من هو فون نيومان؟ الجماهير العريضة من السكان على دراية باسمه ، حتى أولئك الذين لا يحبون الرياضيات العليا يعرفون العالم.
الشيء هو أنه طور منطقًا شاملاً لعمل الكمبيوتر. حتى الآن ، تم تنفيذه في ملايين أجهزة الكمبيوتر المنزلية والمكتبية.
أعظم إنجازات نيومان
أطلق عليه اسم آلة الإنسان للرياضيات ، رجل منطق لا تشوبه شائبة. لقد ابتهج بصدق عندما واجه مهمة مفاهيمية صعبة تتطلب ليس فقط حلاً ، ولكن أيضًا الإنشاء الأولي لمجموعة الأدوات الفريدة هذه. أعلن العالم نفسه ، بتواضعه المعتاد ، في السنوات الأخيرة ، بإيجاز شديد - في ثلاث نقاط - عن مساهمته في الرياضيات:
- تبرير ميكانيكا الكم
- إنشاء نظرية المشغلين غير المحدودين ؛
- نظرية ergodic.
لم يذكر حتى مساهمته في نظرية الألعاب ، في تشكيل الحواسيب الإلكترونية ، في نظرية الأوتوماتا. وهذا أمر مفهوم ، لأنه تحدث عن الرياضيات الأكاديمية ، حيث تبدو إنجازاته بمثابة قمم رائعة للذكاء البشري مثل أعمال هنري بوانكاريه وديفيد هيلبرت وهيرمان ويل.
نوع مؤنس متفائل
في نفس الوقتذكر جميع أصدقائه أنه ، إلى جانب القدرة غير الإنسانية على العمل ، كان لدى فون نيومان حس دعابة رائع ، وكان راوي قصص لامعًا ، وكان منزله في برينستون (بعد انتقاله إلى الولايات المتحدة) معروفًا بكونه الأكثر ضيافة وودية. شغف أصدقاء الروح عليه بل ودعوه باسمه الأول: جوني.
كان عالم رياضيات غير نمطي للغاية. كان المجري مهتمًا بالناس ، وكان مستمتعًا بشكل غير عادي بالقيل والقال. ومع ذلك ، كان أكثر من متسامح مع ضعف الإنسان. الشيء الوحيد الذي كان متشددًا بشأنه هو الكذب العلمي.
يبدو أن العالم يقوم بجمع نقاط الضعف والمراوغات البشرية لجمع إحصاءات حول انحرافات النظام. كان يحب التاريخ والأدب ويتذكر الحقائق والتواريخ موسوعا. كان فون نيومان ، بالإضافة إلى لغته الأم ، يجيد اللغة الإنجليزية والألمانية والفرنسية. كما تحدث باللغة الإسبانية ، وإن لم يكن بدون عيوب. اقرأ باللغتين اللاتينية واليونانية.
كيف كان شكل هذا العبقري؟ رجل شجاع متوسط الطول يرتدي بدلة رمادية مع مهل ، ولكن غير متساوٍ ، ولكن بطريقة ما تتسارع وتتباطأ بشكل تلقائي. نظرة ثاقبة. محادثة جيدة. يمكنه التحدث لساعات حول مواضيع تهمه.
الطفولة والمراهقة
تبدأ سيرة فون نيومان في 1903-12-23. في ذلك اليوم في بودابست ، وُلد يانوس ، الابن الأكبر لثلاثة أبناء ، في عائلة المصرفي ماكس فون نيومان. هو الذي سيصبح جون في المستقبل عبر المحيط الأطلسي. فكم تعني في حياة الإنسان التنشئة الصحيحة التي تنمي قدراته الطبيعية! حتى قبل المدرسة ، تم تدريب جان من قبل المعلمين الذين عينهم والده. تلقى الصبي تعليمه الثانوي فيصالة للألعاب الرياضية اللوثرية النخبة. بالمناسبة ، درس إي وينر ، الحائز على جائزة نوبل في المستقبل ، معه في نفس الوقت.
