3,254
次編輯
變更
冯诺伊曼
,無編輯摘要
| 知名作品 =《量子力学的数学基础》 </br> 《计算机与人脑》</br>《经典力学的算子方法》 </br>《博弈论与经济行为》
}}
==人物简介==
中文名:约翰·冯·诺依曼
外文名: John von Neumann
配 偶: 玛丽达·柯维斯
主要著作有《量子力学的数学基础》(1926)、《计算机与人脑》(1958)、《经典力学的算子方法》、《博弈论与经济行为》(1944)、《连续几何》(1960)等。
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。
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。
设计思想之一是二进制,他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。
计算机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”。 实践证明了 [[ 诺伊曼 ]] 预言的正确性。如今,逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段,在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着,只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。经典 == 理论 编辑重点== [[File:冯诺伊曼5.jpg|缩略图 |左|500px|[https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1562414846797&di=a2aff0945bf0e33886a5d71f089cbe3f&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fp0.qhimgs4.com%2Ft011461c31aa5f054a8.jpg 原图链接][http://sh.qihoo.com/pc/detail?url=https://www.toutiao.com/i6597557481801515523/&check=da17 图片来源于快资讯网]]] [[ 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。 人们把 [[ 冯诺依曼 ]] 的这个理论称为 [[ 冯诺依曼 ]] 体系结构。从ENIAC(ENIAC并不是 [[ 冯诺依曼 ]] 体系)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。 == 理论 性质== [[File:冯诺伊曼6.jpg|缩略图 |右|500px|[https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1562415197935&di=18b90484ef333270df568833014f0a9d&imgtype=0&src=http%3A%2F%2F5b0988e595225.cdn.sohucs.com%2Fq_70%2Cc_zoom%2Cw_640%2Fimages%2F20180208%2F64e68ef7d54f43248e1492eb66d54603.jpeg 原图链接][http://m.sohu.com/a/221725047_657550 图片来源于搜狐网计算机 基础]]] [[ 冯·诺依曼 ]] 的第一篇论文是和 [[ 菲克特 ]] 合写的,是关于切比雪夫多项式求根法的菲叶定理推广,注明的日期是1922年,那时 [[ 冯·诺依曼 ]] 还不满18岁。另一篇文章讨论一致稠密数列,用 [[ 匈牙利 ]] 文写就,题目的选取和证明手法的简洁显露出 [[ 冯·诺依曼 ]] 在代数技巧和集合论直观结合的特征。 1923年当 [[ 冯·诺依曼 ]] 还是 [[ 苏黎世 ]] 的大学生时,发表了超限序数的论文。文章第一句话就直率地声称“本文的目的是将康托的序数概念具体化、精确化”。他的关于序数的定义,已被普遍采用。 强烈企求探讨公理化是 [[ 冯·诺依曼 ]] 的愿望,大约从l925年到l929年,他的大多数文章都尝试着贯彻这种公理化精神,以至在理论物理研究中也如此。