Informatika v obrazih Johna von Neumanna. Teorija iger J. von Neumanna

John von Neumann kratka biografija Madžarsko-ameriški matematik, ki je prispeval k funkcionalni analizi, kvantni logiki, kvantni fiziki, teoriji množic, ekonomiji in računalništvu.

John von Neumann biografija na kratko

Življenje Johna von Neumanna 1903 – 1957

Bodoči znanstvenik se je rodil v glavnem mestu Madžarske, Budimpešti. Dečka je že od malih nog zanimala narava matematične logike in števil. Poleg tega je Neumann ljubil zgodovino in je prebral 40 zvezkov svetovna zgodovina. Pri 10 letih so ga poslali na najboljšo luteransko gimnazijo v Budimpešti. In leta 1922 je bil že objavljen v reviji Nemškega matematičnega društva.

John von Neumann je na vztrajanje svojega očeta najprej rudaril višja izobrazba na Katoliški univerzi Petra Pazmana v Budimpešti, medtem ko je zaključil osnovni tečaj kemijskega inženirstva na Tehniški šoli v Zürichu v Švici. Mladenič je tako kot züriška šola pri 22 letih doktoriral iz matematike na Katoliški univerzi.

Po dveh znanstvenih nazivih je Neumann leta 1926 obiskoval nemško univerzo v Göttingenu, kjer je študiral kvantno mehaniko in si prizadeval izboljšati in racionalizirati njene teorije. Znanstvenik je iskal skupne značilnosti matrične in valovne mehanike, proučeval pravila Hilbertovega abstraktnega prostora.

Neumannovo osebno življenje

V obdobju 1927-1929, ko je predstavil svojo teorijo kvantne mehanike, se je začel udeleževati kolokvijev in konferenc. Za seboj je imel že 32 dobro strukturiranih del. Neumann je postal prava zvezda v akademskih krogih, saj so bili njegovi pristopi k inovativnim teorijam sveži in ustvarjalni. Leta 1929 je bil zaposlen kot predavatelj na univerzi Princeton. Nato se poroči z Marietto Keveshi, ki mu je leta 1935 rodila hčerko Marino. Toda njun zakon ni trajal dolgo - leta 1936 sta se razšla. Neumann se odpravi na potovanje po Evropi. Ko se znanstvenik vrne v Ameriko, sreča neko Claro Dan, ki je kasneje leta 1938 postala njegova žena.

A njegov najpomembnejši prispevek k znanosti je, da je sodeloval pri nastanku računalnika, bil pa je tudi prvi človek, ki je ustvaril principe, po katerih računalnik deluje. Osnovna načela Johna von Neumanna so še danes pomembna: vsi sodobni elektronski računalniki delujejo po teh načelih:

• Načelo binarnega sistema za računanje ukazov in podatkov.
• Načelo programskega nadzora. Program je niz ukazov, ki jih procesor izvaja v določenem zaporedju.
• Načelo homogenosti spomina. Vsi podatki so shranjeni in kodirani v enem pomnilniku.
• Načelo naslovljivosti pomnilnika. Pomnilnik je sestavljen iz oštevilčenih celic, procesor pa ima naključen dostop do katere koli od njih.
• Načelo zaporednega programskega krmiljenja. Ukazi, shranjeni v pomnilniku, se izvedejo enega za drugim po zaključku prejšnjega ukaza.
• Načelo pogojnega prehoda. Oblikovala sta ga Charles Babbage in Ada Lovelace. Von Neumann ga je dodal svoji splošni arhitekturi.

Vzrok smrti Johna von Neumanna

Zdravniki so slavnemu znanstveniku postavili žalostno diagnozo - rak. Toda kljub dejstvu, da je John sedel v vozičku, je matematik vodil aktivno življenje. Veliki znanstvenik je umrl 8. februarja 1957.

Kdo je von Neumann? Široke množice prebivalstva poznajo njegovo ime, znanstvenika poznajo tudi tisti, ki jim višja matematika ni všeč.

Dejstvo je, da je razvil izčrpno logiko delovanja računalnika. Do danes je bil implementiran v milijone domačih in pisarniških računalnikov.

Neumannovi največji dosežki

Imenovali so ga človek-matematični stroj, človek brezhibne logike. Iskreno se je razveselil, ko se je soočil s težko konceptualno nalogo, ki ni zahtevala samo rešitve, ampak tudi predhodno izdelavo tega edinstvenega orodja. Sam znanstvenik je s svojo običajno skromnostjo v zadnjih letih zelo na kratko - v treh točkah - napovedal svoj prispevek k matematiki:

Utemeljitev kvantne mehanike;

Izdelava teorije neomejenih operatorjev;

Ergodična teorija.

Sploh ni omenil njegovega prispevka k teoriji iger, k oblikovanju elektronskih računalnikov, k teoriji avtomatov. In to je razumljivo, saj je govoril o akademski matematiki, kjer so njegovi dosežki videti kot impresivni vrhovi človeške inteligence kot dela Henrija Poincaréja, Davida Hilberta, Hermanna Weyla.

Družaben tip sangvinika

Ob vsem tem so se njegovi prijatelji spominjali, da je imel von Neumann poleg nečloveške sposobnosti za delo tudi izjemen smisel za humor, bil je sijajen pripovedovalec zgodb, njegova hiša v Princetonu (po preselitvi v ZDA) pa je slovela kot najbolj gostoljubna in prisrčno. Prijatelji duše so ga oboževali in ga celo klicali preprosto po imenu: Johnny.

Bil je noter najvišjo stopnjo netipičen matematik. Madžara so zanimali ljudje, nenavadno so ga zabavali čenči. Vendar je bil do človeških slabosti več kot toleranten. Edina stvar, glede katere je bil brezkompromisen, je bila znanstvena nepoštenost.

Zdelo se je, da znanstvenik zbira človeške slabosti in domislice, da bi zbral statistiko o odstopanjih sistema. Rad je imel zgodovino, literaturo, enciklopedično spominjanje dejstev in datumov. Von Neumann je poleg svojega maternega jezika tekoče govoril angleško, nemško in francosko. Govoril je tudi špansko, čeprav ne brez napak. Berite v latinščini in grščini.

