Chi è von Neumann? Le grandi masse della popolazione conoscono il suo nome, anche coloro che non amano la matematica superiore conoscono lo scienziato.
Il fatto è che ha sviluppato una logica completa del funzionamento del computer. Ad oggi, è stato implementato in milioni di computer domestici e d'ufficio.
I più grandi successi di Neumann
Era chiamato un uomo-macchina matematica, un uomo dalla logica impeccabile. Si è sinceramente rallegrato quando ha affrontato un difficile compito concettuale che richiedeva non solo una soluzione, ma anche la creazione preliminare di questo kit di strumenti unico. Lo stesso scienziato, con la consueta modestia, in questi anni, in estrema sintesi - in tre punti - ha annunciato il suo contributo alla matematica:
- giustificazione della meccanica quantistica;
- creazione della teoria degli operatori illimitati;
- teoria ergodica.
Non ha nemmeno menzionato il suo contributo alla teoria dei giochi, alla formazione dei computer elettronici, alla teoria degli automi. E questo è comprensibile, perché ha parlato di matematica accademica, dove i suoi risultati sembrano picchi impressionanti dell'intelligenza umana come le opere di Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Tipo sanguigno socievole
Allo stesso tempotutti i suoi amici ricordavano che, oltre a una capacità disumana nel lavoro, von Neumann aveva uno straordinario senso dell'umorismo, era un brillante narratore e la sua casa a Princeton (dopo essersi trasferito negli Stati Uniti) era considerata la più ospitale e cordiale. Gli amici dell'anima lo adoravano e lo chiamavano persino per nome: Johnny.
Era un matematico altamente atipico. L'ungherese era interessato alle persone, era insolitamente divertito dai pettegolezzi. Tuttavia, era più che tollerante nei confronti delle debolezze umane. L'unica cosa su cui era intransigente era la disonestà scientifica.
Sembrava che lo scienziato stesse raccogliendo debolezze e stranezze umane per raccogliere statistiche sulle deviazioni del sistema. Amava la storia, la letteratura, ricordare fatti e date in modo enciclopedico. Von Neumann, oltre alla sua lingua madre, parlava correntemente inglese, tedesco e francese. Parlava anche, anche se non senza difetti, in spagnolo. Leggi in latino e greco.
Che aspetto aveva questo genio? Un uomo robusto di statura media in abito grigio con un'andatura tranquilla, ma irregolare, ma in qualche modo spontaneamente accelerata e decelerata. Sguardo perspicace. Un buon conversatore. Poteva parlare per ore su argomenti di suo interesse.
Infanzia e adolescenza
La biografia di Von Neumann inizia il 1903-12-23. Quel giorno a Budapest nacque Janos, il maggiore di tre figli, nella famiglia del banchiere Max von Neumann. È lui che diventerà John in futuro attraverso l'Atlantico. Quanto significa nella vita di una persona la giusta educazione, che sviluppa capacità naturali! Anche prima della scuola, Jan è stato formato da insegnanti assunti da suo padre. Il ragazzo ha ricevuto la sua istruzione secondaria apalestra luterana d'élite. A proposito, E. Wigner, il futuro vincitore del Premio Nobel, ha studiato con lui allo stesso tempo.
Poi il giovane si laureò all'Università di Budapest. Fortunatamente per lui, mentre era ancora all'università, Janos incontrò un insegnante di matematica superiore, Laszlo Ratz. Fu questo maestro con la lettera maiuscola a cui fu dato di scoprire nel giovane il futuro genio matematico. Ha introdotto Janos nella cerchia dell'élite matematica ungherese, in cui Lipot Fejer ha suonato il primo violino.
Grazie al patrocinio di M. Fekete e I. Kurshak, von Neumann si era guadagnato la reputazione di giovane talento nei circoli scientifici quando ricevette il certificato di immatricolazione. Il suo inizio è stato molto presto. Janosz ha scritto il suo primo lavoro scientifico "Sulla posizione degli zeri dei polinomi minimi" all'età di 17 anni.
Romantico e classico riuniti in uno
Neumann si distingue tra i venerabili matematici per la sua versatilità. Con la possibile eccezione della sola teoria dei numeri, tutte le altre branche della matematica furono influenzate in un modo o nell' altro dalle idee matematiche degli ungheresi. Gli scienziati (secondo la classificazione di W. Oswald) sono o romantici (generatori di idee) o classici (sono in grado di estrarre conseguenze dalle idee e formulare una teoria completa). Potrebbe essere attribuito a entrambi i tipi. Per chiarezza, presentiamo le opere principali di von Neumann, indicando le sezioni della matematica a cui si riferiscono.