当时,他对集合论的表述处理,尤感不够形式化,在他1925年关于集合论公理系统的博士论文中,开始就说“本文的目的,是要给集合论以逻辑上无可非议的公理化论述”。 有趣的是, [[ 冯·诺依曼 ]] 在论文中预感到任何一种形式的公理系统所具有的局限性,模糊地使人联想到后来由 [[ 哥德尔 ]] 证明的不完全性定理。对此文章,著名逻辑学家、公理集合论奠基人之一的 [[ 弗兰克尔 ]] 教授曾作过如下评价:“我不能坚持说我已把(文章的)一切理解了,但可以确有把握地说这是一件杰出的工作,并且透过他可以看到一位巨人”。 1928年 [[ 冯·诺依曼 ]] 发表了论文《集合论的公理化》,是对上述集合论的公理化处理。该系统十分简洁,它用第一型对象和第二型对象相应表示朴素集合论中的集合和集合的性质,用了一页多一点的纸就写好了系统的公理,它已足够建立朴素集合论的所有内容,并借此确立整个现代数学。 [[ 冯·诺依曼 ]] 的系统给出了集合论的也许是第一个基础,所用的有限条公理,具有像初等几何那样简单的逻辑结构。 [[ 冯·诺依曼 ]] 从公理出发,巧妙地使用代数方法导出集合论中许多重要概念的能力简直叫人惊叹不已,所有这些也为他未来把兴趣落脚在计算机和“机械化”证明方面准备了条件。 20年代后期, [[ 冯·诺依曼 ]] 参与了 [[ 希尔伯特 ]] 的元数学计划,发表过几篇证明部分算术公理无矛盾性的论文。l927年的论文《关于希尔伯特证明论》最为引人注目,它的主题是讨论如何把数学从矛盾中解脱出来。文章强调由 [[ 希尔伯特 ]] 等提出和发展的这个问题十分复杂,当时还未得到满意的解答。它还指出 [[ 阿克曼 ]] 排除矛盾的证明并不能在古典分析中实现。 为此, [[ 冯·诺依曼 ]] 对某个子系统作了严格的有限性证明。这离 [[ 希尔伯特 ]] 企求的最终解答似乎不远了。恰在此时,1930年 [[ 哥德尔 ]] 证明了不完全性定理。定理断言:在包含初等算术(或集合论)的无矛盾的形式系统中,系统的无矛盾性在系统内是不可证明的。至此, [[ 冯·诺依曼 ]] 只能中止这方面的研究。 [[ 冯·诺依曼 ]] 还得到过有关集合论本身的专门结果。他在数学基础和集合论方面的兴趣一直延续到他生命的结束。纯粹 == 数学成就== [[File:冯诺伊曼7.jpg|缩略图 |左|500px|[https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1562415774843&di=0b3deaa3f8f882bc10b034913cfabad3&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Ff.namibox.com%2Fcontent%2F000191%2Fd000709.jpg%3Fts%3D1425007604 原图链接][https://www.namibox.com/v/sclib/math/d/jct3content/000191 图片来源于纳米盒网冯·诺依曼]]] 在1930~1940年间, [[ 冯·诺依曼 ]] 在纯粹数学方面取得的成就更为集中,创作更趋于成熟,声誉也更高涨。后来在一张为国家科学院填的问答表中, [[ 冯·诺依曼 ]] 选择了量子理论的数学基础、算子环理论、各态遍历定理三项作为他最重要数学工作。 1927年 [[ 冯·诺依曼 ]] 已经在量子力学领域内从事研究工作。他和 [[ 希尔伯特 ]] 以及诺戴姆联名发表了论文《量子力学基础》。 该文的基础是 [[ 希尔伯 特1926 特]]1926 年冬所作的关于量子力学新发展的讲演,诺戴姆帮助准备了讲演, [[ 冯·诺依曼 ]] 则从事于该主题的数学形式化方面的工作。文章的目的是将经典力学中的精确 [[ 函数 ]] 关系用概率关系代替之。 [[ 希尔伯特 ]] 的元数学、公理化的方案在这个生气勃勃的领域里获得了施展,并且获得了理论物理和对应的数学体系间的同构关系。 对这篇文章的历史重要性和影响无论如何评价都不会过高。 [[ 冯·诺依曼 ]] 在文章中还讨论了物理学中可观察算符的运算的轮廓和埃尔米特算子的性质,无疑,这些内容构成了《量子力学的数学基础》一书的序曲。 1932世界闻名的斯普林格出版社出版了他的《量子力学的数学基础》,它是 [[ 冯·诺依曼 ]] 主要著作之一,初版为德文,1943年出了法文版,1949年为西班牙文版,1955年被译成英文出版,至今仍不失为这方面的经典著作。