天才數(shù)學(xué)家蛤袒、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)之父--馮·諾依曼

人物概述

馮·諾依曼(John von Neumann,1903~1957),美國數(shù)學(xué)家,原匈牙利籍求豫。毫無疑問塌衰,馮·諾依曼是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一,他是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)(包括算子理論蝠嘉,測(cè)度論最疆,集合論代數(shù)幾何蚤告,遍歷論等)努酸、量子力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程杜恰、博弈論等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一获诈,由于他在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn),被譽(yù)為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)之父”和”博弈論之父“心褐。

馮諾依曼.jpg

成長背景

馮·諾依曼出生于奧匈奴帝國時(shí)期的布達(dá)佩斯舔涎,父親是勤奮機(jī)智的猶太銀行家,母親也受過良好教育逗爹。馮·諾依曼名字里的”馮(von)“表示的是他的貴族身份亡嫌,而這樣的身份是在他父親1913年獲得的。

馮諾依曼小.jpg

馮·諾依曼的天才十分驚人掘而,甚至于超越了天才的范疇挟冠。他六歲時(shí)就能心算八位數(shù)的除法,八歲時(shí)就通過自學(xué)熟練的掌握了微積分的相關(guān)知識(shí)袍睡,在十歲時(shí)僅僅花費(fèi)數(shù)月時(shí)間就讀完了一部四十八卷的世界史著作知染,并且可以井井有條地討論相關(guān)的軍事理論和政治策略,在十二歲時(shí)就讀懂并領(lǐng)會(huì)了波萊爾的大作《函數(shù)論》的要義斑胜,這樣看來持舆,還應(yīng)該當(dāng)小學(xué)生的時(shí)候色瘩,馮·諾依曼實(shí)際上已經(jīng)具備或者甚至超越了一名大學(xué)本科生的水平。

個(gè)人成就

馮·諾依曼在1940年以前主要從事純粹的數(shù)學(xué)研究:在數(shù)理邏輯方面提出簡(jiǎn)單而明確的序數(shù)理論逸寓,并對(duì)集合論進(jìn)行新的公理化,其中明確區(qū)別集合與類覆山;其后他研究希爾伯特空間上線性自伴算子譜理論竹伸,從而為量子力學(xué)打下數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

  • 1930年起,他證明平均遍歷定理開拓了遍歷理論的新領(lǐng)域;
  • 1933年,他運(yùn)用緊致群解決了希爾伯特第五問題,此外,他還在測(cè)度論,格倫和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開創(chuàng)性的貢獻(xiàn);
  • 1936~1943年,他和默里合作,創(chuàng)造了算子環(huán)理論,即所謂的馮·諾依曼代數(shù)簇宽。

1940年以后勋篓,馮·諾依曼轉(zhuǎn)向應(yīng)用數(shù)學(xué)。如果說他的純粹數(shù)學(xué)成就屬于數(shù)學(xué)界魏割,那么他在力學(xué)譬嚣、經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)值分析和電子計(jì)算機(jī)方面的工作則屬于全人類钞它。第二次世界大戰(zhàn)開始拜银,馮·諾依曼因戰(zhàn)事的需要研究可壓縮氣體運(yùn)動(dòng),建立沖擊波理論和湍流理論遭垛,發(fā)展了流體力學(xué)尼桶;從1942年起,他同莫根施特恩合作锯仪,寫作《博弈論和經(jīng)濟(jì)行為》一書泵督,這是博弈論中的經(jīng)典著作,是他成為數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)的奠基人之一庶喜。
1946年,馮·諾依曼開始研究程序編制問題小腊,他是現(xiàn)代數(shù)值分析----計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一,他首先研究線性代數(shù)和算術(shù)數(shù)值計(jì)算久窟,后來著重研究非線性微分方程的離散化已經(jīng)穩(wěn)定問題秩冈,并給出誤差的估計(jì)。他協(xié)助發(fā)展了一些算法瘸羡,特別似乎蒙特羅卡方法漩仙。
40年代末,他開始研究自動(dòng)機(jī)理論犹赖,研究一般邏輯理論以及自復(fù)制系統(tǒng)队他。在生命的最后時(shí)刻他深入比較天然自動(dòng)機(jī)與人工自動(dòng)機(jī)。他逝世后其未完成的手稿在1958年以《計(jì)算機(jī)與人腦》為名出版峻村。

