Фон Нейман гэж хэн бэ? Ард түмэн түүний нэрийг мэддэг, дээд математикт дургүй хүмүүс ч тэр эрдэмтэнг мэддэг.
Хамгийн гол нь тэрээр компьютерийн үйл ажиллагааны цогц логикийг боловсруулсан. Өнөөдрийг хүртэл энэ нь сая сая гэр болон албан тасалгааны компьютерт хэрэгжсэн.
Нейманы хамгийн агуу ололтууд
Түүнийг хүн-математикийн машин, өөгүй логиктой хүн гэдэг байсан. Зөвхөн шийдэл төдийгүй энэхүү өвөрмөц хэрэгслийг урьдчилан бүтээх шаардлагатай концепцийн хүнд хэцүү ажилтай тулгарахдаа тэрээр чин сэтгэлээсээ баярласан. Эрдэмтэн өөрөө сүүлийн жилүүдэд ердийн даруу зангаараа математикт оруулсан хувь нэмрийг маш товчоор гурван зүйлээр зарлав:
- квант механикийн үндэслэл;
- хязгааргүй операторын онолыг бий болгох;
- эргодик онол.
Тэр тоглоомын онол, электрон компьютер үүсэх, автоматын онолд оруулсан хувь нэмрийг дурдаагүй. Энэ нь ойлгомжтой, учир нь тэрээр академик математикийн тухай ярьсан бөгөөд түүний амжилт нь Анри Пуанкаре, Дэвид Хилберт, Херман Вейл нарын бүтээлүүд шиг хүний оюуны гайхалтай оргилууд юм.
Нийгэмшсэн сангвиник төрөл
Үүний зэрэгцээФон Нейман нь хүнлэг бус ажлын чадвараас гадна гайхалтай хошин шогийн мэдрэмжтэй, гайхалтай түүхч байсан бөгөөд Принстон дахь байшин нь (АНУ руу нүүсний дараа) хамгийн зочломтгой, найрсаг байшин гэдгээрээ алдартай байсныг түүний бүх найзууд дурссан. Сэтгэлийн найзууд нь түүнийг хайрлаж, бүр Жонни гэдэг нэрээр нь дууддаг байсан.
Тэр маш хэвийн бус математикч байсан. Унгар хүн хүмүүсийг сонирхож, хов живээр ер бусын хөгжилтэй байсан. Гэсэн хэдий ч тэрээр хүний сул талыг тэвчихээс илүүтэй байсан. Түүний буулт хийдэггүй цорын ганц зүйл бол шинжлэх ухааны шударга бус явдал байв.
Эрдэмтэн системийн хазайлтын статистикийг цуглуулахын тулд хүний сул тал, хачирхалтай зүйлсийг цуглуулж байгаа бололтой. Тэрээр түүх, уран зохиолд дуртай байсан бөгөөд баримт, огноог нэвтэрхий толь бичигт санаж байв. Фон Нейман төрөлх хэлээсээ гадна англи, герман, франц хэлээр чөлөөтэй ярьдаг байжээ. Тэр бас алдаа дутагдалгүй ч испани хэлээр ярьдаг. Латин, Грек хэлээр уншина уу.
Энэ гоц ухаантан ямар байсан бэ? Саарал хослол өмссөн дунд зэргийн өндөртэй, тайван боловч жигд бус, гэхдээ ямар нэгэн байдлаар аяндаа хурдасч, удааширч буй алхаатай залуу. Зөн совинтой харц. Сайн ярилцагч. Тэр өөрт нь сонирхолтой сэдвээр олон цагаар ярилцаж чаддаг.
Хүүхэд, өсвөр нас
Вон Нейманы намтар 1903 оны 12-р сарын 23-нд эхэлсэн. Тэр өдөр Будапешт хотод банкир Макс фон Нейманы гэр бүлд гурван хүүгийн ууган Янош мэндэлжээ. Тэр бол ирээдүйд Атлантын далайг даван Жон болно. Төрөлхийн чадварыг хөгжүүлдэг зөв хүмүүжил нь хүний амьдралд ямар их ач холбогдолтой вэ! Сургуульд орохоосоо өмнө Жан аавынхаа хөлсөлсөн багш нараар хичээллэдэг байв. Хүү нь дунд боловсрол эзэмшсэнэлит Лютерийн гимнази. Дашрамд дурдахад, ирээдүйн Нобелийн шагналтан Э. Вигнер түүнтэй нэгэн зэрэг суралцаж байжээ.
