Джон фон Нэйман: біяграфія і бібліяграфія

Хто такі фон Нэйман? З яго імем знаёмыя шырокія масы насельніцтва, вучонага ведаюць нават не захапляюцца вышэйшай матэматыкай. Уся справа ў тым, што ён распрацаваў вычарпальную логіку функцыянавання вылічальнай машыны. На сённяшні дзень яна рэалізавана ў мільёнах хатніх і службовых кампутараў.

Найвялікшыя дасягненні Нэймана

Яго называлі чалавекам-матэматычнай машынай, чалавекам бездакорнай логікі. Ён шчыра радаваўся, калі яму сустракалася цяжкая канцэптуальная задача, якая патрабуе не проста дазволу, але і папярэдняга стварэння для гэтага унікальнага інструментара. Сам навуковец з уласцівай яму сціпласцю ў апошнія гады гранічна коратка - у тры пункты - абвясціў свой уклад у матэматыку:

- абгрунтаванне квантавай механікі;

- стварэнне тэорыі аператараў неабмежаваных;

- тэорыю эргодическую.

Ён нават не згадаў свой ўклад у тэорыю гульняў, у станаўленне электронных вылічальных машын, у тэорыю аўтаматаў. І гэта зразумела, бо разважаў ён аб акадэмічнай матэматыцы, дзе яго дасягненні выглядаюць такімі ж уражальнымі вяршынямі чалавечага інтэлекту, як і працы Анры Пуанкаре, Давіда Гільберта, Германа Вейля.

Камунікатыўны сангвинистический тыпаж

Пры тым пры ўсім яго сябры ўспаміналі, што разам з нечалавечай працаздольнасць фон Нэйман валодаў узрушаючым пачуццём гумару, быў бліскучым апавядальнікам, а яго дом у Прынстане (пасля пераезду ў ЗША) славіўся самым гасцінным і ветлівым. Сябры душы ў ім не спадзяваліся і нават за вочы называлі проста па імені: Джоні.

Ён быў у вышэйшай ступені нетыповым матэматыкам. Вугорац цікавіўся людзьмі, яго незвычайна забаўлялі плёткі. Аднак ён больш чым памяркоўна да чалавечай недасканаласці. Адзінае, у чым ён быў непрымірымы, - у навуковай несумленнасці.

Вучоны нібы калекцыянаваў людскія слабасці і дзівацтвы для набору статыстыкі адхіленняў сістэм. Ён любіў гісторыю, літаратуру, энцыклапедычна запамінаючы факты і даты. Фон Нэйман акрамя роднай мовы бегла размаўляў на англійскай, нямецкай, французскай. Ён таксама меў зносіны, праўда, не без агрэхаў, на іспанскай. Чытаў на латыні і на грэцкай.

Як выглядаў гэты геній? Поўны чалавек сярэдняга росту ў шэрым гарнітуры з марудлівай, але нераўнамернай, а неяк спантанна паскараецца і запавольвацца хадой. Праніклівы погляд. Добры суразмоўца. На якія цікавяць яго тэмы мог гутарыць гадзінамі.

Дзяцінства і юнацтва

Біяграфія фон Нэймана пачынаецца з 1903/12/23 года. У той дзень у Будапешце ў сям'і банкіра Макса фон Нэймана нарадзіўся Янаш, старэйшы з трох сыноў. Гэта яму ў будучыні за Атлантыкай трэба будзе стаць Джонам. Як шмат значыць у жыцці чалавека правільнае выхаванне, якое развівае прыродныя здольнасці! Яшчэ да школы Яна рыхтавалі нанятыя бацькам педагогі. Сярэднюю адукацыю хлопчык атрымаў у элітнай лютэранскай гімназіі. Дарэчы, з ім адначасова вучыўся Е. Вигнер, будучы лаўрэат Нобелеўскай прэміі.

Затым малады чалавек атрымаў вышэйшую адукацыю ў Будапешцкім універсітэце. Да яго шчасця, яшчэ ў внузскае час Янашу сустрэўся выкладчык вышэйшай матэматыкі Ласла Рац. Менавіта гэтаму настаўніку з вялікай літары было дадзена адкрыць у юнаку будучага матэматычнага генія. Ён увёў Янаша ў круг венгерскай матэматычнай эліты, у якой першую скрыпку гуляў Липот Фейер. Дзякуючы шэфстве М. Фекете і І. Кюршака фон Нэйман ўжо да моманту атрымання атэстата сталасці заслужыў у навуковых колах рэпутацыю маладога таленты. Яго старт сапраўды быў раннім. Сваю першую навуковую працу «Аб размяшчэнні нулёў мінімальных полиномов» Янаш напісаў яшчэ ва ўзросце 17 гадоў.

