von Neumann ni nani? Idadi kubwa ya watu wanalijua jina lake, hata wale ambao hawapendi hisabati ya juu wanamjua mwanasayansi.
Jambo ni kwamba alitengeneza mantiki ya kina ya utendakazi wa kompyuta. Hadi sasa, imetekelezwa katika mamilioni ya kompyuta za nyumbani na ofisini.
Mafanikio Makuu Zaidi ya Neumann
Aliitwa mashine ya hisabati ya mwanadamu, mtu mwenye mantiki isiyofaa. Alifurahi sana alipokabiliwa na kazi ngumu ya dhana ambayo ilihitaji sio suluhisho tu, bali pia uundaji wa awali wa zana hii ya kipekee ya zana. Mwanasayansi mwenyewe, kwa unyenyekevu wake wa kawaida, katika miaka ya hivi karibuni, kwa ufupi sana - katika pointi tatu - alitangaza mchango wake kwa hisabati:
- uhalali wa mechanics ya quantum;
- kuundwa kwa nadharia ya waendeshaji wasio na mipaka;
- nadharia ya ergodic.
Hata hakutaja mchango wake katika nadharia ya mchezo, katika uundaji wa kompyuta za kielektroniki, kwa nadharia ya automata. Na hii inaeleweka, kwa sababu alizungumza kuhusu hisabati ya kitaaluma, ambapo mafanikio yake yanaonekana kama vilele vya kuvutia vya akili ya binadamu kama kazi za Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Aina ya sanguine ya kijamii
Kwa wakati mmojamarafiki zake wote walikumbuka kwamba, pamoja na uwezo wa kikatili wa kufanya kazi, von Neumann alikuwa na ucheshi wa ajabu, alikuwa msimuliaji mahiri wa hadithi, na nyumba yake huko Princeton (baada ya kuhamia USA) ilisifiwa kuwa mkarimu zaidi na mwenye huruma. Marafiki wa nafsi walimtamani na hata kumwita kwa jina lake la kwanza: Johnny.
Alikuwa mtaalamu wa hisabati asiye na kawaida. Hungarian alipendezwa na watu, alifurahishwa isivyo kawaida na kejeli. Hata hivyo, alivumilia zaidi udhaifu wa kibinadamu. Kitu pekee ambacho alikuwa hakikubaliani nacho ni kutokuwa mwaminifu kisayansi.
Mwanasayansi alionekana akikusanya udhaifu na mambo ya kibinadamu ili kukusanya takwimu za mkengeuko wa mfumo. Alipenda historia, fasihi, kukumbuka ukweli na tarehe kwa encyclopedia. Von Neumann, pamoja na lugha yake ya asili, alikuwa akijua vizuri Kiingereza, Kijerumani, na Kifaransa. Pia alizungumza, ingawa hakuwa na dosari, kwa Kihispania. Soma kwa Kilatini na Kigiriki.
Huyu genius alionekanaje? Mwanaume shupavu wa urefu wa wastani aliyevalia suti ya kijivu na mwendo wa kustarehesha, lakini usio na usawa, lakini kwa namna fulani anaongeza kasi na kupunguza mwendo. Mtazamo wa kugusa hisia. Mzungumzaji mzuri. Angeweza kuzungumza kwa saa nyingi mada zinazomvutia.
Utoto na ujana
Wasifu wa Von Neumann unaanza tarehe 1903-23-12. Siku hiyo huko Budapest, Janos, mkubwa wa wana watatu, alizaliwa katika familia ya benki Max von Neumann. Ni yeye ambaye atakuwa John katika siku zijazo ng'ambo ya Atlantiki. Ni kiasi gani kinamaanisha katika maisha ya mtu malezi sahihi, ambayo yanakuza uwezo wa asili! Hata kabla ya shule, Jan alifunzwa na walimu walioajiriwa na baba yake. Mvulana alipata elimu ya sekondari hukoukumbi wa mazoezi wa wasomi wa Kilutheri. Kwa njia, E. Wigner, mshindi wa baadaye wa Tuzo ya Nobel, alisoma naye kwa wakati mmoja.
