約翰·馮·諾依曼

馮·諾依曼（John von Neumann,1903年12月28日-1957年2月8日），美籍?dāng)?shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家、物理學(xué)家，是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一。馮·諾依曼是布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論、核武器和生化武器等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一，被后人稱為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”，“博弈論之父”。

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人物生平

馮·諾依曼，著名匈牙利裔美籍?dāng)?shù)學(xué)家，計(jì)算機(jī)科學(xué)家、物理學(xué)家和化學(xué)家。1903年12月28日生于匈牙利布達(dá)佩斯的一個(gè)猶太人家庭。

馮·諾依曼從小就顯示出數(shù)學(xué)和記憶方面的天才，六歲時(shí)能心算做八位數(shù)觸發(fā)，八歲掌握微積分，十歲他花費(fèi)數(shù)月讀完一步四十八卷的世界史，并可以對當(dāng)前發(fā)生的事件和歷史上某個(gè)時(shí)間做出對比，并討論兩者的軍事理論和政治策略，十二歲就速凍領(lǐng)會波萊爾的大作《函數(shù)論》要義。

1941年夏天，約翰進(jìn)入了大學(xué)預(yù)科班學(xué)習(xí)，是年7月28日，奧匈帝國借故向塞爾維亞宣戰(zhàn)，揭開了第一次世界大戰(zhàn)的序幕。

1921年，馮·諾依曼通過“成熟”考試時(shí)，已被大家當(dāng)作數(shù)學(xué)家了。

1926年春，馮·諾依曼到歌廷根大學(xué)任希爾伯特的助手，1927~1929年，馮·諾依曼在柏林大學(xué)任職簡直講師，期間他發(fā)表了集合論、代數(shù)和量子理論方面的文章。1927年馮·諾依曼到波蘭里沃夫出席數(shù)學(xué)家會議，那是他在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和集合論方面的工作已經(jīng)很有名氣。

1929年，馮·諾依曼轉(zhuǎn)任漢堡大學(xué)簡直講師。1930年他首次赴美，成為普林斯頓大學(xué)的客座講師。善于會籍人才的美國不就就聘馮·諾依曼為客座教授。

1930年馮·諾依曼和瑪麗達(dá)·柯維斯結(jié)婚。1935年它們女兒瑪麗娜出生在普林斯頓。1937年馮·諾依曼與妻子離婚，1938年又與克拉拉·丹結(jié)婚，并一起回到普林斯頓。二次大戰(zhàn)歐洲戰(zhàn)事爆發(fā)后，馮·諾依曼的活動(dòng)超越了普林斯頓，參與了同反法西斯戰(zhàn)爭有關(guān)的多項(xiàng)科學(xué)研究計(jì)劃。1943年起他成了制造原子彈的顧問，戰(zhàn)后仍在政府諸多部門和委員會中任職。1954年又成為美國原子能委員會成員。

1955年的夏天，X射線檢查出他患有癌癥，但他還是不停的工作，病勢擴(kuò)展。 [9] 后來他被安置在輪椅上，繼續(xù)思考、演說及參加會議。長期而無情的疾病折磨著他，慢慢地終止了他所有的活動(dòng)。1956年4月，他進(jìn)入華盛頓的沃爾特·里德醫(yī)院，1957年2月8日在醫(yī)院逝世，享年53歲。

個(gè)人成就

馮·諾伊曼是二十世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)方面都有杰出的貢獻(xiàn)。他的工作大致可以分為兩個(gè)時(shí)期：1940年以前，主要是純粹的數(shù)學(xué)的研究：在數(shù)學(xué)邏輯方面提出簡單而明確的序數(shù)理論，并對集合論進(jìn)行新的公理化，其中明確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，他還在測度論、格倫和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)；從1936~1943年，他和莫里合作，常遭了算子環(huán)理論，即所謂的馮·諾伊曼代數(shù)。

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馮·諾依曼由ENIAC機(jī)研制組的戈?duì)柕滤雇⒅形窘榻B參加ENIAC機(jī)研制小組后，便帶領(lǐng)這批富有創(chuàng)新精神的年輕科技人員，向著更高的目標(biāo)進(jìn)軍。1945年，他們在共同討論的基礎(chǔ)上，發(fā)表了一個(gè)全新的“存儲程序通用電子計(jì)算機(jī)方案”--EDVAC