Kako je izgledal ta genij? Debel človek povprečne višine v sivi obleki z ležerno, a neenakomerno, a nekako spontano pospešeno in pojemljivo hojo. Pronicljiv pogled. Dober sogovornik. Lahko bi ure in ure govoril o temah, ki so ga zanimale.

Otroštvo in mladost

Von Neumannova biografija se začne 23. decembra 1903. Tistega dne se je v Budimpešti v družini bankirja Maxa von Neumanna rodil Janos, najstarejši od treh sinov. Prav on bo v prihodnosti onkraj Atlantika postal John. Koliko pomeni v človekovem življenju prava vzgoja, ki razvija naravne sposobnosti! Že pred šolo so Jana usposabljali učitelji, ki jih je najel njegov oče. Fant je dobil srednjo izobrazbo v elitni luteranski gimnaziji. Mimogrede, E. Wigner, bodoči dobitnik Nobelove nagrade, je hkrati študiral z njim.

Nato je mladenič prejel visokošolsko izobrazbo na univerzi v Budimpešti. Na njegovo srečo je Janos še med študijem na univerzi spoznal učitelja višje matematike Laszla Ratza. Prav temu učitelju z veliko začetnico je bilo dano, da je v mladeniču odkril bodočega matematičnega genija. Janosa je vpeljal v krog madžarske matematične elite, v kateri je Lipot Fejer igral prvo violino.

Po zaslugi pokroviteljstva M. Feketeja in I. Kurshaka si je von Neumann do mature v znanstvenih krogih že pridobil sloves mladega talenta. Njegov začetek je bil zelo zgodaj. moj prvi znanstveno delo"O lokaciji ničel minimalnih polinomov," je Janos zapisal pri 17 letih.

Romantika in klasika v enem

Neumann izstopa med častitljivimi matematiki po svoji vsestranskosti. Z možno izjemo le teorije števil so na vse druge veje matematike tako ali drugače vplivale madžarske matematične ideje. Znanstveniki (po klasifikaciji W. Oswalda) so bodisi romantiki (generatorji idej) bodisi klasiki (iz idej so sposobni izluščiti posledice in oblikovati celovito teorijo). Lahko bi ga pripisali obema vrstama. Zaradi jasnosti predstavljamo glavna dela von Neumanna, pri čemer označujemo dele matematike, na katere se nanašajo.

- "O aksiomatiki teorije množic" (1923).

- "O teoriji Hilbertovih dokazov" (1927).

2. Teorija iger:

- "O teoriji strateških iger" (1928).

Temeljno delo "Ekonomsko vedenje in teorija iger" (1944).

3. Kvantna mehanika:

- "O temeljih kvantne mehanike" (1927).

Monografija "Matematični temelji kvantne mehanike" (1932).

4. Ergodična teorija:

- "O algebri funkcionalnih operaterjev.." (1929).

Serija člankov "O obročih operaterjev" (1936 - 1938).

5. Uporabne naloge ustvarjanja računalnika:

- "Numerična inverzija matrik visokega reda" (1938).

- "Logična in splošna teorija avtomatov" (1948).

- "Sinteza zanesljivih sistemov iz nezanesljivih elementov" (1952).

Prvotno je John von Neumann ocenil človekovo sposobnost, da se ukvarja s svojo najljubšo znanostjo. Po njegovem mnenju je ljudem dano razvijati matematične sposobnosti do 26. leta. Prav zgodnji začetek je po mnenju znanstvenika temeljnega pomena. Potem imajo privrženci "kraljice znanosti" obdobje profesionalne prefinjenosti.

Kvalifikacije, ki rastejo skozi desetletja prakse, po Neumannu kompenzirajo upad naravnih sposobnosti. Vendar pa je samega znanstvenika tudi po mnogih letih odlikoval tako talent kot neverjetna zmogljivost, ki pri reševanju pomembnih problemov postane neomejena. Na primer, matematična utemeljitev kvantne teorije mu je vzela le dve leti. Kar zadeva globino študija, je bilo enakovredno več deset let dela celotne znanstvene skupnosti.

Po von Neumannovih načelih

Kako je navadno začel svoje raziskovanje mladi Neumann, o čigar delu so častiti profesorji rekli, da »leva prepoznaš po krempljih«? Ko je začel reševati problem, je najprej oblikoval sistem aksiomov.

Vzemimo poseben primer. Katera so von Neumannova načela, ki so pomembna pri njegovi formulaciji matematične filozofije izdelave računalnika? V svoji primarni racionalni aksiomatiki. Ali ni res, da so ta sporočila prežeta z briljantno znanstveno intuicijo!

So trdni in objektivni, čeprav jih je napisal teoretik, ko še ni bilo računalnika:

1. Računalniki morajo delati s števili, predstavljenimi v binarni obliki. Slednje je v korelaciji z lastnostmi polprevodnikov.

2. Računski proces, ki ga izvaja stroj, nadzira nadzorni program, ki je formalizirano zaporedje izvedljivih ukazov.

3. Pomnilnik opravlja dvojno funkcijo: shranjevanje podatkov in programov. Poleg tega so tako tisti kot drugi kodirani v binarni obliki. Dostop do programov je podoben dostopu do podatkov. Po vrsti podatkov so enaki, razlikujejo pa se po načinih obdelave in dostopa do pomnilniške celice.

4. Računalniške pomnilniške celice so naslovljive. Na določenem naslovu lahko kadarkoli dostopate do podatkov, shranjenih v celici. Tako delujejo spremenljivke v programiranju.

5. Zagotavljanje edinstvenega vrstnega reda izvajanja ukazov z uporabo. V tem primeru se ne bodo izvajali v naravnem vrstnem redu njihovega zapisa, temveč po naslavljanju prehoda, ki ga določi programer.

Navdušil fizike

Neumannova obzorja so omogočila iskanje matematičnih idej v najširšem svetu fizikalni pojavi. Načela Johna von Neumanna so se oblikovala v ustvarjalnem skupnem delu pri ustvarjanju računalnika EDVAK s fiziki.