Тэгээд тэр залуу Будапештийн их сургуулийг төгссөн. Түүний аз болоход Янош их сургуульд байхдаа дээд математикийн багш Ласло Рацтай танилцжээ. Ирээдүйн математикийн суут ухаант залууг нээх том үсгээр бичсэн энэ багш юм. Тэрээр Яношыг Унгарын математикийн элитүүдийн хүрээлэлд танилцуулсан бөгөөд Липот Фежер анхны хийл хөгжим тоглож байсан.
М. Фекете, И. Куршак нарын ивээлд ачаар фон Нейман төгсөлтийн гэрчилгээгээ гардан авахдаа шинжлэх ухааны хүрээлэлд залуу авъяаслаг нэгэн хэмээн нэр хүндтэй болсон. Түүний эхлэл үнэхээр эрт байсан. Янош 17 настайдаа "Хамгийн бага олон гишүүнтийн тэгийн байршлын тухай" шинжлэх ухааны анхны бүтээлээ бичжээ.
Романтик ба сонгодог нэгдмэл
Нейманн нэр хүндтэй математикчдын дунд олон талт чадвараараа ялгардаг. Зөвхөн тооны онолыг эс тооцвол математикийн бусад бүх салбар Унгарчуудын математик санаануудын нөлөөгөөр тодорхой хэмжээгээр нөлөөлсөн. Эрдэмтэд (В. Освальдын ангиллын дагуу) романтик (санаа үүсгэгчид) эсвэл сонгодог (тэд санаанаас үр дагаврыг гаргаж, бүрэн онолыг боловсруулах чадвартай.) Түүнийг хоёр төрөлд хамааруулж болно. Ойлгомжтой болгох үүднээс бид фон Нейманы үндсэн бүтээлүүдийг танилцуулж, тэдгээрийн холбоотой математикийн хэсгүүдийг тэмдэглэж байна.
1. Олонлогийн онол:
- "Олонлогийн онолын аксиоматикийн тухай" (1923).
- “Онолын талаарХилбертийн нотолгоо (1927).
2. Тоглоомын онол:
- "Стратегийн тоглоомын онолын тухай" (1928).
- "Эдийн засгийн зан байдал ба тоглоомын онол" (1944) үндсэн ажил.
3. Квантын механик:
- "Квантын механикийн үндэс дээр" (1927).
- "Квант механикийн математик үндэс" монография (1932).
4. Эргодик онол:
- "Функционал операторуудын алгебр дээр.." (1929).
- "Операторын цагираг дээр" цуврал бүтээл (1936 - 1938).
5. Компьютер үүсгэх хэрэглээний даалгавар:
- "Өндөр эрэмбийн матрицуудын тоон урвуу" (1938).
- "Автоматуудын логик ба ерөнхий онол" (1948).
- "Найдваргүй элементүүдээс найдвартай системийн синтез" (1952).
Анх Жон фон Нейман тухайн хүний өөрийн дуртай шинжлэх ухаанд оролцох чадварыг үнэлдэг байжээ. Түүний бодлоор Бурханы баруун гараар хүмүүст математикийн чадварыг 26 нас хүртэл хөгжүүлэх боломжийг олгодог. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар энэ бол хамгийн чухал зүйл юм. Тэгвэл "шинжлэх ухааны хатан хаан"-ыг шүтэгчид мэргэжлийн боловсронгуй болсон үетэй.
Олон арван жилийн туршлагын үр дүнд өсөн нэмэгдэж буй мэргэшил нь Нейманы хэлснээр байгалийн чадварын бууралтыг нөхдөг. Гэсэн хэдий ч олон жилийн дараа ч гэсэн эрдэмтэн өөрөө авъяас чадвар, гайхалтай гүйцэтгэлээрээ ялгарч байсан бөгөөд энэ нь чухал асуудлыг шийдвэрлэхэд хязгааргүй болдог. Жишээлбэл, квант онолыг математикийн үндэслэлээр батлах нь түүнд ердөө хоёр жил зарцуулсан. Мөн гүнзгийрүүлсэн судалгааны хувьд энэ нь бүхэл бүтэн шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн хэдэн арван жилийн хөдөлмөртэй тэнцэж байв.
Өөфон Нейманы зарчим
Эрхэм профессорууд "Чи арсланг хумсаар нь таньдаг" гэж хэлсэн залуу Нейман судалгаагаа хэрхэн эхэлсэн бэ? Тэрээр асуудлыг шийдэж эхлээд аксиомын системийг томъёолсон.