当然他还在量子统计学、量子热力学、引力场等方面做了不少重要工作。 客观地说,在量子力学发展史上, [[ 冯·诺依曼 ]] 至少作出过两个重要贡献: [[ 狄拉克 ]] 对量子理论的数学处理在某种意义下是不够严格的, [[ 冯·诺依曼 ]] 通过对无界算子的研究,发展了 [[ 希尔伯特 ]] 算子理论,弥补了这个不足;此外, [[ 冯·诺依曼 ]] 明确指出,量子理论的统计特征并非由于从事测量的观察者之状态未知所致。借助于 [[ 希尔伯特 ]] 空间算子理论,他证明凡包括一般物理量缔合性的量子理论之假设,都必然引起这种结果。 对于 [[ 冯·诺依曼 ]] 的贡献, [[ 诺贝尔 ]] 物理学奖获得者威格纳曾作过如下评价:“在量子力学方面的贡献,就是以确保他在当代物理学领域中的特殊地位。” 在 [[ 冯·诺依曼 ]] 的工作中, [[ 希尔伯特 ]] 空间上的算子谱论和算子环论占有重要的支配地位,这方面的文章大约占了他发表的论文的三分之一。它们包括对线性算子性质的极为详细的分析,和对无限维空间中算子环进行代数方面的研究。
算子环理论始于1930年下半年,冯·诺依曼十分熟悉诺特和阿丁的非交换代数,很快就把它用于希尔伯特空间上有界线性算子组成的代数上去,后人把它称之为冯·诺依曼算子代数。
1936~1940年间, [[ 冯·诺依曼 ]] 发表了六篇关于非交换算子环论文,可谓20世纪分析学方面的杰作,其影响一直延伸至今。 [[ 冯·诺依曼 ]] 曾在《量子力学的数学基础》中说过:由 [[ 希尔伯特 ]] 最早提出的思想就能够为物理学的量子论提供一个适当的基础,而不需再为这些物理理论引进新的数学构思。他在算子环方面的研究成果应验了这个目标。 [[ 冯·诺依曼 ]] 对这个课题的兴趣贯穿了他的整个生涯。 算子环理论的一个惊人的生长点是由 [[ 冯·诺依曼 ]] 命名的连续几何。普通几何学的维数为整数1、2、3等, [[ 冯·诺依曼 ]] 在著作中已看到,决定一个空间的维数结构的,实际上是它所容许的旋转群。因而维数可以不再是整数,连续级数空间的几何学终于提出来了。 1932年, [[ 冯·诺依曼 ]] 发表了关于遍历理论的论文,解决了遍历定理的证明,并用算子理论加以表述,它是在统计力学中遍历假设的严格处理的整个研究领域中,获得的第一项精确的数学结果。 [[ 冯·诺依曼 ]] 的这一成就,可能得再次归功于他所娴熟掌握的受到集合论影响的数学分析方法,和他自己在希尔伯特算子研究中创造的那些方法。它是20世纪数学分析研究领域中取得的最有影响成就之一,也标志着一个数学物理领域开始接近精确的现代分析的一般研究。 此外 [[ 冯·诺依曼 ]] 在实变 [[ 函数 ]] 论、测度论、拓扑、连续群、格论等数学领域也取得不少成果。1900年 [[ 希尔伯特 ]] 在那次著名的演说中,为20世纪数学研究提出了23个问题, [[ 冯·诺依曼 ]] 也曾为解决 [[ 希尔伯特 ]] 第五问题作了决定性贡献。 == 应用 数学经历== 1940年,是 [[File: 冯 · 诺 依曼科学生涯的一个转换点。 伊曼14.jpg|缩略图 |右|500px|[https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1562417920087&di=fd05617967735d0f0e9d5a60dd7c10ba&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Ffile.nxing.cn%2Fuploads%2Fuploads%2F2017%2F02%2F10%2F0000011%2F2017021008202817273a85a-size600x390.jpeg 原图链接][http://mp.nxing.cn/p/9211142.html 图片来源于宁夏号网巨星陨落,光辉永在人间 在 此之前 原子能委员会工作时期 , 他是一位通晓物理学 冯诺伊曼不断向人们传播和平利用原子能 的 登峰造极 观念。他不仅告诫美国政府 的 纯粹数学家;此后则成了一位牢固掌握纯粹数 官员必须科 学 利用原子能与严格控制核武器,也向平民百姓解释相关 的 出神入化的应用数 科 学 家 知识 。 他开始关注当 一次,一群青少年来委员会参观原子能展览,他当 时 把数学应用于物理领域去 已经病入膏肓,仍亲自出马接待。好奇 的 最主要工具——偏微分方程 孩子们围着他问这问那,他耐心讲解 。 