馮·諾依曼(右)等在世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)前
眾所周知麸折,1946年發(fā)明的電子計(jì)算機(jī),大大促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步粘昨,大大促進(jìn)了社會(huì)生活的進(jìn)步垢啼。鑒于馮·諾依曼在發(fā)明電子計(jì)算機(jī)中所起到關(guān)鍵性作用窜锯,他被西方人譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”。而在經(jīng)濟(jì)學(xué)方面芭析,他也有突破性成就锚扎,被譽(yù)為“博弈論之父”。在物理領(lǐng)域馁启,馮·諾依曼在30年代撰寫的《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》已經(jīng)被證明對(duì)原子物理學(xué)的發(fā)展有極其重要的價(jià)值驾孔。在化學(xué)方面也有相當(dāng)?shù)脑煸劊@蘇黎世高等技術(shù)學(xué)院化學(xué)系大學(xué)學(xué)位惯疙。與同為猶太人哈耶克一樣翠勉,他無愧是上世紀(jì)最偉大的全才之一。
EDVAC方案明確奠定了新機(jī)器由五個(gè)部分組成霉颠,包括:運(yùn)算器对碌、控制器、存儲(chǔ)器蒿偎、輸入和輸出設(shè)備朽们,并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系。報(bào)告中酥郭,諾伊曼對(duì)EDVAC中的兩大設(shè)計(jì)思想作了進(jìn)一步的論證华坦,為計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)樹立了一座里程碑。
設(shè)計(jì)思想之一是二進(jìn)制不从,他根據(jù)電子元件雙穩(wěn)工作的特點(diǎn)惜姐,建議在電子計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制。報(bào)告提到了二進(jìn)制的優(yōu)點(diǎn)椿息,并預(yù)言歹袁,二進(jìn)制的采用將大大簡(jiǎn)化機(jī)器的邏輯線路。
計(jì)算機(jī)基本工作原理是存儲(chǔ)程序和程序控制寝优,它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的条舔。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。
實(shí)踐證明了諾伊曼預(yù)言的正確性乏矾。如今孟抗,邏輯代數(shù)的應(yīng)用已成為設(shè)計(jì)電子計(jì)算機(jī)的重要手段,在EDVAC中采用的主要邏輯線路也一直沿用著钻心,只是對(duì)實(shí)現(xiàn)邏輯線路的工程方法和邏輯電路的分析方法作了改進(jìn)凄硼。
客觀地說,在量子力學(xué)發(fā)展史上捷沸,馮·諾依曼至少作出過兩個(gè)重要貢獻(xiàn):狄拉克對(duì)量子理論的數(shù)學(xué)處理在某種意義下是不夠嚴(yán)格的摊沉,馮·諾依曼通過對(duì)無界算子的研究,發(fā)展了希爾伯特算子理論痒给,彌補(bǔ)了這個(gè)不足说墨;此外骏全,馮·諾依曼明確指出,量子理論的統(tǒng)計(jì)特征并非由于從事測(cè)量的觀察者之狀態(tài)未知所致尼斧。借助于希爾伯特空間算子理論姜贡,他證明凡包括一般物理量締合性的量子理論之假設(shè),都必然引起這種結(jié)果棺棵。

社會(huì)評(píng)價(jià)

  • 對(duì)于馮·諾依曼的貢獻(xiàn)鲁豪,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者威格納曾作過如下評(píng)價(jià):“在量子力學(xué)方面的貢獻(xiàn),就是以確保他在當(dāng)代物理學(xué)領(lǐng)域中的特殊地位律秃。”
  • Herman Goldstine:他的一個(gè)非凡的能力就是絕對(duì)精準(zhǔn)的記憶力治唤,據(jù)我所知,馮諾依曼有能力看過一本書或者一篇文章后一字不錯(cuò)地背誦出來,更甚涨冀,他同樣能夠在多年以后不帶絲毫猶豫地做到堪澎。他還可以將其實(shí)時(shí)翻譯成英文背誦出來,而且速度絲毫不減缕陕。有一次我為了測(cè)試他的能力粱锐,問他《雙城記》是怎么開頭的,片刻扛邑,他開始背誦第一章節(jié)怜浅,直到可能10或者15分鐘后我讓他停下來。
  • Miklós Rédei:如果論誰是在科學(xué)領(lǐng)域之間因?yàn)閿?shù)學(xué)工作而輾轉(zhuǎn)蔬崩,而每做一份工作都能在其領(lǐng)域應(yīng)用數(shù)學(xué)并產(chǎn)生長遠(yuǎn)的影響的恶座,馮諾依曼可以說是有史以來最具有影響力的數(shù)學(xué)家。

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