Wie is von Neumann? Die breë massas van die bevolking is bekend met sy naam, selfs diegene wat nie lief is vir hoër wiskunde nie, ken die wetenskaplike.
Die ding is dat hy 'n omvattende logika van die werking van die rekenaar ontwikkel het. Tot op datum is dit in miljoene huis- en kantoorrekenaars geïmplementeer.
Neumann se grootste prestasies
Hy is 'n mens-wiskundige masjien genoem, 'n man van onberispelike logika. Hy het hom opreg verheug toe hy voor 'n moeilike konseptuele taak te staan gekom het wat nie net 'n oplossing vereis het nie, maar ook die voorlopige skepping van hierdie unieke gereedskapstel. Die wetenskaplike self het die afgelope jare met sy gewone beskeidenheid uiters kort - in drie punte - sy bydrae tot wiskunde aangekondig:
- regverdiging van kwantummeganika;
- skepping van die teorie van onbeperkte operateurs;
- ergodiese teorie.
Hy het nie eens sy bydrae tot spelteorie, tot die vorming van elektroniese rekenaars, tot die teorie van outomate genoem nie. En dit is verstaanbaar, want hy het gepraat oor akademiese wiskunde, waar sy prestasies net so indrukwekkende pieke van menslike intelligensie lyk soos die werke van Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Gesellige sanguine tipe
Terselfdertydal sy vriende het onthou dat von Neumann, tesame met onmenslike vermoë om te werk, 'n wonderlike sin vir humor gehad het, 'n briljante storieverteller was, en sy huis in Princeton (nadat hy na die VSA verhuis het) was as die mees gasvrye en hartlikste bekend. Vriende van die siel was mal oor hom en het hom selfs op sy voornaam genoem: Johnny.
Hy was 'n hoogs atipiese wiskundige. Die Hongaar het in mense belang gestel, hy was buitengewoon geamuseerd deur skinderpraatjies. Hy was egter meer as verdraagsaam teenoor menslike swakhede. Die enigste ding waaroor hy kompromisloos was, was wetenskaplike oneerlikheid.
Dit het gelyk of die wetenskaplike menslike swakhede en eienaardighede versamel om statistieke oor stelselafwykings in te samel. Hy was lief vir geskiedenis, letterkunde, om feite en datums ensiklopedies te onthou. Von Neumann was, benewens sy moedertaal, vlot in Engels, Duits en Frans. Hy het ook in Spaans gepraat, hoewel nie sonder gebreke nie. Lees in Latyn en Grieks.
Hoe het hierdie genie gelyk? 'n Stewige man van gemiddelde lengte in 'n grys pak met 'n rustige, maar ongelyke, maar op een of ander manier spontaan versnelde en vertraagde gang. Insiggewende voorkoms. 'n Goeie gespreksgenoot. Hy kon ure lank praat oor onderwerpe wat vir hom belangstel.
Kinderjare en adolessensie
Von Neumann se biografie begin op 1903-12-23. Op daardie dag in Boedapest is Janos, die oudste van drie seuns, in die familie van die bankier Max von Neumann gebore. Dit is hy wat John in die toekoms oorkant die Atlantiese Oseaan sal word. Hoeveel beteken in 'n mens se lewe die regte opvoeding, wat natuurlike vermoëns ontwikkel! Nog voor skool is Jan opgelei deur onderwysers wat deur sy pa aangestel is. Die seun het sy sekondêre opleiding inelite Lutherse gimnasium. Terloops, E. Wigner, die toekomstige Nobelpryswenner, het terselfdertyd saam met hom gestudeer.
Toe studeer die jong man aan die Universiteit van Budapest. Gelukkig vir hom, terwyl hy nog op universiteit was, het Janos 'n onderwyser in hoër wiskunde, Laszlo Ratz, ontmoet. Dit was hierdie onderwyser met 'n hoofletter wat gegee is om in die jong man die toekomstige wiskundige genie te ontdek. Hy het Janos voorgestel aan die kring van die Hongaarse wiskundige elite, waarin Lipot Fejer die eerste viool gespeel het.
Danksy die beskerming van M. Fekete en I. Kurshak, het von Neumann 'n reputasie as 'n jong talent in wetenskaplike kringe verwerf teen die tyd dat hy sy matrieksertifikaat ontvang het. Sy begin was baie vroeg. Janosz het sy eerste wetenskaplike werk "On the Location of Zeros of Minimal Polynomials" op die ouderdom van 17 geskryf.
