现代计算机之父——约翰·冯·诺依曼

冯·诺依曼(John von Neumann,1903年12月28日-1957年2月8日),美籍匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家,是20世纪最重要的数学家之一冯·诺依曼是布达佩斯大学数学博士,在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一,被后人成为“现代计算机之父”、“博弈论之父”。

冯·诺依曼1944年与奥斯卡·摩根斯特恩合著《博弈论与经济行为》,是博弈论学科的奠基性著作。晚年,冯·诺依曼转向研究自动机理论,著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》(1958年),为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。其余主要著作有《量子力学的数学基础》(1926)、《经典力学的算子方法》、《连续几何》(1960)等。

冯·诺依曼,著名匈牙利裔美籍数学家、计算机科学家、物理学家和化学家。1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。

冯·诺依曼的父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩,凭着勤奋、机智和善于经营,年轻时就已经跻身于布达佩斯的银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女,贤惠温顺,受过良好教育。

冯·诺依曼从小就显示出数学和记忆方面的天才,从孩提时代起,冯·诺依曼就有过目不饿昂的天赋,六岁时他就能用希腊语同父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法,八岁时掌握微积分,在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史,并可以对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比,并讨论两者的军事理论和政治策略,十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。

微积分的实质是对无穷小量进行数学分析。人类探索有限、无限以及它们之间的关系由来已久,17世纪由牛顿莱布尼茨发现的微积分,是人类探索无限方面取得的一项激动人心的伟大成果。三百年来,它一直是高等学府的教学内容,随着时代的发展,微积分在不断地改变他的形式,概念变得精确了,基础理论扎实了甚至有不少简明恰当的陈述。但不管怎么说,八岁的儿童要弄懂微积分,仍然是罕见的。上述种种传闻虽然不尽可信,但·冯诺依曼的才智过人,则是与他相识的人们的一直看法。

1929年,冯·诺依曼转任汉堡大学兼职讲师。1930年他首次赴美,成为品丽斯顿大学的客座讲师。善于汇集人才的美国不久就聘冯·诺依曼为客座教授。

冯·诺依曼曾经算过,德国大学里现有的和可以期待的空缺很少,照他典型的推理得出,在三年内可以得到的教授任命是三,而参加竞争的讲师则有40多名。在普林斯顿,冯·诺依曼每到夏季就回欧洲,一直到1933年担任普林斯顿高级研究院教授为止。当时高级研究院聘有六名教授,其中就包括爱因斯坦,而年仅30岁的冯·诺依曼是他们当中最年轻的一位。

1946年,冯·诺依曼开始研究程序编制问题,他是现代数值分析——计算数学的缔造者之一,他首先研究线性代数和算术的数值计算,后来着重研究非线性微分方程的离散化以及稳定问题,并给出误差的估计。他协助发展了一些算法,特别是蒙特卡罗方法。

40年代末,他开始研究自动机理论,研究一般逻辑理论以及自复制系统。在生命的最后时刻他深入比较天然自动机与人工自动机。他逝世后其未完成的手稿在1958年以《计算机与人脑》为名出版。

冯·诺伊曼的主要著作收集在《冯·诺伊曼全集》(6卷,1961)中。

无论在纯粹数学还是在应用数学研究方面,冯·诺依曼都显示了卓越的才能,取得了众多影响深远的重大成果。不断变换研究主题,常常在几种学科交叉渗透中获得成就是他的特色。

简单来说他的精髓贡献是两点:2进制思想与程序内存思想。

冯诺依曼体系结构

说到计算机的发展,就不能不提到美国科学家冯诺依曼。从20世纪初,物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以,那时以研制模拟计算机)的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期,美国科学家冯诺依曼大胆的提出,抛弃十进制,采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时,他还说预先编制计算程序,然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。

冯诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。

冯诺依曼理论的要点是:数字计算机的数制采用二进制;计算机应该按照程序顺序执行。

人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机,必须具有如下功能:

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成上述的功能,计算机必须具备五大基本组成部件,包括:

输入数据和程序的输入设备

记忆程序和数据的存储器

完成数据加工处理的运算器

控制程序执行的控制器

输出处理结果的输出设备

《经典力学的算子方法》

《量子力学的数学基础》(1932年)