Kisha kijana huyo alihitimu kutoka Chuo Kikuu cha Budapest. Kwa bahati nzuri kwake, akiwa bado chuo kikuu, Janos alikutana na mwalimu wa hisabati ya juu, Laszlo Ratz. Ni mwalimu huyu mwenye herufi kubwa ndiye aliyepewa kumgundua kijana huyo fikra za baadaye za hisabati. Alimtambulisha Janos kwenye mduara wa wasomi wa hisabati wa Hungary, ambapo Lipot Fejer alicheza fiza ya kwanza.
Shukrani kwa ufadhili wa M. Fekete na I. Kurshak, von Neumann alikuwa amepata sifa kama kijana mwenye kipawa katika duru za kisayansi alipopokea cheti chake cha kuhitimu. Mwanzo wake ulikuwa mapema sana. Janosz aliandika kazi yake ya kwanza ya kisayansi "On the Location of Zeros of Minimal Polynomials" akiwa na umri wa miaka 17.
Ya kimapenzi na ya kitambo yamejumuishwa
Neumann anajitokeza miongoni mwa wanahisabati maarufu kwa uwezo wake wa kutumia vitu vingi. Isipokuwa uwezekano wa nadharia ya nambari tu, matawi mengine yote ya hisabati yaliathiriwa kwa kiwango kimoja au kingine na mawazo ya hisabati ya Hungarian. Wanasayansi (kulingana na uainishaji wa W. Oswald) ni wapenzi (jenereta za mawazo) au classics (wana uwezo wa kutoa matokeo kutoka kwa mawazo na kuunda nadharia kamili.) Anaweza kuhusishwa na aina zote mbili. Kwa uwazi, tunawasilisha kazi kuu za von Neumann, huku tukiashiria sehemu za hisabati ambazo zinahusiana nazo.
1. Weka Nadharia:
- "On the axiomatics of set theory" (1923).
- “Kwenye nadhariaushahidi wa Hilbert (1927).
2. Nadharia ya mchezo:
- "Kwenye nadharia ya michezo ya kimkakati" (1928).
- Kazi ya Msingi "Tabia ya Kiuchumi na Nadharia ya Mchezo" (1944).
3. Quantum Mechanics:
- "Juu ya Misingi ya Mechanics ya Quantum" (1927).
- Monograph "Misingi ya Hisabati ya Mechanics ya Quantum" (1932).
4. Nadharia ya Ergodic:
- "Kwenye aljebra ya waendeshaji kazi.." (1929).
- Msururu wa kazi "Kwenye milio ya waendeshaji" (1936 - 1938).
5. Majukumu yaliyotumika ya kuunda kompyuta:
- "Ubadilishaji Nambari wa Matrices ya Ubora wa Juu" (1938).
- "Nadharia ya kimantiki na ya jumla ya automata" (1948).
- "Muundo wa mifumo inayotegemewa kutoka kwa vipengele visivyotegemewa" (1952).
Hapo awali, John von Neumann alitathmini uwezo wa mtu kujihusisha na sayansi anayopenda zaidi. Kwa maoni yake, kwa mkono wa kuume wa Mungu imepewa watu kukuza uwezo wa hisabati hadi miaka 26. Ni mwanzo wa mapema, kulingana na mwanasayansi, ambayo ni muhimu sana. Kisha wafuasi wa "malkia wa sayansi" wana kipindi cha ustadi wa kitaaluma.
Kufuzu, kuongezeka kwa shukrani kwa miongo kadhaa ya mazoezi, kulingana na Neumann, hufidia kupungua kwa uwezo asilia. Walakini, hata baada ya miaka mingi, mwanasayansi mwenyewe alitofautishwa na talanta na utendaji wa kushangaza, ambao huwa hauna kikomo wakati wa kutatua shida muhimu. Kwa mfano, uhalali wa hisabati wa nadharia ya quantum ilimchukua miaka miwili tu. Na kwa upande wa utafiti wa kina, ilikuwa ni sawa na miaka kadhaa ya kazi ya jumuiya nzima ya wanasayansi.
