Уильям Грей Уолтер (19 февраля 1910 — 6 мая 1977) — британский нейрофизиолог , кибернетик и робототехник американского происхождения .
Уолтер родился в Канзас-Сити , штат Миссури , США, 19 февраля 1910 года, он был единственным ребенком Минервы Лукреции (Маргарет) Харди (1879–1953), американской журналистки, и Карла Вильгельма Вальтера (1880–1965), британского журналиста, работавшего в то время в Kansas City Star . Его родители познакомились и поженились в Италии, а во время Первой мировой войны семья переехала в Великобританию. Родословная Уолтера была немецко-британской по отцовской линии и американско-британской по материнской линии. Он был привезен в Англию в 1915 году, получил образование в Вестминстерской школе, интересуясь классикой и наукой, и поступил в Королевский колледж в Кембридже в 1928 году. Он получил третий класс в первой части (1930) и первый класс по физиологии во второй части экзамена по естественным наукам (1931). [1]
Ему не удалось получить исследовательскую стипендию в Кембридже, и поэтому он занялся фундаментальными и прикладными нейрофизиологическими исследованиями в больницах Лондона с 1935 по 1939 год, а затем в Неврологическом институте Бёрдена в Бристоле с 1939 по 1970 год. Он также проводил исследовательскую работу в Соединенных Штатах , Советском Союзе и в различных других местах Европы . Он был дважды женат, имея двух сыновей от первого брака и одного от второго. По словам его старшего сына Николаса Уолтера , «он был политическим леваком, коммунистическим попутчиком до Второй мировой войны и сторонником анархистов после нее». [ необходима цитата ] На протяжении всей своей жизни он был пионером в области кибернетики . В 1970 году он получил черепно-мозговую травму в аварии на мотороллере. [2] Он так и не оправился полностью и умер семь лет спустя, 6 мая 1977 года.
В молодости Вальтер находился под сильным влиянием работы русского физиолога Ивана Павлова . [ требуется ссылка ] Он посетил лабораторию Ганса Бергера , который изобрел электроэнцефалограф , или ЭЭГ- машину, для измерения электрической активности мозга. Вальтер создал собственные версии машины Бергера с улучшенными возможностями, которые позволили ей обнаруживать различные типы мозговых волн , начиная от высокоскоростных альфа-волн и заканчивая медленными дельта-волнами, наблюдаемыми во время сна .
В 1930-х годах Уолтер сделал ряд открытий, используя свои ЭЭГ- машины в Неврологическом институте Бёрдена в Бристоле . [ требуется ссылка ] Он был первым, кто определил методом триангуляции поверхностное расположение самых сильных альфа-волн в затылочной доле (альфа-волны исходят из таламуса , расположенного глубоко внутри мозга ). Уолтер продемонстрировал использование дельта-волн для определения опухолей мозга или поражений, ответственных за эпилепсию . Он разработал первую машину для топографии мозга на основе ЭЭГ , используя массив спирально-сканирующих ЭЛТ, подключенных к усилителям с высоким коэффициентом усиления .
Во время Второй мировой войны Уолтер работал над технологией сканирования радаров и управляемых ракет , что, возможно, повлияло на его последующую гипотезу сканирования альфа-волн мозговой активности. [ необходима ссылка ]
В 1960-х годах Уолтер также открыл эффект условной отрицательной вариации (CNV), при котором отрицательный всплеск электрической активности появляется в мозге за полсекунды до того, как человек осознает движения, которые он собирается совершить. [ необходима ссылка ] Интересно, что этот эффект ставит под сомнение само понятие сознания или свободной воли и должен рассматриваться как часть общего времени реакции человека на события.
Эксперименты Уолтера со стробоскопическим светом, описанные в книге «Живой мозг » [3], вдохновили художника Брайона Гайсина и техника Яна Соммервилля на создание «Машины сновидений» — устройства, которое впоследствии превратилось в электронные устройства, известные как машины разума .
