فون نویمان کیست؟ توده های وسیع مردم با نام او آشنا هستند، حتی کسانی که علاقه ای به ریاضیات عالی ندارند، این دانشمند را می شناسند.
نکته این است که او منطق جامعی از عملکرد رایانه ایجاد کرد. تا به امروز، در میلیون‌ها رایانه خانگی و اداری پیاده‌سازی شده است.
بزرگترین دستاوردهای نیومن
به او می گفتند یک ماشین انسان-ریاضی، مردی با منطق بی عیب و نقص. هنگامی که با یک کار مفهومی دشوار روبرو شد که نه تنها به راه حل، بلکه به ایجاد اولیه این جعبه ابزار منحصر به فرد نیز نیاز داشت، صمیمانه خوشحال شد. خود دانشمند با عفت همیشگی خود در سالهای اخیر بسیار کوتاه - در سه نکته - سهم خود را در ریاضیات اعلام کرد:
- توجیه مکانیک کوانتومی؛
- ایجاد نظریه عملگرهای نامحدود؛
- نظریه ارگودیک.
او حتی به سهم خود در تئوری بازی ها، در شکل گیری رایانه های الکترونیکی و نظریه اتوماتا اشاره ای نکرد. و این قابل درک است، زیرا او در مورد ریاضیات آکادمیک صحبت کرد، جایی که دستاوردهای او به اندازه کارهای هنری پوانکاره، دیوید هیلبرت، هرمان ویل، قله های چشمگیر هوش انسانی به نظر می رسد.
نوع سانگوئن اجتماعی
همزمانهمه دوستانش به یاد داشتند که فون نویمان در کنار ظرفیت غیرانسانی برای کار، حس شوخ طبعی شگفت انگیزی داشت، داستان سرای درخشانی بود و خانه اش در پرینستون (پس از نقل مکان به ایالات متحده آمریکا) به مهمان نوازترین و صمیمی ترین شهرت داشت. دوستان روح به او علاقه داشتند و حتی او را با نام کوچکش صدا زدند: جانی.
او یک ریاضیدان بسیار غیر معمول بود. مجارستانی به مردم علاقه مند بود، او به طور غیرعادی با شایعات سرگرم می شد. با این حال، او بیش از حد در برابر ضعف های انسانی مدارا می کرد. تنها چیزی که او در مورد آن سازش ناپذیر بود، عدم صداقت علمی بود.
به نظر می رسید این دانشمند در حال جمع آوری نقاط ضعف و مهارت های انسانی برای جمع آوری آمار در مورد انحرافات سیستم است. او عاشق تاریخ، ادبیات، به یاد آوردن حقایق و تاریخ به صورت دایره المعارفی بود. فون نویمان علاوه بر زبان مادری خود به زبان های انگلیسی، آلمانی و فرانسوی نیز مسلط بود. او همچنین، البته نه بدون نقص، به زبان اسپانیایی صحبت کرد. به لاتین و یونانی بخوانید.
این نابغه چه شکلی بود؟ مردی تنومند با قد متوسط با کت و شلوار خاکستری با راه رفتن آرام، اما ناهموار، اما به نحوی خود به خودی شتاب‌دهنده و کندتر. نگاه بصیرتی. یک گفتگوگر خوب او می توانست ساعت ها در مورد موضوعات مورد علاقه خود صحبت کند.
کودکی و نوجوانی
بیوگرافی فون نیومن در 1903-23-12 آغاز می شود. در آن روز در بوداپست، یانوس، بزرگترین پسر از سه پسر، در خانواده ماکس فون نویمان، بانکدار به دنیا آمد. این اوست که در آینده در آن سوی اقیانوس اطلس جان خواهد شد. چقدر در زندگی انسان معنی دارد تربیت صحیح که توانایی های طبیعی را رشد می دهد! حتی قبل از مدرسه، جان توسط معلمانی که پدرش استخدام کرده بودند آموزش دید. پسر تحصیلات متوسطه خود را درزورخانه نخبگان لوتری به هر حال، ای. ویگنر، برنده آینده جایزه نوبل، همزمان با او تحصیل کرد.
