数学奇才、计算机之父——冯·诺依曼

冯·诺伊曼，数学奇才和计算机之父

20世纪即将过去，21世纪即将到来。站在世纪之交的门槛上，回顾20世纪科学技术的辉煌发展，我们不能不提到冯·诺依曼，20世纪最杰出的数学家之一。众所周知，1946年电子计算机的发明极大地推动了科学技术的进步，极大地推动了社会生活的进步。鉴于冯·诺依曼在电子计算机发明中的关键作用，他被西方人誉为“计算机之父”。

约翰·冯·诺伊曼(JohnVonNouma，1903-1957)，美国匈牙利人，1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯。他的父亲是银行家。他的家庭很富裕，他非常重视孩子的教育。冯·诺依曼从小就非常聪明，兴趣广泛，从不忘记他读过的任何东西。据说他六岁时就能和父亲用古希腊语聊天，一生中掌握了七种语言。他最精通德语。然而，当他用德语思考各种想法时，他能够以阅读速度将它们翻译成英语。他能够非常快速准确地复述他读过的书和论文的内容，几年后他仍然可以这么做。在1911年和1921年，冯·诺依曼在布达佩斯鲁塞润中学学习时，留下了自己的印记，并受到老师们的高度评价。在费希特先生的个人指导下，他共同发表了第一篇数学论文。冯·诺依曼当时还不到18岁。他于1921-1923年在苏黎世大学学习。他很快在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学的数学博士学位。冯·诺依曼当时只有22岁。冯·诺伊曼在1927-1929年间先后在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年，他接受了普林斯顿大学客座教授的职位，去了美国。他于1931年成为该大学的终身教授。1933年，他调到大学的高级研究所，成为首批六名教授之一。冯·诺依曼在那里工作了一辈子。他是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦布尔大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高级技术学院的名誉博士。1954年，他是美国原子能委员会的成员。从1951年到1953年，他是美国数学协会的主席。

1954年夏天，冯·诺依曼被诊断患有癌症，于1957年2月8日在华盛顿去世，享年54岁。

冯·诺依曼在数学的许多领域都做了开创性的工作，并做出了巨大的贡献。第二次世界大战前，他主要从事算子理论、鼻子理论、集合论等方面的研究。1923年关于集合论中超限序数的论文展示了冯·诺依曼处理集合论问题的独特方式和风格。他的公理化集合论和他的公理化系统奠定了公理集合论的基础。他从公理开始。集合论中的许多重要概念、基本运算和重要定理都是用代数方法推导出来的。特别是在1925年的一篇论文中，冯·诺依曼指出，在任何公理系统中都有不可判定的命题。

1933年，冯·诺依曼解决了希尔伯特的第五个问题，即证明了局部欧氏紧群是李群。1934年，他将紧群理论与玻尔的概周期函数理论统一起来。他对一般拓扑群的结构也有深刻的理解，并明确指出其代数结构和拓扑结构与实数一致。他在他的子代数上做了开创性的工作，但没有定义它的理论基础。因此，一个新的数学分支，算子代数，已经建立。这一分支在相关的当代数学文献中被称为冯·诺伊曼代数。这是有限维空间中矩阵代数的自然扩展。冯·诺依曼还创立了博弈论，这是现代数学的另一个重要分支。1944年，他发表了一篇开创性的重要论文《博弈论与经济行为》。本文描述了博弈论的纯数学形式，并详细解释了博弈论的实际应用。论文还包括了统计学理论等教学理念。冯·诺伊曼在晶格理论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学方面做了重要的工作。

冯·诺依曼对人类最大的贡献是他在计算机科学、计算机技术和数值分析方面的开创性工作。

现在人们普遍认为ENIAC是世界上第一台电子计算机。它是由美国科学家开发的，于1946年2月14日在费城开始运行。事实上，由英国科学家汤米和费伊·劳尔斯等开发的“科洛萨斯”电脑比埃尼亚克早两年多问世，并于1944年1月10日开始在布莱切利公园运行。ENIAC证明电子真空技术可以极大地提高计算技术。然而，ENIAC本身有两个主要缺点:(1)它没有记忆；(2)使用线路板控制，甚至需要一个面试日，计算速度被这项工作抵消。莫克莱和埃克特。ENIAC机器开发团队显然感觉到了这一点，他们也想尽快开始开发另一台计算机，以便进行改进。

冯·诺依曼是由埃尼亚克机器开发团队的上尉·戈德斯·廷介绍加入埃尼亚克机器开发团队的。他带领这群富有创新精神的年轻科技人员朝着更高的目标前进。1945年，在共同讨论的基础上，一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”——ed vac(电子离散值自动计算机的缩写)被发表。在这个过程中，冯·诺依曼展示了他强大的数学和物理基础知识，并充分发挥了他的咨询作用和探索问题和综合分析的能力。

EDVAC计划明确规定新机器由五个部分组成，包括:运算单元、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五个部分的功能和相互关系。电动真空吸尘器也有两个非常显著的改进，即:(1)它采用二进制，不仅是数据，还有指令。(2)存储程序建立后，指令和数据可以放在内存中，并以同样的方式进行处理。计算机的结构简化了，计算机的速度大大提高了。1946年7月和8月，当冯·诺伊曼、戈德斯·丁和博克在电子设计交流方案的基础上为普林斯顿大学高级研究所开发国际会计准则计算机时，提出了一份更完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初步研究》。上述两个理论和具体设计的文件在世界上首次掀起了“计算机热”。他们的综合设计理念是以存储程序为中心的著名“冯·诺依曼机器”。

原则-指令和数据存储在一起。这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”。它标志着电子计算机时代的真正开始，并指导着未来的计算机设计。自然，一切都在发展。随着科学技术的进步，今天人们认识到“冯·诺依曼机”的不足，这阻碍了计算机速度的进一步提高。“非冯·诺依曼机器”的想法被提出。冯·诺依曼还积极参与计算机的普及和应用，在如何编写程序和进行数值计算方面做出了突出贡献。冯·诺依曼于1937年被美国数学学会授予波特泽奖。1947年，他获得美国总统功绩勋章和美国海军杰出公民服务奖。1956年，他获得了美国总统*勋章、爱因斯坦纪念奖和费米奖。

冯·诺依曼死后，未完成的手稿在1958年以“计算机和人脑”的标题出版。他的主要作品被收录在六卷本的《冯·诺依曼全集》中，并于1961年出版。