Romanties en klassiek in een gerol
Neumann staan uit onder eerbiedwaardige wiskundiges vir sy veelsydigheid. Met die moontlike uitsondering van slegs getalleteorie, is alle ander vertakkings van wiskunde tot een of ander mate deur die wiskundige idees van die Hongaar beïnvloed. Wetenskaplikes (volgens die klassifikasie van W. Oswald) is óf romantici (genereerders van idees) óf klassieke (hulle is in staat om gevolge uit idees te onttrek en 'n volledige teorie te formuleer.) Hy kon aan beide tipes toegeskryf word. Vir duidelikheid bied ons die hoofwerke van von Neumann aan, terwyl ons die dele van wiskunde aandui waarop dit betrekking het.
1. Versamelingsteorie:
- "On the aksiomatics of set theory" (1923).
- “Oor die teorieHilbert se bewyse (1927).
2. Spelteorie:
- "Oor die teorie van strategiese speletjies" (1928).
- Fundamentele werk "Economic Behavior and Game Theory" (1944).
3. Kwantummeganika:
- "On the Foundations of Quantum Mechanics" (1927).
- Monografie "Wiskundige Grondslae van Quantum Mechanics" (1932).
4. Ergodiese teorie:
- "Op die algebra van funksionele operateurs.." (1929).
- Reeks werke "On operator rings" (1936 - 1938).
5. Toegepaste take om 'n rekenaar te skep:
- "Numerical Inversion of Matrices of High Order" (1938).
- "The logical and general theory of automata" (1948).
- "Sintese van betroubare stelsels van onbetroubare elemente" (1952).
Oorspronklik het John von Neumann 'n persoon se vermoë om betrokke te raak by sy gunsteling wetenskap beoordeel. Volgens sy mening word dit deur die regterhand van God aan mense gegee om tot 26 jaar wiskundige vermoëns te ontwikkel. Dit is die vroeë begin, volgens die wetenskaplike, wat fundamenteel belangrik is. Dan het die aanhangers van die "koningin van die wetenskappe" 'n tydperk van professionele sofistikasie.
Kwalifikasie, wat groei danksy dekades se oefening, volgens Neumann, vergoed vir die afname in natuurlike vermoëns. Maar selfs na baie jare, is die wetenskaplike self onderskei deur beide talent en wonderlike prestasie, wat onbeperk word wanneer belangrike probleme opgelos word. Byvoorbeeld, die wiskundige regverdiging van kwantumteorie het hom net twee jaar geneem. En wat diepte van studie betref, was dit gelykstaande aan dosyne jare se werk deur die hele wetenskaplike gemeenskap.
Ovon Neumann-beginsels
Hoe het die jong Neumann gewoonlik met sy navorsing begin, oor wie se werk eerbiedwaardige professore gesê het dat “jy 'n leeu aan sy kloue herken”? Hy, wat die probleem begin oplos het, het eers 'n stelsel van aksiomas geformuleer.
Neem 'n spesiale geval. Wat is die beginsels van von Neumann wat relevant is in sy formulering van die wiskundige filosofie van rekenaarkonstruksie? In hul primêre rasionele aksiomatiek. Is dit nie waar dat hierdie boodskappe deurspek is met briljante wetenskaplike intuïsie nie!
Hulle is solied en objektief, hoewel hulle deur 'n teoretikus geskryf is toe daar nog geen rekenaar was nie:
1. Rekenaarmasjiene moet werk met getalle wat in binêre vorm voorgestel word. Laasgenoemde korreleer met die eienskappe van halfgeleiers.
2. Die berekeningsproses wat deur die masjien geproduseer word, word beheer deur 'n beheerprogram, wat 'n geformaliseerde volgorde van uitvoerbare opdragte is.
3. Die geheue van 'n rekenaar verrig 'n dubbele funksie: stoor beide data en programme. Boonop word beide dié en ander in binêre vorm geënkodeer. Toegang tot programme is soortgelyk aan toegang tot data. Volgens datatipe is hulle dieselfde, maar hulle verskil in die manier waarop hulle verwerk word en toegang tot die geheuesel verkry word.
4. Rekenaargeheue selle is adresseerbaar. By 'n sekere adres kan jy enige tyd toegang verkry tot die data wat in die sel gestoor is. Dit is hoe veranderlikes in programmering funksioneer.
5. Die verskaffing van 'n unieke volgorde van uitvoering van opdragte deur voorwaardelike stellings te gebruik. Terselfdertyd sal hulle nie in die natuurlike volgorde van hul opname uitgevoer word nie, maar volgens die gespesifiseerdesprongteikenprogrammeerder.
Beïndruk fisici
Neumann se uitkyk het hom toegelaat om wiskundige idees in die wydste wêreld van fisiese verskynsels te vind. Die beginsels van John von Neumann is gevorm in die kreatiewe gesamentlike werk oor die skepping van die EDVAK-rekenaar met fisici.
Een van hulle, genaamd S. Ulam, het onthou dat John dadelik hul gedagtes begryp en dit toe in die taal van wiskunde in sy brein vertaal het. Nadat hy die uitdrukkings en skemas opgelos het wat deur homself geformuleer is (die wetenskaplike het byna onmiddellik rowwe berekeninge in sy gedagtes gemaak), het hy dus die wese van die probleem verstaan.
