Tko je von Neumann? Njegovo ime poznaje široke mase stanovništva, čak i oni koji ne vole višu matematiku poznaju znanstvenika.
Stvar je u tome što je razvio opsežnu logiku funkcioniranja računala. Do danas je implementiran u milijune kućnih i uredskih računala.
Neumannova najveća dostignuća
Zvali su ga čovjek-matematički stroj, čovjek besprijekorne logike. Iskreno se obradovao kada se našao pred teškim konceptualnim zadatkom koji je zahtijevao ne samo rješenje, već i preliminarnu izradu ovog jedinstvenog alata. Sam je znanstvenik, svojom uobičajenom skromnošću, posljednjih godina, krajnje kratko - u tri točke - najavio svoj doprinos matematici:
- opravdanje kvantne mehanike;
- stvaranje teorije neograničenih operatora;
- ergodička teorija.
Nije ni spomenuo svoj doprinos teoriji igara, formiranju elektroničkih računala, teoriji automata. I to je razumljivo, jer je govorio o akademskoj matematici, gdje njegova postignuća izgledaju kao impresivni vrhovi ljudske inteligencije kao i djela Henrija Poincaréa, Davida Hilberta, Hermanna Weyla.
društveni sangvinik
Istovremenosvi su se njegovi prijatelji prisjećali da je, uz neljudsku radnu sposobnost, von Neumann imao nevjerojatan smisao za humor, bio briljantan pripovjedač, a njegova kuća u Princetonu (nakon preseljenja u SAD) slovila je kao najgostoljubivija i najsrdačnija. Prijatelji duše obožavali su ga i čak su ga zvali imenom: Johnny.
Bio je vrlo netipičan matematičar. Mađara su zanimali ljudi, neobično su ga zabavljali tračevi. Međutim, bio je više nego tolerantan prema ljudskim slabostima. Jedina stvar oko koje je bio beskompromisan bila je znanstveno nepoštenje.
Činilo se da znanstvenik prikuplja ljudske slabosti i hirovite kako bi prikupio statistiku o devijacijama sustava. Volio je povijest, književnost, enciklopedijski pamtiti činjenice i datume. Von Neumann je, uz maternji jezik, tečno govorio engleski, njemački i francuski. Govorio je, iako ne bez mana, i na španjolskom. Čitajte na latinskom i grčkom.
Kako je izgledao ovaj genije? Stasit muškarac prosječne visine u sivom odijelu s ležernim, ali neravnim, ali nekako spontano ubrzanim i usporavajućim hodom. Pronicljiv pogled. Dobar sagovornik. Mogao bi satima pričati o temama koje su ga zanimale.
Djetinjstvo i adolescencija
Von Neumannova biografija počinje 23.12.1903. Tog dana u Budimpešti se u obitelji bankara Maxa von Neumanna rodio Janos, najstariji od tri sina. On će u budućnosti preko Atlantika postati John. Koliko u životu čovjeka znači ispravan odgoj, koji razvija prirodne sposobnosti! I prije škole Jana su obučavali učitelji koje je angažirao njegov otac. Dječak je dobio srednje obrazovanje uelitna luteranska gimnazija. Inače, E. Wigner, budući dobitnik Nobelove nagrade, istovremeno je studirao s njim.
Tada je mladić diplomirao na Sveučilištu u Budimpešti. Na njegovu sreću, dok je još bio na sveučilištu, Janos je upoznao učitelja više matematike Laszla Ratza. Upravo je ovaj učitelj s velikim slovom dobio da u mladiću otkrije budućeg matematičkog genija. Janoša je uveo u krug mađarske matematičke elite, u kojoj je Lipot Fejer svirao prvu violinu.
Zahvaljujući pokroviteljstvu M. Feketea i I. Kurshaka, von Neumann je stekao reputaciju mladog talenta u znanstvenim krugovima do trenutka kada je dobio svjedodžbu o maturi. Počeo je stvarno rano. Janosz je napisao svoj prvi znanstveni rad "O lokaciji nula minimalnih polinoma" u dobi od 17 godina.