ثم تخرج الشاب من جامعة بودابست. لحسن حظه ، عندما كان لا يزال في الجامعة ، التقى جانوس بمعلم الرياضيات العالي ، لازلو راتز. كان هذا المعلم بحرف كبير هو الذي أعطي ليكتشف في الشاب العبقرية الرياضية المستقبلية. قدم يانوس إلى دائرة النخبة الرياضية المجرية ، حيث عزف ليبوت فيجر على الكمان الأول.
بفضل رعاية M. بدايته كانت مبكرة حقا. كتب يانوش أول عمل علمي له بعنوان "حول موقع الأصفار ذات الحد الأدنى متعدد الحدود" في سن 17 عامًا.
الرومانسية والكلاسيكية توالت في واحد
يبرز نيومان بين علماء الرياضيات الموقرين لتعدد استخداماته. مع استثناء محتمل لنظرية الأعداد فقط ، تأثرت جميع فروع الرياضيات الأخرى بدرجة أو بأخرى بالأفكار الرياضية للهنغاريين. العلماء (وفقًا لتصنيف دبليو أوزوالد) هم إما رومانسيون (مولدون للأفكار) أو كلاسيكيات (يمكنهم استخلاص النتائج من الأفكار وصياغة نظرية كاملة.) يمكن أن يُنسب إلى كلا النوعين. من أجل الوضوح ، نقدم الأعمال الرئيسية لفون نيومان ، مع الإشارة إلى أقسام الرياضيات التي تتعلق بها.
1. تعيين النظرية:
- "في بديهيات نظرية المجموعات" (1923).
- "في النظريةدليل هيلبرت "(1927).
2. نظرية اللعبة:
- "نظرية الألعاب الإستراتيجية" (1928).
- العمل الأساسي "السلوك الاقتصادي ونظرية اللعبة" (1944).
3. ميكانيكا الكم:
- "أسس ميكانيكا الكم" (1927).
- دراسة "الأسس الرياضية لميكانيكا الكم" (1932).
4. نظرية Ergodic:
- "في جبر العوامل الوظيفية.." (1929).
- سلسلة من الأعمال "في حلقات المشغل" (1936 - 1938).
5. تطبيق مهام إنشاء الكمبيوتر:
- "الانعكاس العددي لمصفوفات الرتبة العالية" (1938).
- "النظرية المنطقية والعامة للأوتوماتا" (1948).
- "توليف أنظمة موثوقة من عناصر غير موثوقة" (1952).
في الأصل ، قام جون فون نيومان بتقييم قدرة الشخص على الانخراط في العلوم المفضلة لديه. في رأيه ، بيمين الله تُعطى للناس تطوير قدرات رياضية تصل إلى 26 عامًا. إنها البداية المبكرة ، وفقًا للعالم ، وهذا أمر مهم بشكل أساسي. ثم يتمتع أتباع "ملكة العلوم" بفترة من التطور المهني
المؤهل ، الذي ينمو بفضل عقود من الممارسة ، وفقًا لنيومان ، يعوض الانخفاض في القدرات الطبيعية. ومع ذلك ، حتى بعد سنوات عديدة ، تميز العالم نفسه بالموهبة والأداء المذهل ، والذي يصبح بلا حدود عند حل المشكلات المهمة. على سبيل المثال ، استغرقه التبرير الرياضي لنظرية الكم عامين فقط. ومن حيث عمق الدراسة فقد كان يعادل عشرات السنين من العمل من قبل المجتمع العلمي بأكمله.
أوهمبادئ فون نيومان
كيف يبدأ الشاب نيومان عادة بحثه ، حول عمله الذي قال أساتذته الموقرون "إنك تتعرف على الأسد بمخالبه"؟ بدأ في حل المشكلة ، وصاغ أولاً نظامًا من البديهيات.