Тусгай тохиолдлыг авч үзье. Фон Нейманы компьютерийн барилгын математикийн философийг боловсруулахад ямар зарчмууд хамаатай вэ? Тэдний анхдагч рационал аксиоматикт. Эдгээр зурвасууд нь шинжлэх ухааны гайхалтай зөн совингоор шингэсэн байдаг нь үнэн биш гэж үү!
Тэдгээрийг компьютер байхгүй үед онолч бичсэн хэдий ч хатуу бөгөөд бодитой юм:
1. Тооцоолох машин нь хоёртын хэлбэрээр илэрхийлэгдсэн тоонуудтай ажиллах ёстой. Сүүлийнх нь хагас дамжуулагчийн шинж чанартай хамааралтай.
2. Машинаас гаргаж авсан тооцооллын процессыг гүйцэтгэх командуудын албан ёсны дараалал болох хяналтын программ удирддаг.
3. Компьютерийн санах ой нь өгөгдөл болон программыг хоёуланг нь хадгалах давхар үүргийг гүйцэтгэдэг. Түүнээс гадна эдгээр болон бусад нь хоёртын хэлбэрээр кодлогдсон байдаг. Хөтөлбөрт хандах нь өгөгдөлд хандахтай адил юм. Өгөгдлийн төрлөөр тэдгээр нь адилхан боловч санах ойн үүрэнд боловсруулалт болон хандалтаараа ялгаатай.
4. Компьютерийн санах ойн эсүүд хаяглах боломжтой. Тодорхой хаягаар та нүдэнд хадгалагдсан өгөгдөлд хэдийд ч хандах боломжтой. Програмчлалд хувьсагчид ингэж ажилладаг.
5. Нөхцөлт хэллэгийг ашиглан тушаалуудыг гүйцэтгэх өвөрмөц дарааллыг хангах. Үүний зэрэгцээ тэдгээрийг бичлэгийнхээ байгалийн дарааллаар бус, харин заасан журмын дагуу гүйцэтгэнэүсрэх зорилтот программист.
Сэтгэл төрүүлсэн физикчид
Нейманы хэтийн төлөв нь түүнд физик үзэгдлийн хамгийн өргөн ертөнцөөс математикийн санаа олох боломжийг олгосон. Жон фон Нейманы зарчмууд нь физикчидтэй EDVAK компьютерийг бүтээх бүтээлч хамтарсан ажлын үр дүнд бий болсон.
Тэдний нэг болох С. Улам Жон тэдний бодлыг агшин зуур барьж аваад тархиндаа математикийн хэл рүү хөрвүүлсэн тухай дурсав. Өөрийнхөө боловсруулсан илэрхийлэл, схемүүдийг шийдсэнийхээ дараа (Эрдэмтэн тэр даруйдаа бараг л бүдүүлэг тооцоо хийсэн) асуудлын мөн чанарыг ойлгов.
Хийсэн дедуктив ажлын эцсийн шатанд Унгар хүн дүгнэлтээ дахин "физикийн хэл" болгон хувиргаж, эргэлзсэн хамт олондоо энэхүү хамгийн сүүлийн үеийн мэдээллийг өгсөн.
Иймэрхүү хасалт нь төслийг боловсруулахад оролцсон хамт олонд хүчтэй сэтгэгдэл төрүүлсэн.
Компьютерийн үйл ажиллагааны аналитик үндэслэл
Фон Нейманы компьютерийн ажиллах зарчим нь тусдаа машин болон програм хангамжийн хэсгүүдийг авч үздэг. Хөтөлбөрийг өөрчлөх үед системийн хязгааргүй функцийг олж авдаг. Эрдэмтэн ирээдүйн системийн үндсэн функциональ элементүүдийг маш оновчтой аналитик байдлаар тодорхойлж чадсан. Хяналтын элементийн хувьд тэрээр санал хүсэлтийг хүлээн авсан. Эрдэмтэн мөн төхөөрөмжийн функциональ нэгжүүдэд нэр өгсөн бөгөөд энэ нь ирээдүйд мэдээллийн хувьсгалын түлхүүр болсон юм. Тэгэхээр фон Нейманы төсөөлсөн компьютер нь:
- машины санах ой эсвэл хадгалах төхөөрөмж (санах ой гэж товчилсон);
- логик-арифметик нэгж (ALU);
- удирдлагын хэсэг (CU);
- I/O төхөөрөмжүүд.