Lookanuni za von Neumann
Je, kijana Neumann alianzaje utafiti wake kwa kawaida, ambaye maprofesa wake mashuhuri walisema kuwa "unamtambua simba kwa makucha" kuhusu kazi yake? Yeye, akianza kutatua tatizo, kwanza alitengeneza mfumo wa axioms.
Chukua kesi maalum. Je, ni kanuni gani za von Neumann ambazo zinafaa katika uundaji wake wa falsafa ya hisabati ya ujenzi wa kompyuta? Katika axiomatics yao ya msingi ya busara. Je, si kweli kwamba jumbe hizi zimejaa angavu bora ya kisayansi!
Ni thabiti na zenye lengo, ingawa ziliandikwa na mwananadharia wakati hakukuwa na kompyuta bado:
1. Mashine za kompyuta lazima zifanye kazi na nambari zilizowakilishwa katika fomu ya binary. Mwisho unahusiana na sifa za semiconductors.
2. Mchakato wa kukokotoa unaozalishwa na mashine unadhibitiwa na programu ya udhibiti, ambayo ni mfuatano rasmi wa amri zinazoweza kutekelezwa.
3. Kumbukumbu ya kompyuta hufanya kazi mbili: kuhifadhi data na programu zote mbili. Kwa kuongezea, hizo na zingine zimesimbwa kwa fomu ya binary. Upatikanaji wa programu ni sawa na upatikanaji wa data. Kulingana na aina ya data zinafanana, lakini hutofautiana katika jinsi zinavyochakatwa na kufikiwa kwa seli ya kumbukumbu.
4. Seli za kumbukumbu za kompyuta zinaweza kushughulikiwa. Katika anwani fulani, unaweza kufikia data iliyohifadhiwa kwenye seli wakati wowote. Hivi ndivyo vibadala hufanya kazi katika upangaji programu.
5. Kutoa utaratibu wa kipekee wa utekelezaji wa amri kwa kutumia taarifa za masharti. Wakati huo huo, watatekelezwa sio kwa utaratibu wa asili wa kurekodi kwao, lakini kufuata maalumruka ulengaji programu.
Wanafizikia waliovutia
Mtazamo wa Neumann ulimruhusu kupata mawazo ya kihisabati katika ulimwengu mpana zaidi wa matukio ya kimwili. Kanuni za John von Neumann ziliundwa katika kazi ya pamoja ya ubunifu juu ya uundaji wa kompyuta ya EDVAK na wanafizikia.
Mmoja wao, aliyeitwa S. Ulam, alikumbuka kwamba Yohana alishika mawazo yao mara moja, kisha akaitafsiri katika lugha ya hisabati katika ubongo wake. Baada ya kusuluhisha misemo na njama zilizoundwa na yeye mwenyewe (mwanasayansi karibu mara moja alifanya hesabu mbaya akilini mwake), kwa hivyo alielewa kiini cha shida.
Na katika hatua ya mwisho ya kazi ya kukata kata iliyofanywa, Mwangaria alibadilisha mahitimisho yake na kuwa "lugha ya fizikia" na kutoa taarifa hii ya kisasa zaidi kwa wenzake waliopigwa na bumbuwazi.
Makato kama haya yalivutia sana wafanyakazi wenzako waliohusika katika kuendeleza mradi.
Uthibitisho wa uchanganuzi wa uendeshaji wa kompyuta
Kanuni za utendakazi wa kompyuta ya von Neumann zilichukua sehemu tofauti za mashine na programu. Wakati wa kubadilisha programu, utendaji usio na kikomo wa mfumo unapatikana. Mwanasayansi aliweza kuamua kwa busara sana mambo kuu ya kazi ya mfumo wa siku zijazo. Kama kipengele cha udhibiti, alichukua maoni ndani yake. Mwanasayansi pia alitoa jina kwa vitengo vya kazi vya kifaa, ambayo katika siku zijazo ikawa ufunguo wa mapinduzi ya habari. Kwa hivyo, kompyuta ya kuwazia ya von Neumann ilikuwa na:
- kumbukumbu ya mashine, au kifaa cha kuhifadhi (kilichofupishwa kama kumbukumbu);
- kitengo cha hesabu-mantiki (ALU);
- kitengo cha kudhibiti (CU);
- vifaa vya I/O.