研究同 当孩子们问到“放射性探测仪”的 时 他还不断创新 候 , 把非古典数学应用到两个新领域: 冯诺伊曼向孩子们详细解释放射性元素会 对 策论和电子计算机。冯·诺依曼 人体造成 的 这个转变一方面来自 严重伤害以及如何躲避,人们看见 他 长期对数学物理问题 的 钟情;另一方面来自当时社会方面的需要。第二次世界大战爆发后 眼睛里闪现泪光。]]] 1940年 , 是[[ 冯·诺依曼 应召参与了许多军事 ]] 科学 研究计划和工程项目。1940~1957年任马里兰阿伯丁试验弹道研究实验室科学顾问;1941~1955年 生涯的一个转换点。 在 华盛顿海军军械局;1943~1955年任洛斯·阿拉莫斯实验室顾问;1950~1955年,陆军特种武器设计委员会委员;1951~1957年 此之前,他是一位通晓物理学的登峰造极的纯粹数学家;此后则成了一位牢固掌握纯粹数学的出神入化的应用数学家 。 美国空军华盛顿科学顾问委员会成员;1953~1957年,原子能技术顾问小组成员;1954~1957年,导弹顾问委员会主席 他开始关注当时把数学应用于物理领域去的最主要工具——偏微分方程 。冯·诺依曼 研究 过连续介质力学。很久以来, 同时 他 对湍流现象 还不断创新,把非古典数学应用到两个新领域:对策论和电子计算机。 [[冯·诺依曼]]的这个转变 一 直感兴趣。l937年 方面来自 他 关注纳维—斯克克斯方程的统计处 长期对数学物 理 可能性 问题 的 讨论,1949年他为海军研究部写了《湍流 钟情;另一方面来自当时社会方面 的 最新理论》 需要 。 第二次世界大战爆发后,[[ 冯·诺依曼 研 ]]应召参与了许多军事科学研 究 过激波问题。他在这个领域中的大部分 计划和 工 作,直接来自国防需要。他 程项目。1940~1957年任[[马里兰]]阿伯丁试验弹道研究实验室科学顾问;1941~1955年 在 碰撞激波的相互作用方面贡献引人注目 [[华盛顿]]海军军械局;1943~1955年任[[洛斯·阿拉莫斯]]实验室顾问;1950~1955年 , 其中有一结果,是首先严格证明了恰普曼—儒格假 陆军特种武器 设 ,该假设与激波所引起的燃烧有关 计委员会委员;1951~1957年 。 关于激波反射理论的系统研究由他的《激波理论进展报告》开始 [[美国]]空军[[华盛顿]]科学顾问委员会成员;1953~1957年,原子能技术顾问小组成员;1954~1957年,导弹顾问委员会主席 。 [[ 冯·诺依曼 ]] 研究过 气象 连续介质力 学。 有相当一段时间 很久以来 , 地球大气运动的 他对湍 流 体力学方程组所提出的极为困难的问题 现象 一直 吸引着 感兴趣。l937年 他 。随着电子 关注纳维—斯克克斯方程的统 计 算机的出现,有 处理 可能 对此问题作数值 性的讨论,1949年他为海军 研究 分析 部写了《湍流的最新理论》 。 [[ 冯·诺依曼 搞出的第一 ]]研究过激波问题。他在这 个 高度规模化 领域中 的 计算 大部分工作 , 处理的是一个二维模型,与地转近似有关 直接来自国防需要 。他 在碰撞激波的 相 信 互作用方面贡献引 人 们最终能够 注目,其中有一结果,是首先严格证明 了 解、计算并实现控制以致改变气候。冯·诺依 恰普 曼 还曾提出用聚变 —儒格假设,该假设与激波所 引 爆核 起的 燃 料 烧有关。关于激波反射理论 的 建议,并支持发展氢弹。1947年军队发嘉奖令,表扬 系统研究由 他 是物 的《激波 理 学家、工程师、武器设计师和爱国主义者。博弈 论进展报告》开始。冯诺依曼和摩根斯特恩冯诺依曼和摩根斯特恩 [[ 冯·诺依曼 不仅曾将自己 ]]研究过气象学。有相当一段时间,地球大气运动的流体力学方程组所提出 的 才能用于武器研究等,而且还用于社会研 极为困难的问题一直吸引着他。随着电子计算机的出现,有可能对此问题作数值研 究 。1928年, 分析。[[ 冯·诺依曼 证明了博弈论 ]]搞出的第一个高度规模化 的 基本原 计算,处 理 的是一个二维模型 , 从而宣告了博弈论的正式诞生 与地转近似有关 。 由 他 创建的对策论,无疑是他在应用数学方面取得的 相信人们 最 为令人羡慕的杰出成就。 终能够了解、计算并实 现 今,博弈论主要指研究社会现象的特定数学方法 控制以致改变气候 。 它的基本思想,就是分析多个主体之间 [[冯·诺依曼]]还曾提出用聚变引爆核燃料 的 利害关系时 建议 , 重视在诸如下棋 并支持发展氢弹。1947年军队发嘉奖令,表扬他是物理学家、工程师 、 玩扑克牌等室内游戏中竞赛者之间的讨价还价,交涉,结伙,利益分配等行为方式的类似性 武器设计师和爱国主义者 。