خذ حالة خاصة. ما هي مبادئ فون نيومان ذات الصلة في صياغته للفلسفة الرياضية لبناء الكمبيوتر؟ في البديهيات العقلانية الأولية. أليس صحيحا أن هذه الرسائل مشبعة بالحدس العلمي الرائع!
صلبة وموضوعية ، على الرغم من أنها كتبها أحد النظريين عندما لم يكن هناك جهاز كمبيوتر بعد:
1. يجب أن تعمل آلات الحوسبة بأرقام ممثلة في شكل ثنائي. يرتبط الأخير بخصائص أشباه الموصلات.
2. يتم التحكم في العملية الحسابية التي تنتجها الآلة بواسطة برنامج تحكم ، وهو عبارة عن تسلسل رسمي للأوامر القابلة للتنفيذ.
3. تؤدي ذاكرة الكمبيوتر وظيفة مزدوجة: تخزين كل من البيانات والبرامج. علاوة على ذلك ، يتم ترميز كل من هؤلاء وغيرهم في شكل ثنائي. الوصول إلى البرامج يشبه الوصول إلى البيانات. حسب نوع البيانات هما متماثلان ، لكنهما يختلفان في طريقة معالجتهما والوصول إلى خلية الذاكرة.
4. خلايا ذاكرة الكمبيوتر قابلة للعنونة. في عنوان معين ، يمكنك الوصول إلى البيانات المخزنة في الخلية في أي وقت. هذه هي الطريقة التي تعمل بها المتغيرات في البرمجة.
5. توفير ترتيب فريد لتنفيذ الأوامر باستخدام العبارات الشرطية. في الوقت نفسه ، لن يتم تنفيذها بالترتيب الطبيعي لتسجيلهم ، ولكن وفقًا للترتيب المحددقفز استهداف مبرمج.
أعجب الفيزيائيون
سمحت له نظرة نيومان بالعثور على أفكار رياضية في أوسع عالم من الظواهر الفيزيائية. تم تشكيل مبادئ جون فون نيومان في العمل المشترك الإبداعي على إنشاء كمبيوتر EDVAK مع علماء الفيزياء.
ذكر أحدهم ، ويدعى S. Ulam ، أن جون استوعب أفكارهم على الفور ، ثم ترجمها إلى لغة الرياضيات في دماغه. بعد حل التعبيرات والمخططات التي صاغها بنفسه (قام العالم على الفور تقريبًا بإجراء حسابات تقريبية في ذهنه) ، وبالتالي فهم جوهر المشكلة.
وفي المرحلة الأخيرة من العمل الاستنتاجي المنجز ، قام المجري بتحويل استنتاجاته مرة أخرى إلى "لغة الفيزياء" وقدم هذه المعلومات الأكثر حداثة إلى زملائه المذهولين.
ترك هذا الاستنتاج انطباعًا قويًا لدى الزملاء المشاركين في تطوير المشروع.
إثبات تحليلي لعملية الكمبيوتر
افترضت مبادئ تشغيل كمبيوتر von Neumann أجزاء منفصلة من الجهاز والبرمجيات. عند تغيير البرامج ، يتم تحقيق وظائف غير محدودة للنظام. تمكن العالم من تحديد العناصر الوظيفية الرئيسية للنظام المستقبلي بشكل عقلاني للغاية. كعنصر من عناصر التحكم ، افترض ردود الفعل فيه. أعطى العالم أيضًا اسمًا للوحدات الوظيفية للجهاز ، والتي أصبحت في المستقبل مفتاح ثورة المعلومات. لذلك ، يتكون الكمبيوتر التخيلي الخاص بـ von Neumann من:
- ذاكرة الجهاز ، أو جهاز التخزين (يختصر بالذاكرة) ؛
- وحدة حسابية المنطق (ALU) ؛
- وحدة التحكم (CU) ؛
- أجهزة الإدخال / الإخراج.
