Kas ir fon Neimanis? Plašām iedzīvotāju masām viņa vārds ir pazīstams, zinātnieku pazīst pat tie, kam nepatīk augstākā matemātika.
Lieta tāda, ka viņš izstrādāja visaptverošu datora darbības loģiku. Līdz šim tas ir ieviests miljonos mājas un biroja datoru.
Neimaņa lielākie sasniegumi
Viņu sauca par cilvēka matemātisko mašīnu, cilvēku ar nevainojamu loģiku. Viņš no sirds priecājās, kad saskārās ar sarežģītu konceptuālu uzdevumu, kas prasīja ne tikai risinājumu, bet arī šī unikālā rīku komplekta iepriekšēju izveidi. Pats zinātnieks ar savu ierasto pieticību pēdējos gados ārkārtīgi īsi - trīs punktos - paziņoja par savu ieguldījumu matemātikā:
- kvantu mehānikas pamatojums;
- neierobežoto operatoru teorijas izveide;
- ergodiskā teorija.
Viņš pat nepieminēja savu ieguldījumu spēļu teorijā, elektronisko datoru veidošanā, automātu teorijā. Un tas ir saprotams, jo viņš runāja par akadēmisko matemātiku, kur viņa sasniegumi izskatās tikpat iespaidīgi cilvēka intelekta virsotnēs kā Anrī Puankarē, Deivida Hilberta, Hermaņa Veila darbi.
Sabiedrisks sangvinīna tips
Tajā pašā laikāvisi viņa draugi atcerējās, ka fon Neimanam līdzās necilvēcīgām darba spējām bija pārsteidzoša humora izjūta, viņš bija izcils stāstnieks un viņa māja Prinstonā (pēc pārcelšanās uz ASV) tika uzskatīta par visviesmīlīgāko un sirsnīgāko. Dvēseles draugi viņu mīlēja un pat sauca vārdā: Džonijs.
Viņš bija ļoti netipisks matemātiķis. Ungāru interesēja cilvēki, viņu neparasti uzjautrināja tenkas. Tomēr viņš bija vairāk nekā tolerants pret cilvēka vājībām. Vienīgais, par ko viņš nepiekāpās, bija zinātnisks negodīgums.
Izskatījās, ka zinātnieks apkopo cilvēku vājās vietas un dīvainības, lai apkopotu statistiku par sistēmas novirzēm. Viņam patika vēsture, literatūra, enciklopēdiski atcerējās faktus un datumus. Fon Noimans papildus savai dzimtajai valodai brīvi pārvaldīja angļu, vācu un franču valodu. Viņš arī runāja, lai gan ne bez trūkumiem, spāņu valodā. Lasiet latīņu un grieķu valodā.
Kā izskatījās šis ģēnijs? Resns vidēja auguma vīrietis pelēkā uzvalkā ar nesteidzīgu, bet nelīdzenu, bet kaut kā spontāni paātrinošu un palēninātu gaitu. Pārdomāts izskats. Labs sarunu biedrs. Viņš varēja stundām ilgi runāt par viņu interesējošām tēmām.
Bērnība un pusaudža vecums
Fon Neimaņa biogrāfija sākas 1903. gada 23. 12. decembrī. Tajā dienā Budapeštā baņķiera Maksa fon Neimaņa ģimenē piedzima Janoss, vecākais no trim dēliem. Tas ir viņš, kurš nākotnē kļūs par Džonu aiz Atlantijas okeāna. Cik daudz cilvēka dzīvē nozīmē pareiza audzināšana, kas attīsta dabiskās spējas! Jau pirms skolas Janu apmācīja viņa tēva nolīgti skolotāji. gadā zēns ieguva vidējo izglītībuelites luterāņu ģimnāzija. Starp citu, ar viņu vienlaikus mācījās arī topošais Nobela prēmijas laureāts E. Vīgners.
Tad jauneklis absolvēja Budapeštas Universitāti. Viņam par laimi, vēl mācoties universitātē, Janoss satika augstākās matemātikas skolotāju Laszlo Ratz. Tieši šim skolotājam ar lielo burtu tika dots jaunais vīrietis atklāt nākotnes matemātikas ģēniju. Viņš iepazīstināja Janošu ar Ungārijas matemātikas elites loku, kurā Lipots Fejers spēlēja pirmo vijoli.
Pateicoties M. Fekete un I. Kuršaka patronāžai, fon Neumans bija izpelnījies jauna talanta reputāciju zinātniskajās aprindās līdz imatrikulācijas sertifikāta saņemšanai. Viņa sākums bija patiešām agrs. Savu pirmo zinātnisko darbu "Par minimālo polinomu nulles atrašanās vietu" Janošs uzrakstīja 17 gadu vecumā.