سپس مرد جوان از دانشگاه بوداپست فارغ التحصیل شد. خوشبختانه یانوس در زمانی که هنوز در دانشگاه بود با معلم ریاضیات عالی به نام لازلو راتز آشنا شد. این معلم با حروف بزرگ بود که به او داده شد تا در مرد جوان نابغه ریاضی آینده را کشف کند. او یانوش را با حلقه نخبگان ریاضی مجارستان آشنا کرد که در آن لیپوت فجر اولین ویولن را می نواخت.
به لطف حمایت M. Fekete و I. Kurshak، فون نویمان تا زمانی که مدرک تحصیلی خود را دریافت کرد، به عنوان یک استعداد جوان در محافل علمی شهرت پیدا کرده بود. شروع او واقعاً زود بود. یانوش اولین اثر علمی خود را "درباره مکان صفرهای چندجمله ای های حداقل" در 17 سالگی نوشت.
رومانتیک و کلاسیک تبدیل به یک
نویمان در بین ریاضیدانان ارجمند به دلیل تطبیق پذیری خود متمایز است. به استثنای تنها نظریه اعداد، همه شاخه های دیگر ریاضیات تا حدی تحت تأثیر ایده های ریاضی مجارستانی قرار گرفتند. دانشمندان (طبق طبقه‌بندی دبلیو اسوالد) یا رمانتیک هستند (مولد ایده‌ها) یا کلاسیک (آنها می‌توانند پیامدهایی را از ایده‌ها استخراج کنند و یک نظریه کامل را تدوین کنند.) او را می‌توان به هر دو نوع نسبت داد. برای وضوح، ما آثار اصلی فون نویمان را ارائه می‌کنیم، در حالی که بخش‌هایی از ریاضیات را که به آنها مربوط می‌شود، نشان می‌دهیم.
1. نظریه مجموعه:
- "درباره بدیهیات نظریه مجموعه ها" (1923).
- «درباره نظریهشواهد هیلبرت (1927).
2. تئوری بازی:
- "درباره نظریه بازی های استراتژیک" (1928).
- کار بنیادی "رفتار اقتصادی و نظریه بازی" (1944).
3. مکانیک کوانتومی:
- "درمورد مبانی مکانیک کوانتومی" (1927).
- مونوگراف "مبانی ریاضی مکانیک کوانتومی" (1932).
4. نظریه ارگودیک:
- "درباره جبر عملگرهای تابعی." (1929).
- مجموعه آثار "در مورد حلقه های اپراتور" (1936 - 1938).
5. وظایف کاربردی ایجاد یک کامپیوتر:
- "وارونگی عددی ماتریس های مرتبه بالا" (1938).
- "نظریه منطقی و عمومی اتوماتا" (1948).
- "سنتز سیستم های قابل اعتماد از عناصر غیرقابل اعتماد" (1952).
در ابتدا، جان فون نویمان توانایی فرد را برای درگیر شدن در علم مورد علاقه اش ارزیابی کرد. به عقیده او، به دست راست خداوند، به افراد داده می شود تا توانایی های ریاضی را تا 26 سال توسعه دهند. به گفته این دانشمند، شروع اولیه است که اساساً مهم است. سپس طرفداران "ملکه علوم" یک دوره پیچیدگی حرفه ای دارند.
به گفته نیومنصلاحیت، که به لطف چندین دهه تمرین در حال رشد است، کاهش توانایی های طبیعی را جبران می کند. با این حال ، حتی پس از سالها ، خود دانشمند با استعداد و عملکرد شگفت انگیز متمایز شد که هنگام حل مشکلات مهم بی حد و حصر می شود. برای مثال، توجیه ریاضی نظریه کوانتومی تنها دو سال طول کشید. و از نظر عمق مطالعه، معادل ده ها سال کار کل جامعه علمی بود.