Eden od njih, po imenu S. Ulam, se je spominjal, da je John takoj dojel njihovo misel, nato pa jo je v svojih možganih prevedel v jezik matematike. Ko je razrešil izraze in sheme, ki jih je oblikoval sam (znanstvenik je v mislih skoraj takoj naredil grobe izračune), je tako razumel samo bistvo problema.

In na zadnji stopnji opravljenega deduktivnega dela je Madžar svoje zaključke preoblikoval nazaj v »jezik fizike« in te najsodobnejše podatke izdal osuplim kolegom.

Takšna deduktivnost je naredila močan vtis na sodelavce, ki so sodelovali pri razvoju projekta.

Analitična utemeljitev delovanja računalnika

Načela delovanja von Neumannovega računalnika so predvidevala ločena strojna in programska dela. Pri menjavi programov se doseže neomejena funkcionalnost sistema. Znanstveniku je uspelo izjemno racionalno analitično določiti glavne funkcionalne elemente prihodnjega sistema. Kot element nadzora je v njem predpostavil povratno informacijo. Znanstvenik je dal tudi ime funkcionalnim enotam naprave, ki je v prihodnosti postala ključ do informacijske revolucije. Torej je von Neumannov namišljeni računalnik sestavljalo:

Strojni pomnilnik ali naprava za shranjevanje (skrajšano pomnilnik);

Logično aritmetična enota (ALU);

Krmilna naprava (CU);

V/I naprave.

Tudi če ostanemo v drugem stoletju, lahko briljantno logiko, ki jo je dosegel, dojamemo kot uvid, kot razodetje. Vendar, ali je bilo res tako? Navsezadnje je celotna prej omenjena struktura v svojem bistvu plod dela edinstvenega logičnega stroja v človeška oblika, ki mu je ime Neumann.

Matematika je postala njegovo glavno orodje. Veličastno, žal, je o takem fenomenu pisal pozni klasik Umberto Eco. »Genij vedno igra na enem elementu. A igra tako briljantno, da so vsi drugi elementi vključeni v to igro!

Funkcionalni diagram računalnika

Mimogrede, znanstvenik je orisal svoje razumevanje te znanosti v članku "Matematik". Napredek vsake znanosti je obravnaval v njeni sposobnosti, da je v sferi delovanja matematična metoda. Njegovo matematično modeliranje je postalo bistveni del zgornjega izuma. Na splošno je klasika izgledala tako, kot je prikazana na diagramu.

Ta shema deluje na naslednji način: začetni podatki in programi vstopajo v sistem prek vhodne naprave. V prihodnosti se obdelujejo v njej se izvajajo ukazi. Vsak od njih vsebuje podrobnosti: iz katerih celic je treba vzeti podatke, katere transakcije je treba na njih izvesti, kam shraniti rezultat (slednje je implementirano v pomnilnik - pomnilnik). Izhodne podatke je mogoče izpisati tudi neposredno prek izhodne naprave. V tem primeru (v nasprotju s shranjevanjem v spominu) so prilagojeni človeški percepciji.

Splošno upravljanje in koordinacijo zgornjih strukturnih blokov vezja izvaja krmilna enota (CU). V njem je nadzorna funkcija zaupana števcu ukazov, ki vodi strogo evidenco o vrstnem redu njihovega izvajanja.

O zgodovinskem dogodku

Če smo temeljni, je pomembno omeniti, da je bilo delo pri ustvarjanju računalnikov še vedno kolektivno. Von Neumannove računalnike so razvili po naročilu in na stroške Balističnega laboratorija oboroženih sil ZDA.

Zgodovinski incident, zaradi katerega je bilo vse delo, ki ga je opravila skupina znanstvenikov, pripisano Johnu Neumannu, se je rodil po naključju. Dejstvo je, da splošen opis arhitekture (ki je bil poslan znanstveni skupnosti v pregled) na prvi strani vseboval en sam napis. In to je bil Neumannov podpis. Tako so imeli znanstveniki zaradi pravil poročanja o rezultatih študije vtis, da je slavni Madžar avtor vsega tega globalnega dela.

Namesto zaključka

Po pravici povedano je treba opozoriti, da je še danes obseg idej velikega matematika o razvoju računalnikov presegel civilizacijske možnosti našega časa. Zlasti delo von Neumanna je predlagalo, da bi informacijskim sistemom dali možnost, da se sami razmnožujejo. In njegovo zadnje, nedokončano delo so označili za super relevantno še danes: "Računalnik in možgani."

Biografija

Janos Lajos Neumann se je rodil kot najstarejši trije sinovi v premožni judovski družini v Budimpešti, ki je bila takrat druga prestolnica Avstro-Ogrske. Njegov oče, Max Neumann(madž. Neumann Miksa, 1870-1929), se je v poznih osemdesetih letih 19. stoletja iz provincialnega mesta Pécs preselil v Budimpešto, doktoriral iz prava in delal kot pravnik v banki. mati, Margaret Cann(madž. Kann Margit, 1880-1956), je bila gospodinja in najstarejša hči(v drugem zakonu) uspešen poslovnež Jacob Kann - partner v podjetju Kann-Heller, specializirano za trgovino z mlinskimi kamni in ostalo kmetijsko opremo.

Janos ali preprosto Janczy je bil izredno nadarjen otrok. Že pri 6 letih je znal v mislih razdeliti dve osemmestni števili in se z očetom pogovarjati v stari grščini. Janosa so vedno zanimali matematika, narava števil in logika sveta okoli njega. Pri osmih letih je bil že dobro podkovan v računici. Leta 1911 je vstopil v luteransko gimnazijo. Leta 1913 je njegov oče prejel plemiški naziv, Janos pa skupaj z avstrijskimi in madžarskimi simboli plemstva - predpono ozadje (von) na avstrijski priimek in naziv Margittai (margittai) v madžarskem poimenovanju - postal znan kot Janos von Neumann ali Neumann Margittai Janos Lajos. Med poučevanjem v Berlinu in Hamburgu se je imenoval Johann von Neumann. Kasneje, po selitvi v ZDA v tridesetih letih 20. stoletja, so njegovo angleško ime spremenili v John. Zanimivo je, da so njegovi bratje po selitvi v ZDA prejeli popolnoma drugačne priimke: Vonneumann in Newman. Prvi je, kot lahko vidite, "zlitina" priimka in predpone "ozadje", drugi pa je dobesedni prevod priimka iz nemščine v angleščino.