Romantično i klasično spojeno u jedno
Neumann se ističe među uglednim matematičarima po svojoj svestranosti. S mogućim izuzetkom samo teorije brojeva, sve ostale grane matematike bile su pod utjecajem matematičkih ideja Mađara u jednom ili drugom stupnju. Znanstvenici (prema klasifikaciji W. Oswalda) su ili romantičari (generatori ideja) ili klasici (sposobni su izvući posljedice iz ideja i formulirati cjelovitu teoriju.) On se može pripisati objema vrstama. Radi jasnoće, predstavljamo glavna von Neumannova djela, istovremeno označavajući dijelove matematike na koje se odnose.
1. Teorija skupova:
- "O aksiomatici teorije skupova" (1923).
- “U teorijiHilbertov dokaz (1927).
2. Teorija igara:
- "O teoriji strateških igara" (1928).
- Temeljno djelo "Economic Behavior and Game Theory" (1944).
3. Kvantna mehanika:
- "O temeljima kvantne mehanike" (1927).
- Monografija "Matematički temelji kvantne mehanike" (1932).
4. Ergodička teorija:
- "O algebri funkcionalnih operatora.." (1929).
- Serija radova "O prstenovima operatera" (1936. - 1938.).
5. Primijenjeni zadaci izrade računala:
- "Numerička inverzija matrica visokog reda" (1938).
- "Logička i opća teorija automata" (1948).
- "Sinteza pouzdanih sustava iz nepouzdanih elemenata" (1952).
Izvorno je John von Neumann procijenio sposobnost osobe da se bavi svojom omiljenom znanošću. Po njegovom mišljenju, Božjom desnicom ljudima je dano da razviju matematičke sposobnosti do 26 godina. To je rani početak, prema znanstveniku, ono što je temeljno važno. Tada sljedbenici "kraljice znanosti" imaju razdoblje profesionalne sofisticiranosti.
Kvalifikacija, koja raste zahvaljujući desetljećima prakse, prema Neumannu, kompenzira smanjenje prirodnih sposobnosti. Međutim, čak i nakon mnogo godina, sam znanstvenik odlikovao se i talentom i nevjerojatnom izvedbom, koja postaje neograničena pri rješavanju važnih problema. Primjerice, za matematičko opravdanje kvantne teorije trebalo mu je samo dvije godine. A u smislu dubine proučavanja, to je bilo ekvivalentno desecima godina rada cijele znanstvene zajednice.
Ohvon Neumannova načela
Kako je mladi Neumann obično započinjao svoja istraživanja, o čijem su radu časni profesori rekli da “lava prepoznajete po kandžama”? On je, počevši rješavati problem, najprije formulirao sustav aksioma.
Uzmite poseban slučaj. Koja su von Neumannova načela relevantna u njegovoj formulaciji matematičke filozofije računalne konstrukcije? U njihovoj primarnoj racionalnoj aksiomatici. Nije li istina da su ove poruke prožete briljantnom znanstvenom intuicijom!
Oni su čvrsti i objektivni, iako ih je napisao teoretičar kada još nije bilo računala:
1. Računalni strojevi moraju raditi s brojevima predstavljenim u binarnom obliku. Potonje je u korelaciji sa svojstvima poluvodiča.
2. Računalni proces koji proizvodi stroj kontrolira upravljački program, koji je formalizirani niz izvršnih naredbi.
3. Memorija računala obavlja dvostruku funkciju: pohranjivanje podataka i programa. Štoviše, i oni i drugi su kodirani u binarnom obliku. Pristup programima sličan je pristupu podacima. Po vrsti podataka isti su, ali se razlikuju po načinu na koji se obrađuju i pristupaju memorijskoj ćeliji.
4. Računalne memorijske ćelije su adresabilne. Na određenoj adresi u svakom trenutku možete pristupiti podacima pohranjenim u ćeliji. Ovako funkcioniraju varijable u programiranju.
5. Pružanje jedinstvenog redoslijeda izvršavanja naredbi korištenjem uvjetnih izraza. Istodobno, oni će se izvršiti ne prirodnim redoslijedom njihovog snimanja, već slijedeći navedenoprogramer za jump targeting.
Impresionirani fizičari
Neumannov pogled omogućio mu je da pronađe matematičke ideje u najširem svijetu fizičkih pojava. Načela Johna von Neumanna nastala su u kreativnom zajedničkom radu na stvaranju računala EDVAK s fizičarima.
Jedan od njih, po imenu S. Ulam, prisjetio se da je John odmah shvatio njihovu misao, a zatim je u svom mozgu preveo na jezik matematike. Nakon što je razriješio izraze i sheme koje je sam formulirao (znanstvenik je gotovo istog trenutka napravio grube izračune u svom umu), tako je shvatio samu bit problema.