اوهاصول فون نویمان
نویمان جوان معمولاً چگونه تحقیقات خود را آغاز می کرد که استادان بزرگوار درباره کارش می گفتند "شیر را از چنگالش می شناسید"؟ او با شروع به حل مسئله، ابتدا سیستمی از بدیهیات را فرموله کرد.
یک مورد خاص بگیرید. اصول فون نویمان که در فرمول بندی فلسفه ریاضی ساخت کامپیوتر مربوط است چیست؟ در بدیهیات عقلی اولیه آنها. آیا این درست نیست که این پیام ها با شهود علمی درخشان آغشته شده اند!
آنها محکم و عینی هستند، اگرچه توسط یک نظریه پرداز در زمانی که هنوز کامپیوتر وجود نداشت نوشته شده اند:
1. ماشین های محاسباتی باید با اعداد نمایش داده شده به صورت دودویی کار کنند. دومی با خواص نیمه هادی ها ارتباط دارد.
2. فرآیند محاسباتی تولید شده توسط ماشین توسط یک برنامه کنترلی کنترل می شود که یک دنباله رسمی از دستورات اجرایی است.
3. حافظه یک کامپیوتر عملکرد دوگانه ای را انجام می دهد: هم داده ها و هم برنامه ها را ذخیره می کند. علاوه بر این، هر دو آنها و دیگران به شکل باینری کدگذاری می شوند. دسترسی به برنامه ها مشابه دسترسی به داده ها است. از نظر نوع داده، آنها یکسان هستند، اما در نحوه پردازش و دسترسی به سلول حافظه متفاوت هستند.
4. سلول های حافظه کامپیوتر آدرس پذیر هستند. در یک آدرس خاص، می توانید در هر زمان به داده های ذخیره شده در سلول دسترسی داشته باشید. عملکرد متغیرها در برنامه نویسی به این صورت است.
5. ارائه یک ترتیب منحصر به فرد برای اجرای دستورات با استفاده از دستورات شرطی. در عین حال، آنها نه به ترتیب طبیعی ضبط آنها، بلکه به دنبال موارد مشخص شده اجرا می شوند.برنامه نویس هدفمند پرش.
فیزیکدانان تحت تأثیر
دیدگاه نویمان به او اجازه داد تا ایده های ریاضی را در وسیع ترین دنیای پدیده های فیزیکی بیابد. اصول جان فون نویمان در کار مشترک خلاقانه روی ایجاد رایانه EDVAK با فیزیکدانان شکل گرفت.
یکی از آنها، به نام S. Ulam، به یاد آورد که جان فوراً افکار آنها را درک کرد، سپس آن را به زبان ریاضیات در مغز خود ترجمه کرد. پس از حل عبارات و طرح‌های فرموله‌شده توسط خودش (دانشمند تقریباً بلافاصله محاسبات تقریبی را در ذهن خود انجام داد)، بنابراین اصل مسئله را درک کرد.
و در مرحله آخر کار قیاسی انجام شده، مجارستانی نتیجه گیری های خود را دوباره به "زبان فیزیک" تبدیل کرد و این به روزترین اطلاعات را در اختیار همکاران مات و مبهوت خود قرار داد.
چنین قیاسی تأثیر قوی بر همکاران درگیر در توسعه پروژه گذاشت.
استدلال تحلیلی عملکرد رایانه
اصول عملکرد رایانه فون نویمان قطعات جداگانه ماشین و نرم افزار را در نظر گرفت. هنگام تغییر برنامه ها، عملکرد نامحدود سیستم به دست می آید. این دانشمند موفق شد عناصر عملکردی اصلی سیستم آینده را بسیار منطقی و تحلیلی تعیین کند. او به عنوان یک عنصر کنترل، بازخورد را در آن فرض کرد. این دانشمند همچنین نام واحدهای عملکردی دستگاه را داد که در آینده به کلید انقلاب اطلاعات تبدیل شد. بنابراین، کامپیوتر خیالی فون نویمان شامل:
- حافظه دستگاه یا دستگاه ذخیره سازی (به اختصار حافظه)؛
- واحد منطقی- حسابی (ALU);
- واحد کنترل (CU);
- دستگاه های ورودی/خروجی.