Рамантык і класік у адной асобе

Нэйман вылучаецца ў асяроддзі масцітых матэматыкаў сваёй універсальнасцю. За выключэннем, мабыць, толькі тэорыі лікаў, усе іншыя раздзелы матэматыкі ў той ці іншай ступені былі схільныя ўплыву матэматычных ідэй вугорца. Навукоўцы (па класіфікацыі В. Освальда) бывае альбо рамантыкамі (генератарамі ідэй), альбо класікамі (ўмеюць здабываць следства з ідэй і фармуляваць скончаную тэорыю.) Яго можна было аднесці да абодвух тыпах. Уявім для нагляднасці асноўныя працы фону Нэймана, пры гэтым пазначыўшы раздзелы матэматыкі, да якіх яны адносяцца.

1. Тэорыя мностваў :

- «Пра аксиоматике тэорыі мностваў» (1923).

- «Да тэорыі доказаў Гільберта» (1927).

2. Тэорыя гульняў:

- «Да тэорыі стратэгічных гульняў» (1928).

- Фундаментальная праца «Эканамічны паводзіны і тэорыя гульняў» (1944).

3. Квантавая механіка:

- «Аб падставах квантавай механікі» (1927).

- Манаграфія «Матэматычныя асновы квантавай механікі» (1932).

4. Эргодическая тэорыя:

- «Пра алгебре функцыянальных аператараў ..» (1929).

- Серыя прац «Аб кольцах аператараў" (1936 - 1938).

5. Прыкладныя задачы стварэння ЭВМ:

- «Лікавае зварот матрыц высокага парадку" (1938).

- «Лагічная і агульная тэорыя аўтаматаў» (1948).

- «Сінтэз надзейных сістэм з ненадзейных элементаў» (1952).

Арыгінальна Джон фон Нэйман ацэньваў здольнасці чалавека да заняткаў сваёй каханай навукай. На яго думку, правіцай Божай людзям дадзена развіваць матэматычныя здольнасці да 26 гадоў. Менавіта ранні старт, на думку вучонага, прынцыпова важны. Затым у адэптаў «царыцы навук» надыходзіць перыяд прафесійнай выдасканаленасці.

Якая дзякуючы дзесяцігоддзям заняткаў кваліфікацыя, на думку Нэймана, кампенсуе змяншэнне прыродных здольнасцяў. Аднак нават праз шмат гадоў самога вучонага адрознівалі і адоранасць, і ўзрушаючая працаздольнасць, якая робіцца бязглуздай пры дазволе важных задач. Напрыклад, матэматычнае абгрунтаванне квантавай тэорыі заняло ў яго аднаго толькі два гады. А па глыбіні прапрацоўкі яно было эквівалентна дзясяткам гадоў працы ўсяго навуковай супольнасці.

Аб прынцыпах фон Нэймана

З чаго звычайна пачынаў свае даследаванні малады Нэйман, аб работах якога масцітыя прафесара казалі, што «па кіпцюрах даведаюцца льва»? Ён, прыступаючы да вырашэння праблемы, перш фармуляваў сістэму аксіём.

Возьмем прыватны выпадак. У чым заключаюцца прынцыпы фон Нэймана, актуальныя пры фармулёўцы ім матэматычнай філасофіі будаўніцтва ЭВМ? У іх першаснай рацыянальнай аксиоматике. Ці не праўда, бліскучай навуковай інтуіцыяй прасякнуты гэтыя пасылы!

Яны суцэльныя і прадметныя, хоць і напісаны тэарэтыкам, калі ЭВМ яшчэ не было і ў памоўцы:

1. Вылічальныя машыны павінны працаваць з лікамі, прадстаўленымі ў двайковай форме. Апошняя карэлюе са ўласцівасцямі паўправаднікоў.

2. Вылічальны працэс, вырабляны машынай, кантралюецца пры дапамозе кіруючай праграмы, якая прадстаўляе сабой фармалізаваць паслядоўнасць выкананых каманд.

3. Памяць вылічальнай машыны выконвае дваякую функцыю: захоўванне i дадзеных, і праграм. Прычым і тыя, і іншыя закадаваныя ў двайковым выглядзе. Доступ да праграм аналагічны доступе да дадзеных. Па тыпу дадзеных яны аднолькавыя, аднак іх адрозніваюць спосабы апрацоўкі і звароту да вочка памяці.

4. Ячэйкі памяці ЭВМ адраснай. Ў пэўным месцы можна ў любы момант звярнуцца да дадзеных, захоўваемых у вочку. Такім чынам функцыянуюць у праграмаванні зменныя.

5. прадугледжаных унікальнага парадку выкананне каманд шляхам прымянення умоўных аператараў. Пры гэтым яны будуць выконвацца не ў натуральным парадку свайго запісу, а вынікаючы паказанай праграмістам адраснасці пераходу.

ўражаныя фізікаў

Кругагляд Нэймана дазваляў знаходзіць матэматычныя ідэі ў найшырэйшым свеце фізічных з'яў. Прынцыпы Джона фон Нэймана фармаваліся ў творчай сумеснай працы па стварэнні ЭВМ ЭДВАК з навукоўцамі-фізікамі.