博弈论的一些想法,20年代初就 [[冯·诺依曼不]]仅 曾 有过 将自己的才能用于武器研究等 , 真正的创立 而且 还 得从冯·诺依曼1928年关 用 于社会 博弈理论的论文算起。在这篇文章中 研究。1928年 , 他 [[冯·诺依曼]] 证明了 最小最大定 [[博弈论]]的基本原 理, 这个定理用于处理一类最基本 从而宣告了[[博弈论]] 的 二人对策问题 正式诞生 。 如果 由他创建的 对策 双方中的任何一 论,无疑是他在应用数学 方 ,对每种可能 面取得 的 策略,考虑了可能遭到 最为令人羡慕 的 最大损失 杰出成就。 现今 , 从而选择“最大损失”最小 [[博弈论]]主要指研究社会现象 的 一种为“最优”策略 特定数学方法。它的基本思想 , 那么从统计角度来看,他 就 能够确保方案 是 最佳 分析多个主体之间 的 。这方面的工作大致已达到完善。 利害关系时,重视 在 同一篇论文中,冯·诺依曼也明确表述了n个 诸如下棋、玩扑克牌等室内 游戏 中竞赛 者之间的 一般对策 讨价还价,交涉,结伙,利益分配等行为方式的类似性 。 [[ 博弈论 也被用于经济学。经济 ]]的一些想法,20年代初就曾有过,真正的创立还得从[[冯·诺依曼]]1928年关于社会博弈 理论 中 的 数学研究方法 论文算起。 在这篇文章中 , 他证明了最小最 大 致可分为 定 性研究为目标的纯粹 理 论和以实证的、统计 ,这个定理用于处理一类最基本 的 研究为目标 二人对策问题。如果对策双方中 的 计量经济学。前者称为数理经济学 任何一方 , 正式确立于20世纪40年代之后。无论在思想上或方法上 对每种可能的策略 , 都明显地受 考虑了可能遭 到 对策论 的 影响。数理经济学 最大损失 , 过去模仿经典数学物理 从而选择“最大损失”最小 的 技巧 一种为“最优”策略 , 所用 那么从统计角度来看,他就能够确保方案是最佳的。这方面 的 数学 工 具主要是微积分和微分方程、将经济问题当成经典力学问题处理 作大致已达到完善 。 显然 在同一篇论文中 , 几十 [[冯·诺依曼]]也明确表述了n 个 商人参加 游戏者之间 的 贸易洽谈会, 一般对策。 [[博弈论]]也被 用 于经济学。 经 典 济理论中的 数学 分析处理,其复杂程度远远超过太阳系行星的运动,这种 研究 方法 ,大致可分为定性研究为目标 的 效果往往很难是预期 纯粹理论和以实证 的 。冯·诺依曼毅然放弃这种简单 、统计 的 机械类比,代之以新颖的博弈论观点和新 研究为目标 的 计量经济学。前者称为 数 理经济 学 —和凸性的 ,正式确立于20世纪40年代之后。无论在 思想 。1944年 上或方法上 , 冯·诺依曼和摩根斯特恩合著 都明显地受到对策论 的 《博弈论和 影响。 数理 经济 行为》是这方面的奠基性著作。将二人博弈推广到n人博弈结构并将博弈论系统的应用于 学,过去模仿 经 济领域,从而奠定了这一 典数 学 科 物理 的 基础和理论体系。论文包含了博弈论 技巧,所用 的 纯粹 数学 形式的阐述以及对于实际应用的详细说明。这篇论文以及所作的与某些 工具主要是微积分和微分方程、将 经济 理论的基本 问题 的讨论,引起了对 当成 经 济行为和某些社 典力学问题处理。显然,几十个商人参加的贸易洽谈 会 ,用经典数 学 问题的各种不同研究 分析处理 , 时至今日,这已 其复杂程度远远超过太阳系行星的运动,这种方法的效果往往很难 是 应用广泛、羽毛日益丰盛 预期 的 一门数学学科。有些科学家热情颂扬它可能是“20世纪前半期最伟大的科学贡献之一”。计算机对 。[[ 冯·诺依曼 声望有所贡献 ]]毅然放弃这种简单 的 最后一个课题是电子计算 机 械类比,代之以新颖的[[博弈论]]观点 和 自动化理论 新的数学—和凸性的思想 。早在洛斯阿拉莫斯 1944年 , [[ 冯·诺依曼 就明显看到,即使对一些理 ]]和摩根斯特恩合著的《[[博弈 论 物理 ]]和经济行为》是这方面 的 研究,只是为了得到定 奠基 性 的结果,单靠解析研究也已显得不够 著作。将二人博弈推广到n人博弈结构并将[[博弈论]]系统的应用于经济领域 , 必须辅之以数值计算 从而奠定了这一学科的基础和理论体系 。 进行手工计算或使用台式计算机所需花费 论文包含了[[博弈论]]的纯粹数学形式 的 时间是令人难 阐述 以 容忍的, 及对 于 是冯·诺依曼劲头十足 实际应用 的 开始从事电子计算机和计算方法的研究 详细说明 。