حتی در یک قرن دیگر، می‌توانیم منطق درخشانی را که او به دست آورد، به عنوان یک بینش، به عنوان یک مکاشفه درک کنیم. با این حال، آیا واقعا اینطور بود؟ به هر حال، کل ساختار فوق، در ذات خود، ثمره کار یک ماشین منطقی منحصر به فرد به شکل انسانی شد که نامش نویمان است.
ریاضی ابزار اصلی او شده است. با شکوه، متاسفانه، اومبرتو اکو کلاسیک فقید در مورد چنین پدیده ای نوشت. «نابغه همیشه روی یک عنصر بازی می کند. اما او آنقدر درخشان بازی می کند که تمام عناصر دیگر در این بازی گنجانده شده است!»
نمودار عملکردی یک کامپیوتر
به هر حال، دانشمند درک خود از این علم را در مقاله "ریاضیدان" بیان کرده است. وی پیشرفت هر علمی را در توانایی آن در محدوده روش ریاضی می دانست. این مدلسازی ریاضی او بود که به بخش اساسی اختراع فوق تبدیل شد. به طور کلی، معماری کلاسیک فون نویمان به نظر می رسد که در نمودار نشان داده شده است.
این طرح به شرح زیر عمل می کند: داده های اولیه و همچنین برنامه ها از طریق یک دستگاه ورودی وارد سیستم می شوند. در آینده، آنها در واحد منطق حسابی (ALU) پردازش می شوند. دستورات را اجرا می کند. هر یک از آنها حاوی جزئیات است: داده های سلولی باید از آنها گرفته شود، چه تراکنش هایی باید بر روی آنها انجام شود، کجا نتیجه ذخیره شود (این دومی در اجرا می شوددستگاه ذخیره سازی). داده‌های خروجی را می‌توان مستقیماً از طریق یک دستگاه خروجی نیز دریافت کرد. در این مورد (بر خلاف ذخیره سازی در حافظه)، آنها با ادراک انسان سازگار می شوند.
اداره و هماهنگی کلی بلوک های ساختاری فوق مدار توسط واحد کنترل (CU) انجام می شود. در آن، تابع کنترل به شمارنده فرمان سپرده می شود، که یک رکورد دقیق از ترتیب اجرای آنها نگه می دارد.
درباره یک حادثه تاریخی
برای اساسی بودن، توجه به این نکته مهم است که کار روی ایجاد رایانه هنوز جمعی بود. کامپیوترهای فون نویمان به سفارش و با هزینه آزمایشگاه بالستیک نیروهای مسلح ایالات متحده توسعه یافتند.
حادثه تاریخی که در نتیجه تمام کارهای انجام شده توسط گروهی از دانشمندان به جان نویمان نسبت داده شد، به طور تصادفی متولد شد. واقعیت این است که توضیحات کلی معماری (که برای بررسی به جامعه علمی ارسال شد) در صفحه اول حاوی یک امضا بود. و این امضای نویمان بود. بنابراین، با توجه به قوانین گزارش نتایج این مطالعه، دانشمندان این تصور را داشتند که مجار معروف نویسنده همه این آثار جهانی است.
به جای نتیجه گیری
برای انصاف، باید توجه داشت که حتی امروزه نیز مقیاس ایده های ریاضیدان بزرگ در مورد توسعه رایانه ها از امکانات تمدنی زمان ما فراتر رفته است. به طور خاص، کار فون نویمان پیشنهاد کرد که به سیستم های اطلاعاتی توانایی بازتولید خود را بدهد. و آخرین کار ناتمام او حتی امروز بسیار مرتبط خوانده می شد:"کامپیوتر و مغز".
