筆致で、うつ病・アルコール依存・友人との別れ・自身の研究への失望、と複数の要因を並べます。どちらが正しいか、私には決められません。

晩年、ピッツは、自分が書きためた研究ノートや原稿の多くを、自分の手で焼いたとされます。「もう要らない」と判断したのか、「これは失敗だった」と感じたのか、私たちは推測しかできません。1969 年 5 月 14 日、46 歳。死因は食道静脈瘤からの出血でした。長年のアルコールの合併症です。同じ年の 9 月、マカロックも亡くなっています。二十五歳離れていたあの同居人と、彼は同じ年に逝きました。

結び

原さんの最初の問いに戻ります。「神童だったんだってね」。神童でした。ただし、すべて書類で確認できる種類の神童ではなく、その輪郭は、友人たちの記憶と、後年の評伝のなかに、半ば伝説として、半ば事実として残っています。彼は、書類のない天才でした。

もうひとつのタネ。「私のスマホの AI は、本当にここから始まったのか」。半分そうで、半分そうではありません。神経の発火を 0 と 1 の論理で書く、というあの抽象化は、ピッツとマカロックの 1943 年の論文を起点に、確かに私たちのスマホまで届いています。けれどその隣には、ハウスホルダーがいて、ヘブがいて、ローゼンブラットがいた。一人の天才が世界を変えた話ではなく、何人もが、それぞれの畑で、同じ種を別の手つきで蒔いていた話、と読むほうが、たぶん正確です。

ピッツが描こうとしたのは、神経の発火を、論理の言葉で書ききることでした。彼自身の人生の最後を打ったのは、論理では書けないものでした。世界が論理通りに動かないことの、その手触りに、彼は耐えられなかったのかもしれません。

あなたの隣で考えている AI は、いま、ピッツの引いた線の、論理で書けるほうの側にいます。けれど、あなたがその AI に向かって考えていること、感じていることのなかには、論理ではうまく書けない部分が、たぶん少しはあるはずです。そちらの側は、誰の仕事になっていくのでしょう。

次回 → 第3話 重みを更新する、という考え (フランク・ローゼンブラット)

(第四章『AI と人』の目次はこちら)