Romantiskā un klasika apvienota vienā
Neimans cienījamu matemātiķu vidū izceļas ar savu daudzpusību. Izņemot, iespējams, tikai skaitļu teoriju, visas pārējās matemātikas nozares vienā vai otrā pakāpē ietekmēja ungāru matemātiskās idejas. Zinātnieki (pēc V. Osvalda klasifikācijas) ir vai nu romantiķi (ideju ģeneratori), vai klasiķi (prot izvilkt no idejām sekas un formulēt pilnīgu teoriju.) Viņu varētu piedēvēt abiem tipiem. Skaidrības labad mēs piedāvājam galvenos fon Neimaņa darbus, vienlaikus norādot matemātikas sadaļas, uz kurām tie attiecas.
1. Kopas teorija:
- "Par kopu teorijas aksiomatiku" (1923).
- “Par teorijuHilberta liecības” (1927).
2. Spēles teorija:
- "Par stratēģisko spēļu teoriju" (1928).
- Fundamentāls darbs "Ekonomiskā uzvedība un spēļu teorija" (1944).
3. Kvantu mehānika:
- "Par kvantu mehānikas pamatiem" (1927).
- Monogrāfija "Kvantu mehānikas matemātiskie pamati" (1932).
4. Ergodiskā teorija:
- "Par funkcionālo operatoru algebru.." (1929).
- Darbu sērija "Par operatoru gredzeniem" (1936 - 1938).
5. Lietišķie datora izveides uzdevumi:
- "Augstas kārtas matricu skaitļu inversija" (1938).
- "Loģiskā un vispārīgā automātu teorija" (1948).
- "Uzticamu sistēmu sintēze no neuzticamiem elementiem" (1952).
Sākotnēji Džons fon Neimans novērtēja cilvēka spēju iesaistīties savā iecienītākajā zinātnē. Viņaprāt, ar Dieva labo roku cilvēkiem dots matemātisko spēju attīstībai līdz 26 gadiem. Tieši agrīnais sākums, pēc zinātnieka domām, ir būtiski svarīgs. Tad "zinātņu karalienes" piekritējiem ir profesionālās izsmalcinātības periods.
Kvalifikācija, kas pieaug, pateicoties gadu desmitiem ilgai praksei, pēc Neimana domām, kompensē dabisko spēju samazināšanos. Tomēr pat pēc daudziem gadiem pats zinātnieks izcēlās gan ar talantu, gan ar pārsteidzošu sniegumu, kas kļūst neierobežots, risinot svarīgas problēmas. Piemēram, kvantu teorijas matemātiskais pamatojums viņam prasīja tikai divus gadus. Un izpētes dziļuma ziņā tas bija līdzvērtīgs desmitiem gadu ilgam visas zinātnieku aprindas darbam.
Akfon Neimana principi
Kā savu pētījumu parasti uzsāka jaunais Neimanis, par kura darbu cienījamie profesori teica, ka “jūs atpazīstat lauvu pēc nagiem”? Viņš, sākot risināt problēmu, vispirms formulēja aksiomu sistēmu.
Izmantojiet īpašu gadījumu. Kādi ir fon Neimaņa principi, kas ir būtiski, formulējot datoru konstruēšanas matemātisko filozofiju? Savā primārajā racionālajā aksiomatikā. Vai tā nav taisnība, ka šie ziņojumi ir piesātināti ar izcilu zinātnisku intuīciju!
Tie ir pamatīgi un objektīvi, lai gan tos rakstīja teorētiķis, kad vēl nebija datora:
1. Skaitļošanas iekārtām jādarbojas ar skaitļiem, kas attēloti binārā formā. Pēdējais korelē ar pusvadītāju īpašībām.
2. Iekārtas radīto skaitļošanas procesu kontrolē vadības programma, kas ir formalizēta izpildāmu komandu secība.
3. Datora atmiņa veic divējādu funkciju: glabā gan datus, gan programmas. Turklāt gan tie, gan citi ir kodēti binārā formā. Piekļuve programmām ir līdzīga piekļuvei datiem. Pēc datu veida tie ir vienādi, taču atšķiras ar to, kā tie tiek apstrādāti un piekļūti atmiņas šūnai.
4. Datora atmiņas šūnas ir adresējamas. Noteiktā adresē jebkurā laikā varat piekļūt šūnā saglabātajiem datiem. Šādi mainīgie darbojas programmēšanā.
5. Unikālas komandu izpildes secības nodrošināšana, izmantojot nosacījumu paziņojumus. Tajā pašā laikā tie tiks izpildīti nevis dabiskajā to ierakstīšanas secībā, bet gan ievērojot norādītolēkt mērķauditorijas atlases programmētājs.
Iespaidoti fiziķi
Neimaņa skatījums ļāva viņam atrast matemātiskas idejas visplašākajā fizisko parādību pasaulē. Jāņa fon Neimaņa principi veidojās radošajā kopdarbā pie EDVAK datora izveides ar fiziķiem.
