Ko je von Neumann? Širokim masama stanovništva poznato je njegovo ime, čak i oni koji ne vole višu matematiku znaju naučnika.
Stvar je u tome što je razvio sveobuhvatnu logiku funkcionisanja kompjutera. Do danas je implementiran u milione kućnih i kancelarijskih računara.
Najmanova najveća dostignuća
Zvali su ga čovjek-matematička mašina, čovjek besprijekorne logike. Iskreno se radovao kada se našao pred teškim konceptualnim zadatkom koji je zahtijevao ne samo rješenje, već i preliminarnu izradu ovog jedinstvenog alata. Sam naučnik je, sa svojom uobičajenom skromnošću, poslednjih godina, izuzetno kratko - u tri tačke - najavio svoj doprinos matematici:
- opravdanje kvantne mehanike;
- stvaranje teorije neograničenih operatora;
- ergodička teorija.
Nije pomenuo ni svoj doprinos teoriji igara, formiranju elektronskih kompjutera, teoriji automata. I to je razumljivo, jer je govorio o akademskoj matematici, gdje njegova dostignuća izgledaju kao impresivni vrhovi ljudske inteligencije kao i djela Henrija Poincaréa, Davida Hilberta, Hermanna Weyla.
društveni sangvinik
U isto vrijemesvi njegovi prijatelji su se prisećali da je, uz neljudsku sposobnost za rad, von Nojman imao neverovatan smisao za humor, bio je briljantan pripovedač, a njegova kuća u Prinstonu (nakon preseljenja u SAD) slovila je za najgostoljubiviju i najsrdačniju kuću. Prijatelji duše su ga obožavali 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 je naučno nepoštenje.
Činilo se da naučnik prikuplja ljudske slabosti i hirovite kako bi prikupio statistiku o devijacijama sistema. Voleo je istoriju, književnost, enciklopedijski pamtiti činjenice i datume. Von Neumann je, pored svog maternjeg jezika, tečno govorio engleski, njemački i francuski. Govorio je i španski, mada ne bez mana. Čitajte na latinskom i grčkom.
Kako je izgledao ovaj genije? Stasit muškarac prosječne visine u sivom odijelu s laganim, ali neujednačenim, ali nekako spontano ubrzanim i usporavajućim hodom. Pronicljiv pogled. Dobar sagovornik. Mogao bi satima pričati o temama koje ga zanimaju.
Djetinjstvo i adolescencija
Von Neumannova biografija počinje 23.12.1903. Tog dana u Budimpešti, Janoš, najstariji od tri sina, rođen je u porodici bankara Maksa fon Nojmana. On je taj koji će u budućnosti preko Atlantika postati Džon. Koliko u životu čovjeka znači pravilan odgoj, koji razvija prirodne sposobnosti! I prije škole Jana su obučavali učitelji koje je angažirao njegov otac. Dječak je stekao srednje obrazovanje uelitna luteranska gimnazija. Inače, E. Wigner, budući dobitnik Nobelove nagrade, je u isto vrijeme učio s njim.
Tada je mladić diplomirao na Univerzitetu u Budimpešti. Na njegovu sreću, još dok je bio na univerzitetu, Janoš je upoznao nastavnika više matematike, Lasla Ratza. Upravo je ovaj učitelj s velikim slovom dobio da u mladiću otkrije budućeg matematičkog genija. Uveo je Janoša 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 naučnim krugovima do trenutka kada je dobio diplomu. Počeo je zaista rano. Janosz je napisao svoj prvi naučni rad "O lokaciji nula minimalnih polinoma" sa 17 godina.
Romantično i klasično spojeno u jedno
Neumann se ističe među uglednim matematičarima po svojoj svestranosti. Sa mogućim izuzetkom samo teorije brojeva, sve ostale grane matematike bile su pod uticajem matematičkih ideja Mađara u jednom ili drugom stepenu. Naučnici (prema klasifikaciji W. Oswalda) su ili romantičari (generatori ideja) ili klasici (u stanju su da izvuku posljedice iz ideja i formulišu potpunu teoriju.) On se može pripisati oba tipa. Radi jasnoće, predstavljamo glavne von Neumannove radove, 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).