1944~1945年间,冯·诺依曼形成了现今 这篇论文以及 所 用 作 的 将一组数学过程转变为计算机指令语言 与某些经济理论 的基本 方法 问题的讨论 , 当时的电子计算机(如ENIAC)缺少灵活性、普适性。冯·诺依曼关于机器中 引起了对经济行为和某些社会学问题 的 固定的、普适线路系统 各种不同研究 , 关于“流图”概念 时至今日 , 关于“代码”概念为克服以上缺点作出了重 这已是应用广泛、羽毛日益丰盛的一门数学学科。有些科学家热情颂扬它可能是“20世纪前半期最伟 大 的科学 贡献 之一” 。 尽管 对 数理逻辑学家来说,这种安排是显见的。计算机工程的发展也应大大归功于 [[ 冯·诺依曼 。计算机 ]]声望有所贡献 的 逻辑图式,现代 最后一个课题是电子 计算机 中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计 和自动化理论。 早在洛斯阿拉莫斯 , 都深深受到 [[ 冯·诺依曼 思想 ]]就明显看到,即使对一些理论物理 的 影响。他不仅参与 研究,只是为 了 电子管元件 得到定性 的 计算机ENIAC的研制 结果 , 并且还在普林斯顿高等 单靠解析 研究 院亲自督造了一 也已显得不够,必须辅之以数值计算。进行手工计算或使用 台 式 计算机 。稍前 所需花费的时间是令人难以容忍的 , 于是[[ 冯·诺依曼 还和摩尔小组一起,写出了一个全新 ]]劲头十足 的 存贮程序通用 开始从事 电子计算机 和计算 方 案EDVAC,长达101页 法 的 报告轰动了数学界。这一向专搞理论研究的普林斯顿高等研究院也批准让 研究。 1944~1945年间,[[ 冯·诺依曼 建造计算机,其依据就是这份报告。速度超 ]]形成了现今所用的将一组数学 过 人工 程转变为 计算 千万倍的电子计算机,不仅极大地推动数值分析的进展,而且还在数学分析本身 机指令语言 的基本方 面 法 , 刺激着崭新 当时 的 方法的出现 电子计算机(如ENIAC)缺少灵活性、普适性 。 其中,由 [[ 冯·诺依曼 等制订 ]]关于机器中 的 使用随机数处理确 固 定 性数学问题 的 蒙特卡洛法的蓬勃发展 、普适线路系统,关于“流图”概念 , 就是突 关于“代码”概念为克服以上缺点作 出 的实例 了重大贡献 。19世纪那种 尽管对 数 学物 理 原理的精确的数 逻辑 学 表述 家来说 , 在现代物理中似乎十分缺乏 这种安排是显见的。 计算机工程的发展也应大大归功于[[冯·诺依曼]] 。 基本粒子研究中出现 计算机 的 纷繁复杂的结构 逻辑图式 , 现代计算机中存储、速度、基本指 令 人眼花缭乱 的选取以及线路之间相互作用的设计 , 要 都深深受到[[冯·诺依曼]]思 想 很快找到数学综合理论希望还很渺茫 的影响 。 单从综合角度看 他不仅参与了电子管元件的计算机ENIAC的研制 , 并 且 不提 还 在 处理某些偏微分方程时所遇到的分析困难,要想获得精确解希望也不大。所有这些都迫使人们去寻求能借助电子 普林斯顿高等研究院亲自督造了一台 计算机 来处理的新的数学模式。 。稍前,[[ 冯·诺依曼 为此贡献 ]]还和摩尔小组一起,写出 了 许多天才 一个全新 的 存贮程序通用电子计算机 方 法:它们大多分载在各种实验 案EDVAC,长达101页的 报告 中 轰动了数学界 。 从求解偏微分方程 这一向专搞理论研究 的 数值近似解,到长期天气数值预报,以至最终达到控制气候 普林斯顿高 等 。在 研究院也批准让[[ 冯·诺依曼 生命的最后几年,他的思想仍甚活跃,他综合早年对逻辑研究的成果和关于 ]]建造 计算机 的工作 , 把眼界扩展到一般自动机理论 其依据就是这份报告 。 他以特有 速度超过人工计算千万倍 的 胆识进击最为复杂 电子计算机,不仅极大地推动数值分析 的 问题:怎样使用不可靠元件去设计可靠 进展,而且还在数学分析本身 的 自动机 基本方面 , 以及建造自己能再生产 刺激着崭新的方法 的 自动机 出现 。 从 其 中, 他意识到计算机和人脑机 由[[冯·诺依曼]]等 制 订 的 某些类似 使用随机数处理确定性数学问题的蒙特卡洛法的蓬勃发展 , 这方面 就是突出 的 研究反映在西列曼讲演中;逝 实例。 19 世 后才有人以《计算机和人脑》 纪那种数学物理原理的精确 的 名字 数学表述 , 出了单行 在现代物理中似乎十分缺乏。基 本 。尽管这是未完成 粒子研究中出现的纷繁复杂 的 著作 结构 , 但是他对 令 人 脑和计算机系统的精确分析和比较后所得到的一些定量成果 眼花缭乱 , 仍不失其重 要 的 想很快找到数 学 术价值。