Адзін з іх, па імені С. Улам, успамінаў, што Джон імгненна схопліваў іх думка, затым ужо ў сваім мозгу перакладаў яе на мову матэматыкі. Дазволіўшы ж сфармуляваныя сабой выказвання і схемы (прыкідачныя вылічэнні навуковец практычна імгненна вырабляў у розуме), ён такім чынам разбіраўся ў самую сутнасць задачы. І на заключным этапе праведзенай дэдуктыўны працы вугорац назад трансфармаваў свае высновы на «мова фізікі» і выдаваў гэтую актуальную інфармацыю і збянтэжаны калегам.

Падобная дэдуктыўным вырабляла моцнае ўражанне на калег, якія ўдзельнічалі ў распрацоўцы праекта.

Аналітычнае абгрунтаванне працы ЭВМ

Прынцыпы функцыянавання кампутара фон Нэймана меркавалі паасобную машынную і праграмную часткі. Пры змене праграм дасягаецца бязмежная функцыянальнасць сістэмы. Навукоўцу атрымалася гранічна рацыянальна аналітычна вызначыць асноўныя функцыянальныя элементы будучай сістэмы. Як элемент кантролю ён меркаваў ў ёй зваротную сувязь. Вучоны ж і даў назву функцыянальным вузлах прылады, які стаў у будучыні ключом да інфармацыйнай рэвалюцыі. Такім чынам, уяўная ЭВМ фон Нэймана складалася з:

- машыннай памяці, або запамінальнай прылады (скарочана - ЗП);

- логіка-арыфметычнага прылады (АЛУ);

- кіраўніка прылады (уу);

- прылад уводу-высновы.

Нават знаходзячыся ў іншым стагоддзі, мы можам ўспрыняць дасягнутую ім бліскучую логіку як прасвятленне, як адкрыццё. Аднак ці так на самой справе гэта было? Бо ўся вышэйзгаданая структура, па сваёй сутнасці, стала плёнам працы унікальнай лагічнай машыны ў чалавечым абліччы, імя якой - Нэйман.

Матэматыка стала яго галоўнай прыладай. Пышна аб падобным феномене напісаў, на жаль, ужо нябожчык класік Умберта Эка. «Геній заўсёды гуляе на адным элеменце. Але гуляе настолькі геніяльна, што ў гэтую гульню ўключаюцца ўсе астатнія элементы! »

Функцыянальная схема вылічальнай машыны

Дарэчы, сваё разуменне гэтай навукі навуковец выказаў у артыкуле «Матэматык». Прагрэс любой навукі ён разглядаў у яе здольнасці знаходзіцца ў сферы дзеяння матэматычнага метаду. Менавіта праведзенае ім матэматычнае мадэляванне стала істотнай часткай вышэйзгаданага вынаходкі. У цэлым жа класічная архітэктура фон Нэймана выглядала такім чынам, як гэта намалявана на схеме.

Гэтая схема працуе наступным чынам: зыходныя дадзеныя, а таксама праграмы паступаюць у сістэму праз прыладу ўводу. У далейшым яны праходзяць апрацоўку ў арыфметыка-лагічным прыладзе (АЛУ). У ім выконваюцца каманды. Любая з іх утрымлівае рэквізіты: з якіх вочак варта браць дадзеныя, якія трансакцыі над імі выконваць, куды захоўваць вынік (апошняе рэалізуецца у запамінальнай прыладзе - ЗП). Выхадныя дадзеныя могуць таксама быць выведзеныя непасрэдна праз прыладу высновы. У гэтым выпадку (у адрозненне ад захоўвання ў ЗП) яны адаптаваныя да ўспрымання чалавекам.

Агульнае кіраванне і каардынацыю работы вышэйзгаданых структурных блокаў схемы выконвае прылада кіравання (уу). У ім функцыя кантролю ўскладзена на лічыльнік каманд, вядучы строгі ўлік парадку іх выканання.

Аб гістарычным казус

Калі быць прынцыповым, то варта заўважыць, што праца над стварэннем ЭВМ ўсё ж такі быў калектыўным. Кампутары фон Нэймана распрацоўваліся па замове і за грошы балістычнай лабараторыі узброеных сіл ЗША. Гістарычны казус, з прычыны якога ўсю праведзеную Груп навукоўцаў працу прыпісалі Джону Нэйману, нарадзіўся выпадкова. Справа ў тым, што агульнае апісанне архітэктуры (якое рассылалася навуковаму супольнасці для азнаямлення) на першай старонцы ўтрымлівала адзіную подпіс. І гэта быў подпіс Нэймана. Такім чынам, з-за правілаў афармлення вынікаў даследавання ў навукоўцаў склалася ўражанне, што аўтарам ўсёй гэтай глабальнай працы быў знакаміты венгр.

замест заключэння

Дзеля справядлівасці варта адзначыць, што нават на сённяшні дзень маштаб ідэй вялікага матэматыка па развіцці ЭВМ перавысіў цывілізацыйныя магчымасці сучаснасці. У прыватнасці, працы фон Нэймана меркавалі наданне інфармацыйных сістэм магчымасці да самапрайгравання. А апошні, незавершаны яго праца называўся звышактуальная нават на сённяшні дзень: «Вылічальная машына і мозг».