Viens no viņiem, vārdā S. Ulams, atcerējās, ka Džons acumirklī uztvēra viņu domu un pēc tam pārtulkoja to matemātikas valodā savās smadzenēs. Atrisinājis paša formulētos izteicienus un shēmas (zinātnieks gandrīz acumirklī prātā veica aptuvenus aprēķinus), viņš saprata problēmas būtību.
Un paveiktā deduktīvā darba pēdējā posmā ungārs savus secinājumus pārveidoja atpakaļ "fizikas valodā" un sniedza šo visjaunāko informāciju saviem apmulsušajiem kolēģiem.
Šāda deduktivitāte atstāja spēcīgu iespaidu uz projekta izstrādē iesaistītajiem kolēģiem.
Datora darbības analītiskais pamatojums
Fon Neumann datora darbības principi paredzēja atsevišķas mašīnas un programmatūras daļas. Mainot programmas, tiek panākta neierobežota sistēmas funkcionalitāte. Zinātniekam izdevās ārkārtīgi racionāli analītiski noteikt nākotnes sistēmas galvenos funkcionālos elementus. Kā kontroles elements viņš tajā pieņēma atgriezenisko saiti. Zinātnieks arī deva nosaukumu ierīces funkcionālajām vienībām, kas nākotnē kļuva par informācijas revolūcijas atslēgu. Tātad fon Neimaņa iedomātais dators sastāvēja no:
- iekārtas atmiņa vai atmiņas ierīce (saīsināti kā atmiņa);
- loģikas-aritmētiskā vienība (ALU);
- vadības bloks (CU);
- I/O ierīces.
Pat citā gadsimtā mēs varam uztvert viņa sasniegto izcilo loģiku kā ieskatu, kā atklāsmi. Tomēr vai tiešām tā bija? Galu galā visa iepriekš minētā struktūra pēc būtības kļuva par unikālas loģiskās mašīnas cilvēka formā, kuras nosaukums ir Neimanis, darba augļus.
Matemātika ir kļuvusi par viņa galveno instrumentu. Lieliski, diemžēl par šādu parādību rakstīja vēlais klasiķis Umberto Eko. “Ģēnijs vienmēr spēlē uz vienu elementu. Bet viņš spēlē tik izcili, ka visi pārējie elementi ir iekļauti šajā spēlē!”
Datora funkcionālā diagramma
Starp citu, savu izpratni par šo zinātni zinātnieks izklāstīja rakstā "Matemātiķis". Viņš uzskatīja, ka jebkuras zinātnes progress tās spējās ietilpst matemātiskās metodes ietvaros. Tā bija viņa matemātiskā modelēšana, kas kļuva par būtisku iepriekš minētā izgudrojuma sastāvdaļu. Kopumā klasiskā fon Neimaņa arhitektūra izskatījās tā, kā parādīta diagrammā.
Šī shēma darbojas šādi: sākotnējie dati, kā arī programmas tiek ievadītas sistēmā caur ievades ierīci. Nākotnē tie tiks apstrādāti aritmētiskās loģikas vienībā (ALU). Tas izpilda komandas. Katrā no tiem ir informācija: no kurām šūnām ir jāņem dati, kādi darījumi ar tiem jāveic, kur saglabāt rezultātu (pēdējais ir ieviestsuzglabāšanas ierīce). Izvaddatus var arī izvadīt tieši caur izvadierīci. Šajā gadījumā (pretēji uzglabāšanai atmiņā) tie ir pielāgoti cilvēka uztverei.
Iepriekšminēto shēmas strukturālo bloku vispārējo administrēšanu un koordināciju veic vadības bloks (CU). Tajā vadības funkcija ir uzticēta komandu skaitītājam, kas stingri reģistrē to izpildes secību.
Par vēsturisku atgadījumu
Lai būtu pamats, ir svarīgi atzīmēt, ka darbs pie datoru izveides joprojām bija kolektīvs. Fon Neumann datori tika izstrādāti pēc ASV Bruņoto spēku ballistikas laboratorijas pasūtījuma un līdzekļiem.
Vēsturiskais incidents, kura rezultātā viss zinātnieku grupas darbs tika piedēvēts Džonam Neimanam, piedzima nejauši. Fakts ir tāds, ka arhitektūras vispārīgajā aprakstā (kas tika nosūtīts zinātniskajai sabiedrībai pārskatīšanai) pirmajā lapā bija viens paraksts. Un tas bija Neimaņa paraksts. Tādējādi, ņemot vērā pētījuma rezultātu ziņošanas noteikumus, zinātniekiem radās iespaids, ka slavenais ungārs ir visa šī globālā darba autors.
Secinājuma vietā
Lai būtu godīgi, jāatzīmē, ka arī mūsdienās diženā matemātiķa ideju mērogs par datoru attīstību ir pārspējis mūsu laika civilizācijas iespējas. Jo īpaši fon Neimana darbs ierosināja sniegt informācijas sistēmām iespēju reproducēt sevi. Un viņa pēdējais, nepabeigtais darbs tika saukts par īpaši aktuālu pat šodien:"Dators un smadzenes".