Oktobra 1954 je bil von Neumann imenovan v Komisijo za atomsko energijo, ki je omogočila kopičenje in razvoj jedrska orožja. Senat Združenih držav ga je potrdil 15. marca 1955. Maja sta se z ženo preselila v Washington, predmestje Georgetowna. Med V zadnjih letih von Neumann je bil glavni svetovalec za atomsko energijo, atomsko orožje in medcelinsko balistično orožje. Verjetno zaradi svojega ozadja ali zgodnjih izkušenj na Madžarskem je bil von Neumann močno na desnem krilu svojih političnih pogledov. V članku v reviji Life, objavljenem 25. februarja 1957, kmalu po njegovi smrti, je predstavljen kot zagovornik preventivne vojne s Sovjetsko zvezo.

Poleti 1954 si je von Neumann pri padcu poškodoval levo ramo. Bolečina ni izginila, kirurgi pa so diagnosticirali obliko kostnega raka. Menili so, da bi lahko von Neumannov rak povzročil izpostavljenost sevanju med testom. atomska bomba v Pacifiku ali morda pri poznejšem delu v Los Alamosu v Novi Mehiki (njegov kolega, jedrski pionir Enrico Fermi, je umrl zaradi raka na želodcu pri 54 letih). Bolezen je napredovala in udeležba na sejah AEC (Komisije za atomsko energijo) trikrat na teden je zahtevala veliko truda. Nekaj ​​mesecev po diagnozi je von Neumann umrl v hudih mukah. Rak je posegel tudi v njegove možgane, tako da skoraj ni mogel razmišljati. Ko je umiral v bolnišnici Walter Reed, je šokiral svoje prijatelje in znance, ko jih je prosil, naj govorijo s katoliškim duhovnikom.

Celični avtomati in živa celica

Koncept ustvarjanja celičnih avtomatov je bil produkt antivitalistične ideologije (indoktrinacije), možnosti ustvarjanja življenja iz mrtve snovi. Argumentacija vitalistov v 19. stoletju ni upoštevala, da je mogoče informacijo shraniti v mrtvo snov – program, ki lahko spremeni svet (npr. Jaccardovo strojno orodje – gl. Hans Driesch). To ne pomeni, da je ideja o celičnih avtomatih obrnila svet na glavo, vendar je našla uporabo na skoraj vseh področjih sodobne znanosti.

Neumann je jasno videl mejo svojih intelektualnih sposobnosti in čutil, da ne more dojeti nekaterih najvišjih matematičnih in filozofskih idej.

Von Neumann je bil briljanten, iznajdljiv, učinkovit matematik z osupljivim obsegom znanstvenih zanimanj, ki so segali onkraj matematike. Vedel je za njegov tehnični talent. Njegova virtuoznost v razumevanju najzapletenejšega razmišljanja in intuicija sta bili razviti do najvišje stopnje; in vendar je bil daleč od absolutne samozavesti. Morda se mu je zdelo, da nima sposobnosti intuitivnega predvidevanja novih resnic na najvišjih ravneh ali daru za psevdoracionalno razumevanje dokazov in formulacij novih izrekov. Težko razumem. Morda je to posledica dejstva, da ga je nekajkrat prehitel ali celo prehitel nekdo drug. Na primer, bil je razočaran, ker ni bil prvi, ki je rešil Godelove izreke o popolnosti. To je bil več kot sposoben narediti in sam s seboj je priznal možnost, da je Hilbert izbral napačno pot. Drug primer je J. D. Birkhoffov dokaz ergodičnega izreka. Njegov dokaz je bil prepričljivejši, zanimivejši in neodvisnejši od Johnnyjevega.

- [Ulam, 70]

To vprašanje osebnega odnosa do matematike je bilo Ulamu zelo blizu, glej na primer:

Spomnim se, kako sem se pri štirih letih zabaval na orientalski preprogi in gledal čudovito ligaturo njenega vzorca. Spominjam se visoke očetove postave, ki stoji ob meni, in njegovega nasmeha. Spomnim se, da sem pomislil: "Smeji se, ker misli, da sem še vedno samo otrok, a vem, kako neverjetni so ti vzorci!". Ne trdim, da so se mi takrat porodile točno te besede, prepričan pa sem, da se mi je ta misel porodila takrat in ne kasneje. Vsekakor sem čutil: »Vem nekaj, česar moj oče ne ve. Morda vem več kot on."

- [Ulam, 13]

Primerjaj z Grothendieckovo "Žetvijo in setvijo".

Osebno življenje

Von Neumann je bil dvakrat poročen. Prvič se je poročil z Marietto Kövesi ( Mariette Kovesi) leta 1930. Zakon je razpadel leta 1937 in že leta 1937 se je poročil s Claro Dan ( Clara Dan). S prvo ženo je imel von Neumann hčerko Marino, kasneje znano ekonomistko.

Bibliografija

• Matematični temelji kvantne mehanike. Moskva: Nauka, 1964.
• Teorija iger in ekonomsko vedenje. Moskva: Nauka, 1970.

Literatura

• Danilov Yu A. John von Neumann. - M .: Znanje, 1981.
• Monastyrsky M.I. John von Neumann je matematik in človek. // Zgodovinske in matematične raziskave. - M .: Janus-K, 2006. - št. 46 (11). - S. 240-266 ..
• Ulam S. M. Dogodivščine matematika. - Izhevsk: R&C Dynamics, 272 str. ISBN 5-93972-084-6.

Opombe

Poglej tudi

Povezave

• Perelman M., Amusja M. Najhitrejši um dobe (ob stoletnici Johna von Neumanna) // Mrežna revija "Notes on Jewish History".

kategorije:

• Osebnosti po abecednem redu
• Znanstveniki po abecedi
• 28. december
• Rojen leta 1903
• Rojen v Budimpešti
• Umrla 8. februarja
• Umrl leta 1957
• Umrl v Washingtonu
• Matematiki po abecedi
• Ameriški matematiki
• Madžarski matematiki
• Nemški matematiki
• Matematiki 20. stoletja
• Fiziki po abecedi
• Ameriški fiziki
• Madžarski fiziki
• Nemški fiziki
• Fiziki 20. stoletja
• raziskovalci AI
• Dobitniki nagrade Enrico Fermi
• Priseljenci v ZDA iz Madžarske
• Alumni Univerze v Budimpešti
• Umrl zaradi raka kosti
• Umrl zaradi možganskega raka

Fundacija Wikimedia. 2010.