حتى في قرن آخر ، يمكننا أن ندرك المنطق اللامع الذي حققه كبصيرة ، وكوحي. ومع ذلك ، هل كان الأمر كذلك حقًا؟ بعد كل شيء ، أصبحت البنية المذكورة أعلاه ، في جوهرها ، ثمرة عمل آلة منطقية فريدة في شكل بشري ، واسمها نيومان.
أصبحت الرياضيات أداته الرئيسية. بشكل رائع ، لسوء الحظ ، كتب الراحل الكلاسيكي Umberto Eco عن هذه الظاهرة. "العبقرية تلعب دائمًا على عنصر واحد. لكنه يلعب ببراعة شديدة لدرجة أن جميع العناصر الأخرى مدرجة في هذه اللعبة!"
رسم تخطيطي وظيفي للكمبيوتر
بالمناسبة ، أوجز العالم فهمه لهذا العلم في مقال "عالم رياضيات". واعتبر تقدم أي علم في قدرته على أن يكون في نطاق المنهج الرياضي. أصبحت نمذجه الرياضية جزءًا أساسيًا من الاختراع أعلاه. بشكل عام ، بدت الهندسة المعمارية الكلاسيكية لفون نيومان كما لو كانت موضحة في الرسم التخطيطي.
يعمل هذا المخطط على النحو التالي: البيانات الأولية ، وكذلك البرامج ، تدخل النظام من خلال جهاز إدخال. في المستقبل ، تتم معالجتها في وحدة المنطق الحسابي (ALU). ينفذ الأوامر. يحتوي كل منها على تفاصيل: من أي خلايا يجب أخذ بيانات ، وما هي المعاملات التي يجب إجراؤها عليها ، ومكان حفظ النتيجة (يتم تنفيذ الأخير فيجهاز التخزين). يمكن أيضًا إخراج بيانات الإخراج مباشرة من خلال جهاز الإخراج. في هذه الحالة (على عكس التخزين في الذاكرة) ، يتم تكييفها مع الإدراك البشري.
يتم تنفيذ الإدارة العامة والتنسيق للكتل الهيكلية أعلاه للدائرة بواسطة وحدة التحكم (CU). في ذلك ، يُعهد بوظيفة التحكم إلى عداد الأوامر ، والذي يحتفظ بسجل صارم للترتيب الذي يتم تنفيذه به.
حول حادثة تاريخية
لكي تكون أساسيًا ، من المهم ملاحظة أن العمل على إنشاء أجهزة الكمبيوتر كان لا يزال جماعيًا. تم تطوير أجهزة كمبيوتر Von Neumann بأمر وعلى حساب مختبر المقذوفات التابع للقوات المسلحة الأمريكية.
الحادثة التاريخية التي نُسبت على إثرها جميع الأعمال التي قامت بها مجموعة من العلماء إلى جون نيومان ، ولدت بالصدفة. الحقيقة هي أن الوصف العام للهندسة المعمارية (الذي تم إرساله إلى المجتمع العلمي للمراجعة) في الصفحة الأولى احتوى على توقيع واحد. وكان توقيع نيومان. وبالتالي ، نظرًا لقواعد الإبلاغ عن نتائج الدراسة ، كان لدى العلماء انطباع بأن المجري الشهير هو مؤلف كل هذا العمل العالمي.
بدلا من الاستنتاج
لكي نكون منصفين ، تجدر الإشارة إلى أن مقياس أفكار عالم الرياضيات العظيم حول تطوير أجهزة الكمبيوتر حتى اليوم قد تجاوز الإمكانيات الحضارية في عصرنا. على وجه الخصوص ، اقترح عمل فون نيومان إعطاء أنظمة المعلومات القدرة على إعادة إنتاج نفسها. وكان آخر عمل له غير مكتمل يسمى ذو صلة فائقة حتى اليوم:"الحاسوب والدماغ".
