1943
Het eerste kunstmatige neuron
Warren McCulloch en Walter Pitts publiceren het eerste wiskundige model van een kunstmatig neuron — de basis voor alle neurale netwerken.
Illustratie gemaakt door ChatGPT — model: GPT-5
Het wiskundige neuronenmodel van McCulloch en Pitts
In 1943 publiceerden neurowetenschapper Warren McCulloch en wiskundige Walter Pitts hun baanbrekende paper A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity in het tijdschrift Bulletin of Mathematical Biophysics. Dit paper wordt beschouwd als het startpunt van wat later computationele neurowetenschap en kunstmatige intelligentie zou worden. Het was de eerste formele poging om de werking van het menselijk brein in wiskundige termen te beschrijven.
De onwaarschijnlijke samenwerking
McCulloch was een arts en neurowetenschapper die jarenlang had geprobeerd te begrijpen hoe het brein werkt als informatieverwerker. Walter Pitts was een uitzonderlijk begaafd maar sociaal kwetsbare jongeman die als tiener de bibliotheken van Chicago afstruinde en op twaalfjarige leeftijd Bertrand Russells driedelige Principia Mathematica bestudeerde. Toen Pitts dakloos rondzwierf in Chicago, bood McCulloch hem onderdak en een intellectueel thuis. Hun samenwerking was een zeldzame kruisbestuiving van biologie en wiskundige logica die destijds bijna onmogelijk leek.
Het model: logica als biologie
Een McCulloch-Pitts-neuron ontvangt een of meer ingangssignalen, telt ze op en produceert een uitgangssignaal als de som een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Dit binaire principe — vuren of niet vuren — maakte het mogelijk logische bewerkingen zoals AND, OR en NOT te modelleren als netwerken van neuronen. De centrale stelling van hun paper was provocatief: elke logische berekening die door een digitale computer kan worden uitgevoerd, kan in principe ook worden uitgevoerd door een netwerk van dergelijke neuronen. Omgekeerd leek dit te impliceren dat het menselijk brein, dat ook uit neuronen bestaat, in wezen berekeningen uitvoert als een rekenmachine.
Filosofische betekenis
Deze redenering had verstrekkende gevolgen voor de manier waarop wetenschappers het brein zagen. Het brak met het idee dat bewustzijn en intelligentie mysterieus en onverklaarbaar waren. Als neuronen logische poorten zijn en netwerken berekeningen uitvoeren, dan is het brein — althans theoretisch — een rekenmachine. Dit was een radicaal materialistische positie in een tijd waarin hersenwetenschap nog grotendeels beschrijvend en anatomisch was. Het legde de filosofische basis voor de computationele theorie van de geest, die tot op de dag van vandaag centraal staat in cognitieve wetenschap en AI-onderzoek.
Directe invloed op pioniers
John von Neumann, de grondlegger van de moderne computerarchitectuur, verwees expliciet naar het werk van McCulloch en Pitts in zijn First Draft of a Report on the EDVAC (1945). Norbert Wiener, de vader van de cybernetica, liet zich door McCulloch inspireren om de parallellen tussen hersenen en machines te onderzoeken. Donald Hebb formuleerde zijn Hebbiaanse leerregel in 1949 mede geïnspireerd door dit werk. Frank Rosenblatt ontwikkelde het Perceptron in 1957 als directe opvolger. Marvin Minsky bouwde SNARC in 1951, het eerste hardwarematige neurale netwerk, op vergelijkbare principes.
Erfenis in modern deep learning
Decennia later, toen deep learning de technologiewereld domineerde, waren de fundamentele bouwstenen nog steeds directe afstammelingen van het McCulloch-Pitts-neuron. Knopen met invoergewichten, een sommatie en een activeringsfunctie zijn de basisatomen van elk modern neuraal netwerk. De drempelwaarde was vervangen door de sigmoid- of ReLU-activeringsfunctie, maar het kernidee uit 1943 was herkenbaar aanwezig in AlexNet, GPT-4 en elk ander model. Zonder McCulloch en Pitts geen Transformer, geen ChatGPT, geen Claude.
Warren McCulloch overleed in 1969. Walter Pitts stierf hetzelfde jaar op slechts 46-jarige leeftijd, na een periode van terugtrekking en psychische problemen. Hun samenwerking duurde nauwelijks een paar jaar, maar de intellectuele erfenis die ze nalieten draagt de digitale wereld tot op de dag van vandaag.
Bronnen
- McCulloch, W.S. & Pitts, W. (1943). A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity. Bulletin of Mathematical Biophysics, 5(4), 115–133.
- Piccinini, G. (2004). The First Computational Theory of Mind and Brain. Synthese, 141(2), 175–215.
- Churchland, P.S. & Sejnowski, T.J. (1992). The Computational Brain. MIT Press.
- Wikipedia — Walter Pitts
- Wikipedia — Warren McCulloch