I u završnoj fazi obavljenog deduktivnog posla, Mađar je svoje zaključke pretočio natrag u "jezik fizike" i dao ove najažurnije informacije svojim zapanjenim kolegama.
Takva deduktivnost ostavila je snažan dojam na kolege uključene u razvoj projekta.
Analitičko utemeljenje rada računala
Načela funkcioniranja von Neumann računala pretpostavljala su odvojene strojne i softverske dijelove. Promjenom programa postiže se neograničena funkcionalnost sustava. Znanstvenik je uspio iznimno racionalno analitički odrediti glavne funkcionalne elemente budućeg sustava. Kao element kontrole, on je u njemu pretpostavio povratnu informaciju. Znanstvenik je također dao naziv funkcionalnim jedinicama uređaja, koji su u budućnosti postali ključ informacijske revolucije. Dakle, von Neumannovo imaginarno računalo sastojalo se od:
- memorija stroja ili uređaj za pohranu (skraćeno memorija);
- logičko-aritmetička jedinica (ALU);
- upravljačka jedinica (CU);
- I/O uređaji.
Čak i u drugom stoljeću, briljantnu logiku koju je postigao možemo doživljavati kao uvid, kao otkrovenje. Međutim, je li doista bilo tako? Uostalom, cijela gore spomenuta struktura, u svojoj biti, postala je plod rada jedinstvenog logičkog stroja u ljudskom obliku, čije je ime Neumann.
Matematika je postala njegov glavni alat. Veličanstveno je, nažalost, o takvom fenomenu pisao pokojni klasik Umberto Eco. “Genij uvijek igra na jedan element. Ali igra tako briljantno da su svi ostali elementi uključeni u ovu igru!”
Funkcionalni dijagram računala
Usput, znanstvenik je svoje razumijevanje ove znanosti iznio u članku "Matematičar". Smatrao je napredak svake znanosti u njezinoj sposobnosti da bude u okviru matematičke metode. Njegovo matematičko modeliranje postalo je bitan dio gornjeg izuma. Općenito, klasična von Neumannova arhitektura izgledala je kao što je prikazano na dijagramu.
Ova shema funkcionira na sljedeći način: početni podaci, kao i programi, ulaze u sustav putem uređaja za unos. U budućnosti se obrađuju u aritmetičko-logičkoj jedinici (ALU). Izvršava naredbe. Svaki od njih sadrži pojedinosti: iz kojih ćelija treba uzeti podatke, koje transakcije treba izvršiti na njima, gdje spremiti rezultat (potonje je implementirano uuređaj za pohranu). Izlazni podaci se također mogu izvesti izravno preko izlaznog uređaja. U ovom slučaju (za razliku od pohrane u memoriji), oni su prilagođeni ljudskoj percepciji.
Opću administraciju i koordinaciju gore navedenih strukturnih blokova kruga vrši upravljačka jedinica (CU). U njemu je kontrolna funkcija povjerena brojaču naredbi, koji vodi strogu evidenciju o redoslijedu kojim se izvršavaju.
O povijesnom incidentu
Da budemo temeljni, važno je napomenuti da je rad na stvaranju računala još uvijek bio kolektivan. Von Neumannova računala razvijena su po narudžbi i o trošku Balističkog laboratorija Oružanih snaga SAD-a.
Povijesni incident, uslijed kojeg je sav posao koji je obavila skupina znanstvenika pripisan Johnu Neumannu, rođen je slučajno. Činjenica je da je opći opis arhitekture (koji je poslan znanstvenoj zajednici na pregled) na prvoj stranici sadržavao jedan potpis. I to je bio Neumannov potpis. Tako su, zbog pravila izvještavanja o rezultatima istraživanja, znanstvenici imali dojam da je slavni Mađar autor cijelog tog globalnog djela.
Umjesto zaključka
Istini za volju, treba napomenuti da su i danas razmjeri ideja velikog matematičara o razvoju računala premašili civilizacijske mogućnosti našeg vremena. Konkretno, rad von Neumanna sugerirao je da se informacijskim sustavima daju sposobnost da se sami reproduciraju. A njegovo posljednje, nedovršeno djelo i danas se naziva superrelevantnim:"Računalo i mozak".
