Hvem er von Neumann? De brede massene av befolkningen er kjent med navnet hans, selv de som ikke er glad i høyere matematikk kjenner vitenskapsmannen.
Tingen er at han utviklet en omfattende logikk for hvordan datamaskinen fungerer. Til dags dato har det blitt implementert i millioner av hjemme- og kontordatamaskiner.
Neumanns største prestasjoner
Han ble k alt en mann-matematisk maskin, en mann med upåklagelig logikk. Han gledet seg oppriktig da han sto overfor en vanskelig konseptuell oppgave som ikke bare krevde en løsning, men også den foreløpige opprettelsen av dette unike verktøysettet. Vitenskapsmannen selv, med sin vanlige beskjedenhet, de siste årene, kunngjorde ekstremt kort - i tre punkter - sitt bidrag til matematikk:
- begrunnelse for kvantemekanikk;
- opprettelse av teorien om ubegrensede operatorer;
- ergodisk teori.
Han nevnte ikke engang hans bidrag til spillteori, til dannelsen av elektroniske datamaskiner, til teorien om automater. Og dette er forståelig, fordi han snakket om akademisk matematikk, der hans prestasjoner ser like imponerende ut av menneskelig intelligens som verkene til Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Sosial sangvinsk type
Samtidigalle vennene hans husket at, sammen med umenneskelig arbeidskapasitet, hadde von Neumann en fantastisk sans for humor, var en strålende historieforteller, og huset hans i Princeton (etter å ha flyttet til USA) var kjent for å være det mest gjestfrie og hjertelige. Venner av sjelen var glad i ham og k alte ham til og med ved hans fornavn: Johnny.
Han var en svært atypisk matematiker. Ungareren var interessert i mennesker, han var uvanlig underholdt av sladder. Imidlertid var han mer enn tolerant overfor menneskelige svakheter. Det eneste han var kompromissløs om var vitenskapelig uærlighet.
Vitenskapsmannen så ut til å samle inn menneskelige svakheter og særheter for å samle inn statistikk om systemavvik. Han elsket historie, litteratur, å huske fakta og datoer leksikon. Von Neumann var, i tillegg til morsmålet, flytende engelsk, tysk og fransk. Han snakket også, men ikke uten feil, på spansk. Les på latin og gresk.
Hvordan så dette geniet ut? En kraftig mann av gjennomsnittlig høyde i en grå dress med en rolig, men ujevn, men på en eller annen måte spontant akselererende og bremsende gange. Innsiktsfullt utseende. En god samtalepartner. Han kunne snakke i timevis om emner av interesse for ham.
Barndom og ungdomsår
Von Neumanns biografi begynner 23.12.1903. Den dagen i Budapest ble Janos, den eldste av tre sønner, født inn i familien til bankmannen Max von Neumann. Det er han som skal bli John i fremtiden over Atlanterhavet. Hvor mye betyr i et menneskes liv den rette oppdragelsen, som utvikler naturlige evner! Allerede før skolen ble Jan utdannet av lærere ansatt av faren. Gutten fikk sin videregående opplæring ielite luthersk gymnasium. Forresten, E. Wigner, den fremtidige nobelprisvinneren, studerte med ham samtidig.
Så ble den unge mannen uteksaminert fra universitetet i Budapest. Heldigvis for ham, mens han fortsatt var på universitetet, møtte Janos en lærer i høyere matematikk, Laszlo Ratz. Det var denne læreren med stor bokstav som ble gitt for å oppdage det fremtidige matematiske geni i den unge mannen. Han introduserte Janos for kretsen til den ungarske matematiske eliten, der Lipot Fejer spilte førstefiolin.
Takket være beskyttelsen til M. Fekete og I. Kurshak, hadde von Neumann opparbeidet seg et rykte som et ungt talent i vitenskapelige kretser da han mottok sitt matrikulasjonsbevis. Starten hans var veldig tidlig. Janosz skrev sitt første vitenskapelige arbeid "On the Location of Zeros of Minimal Polynomials" i en alder av 17.