- Fundamentalno djelo "Economic Behavior and Game Theory" (1944).
3. Kvantna mehanika:
- "O temeljima kvantne mehanike" (1927).
- Monografija "Matematičke osnove kvantne mehanike" (1932).
4. Ergodička teorija:
- "O algebri funkcionalnih operatora.." (1929).
- Serija radova "O prstenovima operatera" (1936 - 1938).
5. Primijenjeni zadaci izrade računara:
- "Numerička inverzija matrica visokog reda" (1938).
- "Logička i opšta teorija automata" (1948).
- "Sinteza pouzdanih sistema iz nepouzdanih elemenata" (1952).
Prvobitno je John von Neumann procijenio sposobnost osobe da se bavi njegovom omiljenom naukom. Po njegovom mišljenju, Božijom desnicom je ljudima dato da razviju matematičke sposobnosti do 26 godina. Rani početak je, prema naučniku, suštinski važan. Tada pristalice "kraljice nauka" imaju period profesionalne sofisticiranosti.
Kvalifikacija, koja raste zahvaljujući decenijama prakse, prema Neumannu, nadoknađuje smanjenje prirodnih sposobnosti. Međutim, čak i nakon mnogo godina, sam naučnik se odlikovao i talentom i nevjerojatnom izvedbom, koja postaje neograničena pri rješavanju važnih problema. Na primjer, matematičko opravdanje kvantne teorije mu je trebalo samo dvije godine. A u smislu dubine proučavanja, to je bilo ekvivalentno desetinama godina rada cijele naučne zajednice.
Ohvon Neumann principi
Kako je mladi Neumann obično počinjao svoje istraživanje, o čijem radu su časni profesori rekli da “lava prepoznajete po kandžama”? On je, počevši da rešava problem, prvo formulisao sistem aksioma.
Uzmite poseban slučaj. Koji su von Neumannovi principi relevantni u njegovoj formulaciji matematičke filozofije kompjuterske konstrukcije? U njihovoj primarnoj racionalnoj aksiomatici. Nije li istina da su ove poruke prožete briljantnom naučnom intuicijom!
Oni su čvrsti i objektivni, iako ih je napisao teoretičar kada još nije bilo kompjutera:
1. Računalne mašine moraju raditi sa brojevima predstavljenim u binarnom obliku. Ovo posljednje korelira sa svojstvima poluprovodnika.
2. Računski proces koji proizvodi mašina kontroliše kontrolni program, koji je formalizovani niz izvršnih komandi.
3. Memorija računara obavlja dvostruku funkciju: pohranjivanje podataka i programa. Štaviše, i oni i drugi su kodirani u binarnom obliku. Pristup programima je sličan pristupu podacima. Po tipu podataka su isti, ali se razlikuju po načinu na koji se obrađuju i pristupaju memorijskoj ćeliji.
4. Memorijske ćelije računara su adresabilne. Na određenoj adresi u svakom trenutku možete pristupiti podacima pohranjenim u ćeliji. Ovako funkcionišu varijable u programiranju.
5. Pružanje jedinstvenog redoslijeda izvršavanja naredbi korištenjem uvjetnih izraza. Istovremeno, oni će biti izvršeni ne prirodnim redoslijedom njihovog snimanja, već slijedeći navedenojump targeting programer.
Impresionirani fizičari
Neumannov pogled mu je omogućio da pronađe matematičke ideje u najširem svijetu fizičkih fenomena. Principi Džona fon Nojmana formirani su u kreativnom zajedničkom radu na stvaranju računara EDVAK sa 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 (naučnik je gotovo istog trenutka napravio grube proračune u svom umu), tako je shvatio samu suštinu problema.
I u završnoj fazi obavljenog deduktivnog posla, Mađar je svoje zaključke pretočio nazad u "jezik fizike" i dao ove najažurnije informacije svojim zapanjenim kolegama.