冯·诺依曼逝世后,未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版。 他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中,1961年出版。

另外,冯·诺依曼40年代出版的著作《博弈论和经济行为》(与摩根斯顿合著),使他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。他被经济学家公认为博弈论之父。当时年轻的约翰·纳什在普林斯顿求学期间开始研究发展这一领域,并在1994年凭借对博弈论的突出贡献获得了诺贝尔经济学奖。

《程序内存》是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察,诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点--没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器,它的程序是外插型的,指令存储在计算机的其他电路中。这样,解题之前,必需先想好所需的全部指令,通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间,而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

1. 一次,在一个数学聚会上,有一个年轻人兴冲冲的找到他,向他求教一个问题,他看了看就报出了正确答案。年轻人高兴地请求他告诉自己简便方法,并抱怨其他数学家用无穷级数求解的繁琐。冯·诺依曼却说道:“你误会了,我正是用无穷级数求出的。”可见他拥有过人的心算能力。

2.据说有一天,冯·诺依曼心神不定地被同事拉上了牌桌。一边打牌,一边还在想他的课题,狼狈不堪地“输掉”了10元钱。这位同事也是数学家,突然心生一计,想要捉弄一下他的朋友,于是用赢得的5元钱,购买了一本冯·诺依曼撰写的《博弈论和经济行为》,并把剩下的5元贴在书的封面,以表明他 “战胜”了“赌博经济理论家”,着实使冯·诺依曼“好没面子”。

计算机之父是谁为什么?

世界三大计算机科学之父分别是艾伦图灵、冯诺依曼、查尔斯巴贝奇。

1、图灵

艾伦图灵,英国数学家、逻辑学家,被称为计算机科学之父,人工智能之父。1931年图灵进入剑桥大学国王学院,毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位,第二次世界大战爆发后回到剑桥,后曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma,帮助盟军取得了二战的胜利。

2、冯诺依曼

冯诺依曼,美籍匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家,是20世纪最重要的数学家之一。  冯诺依曼是罗兰大学数学博士,是现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一,被后人称为现代计算机之父、博弈论之父。

3、查尔斯巴贝奇

查尔斯巴贝奇是一名英国发明家,科学管理的先驱者,出生于一个富有的银行家的家庭,曾就读于剑桥大学三一学院。巴贝奇在1812~1813年初次想到用机械来计算数学表;后来,制造了一台小型计算机,能进行8位数的某些数学运算,后被誉为通用计算机之父。

计算机之父艾伦图灵的主要成就:

艾伦图灵在科学、特别在数理逻辑和计算机科学方面,他的一些科学成果,构成了现代计算机技术的基础。图灵在第二次世界大战中从事的密码破译工作涉及到电子计算机的设计和研制,但此项工作严格保密。直到70年代,内情才有所披露。

从一些文件来看,很可能世界上第一台电子计算机不是ENIAC,而是与图灵有关的另一台机器,即图灵在战时服务的机构于1943年研制成功的CO-LOSSUS(巨人)机,这台机器的设计采用了图灵提出的某些概念。

计算机之父是谁?

1903年12月28日,在布达佩斯诞生了一位神童,这不仅给这个家庭带来了巨大的喜悦,也值得整个计算机界去纪念。正是他,开创了现代计算机理论,其体系结构沿用至今,而且他早在40年代就已预见到计算机建模和仿真技术对当代计算机将产生的意义深远的影响。他,就是约翰·冯·诺依曼(JohnvonNewmann)。

出生于犹太家庭的冯·诺依曼聪明绝顶,优秀的天资再加上良好的家庭教育,使他6岁时就已能心算8位除法,18岁时发表了论文,获得了化学工程学位。1931年时,他由于政治原因离开了欧洲来到普林斯顿大学任教,并成为该校著名的IAS研究院的最早的6位数学家之一。正是对数学研究的进一步深入,使他尝试利用电子设备进行科学运算。早在ENIAC产生之前,冯·诺依曼就对艾肯的MarkⅠ(ASCC)等电子计算设备有所研究。但他并没有局限于其中,而是有独创性的意识到计算机构建和并行等问题。1945年,他在关于EDVAC(与莫尔小组合作研制)的报告中首次把存储程序概念引入计算机领域,EDVAC也成为世界上首台能够运行、产生结果、具有存储程序的计算机