Hata katika karne nyingine, tunaweza kutambua mantiki nzuri aliyopata kama maarifa, kama ufunuo. Hata hivyo, ilikuwa hivyo kweli? Baada ya yote, muundo wote uliotajwa hapo juu, kwa asili yake, ukawa matunda ya kazi ya mashine ya kipekee ya mantiki katika umbo la mwanadamu, ambaye jina lake ni Neumann.
Hisabati imekuwa chombo chake kikuu. Kwa kushangaza, kwa bahati mbaya, marehemu Umberto Eco aliandika juu ya jambo kama hilo. Genius huwa anacheza kwenye kipengele kimoja. Lakini anacheza kwa ustadi sana hivi kwamba vipengele vingine vyote vimejumuishwa kwenye mchezo huu!”
Mchoro unaofanya kazi wa kompyuta
Kwa njia, mwanasayansi alielezea uelewa wake wa sayansi hii katika makala "Mtaalamu wa Hisabati". Alizingatia maendeleo ya sayansi yoyote katika uwezo wake kuwa ndani ya upeo wa mbinu ya hisabati. Ilikuwa ni modeli yake ya hisabati ambayo ikawa sehemu muhimu ya uvumbuzi hapo juu. Kwa ujumla, usanifu wa kitambo wa von Neumann ulionekana kama unavyoonyeshwa kwenye mchoro.
Mpango huu hufanya kazi kama ifuatavyo: data ya awali, pamoja na programu, ingiza mfumo kupitia kifaa cha kuingiza data. Katika siku zijazo, huchakatwa katika kitengo cha mantiki ya hesabu (ALU). Inatekeleza amri. Kila moja yao ina maelezo: ambayo data ya seli inapaswa kuchukuliwa, ni shughuli gani zinapaswa kufanywa juu yao, wapi kuokoa matokeo (mwisho unatekelezwa katikakifaa cha kuhifadhi). Data ya pato pia inaweza kutolewa moja kwa moja kupitia kifaa cha kutoa. Katika hali hii (kinyume na uhifadhi katika kumbukumbu), hubadilishwa kulingana na mtazamo wa binadamu.
Utawala na uratibu wa jumla wa vizuizi vya miundo hapo juu vya saketi hufanywa na kitengo cha kudhibiti (CU). Ndani yake, kipengele cha kudhibiti kinakabidhiwa kwa kaunta ya amri, ambayo huweka rekodi kali ya utaratibu ambao wanatekelezwa.
Kuhusu tukio la kihistoria
Ili kuwa jambo la msingi, ni muhimu kutambua kwamba kazi ya uundaji wa kompyuta bado ilikuwa ya pamoja. Kompyuta za Von Neumann zilitengenezwa kwa agizo na kwa gharama ya Maabara ya Mipira ya Kijeshi ya Marekani.
Tukio la kihistoria, ambalo matokeo yake kazi yote iliyofanywa na kikundi cha wanasayansi ilihusishwa na John Neumann, ilizaliwa kwa bahati mbaya. Ukweli ni kwamba maelezo ya jumla ya usanifu (ambayo yalitumwa kwa jumuiya ya kisayansi kwa ukaguzi) kwenye ukurasa wa kwanza yalikuwa na saini moja. Na ilikuwa sahihi ya Neumann. Kwa hivyo, kutokana na sheria za kuripoti matokeo ya utafiti, wanasayansi walikuwa na hisia kwamba Mhungaria huyo maarufu ndiye mwandishi wa kazi hii yote ya kimataifa.
Badala ya hitimisho
Ili kuwa sawa, ikumbukwe kwamba hata leo ukubwa wa mawazo ya mwanahisabati mkuu juu ya maendeleo ya kompyuta umezidi uwezekano wa ustaarabu wa wakati wetu. Hasa, kazi ya von Neumann ilipendekeza kutoa mifumo ya habari uwezo wa kujizalisha yenyewe. Na kazi yake ya mwisho, ambayo haijakamilika iliitwa muhimu sana hata leo:"Kompyuta na ubongo".