Romantisk og klassisk rullet til ett
Neumann skiller seg ut blant ærverdige matematikere for sin allsidighet. Med mulig unntak av kun tallteori, ble alle andre grener av matematikken i en eller annen grad påvirket av ungarerens matematiske ideer. Forskere (ifølge klassifiseringen til W. Oswald) er enten romantikere (idegeneratorer) eller klassikere (de er i stand til å trekke ut konsekvenser fra ideer og formulere en fullstendig teori.) Han kan tilskrives begge typer. For klarhetens skyld presenterer vi hovedverkene til von Neumann, samtidig som vi angir de delene av matematikken som de relaterer seg til.
1. Settteori:
- "On the aksiomatics of set theory" (1923).
- «Om teorienHilberts bevis (1927).
2. Spillteori:
- "Om teorien om strategiske spill" (1928).
- Grunnleggende arbeid "Economic Behavior and Game Theory" (1944).
3. Kvantemekanikk:
- "On the Foundations of Quantum Mechanics" (1927).
- Monografi "Mathematical Foundations of Quantum Mechanics" (1932).
4. Ergodisk teori:
- "On the algebra of functional operators.." (1929).
- Serie med verk "On operator rings" (1936 - 1938).
5. Brukte oppgaver for å lage en datamaskin:
- "Numerical Inversion of Matrices of High Order" (1938).
- "The logical and general theory of automata" (1948).
- "Syntese av pålitelige systemer fra upålitelige elementer" (1952).
Opprinnelig vurderte John von Neumann en persons evne til å engasjere seg i sin favorittvitenskap. Etter hans mening, ved Guds høyre hånd er det gitt til mennesker å utvikle matematiske evner opp til 26 år. Det er den tidlige starten, ifølge forskeren, som er grunnleggende viktig. Da har tilhengerne av "vitenskapens dronning" en periode med faglig raffinement.
Kvalifisering, som vokser takket være tiår med praksis, ifølge Neumann, kompenserer for nedgangen i naturlige evner. Imidlertid, selv etter mange år, ble forskeren selv preget av både talent og fantastisk ytelse, som blir grenseløs når du løser viktige problemer. For eksempel tok den matematiske begrunnelsen av kvanteteori bare to år. Og når det gjelder dybdestudier, tilsvarte det dusinvis av års arbeid fra hele det vitenskapelige miljøet.
Åhvon Neumann-prinsipper
Hvordan startet den unge Neumann sin forskning, hvis arbeid ærverdige professorer sa at «du kjenner igjen en løve på klørne»? Han begynte å løse problemet, og formulerte først et system av aksiomer.
Ta en spesiell sak. Hva er prinsippene til von Neumann som er relevante i hans formulering av den matematiske filosofien om datamaskinkonstruksjon? I deres primære rasjonelle aksiomatikk. Er det ikke sant at disse meldingene er gjennomsyret av strålende vitenskapelig intuisjon!
De er solide og objektive, selv om de ble skrevet av en teoretiker da det ikke fantes noen datamaskin ennå:
1. Datamaskiner må arbeide med tall representert i binær form. Sistnevnte korrelerer med egenskapene til halvledere.
2. Beregningsprosessen produsert av maskinen styres av et kontrollprogram, som er en formalisert sekvens av kjørbare kommandoer.
3. Minnet til en datamaskin utfører en dobbel funksjon: lagring av både data og programmer. Dessuten er både disse og andre kodet i binær form. Tilgang til programmer ligner tilgang til data. Etter datatype er de like, men de er forskjellige i måten de behandles på og få tilgang til minnecellen på.
4. Datamaskinens minneceller er adresserbare. På en bestemt adresse kan du når som helst få tilgang til dataene som er lagret i cellen. Dette er hvordan variabler fungerer i programmering.
5. Gir en unik rekkefølge for utførelse av kommandoer ved å bruke betingede setninger. Samtidig vil de ikke bli utført i den naturlige rekkefølgen de ble tatt opp, men etter spesifiserthoppmålrettingsprogrammerer.
Imponerte fysikere
Neumanns syn tillot ham å finne matematiske ideer i den bredeste verden av fysiske fenomener. Prinsippene til John von Neumann ble dannet i det kreative felles arbeidet med å lage EDVAK-datamaskinen med fysikere.
En av dem, k alt S. Ulam, husket at John umiddelbart fattet tanken deres, og deretter oversatte den til matematikkspråket i hjernen hans. Etter å ha løst uttrykkene og skjemaene formulert av ham selv (vitenskapsmannen gjorde nesten øyeblikkelig grove beregninger i tankene), forsto han dermed selve essensen av problemet.