1. Teoria degli insiemi:
- "Sull'assiomatica della teoria degli insiemi" (1923).
- “Sulla teoriaLe prove di Hilbert (1927).
2. Teoria dei giochi:
- "Sulla teoria dei giochi strategici" (1928).
- Opera fondamentale "Comportamento economico e teoria dei giochi" (1944).
3. Meccanica Quantistica:
- "Sulle basi della meccanica quantistica" (1927).
- Monografia "Fondamenti matematici della meccanica quantistica" (1932).
4. Teoria ergodica:
- "Sull'algebra degli operatori funzionali.." (1929).
- Serie di opere "Sugli anelli dell'operatore" (1936 - 1938).
5. Attività applicate alla creazione di un computer:
- "Inversione numerica di matrici di alto ordine" (1938).
- "La teoria logica e generale degli automi" (1948).
- "Sintesi di sistemi affidabili da elementi inaffidabili" (1952).
In origine, John von Neumann valutava la capacità di una persona di impegnarsi nella sua scienza preferita. Secondo lui, dalla destra di Dio è dato alle persone di sviluppare abilità matematiche fino a 26 anni. È l'inizio precoce, secondo lo scienziato, che è di fondamentale importanza. Quindi gli aderenti alla "regina delle scienze" hanno un periodo di raffinatezza professionale.
La qualificazione, in crescita grazie a decenni di pratica, secondo Neumann, compensa la diminuzione delle abilità naturali. Tuttavia, anche dopo molti anni, lo stesso scienziato si è distinto sia per il talento che per le prestazioni straordinarie, che diventano illimitate quando si risolvono problemi importanti. Ad esempio, la giustificazione matematica della teoria dei quanti gli ha richiesto solo due anni. E in termini di approfondimento, equivaleva a decine di anni di lavoro dell'intera comunità scientifica.
OhPrincipi von Neumann
Come iniziava solitamente la sua ricerca il giovane Neumann, sul cui lavoro venerabili professori dicevano che “si riconosce un leone dai suoi artigli”? Egli, iniziando a risolvere il problema, formulò prima un sistema di assiomi.
Prendi un caso speciale. Quali sono i principi di von Neumann che sono rilevanti nella sua formulazione della filosofia matematica della costruzione del computer? Nella loro assiomatica razionale primaria. Non è vero che questi messaggi sono intrisi di brillante intuizione scientifica!
Sono solidi e obiettivi, anche se sono stati scritti da un teorico quando non c'era ancora il computer:
1. Le macchine informatiche devono funzionare con numeri rappresentati in forma binaria. Quest'ultimo è correlato alle proprietà dei semiconduttori.
2. Il processo computazionale prodotto dalla macchina è controllato da un programma di controllo, che è una sequenza formalizzata di comandi eseguibili.
3. La memoria di un computer svolge una duplice funzione: memorizzare sia i dati che i programmi. Inoltre, sia quelli che gli altri sono codificati in forma binaria. L'accesso ai programmi è simile all'accesso ai dati. Per tipo di dati sono gli stessi, ma differiscono nel modo in cui vengono elaborati e accessibili alla cella di memoria.
4. Le celle di memoria del computer sono indirizzabili. Ad un determinato indirizzo è possibile accedere in qualsiasi momento ai dati memorizzati nella cella. Ecco come funzionano le variabili nella programmazione.
5. Fornire un ordine univoco di esecuzione dei comandi utilizzando le istruzioni condizionali. Allo stesso tempo, saranno eseguiti non nell'ordine naturale della loro registrazione, ma secondo quanto specificatoprogrammatore di puntamento del s alto.
Fisici impressionati
La prospettiva di Neumann gli ha permesso di trovare idee matematiche nel più ampio mondo dei fenomeni fisici. I principi di John von Neumann si sono formati nel lavoro creativo congiunto sulla creazione del computer EDVAK con i fisici.
Uno di loro, di nome S. Ulam, ha ricordato che John ha colto immediatamente il loro pensiero, poi lo ha tradotto nel linguaggio della matematica nel suo cervello. Avendo risolto le espressioni e gli schemi da lui stesso formulati (lo scienziato fece quasi istantaneamente calcoli approssimativi nella sua mente), capì così l'essenza stessa del problema.