Самой известной работой Грея Уолтера было создание некоторых из первых электронных автономных роботов . [4] Он хотел доказать, что обширные связи между небольшим количеством мозговых клеток могут порождать очень сложное поведение - по сути, что секрет того, как работает мозг, заключается в том, как он подключен. Его первые роботы , которых он называл Machina speculatrix [5] и называл Элмером и Элси , были построены между 1948 и 1949 годами и часто описывались как черепахи [6] из-за их формы и медленной скорости движения - и потому, что они "научили нас" секретам организации и жизни. Трехколесные роботы-черепахи были способны к фототаксису , с помощью которого они могли найти дорогу к зарядной станции, когда у них заканчивался заряд батареи.
В одном эксперименте Уолтер поместил свет на «нос» черепахи и наблюдал, как робот наблюдает за собой в зеркале. «Он начал мерцать», — писал он. «Щебетать и дергаться, как неуклюжий Нарцисс». [ необходима цитата ] Уолтер утверждал, что если бы это было замечено у животного, это «можно было бы принять как доказательство некоторой степени самосознания».
Одна из черепах была модифицирована (ей дали вымышленное научное название Machina docilis ) и добавила к ее простому одноклеточному «мозгу» одну, затем две условные рефлекторные цепи, в которых их можно было обучить простым поведению, похожим на поведение собак Ивана Павлова . [ требуется ссылка ] Эту черепаху назвали CORA . Одна из них включала то, что удар означает еду, в то время как свист означает еду, и когда такой свист сам по себе обусловлен, он означает, что его ударили. Когда он добавил еще одну цепь, настроенную на свист другой высоты, это могло стать свистом, означающим удар, свист означает еду, и это заставляло животное «бояться» всякий раз, когда ему представлялась еда . Уолтер исправил это поведение, разорвав две дополнительные цепи, и черепаха вернулась к тому, чтобы быть Machina speculatrix . Условно-рефлекторное поведение позже было помещено в статическую настольную модель, также известную как CORA .
Более поздние версии Machina speculatrix были выставлены на Фестивале Британии в 1951 году. [7] Уолтер подчеркивал важность использования чисто аналоговой электроники для моделирования мозговых процессов в то время, когда его современники, такие как Алан Тьюринг и Джон фон Нейман, все обращались к взгляду на ментальные процессы с точки зрения цифровых вычислений . Его работа вдохновила последующие поколения исследователей робототехники, включая Родни Брукса , Ганса Моравека и Марка Тилдена . [ требуется цитата ] Современные воплощения черепашек Уолтера можно найти в форме робототехники BEAM .
В 2000 году оригинальная черепаха была выставлена в Музее науки в Лондоне, Великобритания . [8] В 1995 году этот робот был также воспроизведен доктором Оуэном Холландом и Яном Хорсфилдом [9] из Бристольской лаборатории робототехники с использованием некоторых оригинальных деталей. [10] Оригинальная черепаха, представленная на Фестивале Британии, находится в коллекции Смитсоновского института .
Документы Уолтера, включая его письма, фотографии и вырезки из газет, являются частью архива Бёрдена, хранящегося в Библиотеке и архиве Музея науки в Роутоне .
Уолтер был женат дважды. Его первой женой была Кэтрин Моника Рэтклифф (1911-2012), дочь Сэмюэля Керкхэма Рэтклиффа (1868-1958), бывшего члена исполнительного комитета Фабианского общества . У них было двое сыновей Николас Харди Уолтер (1934-2000) и Джереми Уолтер, который стал физиком. [1] После того, как пара рассталась в 1945 году и развелась в 1946 году, их детей воспитывали их мать Моника и ее второй муж, ученый из Кембриджского университета Арнольд Бек .
Второй женой Уолтера была рентгенолог Вивиан Дови (1915-1980). Они поженились в Бристоле в 1947 году [12] и имели одного ребенка, Тимоти Уолтера (1949-1976), прежде чем разойтись в 1960 году и разветься в 1973 году. [13] Было отмечено, что Уолтер и его учреждение давали мужской предвзятый взгляд на их работу. Вивиан Дови была важным соавтором, тем не менее, она изображалась как жена или помощница, которая заботилась о нем. [11]
С 1960 по 1972 год Уолтер жил с Лоррейн Жозефиной Олдридж (урожденной Донн), бывшей женой Кита Олдриджа. [1] Вивиан Дови жила с Китом Олдриджем и позже взяла его фамилию после развода. [13]