综合理论希望还很渺茫。主要著作编辑 《经典力学的算子 单从综合角度看,且不提在处理某些偏微分 方 法》 [3] 《量子力学 程时所遇到 的 数学基础》(1932年) [3] 冯·诺依曼逝世后 分析困难 , 未完成的手稿于1958年以《 要想获得精确解希望也不大。所有这些都迫使人们去寻求能借助电子 计算机 与人脑》为名出版 来处理的新的数学模式 。 [3] 他的主要著作收集在六卷《 [ 冯·诺依曼 全集》中,1961年出版。另外 ]]为此贡献了许多天才的方法:它们大多分载在各种实验报告中。从求解偏微分方程的数值近似解 , 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) 到长期天气数值预报 , 使他 以至最终达到控制气候等。 在 经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。 [[冯·诺依曼]]生命的最后几年, 他 被经济学家公认为博弈论之父。当时 的思想仍甚活跃,他综合早 年 轻的约翰·纳什在普林斯顿求学期间开始 对逻辑 研究 发展这一领域,并在1994年凭借对博弈 的成果和关于计算机的工作,把眼界扩展到一般自动机理 论 。他以特有 的 突出贡献获得了诺贝尔经济学奖 胆识进击最为复杂的问题:怎样使用不可靠元件去设计可靠的自动机,以及建造自己能再生产的自动机 。 《程序内存》是诺伊曼 从中,他意识到计算机和人脑机制 的 另一杰作。通过对ENIAC 某些类似,这方面 的 考察,诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点--没 研究反映在西列曼讲演中;逝世后才 有 真正 人以《计算机和人脑》 的 存储器。ENIAC只在20个暂存器 名字 , 它的程序 出了单行本。尽管这 是 外插型 未完成 的 著作 , 指令存储在 但是他对人脑和 计算机 系统 的 其他电路中。这样,解题之前,必需先想好 精确分析和比较后 所 需 得到 的 全部指令 一些定量成果 , 通过手工把相应 仍不失其重要 的 电路联通 学术价值 。 这种准备工 ==人物著作== [[File:冯诺伊曼10.jpg|缩略图 |左|500px|[https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1562417048832&di=308fed5422ede01aace3363b1bcb411b&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fi3.qulishi.com%2Fstatic%2F2018%2F8%2F5c24772208c04.png 原图链接][http://www.qulishi.com/article/201812/311826.html 图片来源于趣历史网冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工 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 并作出了重 大 的矛盾。贡献]]] 针对这个问题, 《量子力学的数学基础》(1932年) [[冯· 诺 伊 依 曼 提出了程序内存 ]]逝世后,未完成 的 思想:把运 手稿于1958年以《计 算 程序存在 机 器 与人脑》为名出版。 他 的 存储器中,程序设计员只需 主 要 著作收集 在 存储器中寻找运算指令 六卷《冯·诺依曼全集》中,1961年出版。 另外 , 机器就会自行计算,这样,就不必每个问题都重新编程 [[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) , 从而大大加快了运算进程 使他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑 。 这一思想标志着自动运算的实现,标志着电子计算机 他被经济学家公认为[[博弈论]]之父。当时年轻 的 成熟,已成为电子计算机设计的基本原则。1946年7,8月间,冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在ENIAC方案的基础上,为普 [[约翰·纳什]]在普 林斯顿 大 求 学 高级 期间开始 研究 所研制IAS计算机时 发展这一领域 , 又提 并在1994年凭借对[[博弈论]]的突 出 贡献获得 了 一个更加完善的设计报告 [[诺贝尔]]经济学奖。 