Oglejte si, kaj je "Neiman, John von" v drugih slovarjih:

Neumann John (Janos) von (28.12.1903, Budimpešta, ‒ 8.2.1957, Washington), ameriški matematik, član Nacionalne akademije znanosti ZDA (1937). Leta 1926 je diplomiral na univerzi v Budimpešti. Od leta 1927 je poučeval na Univerzi v Berlinu, v letih 1930‒33 - v ... ... Velika sovjetska enciklopedija

Neumann, John von- Neumann (Neumann) John (Janosh) iz preteklosti (1903-57), ameriški matematik in fizik. Glavna dela o funkcionalni analizi, teoriji iger in teoriji avtomatov. Eden od ustanoviteljev Računalništvo. … Ilustrirano enciklopedični slovar

- (Neumann, John von) (1903 1957), eden najbriljantnejših matematikov prve polovice 20. stoletja. Rojen 28. decembra 1903 v Budimpešti. Leta 1926 je diplomiral na Univerzi v Budimpešti z doktoratom. Svoje matematične raziskave je nadaljeval v ... ... Enciklopedija Collier

V štiridesetih letih 20. stoletja John von Neumann (rojen kot John von Neumann ali Johann von Neumann, nemško Johann von Neumann; ob rojstvu Janos Lajos Neumann (madžarsko Neumann János Lajos), 28. december 1903, Budimpešta 8. februar 1957, Washington) madžarski ameriški matematik , ... ... Wikipedia

John von Neumann v štiridesetih letih prejšnjega stoletja John von Neumann (angleško John von Neumann ali Johann von Neumann, nemško Johann von Neumann; ob rojstvu Janos Lajos Neumann (madžarsko Neumann János Lajos), 28. december 1903, Budimpešta 8. februar 1957, Washington) madž. ... ... Wikipedia

John von Neumann v štiridesetih letih prejšnjega stoletja John von Neumann (angleško John von Neumann ali Johann von Neumann, nemško Johann von Neumann; ob rojstvu Janos Lajos Neumann (madžarsko Neumann János Lajos), 28. december 1903, Budimpešta 8. februar 1957, Washington) madž. ... ... Wikipedia

John von Neumann v štiridesetih letih prejšnjega stoletja John von Neumann (angleško John von Neumann ali Johann von Neumann, nemško Johann von Neumann; ob rojstvu Janos Lajos Neumann (madžarsko Neumann János Lajos), 28. december 1903, Budimpešta 8. februar 1957, Washington) madž. ... ... Wikipedia

(3. december 1903, Budimpešta - 8. februar 1957, Washington)- Ameriški matematik in fizik. Ukvarja se s funkcionalno analizo, kvantno mehaniko, logiko, meteorologijo. Veliko je prispeval k nastanku prvih računalnikov in razvoju metod za njihovo uporabo. Njegova teorija iger je igrala pomembno vlogo v ekonomiji.

Biografija

Janos von Neumann je bil najstarejši od treh sinov uspešnega budimpeštanskega bankirja Maxa von Neumanna. Kasneje so Janosa v Zürichu, Hamburgu in Berlinu klicali Johann, po selitvi v ZDA pa John (prijazno - Johnny). Von Neumann je bil produkt tega intelektualnega okolja. iz katerega so izšli tako ugledni fiziki, kot so Edward Teller, Leo Szilard, Denis Gabor in Eugene Wigner. John je med njimi izstopal po svojih fenomenalnih sposobnostih. Pri 6 letih je z očetom izmenjeval duhovitosti v stari grščini, pri 8 letih pa je obvladal osnove višje matematike. AT Zgodnja leta Janos se je doma učil pri posebej povabljenih učiteljih in pri 10 letih se je uvrstil med najboljše izobraževalne ustanove takrat - luteranska gimnazija. Še v šoli se je von Neumann začel zanimati za matematiko. Genialnost v von Neumannu je prepoznal učitelj matematike Laszlo Ratz. Pomagal mu je razvijati svoj talent. Ratz je von Neumanna vpeljal v majhen, a sijajen krog budimpeštanskih matematikov tistega časa, ki ga je vodil duhovni oče madžarskih matematikov Lipot Fejer. Asistiranje von Neumonu je bilo zaupano M. Feketeju, asistentu na univerzi v Budimpešti, celotno vodstvo pa je prevzel izjemen učitelj, profesor Jozsef Kurshak. Vzdušje univerze in pogovori z matematiki ter pozornost Feuerja so pomagali oblikovati von Neumanna kot matematika, pa tudi študij univerzitetnih predmetov. Ko je prejel abitur, je imel Janos von Neumann med matematiki sloves mladega talenta. Njegovo prvo objavljeno delo je bilo napisano skupaj z M. Feketejem "O lokaciji ničel nekaterih minimalnih polinomov" (1921) je bilo objavljeno, ko je bil von Neumann star 18 let. Kmalu je von Neumann diplomiral iz srednje šole. Maxu von Neumannu se poklic matematika ni zdel dovolj zanesljiv, da bi zagotovil prihodnost njegovega sina. Vztrajal je, da Janos pridobi tudi poklic kemijskega inženirja. Zato se je Janos vpisal na Zvezno visoko tehnično šolo v Zürichu, kjer je študiral kemijo, in hkrati na Fakulteto za matematiko Univerze v Budimpešti. Zahvaljujoč tej kombinaciji je imel prost dostop do predavanj, zato se je v Budimpešti pojavil šele ob koncu semestra, da bi opravljal izpite. Potem je odšel v Zürich ali Berlin, a ne zato, da bi študiral kemijo, ampak zato, da bi pripravljal svoje članke za objavo, se pogovarjal s kolegi matematiki, obiskoval seminarje. Von Neumann je verjel, da se je o tem obdobju veliko naučil od dveh matematikov: Erharda Schmidta in Hermanna Weyla. Ko je moral Weyl med semestrom oditi, je von Neumann namesto njega nadaljeval z branjem tečaja.