现在使用的计算机,其基本工作原理是存储程序和程序控制,它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼被称为"计算机之父"。现在使用的计算机,其基本工作原理是存储程序和程序控制,它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。

另外,图灵提出的著名的图灵机模型为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础——艾伦·图灵被视为计算机之父。

现代电子计算机之父--巴贝奇

1871年,年逾古稀的巴贝奇离开自己毕生为之努力奋斗却未竟的事业辞世,为后人留下了宝贵的遗产——几百张绘有几万个零件的图纸、30多种不同的计算机设计方案和一大堆工作笔记。作为计算机的发明人之—,谁也无法磨灭他的卓越贡献。

1812年,巴贝奇首先设计出了差分机,随后开始了制造工作。在1822年制成了机器的一小部分。开机计算后,其工作的准确性达到了计划的要求。后来政府明确表示不可能再给予他资助了,差分机就这样中途夭折了。今天,我们在伦敦皇家学院博物院里,还能见到巴贝奇的设计图纸和未完成的差分机。

1834年,巴贝奇在研制差分机的工作中,看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性。他把这个未来的机器称为分析机。巴贝奇的分析机由三部分构成。第一部分是保存数据的齿轮式寄存器,巴贝奇把它称为“堆栈”,它与差分机中的相类似,但运算不在寄存器内进行,而是由新的机构来实现。第二部分是对数据进行各种运算的装置,巴贝奇把它命名为“工场”。

第三部分是对操作顺序进行控制,并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置。它相当于现代计算机的控制器。为了加快运算的速度,巴贝奇设计了先进的进位机构。他估计使用分析机完成一次50位数的加减只要1秒钟,相乘则要1分钟。计算时间约为第一台电子计算机的100倍。同时,在多年的研究制造实践中,巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序的专著。

尽管成功总是从巴贝奇的身边擦肩而过,但在计算机的发展史上,巴贝奇写下了光辉的一页。他的设计思想为现代电子计算机的结构设计奠定了基础。众所周知,现代电子计算机的中心结构部分恰好包括了巴贝奇提出的解析机的3个部分,可以这样说,巴贝奇的解析机是现代电子计算机的雏形。

现代计算机之父是谁?

匈牙利科学家冯·诺依曼最新提出程序存储的思想,成功将其运用在计算机的设计之中,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机,世界上第一台冯·诺依曼式计算机是1949年研制的EDSAC,由于他对现代计算机技术的突出贡献,因此冯·诺依曼又被称为“计算机之父”。

计算机之父是谁呢?

计算机之父是冯·诺依曼。

他是美籍匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家,是20世纪最重要的数学家之一。冯·诺依曼是现代计算机、博弈论等领域内的科学全才之一,被后人称为“计算机之父”、“博弈论之父”。

冯·诺依曼1944年与奥斯卡·摩根斯特恩合著《博弈论与经济行为》,是博弈论学科的奠基性著作。

晚年,冯·诺依曼转向研究自动机理论,著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》(1958年),为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。

其余主要著作有《量子力学的数学基础》(1926)、《经典力学的算子方法》、《连续几何》(1960)等。

个人成就:

冯·诺伊曼是二十世纪最重要的数学家之一,在纯粹数学和应用数学方面都有杰出的贡献。他的工作大致可以分为两个时期:1940年以前,主要是纯粹数学的研究:在数理逻辑方面提出简单而明确的序数理论,并对集合论进行新的公理化,其中明确区别集合与类。

其后,他研究希尔伯特空间上线性自伴算子谱理论,从而为量子力学打下数学基础;1930年起,他证明平均遍历定理开拓了遍历理论的新领域。

1933年,他运用紧致群解决了希尔伯特第五问题;此外,他还在测度论、格论和连续几何学方面也有开创性的贡献;从1936~1943年,他和默里合作,创造了算子环理论,即所谓的冯·诺伊曼代数。