En in die finale stadium van die deduktiewe werk wat gedoen is, het die Hongaar sy gevolgtrekkings teruggeskep in die "taal van fisika" en hierdie mees onlangse inligting aan sy stomgeslaande kollegas gegee.
Sulke deduktiwiteit het 'n sterk indruk gemaak op die kollegas wat by die ontwikkeling van die projek betrokke was.
Analitiese stawing van die rekenaarwerking
Beginsels van funksionering van die von Neumann-rekenaar het afsonderlike masjien- en sagteware-onderdele aanvaar. Wanneer programme verander word, word die onbeperkte funksionaliteit van die stelsel bereik. Die wetenskaplike het daarin geslaag om die belangrikste funksionele elemente van die toekomstige stelsel uiters rasioneel analities te bepaal. As 'n element van beheer het hy terugvoer daarin aanvaar. Die wetenskaplike het ook die naam gegee aan die funksionele eenhede van die toestel, wat in die toekoms die sleutel tot die inligtingsrevolusie geword het. So, von Neumann se denkbeeldige rekenaar het bestaan uit:
- masjiengeheue, of stoortoestel (afgekort as geheue);
- logika-rekenkundige eenheid (ALU);
- beheereenheid (CU);
- I/O-toestelle.
Selfs in nog 'n eeu kan ons die briljante logika wat hy bereik het as 'n insig, as 'n openbaring waarneem. Was dit egter werklik so? Die hele bogenoemde struktuur het immers in sy wese die vrug geword van die werk van 'n unieke logiese masjien in menslike vorm, wie se naam Neumann is.
Wiskunde het sy hoofhulpmiddel geword. Ongelukkig wonderlik, die laat klassieke Umberto Eco het oor so 'n verskynsel geskryf. “Genius speel altyd op een element. Maar hy speel so briljant dat alle ander elemente by hierdie speletjie ingesluit is!”
Funksionele diagram van 'n rekenaar
Terloops, die wetenskaplike het sy begrip van hierdie wetenskap in die artikel "Wiskundige" uiteengesit. Hy het die vooruitgang van enige wetenskap beskou in sy vermoë om binne die bestek van die wiskundige metode te wees. Dit was sy wiskundige modellering wat 'n noodsaaklike deel van bogenoemde uitvinding geword het. Oor die algemeen het die klassieke von Neumann-argitektuur gelyk soos dit in die diagram getoon word.
Hierdie skema werk soos volg: aanvanklike data, sowel as programme, gaan die stelsel in deur 'n invoertoestel. In die toekoms word hulle in die rekenkundige logiese eenheid (ALU) verwerk. Dit voer opdragte uit. Elkeen van hulle bevat besonderhede: van watter selle data geneem moet word, watter transaksies daarop uitgevoer moet word, waar om die resultaat te stoor (laasgenoemde word geïmplementeer instoor toestel). Uitsetdata kan ook direk deur 'n uitvoertoestel uitgevoer word. In hierdie geval (in teenstelling met berging in geheue), is hulle aangepas by menslike persepsie.
Algemene administrasie en koördinering van die bogenoemde struktuurblokke van die stroombaan word deur die beheereenheid (CU) uitgevoer. Daarin word die beheerfunksie aan die opdragteller toevertrou, wat streng rekord hou van die volgorde waarin dit uitgevoer word.
Oor 'n historiese voorval
Om fundamenteel te wees, is dit belangrik om daarop te let dat die werk aan die skepping van rekenaars steeds gesamentlik was. Von Neumann-rekenaars is in opdrag en op koste van die US Armed Forces Ballistics Laboratory ontwikkel.
Die historiese voorval, as gevolg waarvan al die werk wat deur 'n groep wetenskaplikes gedoen is, aan John Neumann toegeskryf is, is per ongeluk gebore. Die feit is dat die algemene beskrywing van die argitektuur (wat aan die wetenskaplike gemeenskap gestuur is vir hersiening) op die eerste bladsy 'n enkele handtekening bevat het. En dit was Neumann se handtekening. Dus, as gevolg van die reëls vir die rapportering van die resultate van die studie, het wetenskaplikes die indruk gehad dat die beroemde Hongaar die outeur van al hierdie wêreldwye werk was.
In plaas van 'n gevolgtrekking
Om eerlik te wees, moet daarop gelet word dat selfs vandag nog die omvang van die idees van die groot wiskundige oor die ontwikkeling van rekenaars die beskawingsmoontlikhede van ons tyd oorskry het. Veral die werk van von Neumann het voorgestel dat inligtingstelsels die vermoë gee om hulself te reproduseer. En sy laaste, onvoltooide werk is selfs vandag super relevant genoem:"Rekenaar en brein".