Dosežki

Von Neumannovo prvo delo o aksiomatični teoriji množic je bilo objavljeno leta 1923. Imenoval se je "O uvedbi transfinitnih rednih številk". Objavljeno je bilo v Zborniku Univerze v Szegedu. Von Neumann je razvil svoj sistem aksiomov in ga predstavil v svoji doktorski disertaciji in dveh člankih. Disertacija je zelo zanimala A. Frenkela, ki mu je bilo naročeno, da jo pregleda. Kljub temu, da tega ni mogel povsem razumeti, je k sebi povabil von Neumanna. Frenkel ga je prosil, naj piše poljuden članek, v katerem bi bil naveden nov pristop k problemu in iz tega izhajajoče posledice. Von Neumann je napisal takšno delo in ga poimenoval "O vprašanju aksiomatske konstrukcije teorije množic." Izšla je leta 1925 kot "Journal fuer Mathematik". Von Neumann je zgradil čudovit sistem aksiomov teorije množic, tako preprost kot Hilbertov za evklidsko geometrijo. Von Neumannov sistem aksiomov zavzema nekaj več kot eno tiskano stran. Leta 1925 je von Neumann diplomiral iz kemijskega inženirstva v Zürichu in uspešno zagovarjal svojo disertacijo "Aksiomatska konstrukcija teorije množic" za naziv doktorja filozofije na Univerzi v Budimpešti. Mladi zdravnik gre izpopolnjevat svoje znanje na Univerzo v Göttingenu, kjer so takrat predavali ljudje, katerih imena so postala ponos znanosti: K. Runge, F. Klein, E. Landau, D. Hilbert, E. Zermelo, G. Weyl, G. Minkowski, F. Frank, M. Born in drugi. Gostujoči predavatelji so bili G. Lorentz, N. Bohr, M. Plank, P. Ehrenfest, A. Poincaré, A. Sommerfeld...

Na von Neumanna zelo velik vpliv komuniciral z Davidom Hilbertom. V Göttingenu se je von Neumann seznanil z idejami takrat nastajajoče kvantne mehanike, njena matematična utemeljitev je takoj očarala. Skupaj z D. Hilbertom in L. Nordheimom je von Neumann napisal članek "O temeljih kvantne mehanike". Nato objavi serijo del "Matematični temelji kvantne mehanike", "Verjetnostno-teoretična konstrukcija kvantne mehanike" in "Termodinamika kvantnomehanskih sistemov". V delih von Neumanna je kvantna mehanika našla svoj naravni jezik – jezik operaterjev, ki delujejo v Hilbertovem prostoru stanj. V njegovih delih so bili postavljeni trdni matematični temelji za statistično interpretacijo kvantne mehanike, uveden je bil nov koncept gostotne matrike ter dokazan kvantni analog Boltzmannovega H-teorema in ergodičnega izreka. Na podlagi teh del je von Neumann začel še en cikel - o teoriji operatorjev, zaradi česar velja za utemeljitelja sodobne funkcionalne analize. Von Neumann je pokazal, da je "preveč svobodno" utemeljitev teorije (Diraca) mogoče upravičiti v smislu aksiomatske teorije Hilbertovega prostora in spektralne teorije operatorjev.

Leta 1927 je von Neumann postal zasebni docent na Univerzi v Berlinu, od leta 1929 pa na Univerzi v Hamburgu.

Med letoma 1927 in 1929 je von Neumann opravil temeljno delo tri velike cikli: o teoriji množic, teoriji iger in matematičnih osnovah kvantne mehanike.

Leta 1927 je von Neumann napisal članek "O Hilbertovi teoriji dokaza". V njej je raziskoval problem konsistentnosti matematike.

Leta 1928 je von Neumann napisal delo "O teoriji strateških iger", v katerem je dokazal teorem o minimaksu, ki je postal temelj teorije iger, ki je nastala pozneje. Von Neumann v svojem izreku obravnava situacijo, ko dva igrata igro, po pravilih katere je dobiček enega igralca enak izgubi drugega. Poleg tega lahko vsak igralec izbira med končnim številom strategij. V tem primeru igralec meni, da nasprotnik ravna na najboljši način zase. Von Neumannov izrek navaja, da v takšni situaciji obstaja "stabilen" par strategij, pri katerih minimalna izguba enega igralca sovpada z največjim dobičkom drugega. Stabilnost strategij pomeni, da vsak igralec, ki odstopa od optimalne strategije, samo poslabša svoje možnosti in se mora vrniti k optimalni strategiji.

Von Neumann je dokazal ta izrek in opozoril na njegovo povezavo s teorijo fiksnih točk. Poznejši dokazi so bili najdeni z uporabo teorije konveksnih množic. V delu "O definiciji s transfinitno indukcijo in sorodnimi vprašanji splošne teorije množic" (1928) se von Neumann ponovno vrne k problemu uvajanja rednih števil in poda strogo aksiomatsko predstavitev teorije.

V svojem delu "O problemu doslednosti v aksiomatični teoriji množic" je von Neumann pokazal, da je enega od "netradicionalnih" aksiomov v sistemu, ki ga je predlagal, mogoče izpeljati iz aksiomov drugih sistemov. Ker je bila izvedljivost za nazaj dokazana že prej, je rezultat pomenil, da je bil njegov "nenavaden" aksiom enakovreden običajnim v drugih sistemih.

Leta 1929 je von Neumann napisal delo "Splošna spektralna teorija hermitskih operatorjev".

Leta 1929 je von Neumann prejel povabilo, da prebere serijo predavanj za en semester na univerzi Princeton. Von Neumann je prvič prispel v ZDA leta 1930. Kmalu po prihodu Johanna von Neumanna za mnoge kolege postane le Johnny. Leta 1931 se je von Neumann dokončno ločil od Univerze v Hamburgu in sprejel mesto profesorja na Princetonu.