Өөр зуунд ч гэсэн бид түүний бүтээсэн гайхалтай логикийг ухаарал, илчлэлт гэж ойлгож чадна. Гэсэн хэдий ч үнэхээр тийм байсан уу? Эцсийн эцэст, дээр дурдсан бүх бүтэц нь мөн чанартаа Нейман хэмээх хүний дүр төрхтэй өвөрмөц логик машины ажлын үр дүн болсон юм.
Математик түүний гол хэрэгсэл болсон. Гайхалтай нь харамсалтай нь сонгодог зохиолч Умберто Эко ийм үзэгдлийн талаар бичсэн байдаг. “Суут ухаантан үргэлж нэг элемент дээр тоглодог. Гэхдээ тэр маш гайхалтай тоглодог тул бусад бүх элементүүд энэ тоглоомд багтсан болно!"
Компьютерийн функциональ диаграмм
Дашрамд хэлэхэд эрдэмтэн "Математикч" өгүүлэлдээ энэ шинжлэх ухааны талаарх өөрийн ойлголтыг тодорхойлсон. Тэрээр аливаа шинжлэх ухааны дэвшлийг математикийн аргын хүрээнд багтаах чадвартай гэж үздэг байв. Түүний математик загварчлал нь дээрх шинэ бүтээлийн салшгүй хэсэг болсон юм. Ерөнхийдөө фон Нейманы сонгодог архитектур нь диаграммд үзүүлсэн шиг харагдаж байв.
Энэ схем нь дараах байдлаар ажилладаг: анхны өгөгдөл болон програмууд нь оролтын төхөөрөмжөөр дамжуулан системд нэвтэрдэг. Ирээдүйд тэдгээрийг арифметик логик нэгжид (ALU) боловсруулдаг. Энэ нь тушаалуудыг гүйцэтгэдэг. Тэд тус бүр нь мэдээллийг аль нүднээс авах, ямар гүйлгээ хийх, үр дүнг хаана хадгалах (сүүлийнх нь дотор хэрэгждэг) гэсэн дэлгэрэнгүй мэдээллийг агуулдаг.хадгалах төхөөрөмж). Гаралтын өгөгдлийг гаралтын төхөөрөмжөөр дамжуулан шууд гаргаж болно. Энэ тохиолдолд (санах ойд хадгалахаас ялгаатай) тэдгээр нь хүний ойлголтод тохирсон байдаг.
Хэлхээний дээрх бүтцийн блокуудын ерөнхий удирдлага, зохицуулалтыг хяналтын нэгж (CU) гүйцэтгэдэг. Үүнд хяналтын функцийг командын тоолуурт даатгасан бөгөөд тэдгээр нь гүйцэтгэсэн дарааллыг нарийн бүртгэдэг.
Түүхэн үйл явдлын тухай
Үндсэн байхын тулд компьютер бүтээх ажил хамтын хэвээр байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй. Фон Нейманы компьютерийг АНУ-ын Зэвсэгт хүчний баллистикийн лабораторийн захиалгаар болон зардлаар бүтээсэн.
Хэсэг эрдэмтдийн хийсэн бүх ажлыг Жон Неймантай холбосон түүхэн үйл явдал санамсаргүй байдлаар төрсөн. Баримт нь архитектурын ерөнхий тайлбарыг (шинжлэх ухааны нийгэмлэгт хянуулахаар илгээсэн) эхний хуудсанд нэг гарын үсэг агуулсан байв. Энэ нь Нейманы гарын үсэг байв. Ийнхүү судалгааны үр дүнг тайлагнах дүрэм журмын дагуу эрдэмтэд алдарт Унгар хүн энэ бүх дэлхийн бүтээлийн зохиогч юм байна гэсэн сэтгэгдэл төрсөн.
Дүгнэлтийн оронд
Шударга байхын тулд одоо ч гэсэн агуу математикчийн компьютерийн хөгжлийн талаархи санаа бодлын цар хүрээ бидний үеийн соёл иргэншлийн боломжоос давж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Ялангуяа фон Нейманы бүтээл мэдээллийн системд өөрийгөө нөхөн үржих чадварыг өгөхийг санал болгосон. Түүний сүүлчийн, дуусаагүй ажил нь өнөөдрийг хүртэл маш чухал гэж нэрлэгддэг:"Компьютер ба тархи".