Takva deduktivnost ostavila je snažan utisak na kolege uključene u razvoj projekta.
Analitičko utemeljenje rada računara
Principi funkcionisanja von Neumann kompjutera pretpostavljaju odvojene mašinske i softverske dijelove. Promjenom programa postiže se neograničena funkcionalnost sistema. Naučnik je uspeo da izuzetno racionalno analitički odredi glavne funkcionalne elemente budućeg sistema. Kao element kontrole, on je u njemu pretpostavio povratnu informaciju. Naučnik je dao naziv i funkcionalnim jedinicama uređaja, koji su u budućnosti postali ključ informatičke revolucije. Dakle, von Neumannov imaginarni kompjuter se sastojao od:
- memorija mašine, ili uređaj za skladištenje (skraćeno memorija);
- logičko-aritmetička jedinica (ALU);
- kontrolna jedinica (CU);
- I/O uređaji.
Čak i u nekom drugom veku, briljantnu logiku koju je postigao možemo doživljavati kao uvid, kao otkrovenje. Međutim, da li je zaista bilo tako? Uostalom, cijela gore spomenuta struktura, u svojoj suštini, postala je plod rada jedinstvene logičke mašine u ljudskom obliku, čije je ime Neumann.
Matematika je postala njegov glavni alat. Veličanstveno je, nažalost, o takvom fenomenu pisao pokojni klasik Umberto Eco. “Genijalnost uvijek igra na jednom elementu. Ali igra tako briljantno da su svi ostali elementi uključeni u ovu igru!”
Funkcionalni dijagram računara
Uzgred, naučnik je iznio svoje razumijevanje ove nauke u članku "Matematičar". Smatrao je napredak svake nauke u njenoj sposobnosti da bude u okviru matematičke metode. Njegovo matematičko modeliranje postalo je suštinski dio gornjeg izuma. Generalno, klasična von Neumannova arhitektura izgledala je kao što je prikazano na dijagramu.
Ova šema funkcioniše na sledeći način: početni podaci, kao i programi, ulaze u sistem preko uređaja za unos. U budućnosti se obrađuju u aritmetičko-logičkoj jedinici (ALU). Izvršava naredbe. Svaki od njih sadrži detalje: iz kojih ćelija treba uzeti podatke, koje transakcije treba izvršiti na njima, gdje sačuvati rezultat (potonje je implementirano uuređaj za skladištenje). Izlazni podaci se također mogu poslati direktno preko izlaznog uređaja. U ovom slučaju (za razliku od skladištenja u memoriji), oni su prilagođeni ljudskoj percepciji.
Opću administraciju i koordinaciju gore navedenih strukturnih blokova kola vrši kontrolna jedinica (CU). U njemu je kontrolna funkcija povjerena brojaču komandi, koji vodi strogu evidenciju o redoslijedu kojim se one izvršavaju.
O istorijskom incidentu
Da budemo fundamentalni, važno je napomenuti da je rad na stvaranju kompjutera i dalje bio kolektivan. Von Neumann kompjuteri su razvijeni po narudžbi i o trošku balističke laboratorije Oružanih snaga SAD.
Istorijski incident, kao rezultat kojeg je sav rad koji je obavila grupa naučnika pripisan Džonu Nojmanu, rođen je slučajno. Činjenica je da je opšti opis arhitekture (koji je poslat naučnoj zajednici na pregled) na prvoj stranici sadržavao jedan potpis. I to je bio Neumannov potpis. Tako su naučnici, zbog pravila za izvještavanje o rezultatima istraživanja, stekli utisak da je slavni Mađar autor cijelog ovog globalnog djela.
Umjesto zaključka
Istini za volju, treba napomenuti da su i danas razmjeri ideja velikog matematičara o razvoju kompjutera premašili civilizacijske mogućnosti našeg vremena. Konkretno, rad von Neumann-a sugerirao je da informacioni sistemi imaju mogućnost da se sami reprodukuju. A njegovo posljednje, nedovršeno djelo i danas je nazvano super relevantnim:"Kompjuter i mozak".