Leta 1934 je bil objavljen članek "O algebraični posplošitvi kvantno-mehanskega formalizma", ki ga je napisal v soavtorstvu s P. Jordanom in E. Wignerjem.

Malo pred svojim prvim obiskom Princetona se je von Neumann poročil z Marietto Kevushi in leta 1935 se jima je rodila hči Marina.

Leta 1936 je von Neumann skupaj z J. Birkhoffom napisal članek "Logika kvantne mehanike".

Leta 1937 je von Neumannov zakon razpadel in z drugega poletnega dopusta v Budimpešto leta 1938 se je von Neumann vrnil s svojo drugo ženo, Claro Dan. Kasneje, med drugo svetovno vojno, je Clara von Neumann postala programerka. Je lastnica prvih programov za elektronske računalnike, pri razvoju in ustvarjanju katerih je veliko prispeval njen mož.

Oswald Veblen (leta 1932) in Albert Einstein (1933) sta postala prva profesorja na Inštitutu za napredne študije v Princetonu. Istega leta 1933 je John von Neumann prejel to visoko čast.

Neumann in računalnik

Leta 1938 je izšlo delo von Neumanna O neskončnih neposrednih produktih. Prvi računalnik je bil izdelan v letih 1943-1946 na Moore School of Electrical Engineers na Univerzi v Pennsylvaniji in se je imenoval ENIAC (po prvih črkah angleškega imena - electronic digital integrator and calculator). Von Neumann je njegovim razvijalcem predlagal, kako bi lahko spremenili ENIAC, da bi bilo lažje programirati.

Toda pri ustvarjanju naslednjega stroja - EDVAK (elektronski avtomatski kalkulator z diskretnimi spremenljivkami) je von Neumann bolj aktivno sodeloval. Razvil je podrobno logično shemo stroja, v kateri strukturne enote niso bili fizični elementi vezij, temveč idealizirani računalniški elementi. Uporaba idealiziranih računalniških elementov je bila pomemben korak naprej, saj je omogočila ločitev ustvarjanja konceptualnega logičnega vezja od njegove tehnične izvedbe. Von Neumann je predlagal tudi številne inženirske rešitve. Von Neumann je predlagal uporabo ne zakasnitvenih linij kot pomnilniških elementov, temveč katodno cev (elektrostatični sistem za shranjevanje), ki naj bi močno povečala zmogljivost. V tem primeru je bilo možno vzporedno obdelati vse bite besede iashin. Ta stroj je bil imenovan JONIAC ​​​​- v čast von Neumannu. S pomočjo JONIAK-a so bili opravljeni pomembni izračuni pri ustvarjanju vodikova bomba.

Leta 1944 je bilo objavljeno delo von Neumanna in O. Morgensterna "Teorija iger in ekonomskega vedenja". V poznih štiridesetih letih, ko je nabral praktične izkušnje pri ustvarjanju računalnikov, se je von Neumann lotil ustvarjanja splošne matematične (logične) teorije avtomatov. Razlike med von Neumannovo teorijo avtomatov in Wienerjevo kibernetiko so nepomembne in so posledica osebnega okusa njihovih ustvarjalcev in ne temeljnih razlogov. Von Neumannova teorija je posvečena predvsem diskretni matematiki, medtem ko je Wienerjeva zvezna.

Von Neumann je predlagal sistem popravljanja podatkov za izboljšanje zanesljivosti sistemov - uporaba podvojenih naprav z izbiro binarnega rezultata za največje število.

Von Neumann je trdo delal na samoreprodukciji avtomatov in uspel je dokazati možnost samoreprodukcije. državni stroj, ki je imela 29 notranjih držav.

V drugi polovici tridesetih let prejšnjega stoletja je Neumann skupaj s F. J. Murrayem objavil številne članke o operatorskih obročih, s čimer je začel t. i. Neumannovo algebro, ki je kasneje postala eno glavnih orodij kvantnih raziskav. Neumann je leta 1937 postal ameriški državljan. Med drugo svetovno vojno je služil kot svetovalec v atomskem centru Los Alamos, kjer je izračunal metodo eksplozivne detonacije. jedrska bomba in sodeloval pri razvoju vodikove bombe. Marca 1955 je postal član ameriške komisije za atomsko energijo.

Od Neumannovih 150 del se le 20 ukvarja s fizikalnimi problemi, preostala pa so enakomerno porazdeljena med čisto matematiko in njeno praktično uporabo, vključno s teorijo iger in računalniško teorijo.

Neumann ima v lasti pionirska dela o računalniški teoriji, povezanih z logično organizacijo računalnikov, problemi delovanja strojnega pomnilnika, posnemanjem naključnosti in problemi samoreprodukcijskih sistemov. Leta 1944 se je Neumann pridružil skupini Mauchly in Eckert, ki je delala na stroju ENIAC kot svetovalec za matematiko. Medtem je skupina začela razvijati nov model, EDVAC, ki je za razliko od prejšnjega lahko shranjeval programe v svoj notranji pomnilnik. Leta 1945 je Neumann objavil "Preliminarno poročilo o stroju EDVAC", ki je opisal sam stroj in njegove logične lastnosti. Računalniško arhitekturo, ki jo je opisal Neumann, so poimenovali "von Neumannova" in mu tako pripisali avtorstvo celotnega projekta. To je kasneje povzročilo sojenje o pravici do patenta in privedla do tega, da sta Eckert in Mauchly zapustila laboratorij in ustanovila svoje podjetje. Kljub temu je bila "von Neumannova arhitektura" osnova za vse naslednje računalniške modele. Leta 1952 je Neumann razvil prvi računalnik, ki je uporabljal programe, shranjene na prilagodljivem mediju, MANIAC I.

Neumannova "aksiomatska metoda" včasih velja za skrivnost Neumannovega uspeha. Predmet je obravnaval in se osredotočil na njegove osnovne lastnosti (aksiome), iz katerih izhaja vse ostalo.

Ena od Neumannovih utopičnih idej, za razvoj katere je predlagal uporabo računalniških izračunov, je bilo umetno segrevanje podnebja na Zemlji, za kar naj bi pokrivalo temna barva polarne ledene kape za zmanjšanje njihovega odboja sončne energije. Nekoč so o tem predlogu resno razpravljali v mnogih državah. Leta 1956 je Komisija za atomsko energijo Neumannu podelila nagrado Enrica Fermija za izjemne prispevke k računalniški teoriji in praksi.