EDVAC方案明確奠定了新機(jī)器由五個(gè)部分組成，包括：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系。報(bào)告中，諾伊曼對EDVAC中的兩大設(shè)計(jì)思想作了進(jìn)一步的論證，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，他根據(jù)電子元件雙穩(wěn)工作的特點(diǎn)，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)，并預(yù)言，二進(jìn)制的采用將大大簡化機(jī)器的邏輯線路。

計(jì)算機(jī)基本工作原理是存儲程序和程序控制，它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出的。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼被稱為“計(jì)算機(jī)之父”。

經(jīng)典理論

馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)

20世紀(jì)30年代中期，美國科學(xué)家馮諾依曼大膽的提出，拋棄十進(jìn)制，采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。同時(shí)，他還說預(yù)先編制計(jì)算程序，然后由計(jì)算機(jī)來按照人們事前制定的計(jì)算順序來執(zhí)行數(shù)值計(jì)算工作。

馮諾依曼理論的要點(diǎn)是：數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制采用二進(jìn)制；計(jì)算機(jī)應(yīng)該按照程序順序執(zhí)行。

根據(jù)馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)，必須具有如下功能：

把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。

必須具有長期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。

能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。

能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。

能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。

為了完成上述的功能，計(jì)算機(jī)必須具備五大基本組成部件，包括：

輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備

記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲器

完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器

控制程序執(zhí)行的控制器

輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備

社會評價(jià)

Hans Bethe（諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)獲得者）：I have sometimes wondered whether a brain like von Neumann's does not indicate a species superior to that of man. （我有時(shí)在思考馮諾伊曼這樣的大腦是否暗示著存在比人類更高級的生物物種。）

David Blackwell：He was a really remarkable man.He listened to me talk about this rather obscure subject and in ten minutes he knew more about it than I did.He was extremely quick. （他是個(gè)出類拔萃的人，我給他大概地講了一下我最近研究的課題，在十分鐘之后他已經(jīng)比我知道的更多了。他的思維真的是異常的敏捷。）

George Pólya：The only student of mine I was ever intimidated by. He was so quick.There was a seminar for advanced students in Zürich that I was teaching and von Neumann was in the class. I came to a certain theorem, and I said it is not proved and it may be difficult. Von Neumann didn't say anything but after five minutes he raised his hand. When I called on him he went to the blackboard and proceeded to write down the proof.After that I was afraid of von Neumann. （他是唯一的令我感到自己的教師地位受到威脅的學(xué)生，他實(shí)在是太敏銳了.有一次我在蘇黎世為研究生們作演講，當(dāng)時(shí)馮諾依曼也在聽課，我提出了一個(gè)懸而未決的問題，過了5分鐘馮諾依曼舉起了手，當(dāng)我叫他的時(shí)候他徑直走到了講臺前，寫下了此問題的證明，自此之后我對馮諾依曼感到畏懼。）

Eugene Wigner（諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者）： 他很有幽默感，因他這種講故事和笑話的能力很受人即使是陌生人的喜愛，他可以在必要的時(shí)候變得簡單快樂，但絕不輕浮愚蠢。馮諾依曼這種非凡的大腦需要理解大部分像我們一樣的人不想去理解的甚至不奢求理解的東西。這個(gè)事實(shí)影響了馮諾依曼的道德判斷，只有在科學(xué)上的錯(cuò)誤和不和諧的地方會讓他感到憤怒或者遺憾，在任何人犯了科學(xué)上面的錯(cuò)誤時(shí)，他都會毫不猶豫地糾正別人的錯(cuò)誤。

Herman Goldstine： 他的一個(gè)非凡的能力就是絕對精準(zhǔn)的記憶力，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，他同樣能夠在多年以后不帶絲毫猶豫地做到。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。有一次我為了測試他的能力，問他《雙城記》是怎么開頭的，片刻，他開始背誦第一章節(jié)，直到可能10或者15分鐘后我讓他停下來。

Miklós Rédei：It seems fair to say that if the influence of a scientist is interpreted broadly enough to include impact on fields beyond science proper, then John von Neumann was probably the most influential mathematician who ever lived. （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)，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，馮諾依曼可以說是有史以來最具有影響力的數(shù)學(xué)家。）

Glimm：he is regarded as one of the giants of modern mathematics. （他被普遍認(rèn)為是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一位巨人。）

Jean Dieudonné：the last of the great mathematician. （最后一位杰出數(shù)學(xué)家。）

Peter Lax：20世紀(jì)最具科學(xué)頭腦的人