E nella fase finale del lavoro deduttivo svolto, l'ungherese ha trasformato le sue conclusioni nel "linguaggio della fisica" e ha fornito queste informazioni più aggiornate ai suoi colleghi sbalorditi.
Tale deducibilità ha fatto una forte impressione sui colleghi coinvolti nello sviluppo del progetto.
Dimostrazione analitica del funzionamento del computer
I principi di funzionamento del computer von Neumann presupponevano parti separate di macchina e software. Quando si cambiano i programmi, si ottiene la funzionalità illimitata del sistema. Lo scienziato è riuscito a determinare analiticamente in modo estremamente razionale i principali elementi funzionali del sistema futuro. Come elemento di controllo, ha assunto un feedback in esso. Lo scienziato ha anche dato il nome alle unità funzionali del dispositivo, che in futuro sono diventate la chiave della rivoluzione informatica. Quindi, il computer immaginario di von Neumann consisteva in:
- memoria della macchina o dispositivo di archiviazione (abbreviato in memoria);
- unità logico-aritmetica (ALU);
- unità di controllo (CU);
- Dispositivi I/O.
Anche in un altro secolo, possiamo percepire la brillante logica che ha raggiunto come un'intuizione, come una rivelazione. Tuttavia, è stato davvero così? Del resto tutta la suddetta struttura, nella sua essenza, è diventata il frutto del lavoro di un'unica macchina logica in forma umana, il cui nome è Neumann.
La matematica è diventata il suo strumento principale. Magnificamente, purtroppo, il tardo classico Umberto Eco ha scritto di un tale fenomeno. “Il genio gioca sempre su un elemento. Ma suona così brillantemente che tutti gli altri elementi sono inclusi in questo gioco!”
Diagramma funzionale di un computer
A proposito, lo scienziato ha delineato la sua comprensione di questa scienza nell'articolo "Matematico". Considerava il progresso di qualsiasi scienza nella sua capacità di rientrare nell'ambito del metodo matematico. Fu la sua modellazione matematica a diventare una parte essenziale dell'invenzione di cui sopra. In generale, l'architettura classica di von Neumann sembrava mostrata nel diagramma.
Questo schema funziona come segue: i dati iniziali, così come i programmi, entrano nel sistema attraverso un dispositivo di input. In futuro, vengono elaborati nell'unità logica aritmetica (ALU). Esegue i comandi. Ognuna di esse contiene dettagli: da quali celle dovrebbero essere presi i dati, quali transazioni dovrebbero essere eseguite su di esse, dove salvare il risultato (quest'ultimo è implementato indispositivo di archiviazione). I dati di output possono anche essere emessi direttamente tramite un dispositivo di output. In questo caso (al contrario della memorizzazione nella memoria), sono adattati alla percezione umana.
L'amministrazione generale e il coordinamento dei suddetti blocchi strutturali del circuito sono effettuati dall'unità di controllo (CU). In esso, la funzione di controllo è affidata al contatore dei comandi, che tiene traccia rigorosa dell'ordine in cui vengono eseguiti.
Su un incidente storico
Per essere fondamentale, è importante notare che il lavoro sulla creazione dei computer era ancora collettivo. I computer Von Neumann sono stati sviluppati su ordinazione ea spese del Laboratorio balistico delle forze armate statunitensi.
L'incidente storico, a seguito del quale tutto il lavoro svolto da un gruppo di scienziati è stato attribuito a John Neumann, è nato per caso. Il fatto è che la descrizione generale dell'architettura (che è stata inviata alla comunità scientifica per la revisione) sulla prima pagina conteneva un'unica firma. Ed era la firma di Neumann. Pertanto, a causa delle regole per riportare i risultati dello studio, gli scienziati hanno avuto l'impressione che il famoso ungherese fosse l'autore di tutto questo lavoro globale.
Invece di una conclusione
Ad essere onesti, va notato che ancora oggi la portata delle idee del grande matematico sullo sviluppo dei computer ha superato le possibilità di civiltà del nostro tempo. In particolare, il lavoro di von Neumann ha suggerito di dare ai sistemi informativi la capacità di riprodursi. E il suo ultimo lavoro incompiuto è stato definito super rilevante anche oggi:"Computer e cervello".