Številne von Neumannove ideje še niso dobile ustreznega razvoja, na primer ideja o razmerju med stopnjo kompleksnosti in sposobnostjo sistema, da se sam reproducira, obstoj kritične ravni kompleksnosti, pod katero se sistem degenerira, zgoraj pa pridobi sposobnost samoreprodukcije. Leta 1949 je bilo objavljeno delo "O obročih operaterjev. Teorija razgradnje".

John von Neumann je bil nagrajen z najvišjimi akademskimi častmi. Izvoljen je bil za člana Akademije natančnih znanosti (Lima, Peru), Accademia dei Lincei (Rim, Italija), Ameriške akademije znanosti in umetnosti, Ameriškega filozofskega društva, Lombardskega inštituta znanosti in literature, Kraljevega Nizozemska akademija znanosti in umetnosti, Nacionalna akademija ZDA, častni doktorat številnih univerz v ZDA in drugih državah.

John von Neumann se je rodil v Budimpešti, glavnem mestu Madžarske, 28. decembra 1903. Bil je najstarejši sin svojih staršev Maxa Neumanna in Margaret Kann. Iz zgodnja starost Neumanna sta zanimala narava števil in matematična logika.

Matematika ni bila edini predmet, ki ga je zanimal mladi Neumann. Všeč mu je bila tudi zgodovina, tako zelo, da je pri osmih letih prebral 40 zvezkov svetovne zgodovine. To je pričalo o tem, da se je Neumann enako dobro počutil tako v logični kot družboslovni veji znanosti. Neumann je imel tudi srečo s starši, ki so ga podpirali pri vseh njegovih prizadevanjih.

Leta 1914 je Neumann pri desetih letih vstopil v luteransko gimnazijo, ki je bila takrat ena izmed treh najboljših v Budimpešti. Svoj prvi članek je objavil v reviji Nemškega matematičnega društva leta 1922, ki je obravnaval ničle nekaterih minimalnih polinomov.

Berlin, Zürich, Budimpešta

Čeprav Neumanna nista zanimala ne kemija ne inženirstvo, ga je oče prepričal, naj se posveti inženirstvu, saj je takrat veljalo za prestižno. Neumann je študiral na katoliški univerzi Petra Pazmana v Budimpešti, kjer je doktoriral iz matematike, vzporedno pa je končal osnovni univerzitetni študij kemijskega inženirstva na švicarski tehnični šoli v Zürichu.

V svojem doktorskem delu je Neumann postavil Cantorjevo teorijo množic. Seveda je bil nenavaden dosežek, da je sedemnajstletnik hkrati študiral na eni univerzi in pisal doktorsko delo na drugi. Tako pri osnovnem predmetu kemijskega inženirstva kot pri doktorskem delu iz matematike je bil dobro ocenjen. Bil je star le dvaindvajset let.

Kvantna mehanika

Potem ko je prejel dve diplomi hkrati, je Neumann leta 1926 začel obiskovati univerzo v Göttingenu v Nemčiji, kjer je študiral kvantna mehanika. Bil je ustvarjalen in izviren v razmišljanju, ponujal je celovite in logične koncepte. Istega leta 1926 se je ukvarjal s teorijami kvantne mehanike z namenom, da bi jih racionaliziral in izboljšal.

Neumann je poskušal najti podobne lastnosti v valovni in matrični mehaniki. Delal je tudi na abstraktnih pravilih Hilbertovega prostora in razvil matematično strukturo v smislu kvantne teorije.

Osebno življenje

V letih 1927-1929 se je Neumann po predstavitvi teorije kvantne mehanike udeležil številnih konferenc in kolokvijev. Do leta 1929 je napisal približno 32 del angleški jezik. Ti članki so bili dobro strukturirani, tako da so lahko drugi matematiki vključili Neumannovo delo v svoje teorije. V tem času je zaradi svojih ustvarjalnih in inovativnih teorij postal slaven v akademskem svetu. Do konca leta 1929 so Neumannu ponudili mesto učitelja na univerzi Princeton. Istočasno se je poročil z Mariette Kövesi, prijateljico iz otroštva. Leta 1935 sta imela hčerko, ki so ji dali ime Marina. Poroka Johna in Mariette se je končala leta 1936. Marietta se je vrnila v Budimpešto, Neumann pa je nekaj časa potoval po Evropi in se nato vrnil v ZDA. Med potovanjem v Budimpešto je spoznal Claro Dan, s katero se je leta 1938 poročil.

Smrt

Johnu von Neumannu so odkrili raka, a se je kljub temu udeležil podelitve nagrad, organizirane njemu v čast, kar v sedečem količku. Med boleznijo je vzdrževal tesne vezi z družino in prijatelji. John von Neumann je umrl 8. februarja 1957.

Pomemben prispevek

Neumann je sodeloval pri enem od vladnih projektov v Los Alamosu ("Manhattan Project"), v katerem je delal na izdelavi vezja in delujočega prototipa eksplozivne leče. Matematično modeliranje, ki ga je uporabil med temi deli, je prispevalo k razvoju sodobnih računalnikov. Poleg dela s temi modeli je financiral tudi projekt, ki je bil vključen v ustvarjanje računalnika. Sodeloval je tudi pri snovanju arhitekture računalnika in njegova prizadevanja so na koncu prepričala druge znanstvenike, da je računalnik več kot le "velik kalkulator".

Kvantna logika, teorija poslovnih iger, linearno programiranje in matematična statistika so le del tega, kar je »dal« znanosti.

Nagrade in dosežki

• Govornik na kolokviju Ameriškega matematičnega društva (AMS), 1937
• Dobitnik Bocherjeve nagrade AMO, 1938
• Govornik na Gibbsovih predavanjih iz AMO, 1944
• Nagrada Enrica Fermija, 1956
• Govornik pri mednarodni kongres, 1950
• Častni član Londonskega matematičnega društva, 1952
• Predsednik Ameriškega matematičnega društva, 1951-1952
• Govornik na mednarodnem kongresu, 1954