Og på det siste stadiet av det deduktive arbeidet som ble gjort, forvandlet ungareren sine konklusjoner tilbake til "fysikkens språk" og ga denne mest oppdaterte informasjonen til sine fortumlede kolleger.
Slik deduktivitet gjorde sterkt inntrykk på kollegene som var involvert i utviklingen av prosjektet.
Analytisk underbyggelse av datamaskindriften
Prinsippene for funksjonen til von Neumann-datamaskinen antok separate maskin- og programvaredeler. Ved endring av programmer oppnås den ubegrensede funksjonaliteten til systemet. Forskeren klarte å ekstremt rasjonelt analytisk bestemme de viktigste funksjonelle elementene i det fremtidige systemet. Som et kontrollelement antok han tilbakemeldinger i den. Forskeren ga også navnet til de funksjonelle enhetene til enheten, som i fremtiden ble nøkkelen til informasjonsrevolusjonen. Så, von Neumanns imaginære datamaskin besto av:
- maskinminne eller lagringsenhet (forkortet minne);
- logisk-aritmetisk enhet (ALU);
- kontrollenhet (CU);
- I/O-enheter.
Selv i et annet århundre kan vi oppfatte den strålende logikken han oppnådde som en innsikt, som en åpenbaring. Men var det virkelig slik? Tross alt ble hele den ovennevnte strukturen i sin essens frukten av arbeidet til en unik logisk maskin i menneskelig form, hvis navn er Neumann.
Matematikk har blitt hovedverktøyet hans. Storslått, dessverre, skrev senklassikeren Umberto Eco om et slikt fenomen. «Geni spiller alltid på ett element. Men han spiller så strålende at alle andre elementer er inkludert i dette spillet!»
Funksjonsdiagram av en datamaskin
Vitenskapsmannen skisserte forresten sin forståelse av denne vitenskapen i artikkelen "Matematiker". Han vurderte fremgangen til enhver vitenskap i dens evne til å være innenfor rammen av den matematiske metoden. Det var hans matematiske modellering som ble en vesentlig del av oppfinnelsen ovenfor. Generelt så den klassiske von Neumann-arkitekturen ut som den er vist i diagrammet.
Dette opplegget fungerer som følger: innledende data, så vel som programmer, kommer inn i systemet via en inndataenhet. I fremtiden blir de behandlet i den aritmetiske logiske enheten (ALU). Den utfører kommandoer. Hver av dem inneholder detaljer: fra hvilke celler data skal tas, hvilke transaksjoner som skal utføres på dem, hvor du skal lagre resultatet (sistnevnte er implementert iOppbevarings enhet). Utdata kan også sendes ut direkte gjennom en utdataenhet. I dette tilfellet (i motsetning til lagring i minnet), er de tilpasset menneskelig oppfatning.
Generell administrasjon og koordinering av de ovennevnte strukturelle blokkene til kretsen utføres av kontrollenheten (CU). I den er kontrollfunksjonen overlatt til kommandotelleren, som holder en streng oversikt over rekkefølgen de utføres i.
Om en historisk hendelse
For å være grunnleggende er det viktig å merke seg at arbeidet med å lage datamaskiner fortsatt var kollektivt. Von Neumann-datamaskiner ble utviklet etter ordre og på bekostning av US Armed Forces Ballistics Laboratory.
Den historiske hendelsen, som et resultat av at alt arbeidet utført av en gruppe forskere ble tilskrevet John Neumann, ble født ved et uhell. Faktum er at den generelle beskrivelsen av arkitekturen (som ble sendt til det vitenskapelige miljøet for vurdering) på første side inneholdt en enkelt signatur. Og det var Neumanns signatur. På grunn av reglene for rapportering av resultatene av studien, hadde forskerne inntrykk av at den berømte ungareren var forfatteren av alt dette globale arbeidet.
I stedet for en konklusjon
For å være rettferdig, bør det bemerkes at selv i dag har omfanget av ideene til den store matematikeren om utviklingen av datamaskiner overskredet vår tids sivilisasjonsmuligheter. Spesielt foreslo arbeidet til von Neumann å gi informasjonssystemer muligheten til å reprodusere seg selv. Og hans siste, uferdige verk ble k alt superrelevant selv i dag:"Datamaskin og hjerne".