《 电子计算机逻辑设计初探 程序内存 》 .以上两份既有理论又有具体设计 是[[诺伊曼]]的另一杰作。通过对ENIAC 的 文件 考察 , 首次在全世界掀起 [[诺伊曼]]敏锐地抓住 了 一股“计算机热”, 它 们 的 综合设计思想 最大弱点--没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器 , 便 它的程序 是 著名 外插型 的 “冯·诺依曼机” , 其中心就是有存储程序原则--指 指 令 和数据一起 存储 (存储机)。这个概念被誉为“ 在 计算机 发展史上 的 一个里程碑” 其他电路中 。 它标志着电子计算机时代 这样,解题之前,必需先想好所需 的 真正开始 全部指令 , 指导着以后的 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 机设 本身只需几分钟。 计 。自然一切事物总是 算的高速与程序的手工存 在 发展 着 很大 的 矛盾。 针对这个问题 , 随着科学技术 [[诺伊曼]]提出了程序内存 的 进步,今天人们又认识到“冯·诺依曼 思想:把运算程序存在 机 ” 器 的 不足 存储器中 , 它妨碍着 程序设 计 员只需要在存储器中寻找运 算 指令, 机 速度的进一步提高 器就会自行计算,这样 , 而提出了“非冯·诺依曼机”的设想。冯·诺依曼还积极参与 就不必每个问题都重新编程,从而大大加快 了 推广应用计 运 算 机的工作 进程。这一思想标志着自动运算的实现 , 对如何编制程序及搞数值 标志着电子 计算 都作出了杰出 机 的 贡献 成熟,已成为电子计算机设计的基本原则 。 1946年7,8月间,[[ 冯·诺依曼 于1937年获美国数学会的波策奖;1938年获得博谢纪念奖;1947年获美国总统 ]]和戈尔德斯廷、勃克斯在ENIAC方案 的 功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖;1956年获美国总统 基础上,为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时,又提出了一个更加完善 的 自由奖章和费米奖。逸闻编 设计报告《电子计算机逻 辑1. 一次,在一个数学聚会 设计初探》.以 上 , 两份既有理论又 有 一个年轻人兴冲冲的找到他 具体设计的文件 , 向他求教 首次在全世界掀起了 一 个问题 股“计算机热”,它们的综合设计思想 , 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 是著名的“[[冯·诺依曼]]机” , 并抱怨其他 其中心就是有存储程序原则--指令和 数 学家用无穷级数求解的繁琐 据一起存储(存储机) 。 冯·诺依曼却说道: 这个概念被誉为 “ 你误会了,我正是用无穷级数求出 计算机发展史上 的 一个里程碑” 。 ”可见他拥有过人 它标志着电子计算机时代的真正开始,指导着以后 的 心 计 算 能 机设计。自然一切事物总是在发展着的,随着科学技术的进步,今天人们又认识到“[[冯·诺依曼]]机”的不足,它妨碍着计算机速度的进一步提高,而提出了“非[[冯·诺依曼]]机”的设想。 [[冯·诺依曼]]还积极参与了推广应用计算机的工作,对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献。[[冯·诺依曼]]于1937年获[[美国]]数学会的波策奖;1938年获得博谢纪念奖;1947年获[[美国]]总统的功勋奖章、[[美国]]海军优秀公民服务奖;1956年获[[美国]]总统的自由奖章和[[费米]]奖。 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”。 3.在ENIAC计算机研制时期。 有几个数学家聚在一起切磋数学难题,百思不得某题之解。有个人决定带着台式计算器回家继续演算。 次日清晨,他眼圈黑黑,面带倦容走进办公室,颇为得意地对大家炫耀说:“我从昨天晚上一直算到今晨4点半,总算找到那难题的5种特殊解答。它们一个比一个更难咧!”说话间,[[冯·诺依曼]]推门进来,“什么题更难?”虽只听到后面半句话,但“更难”二字使他马上来了劲。有人把题目讲给他听,教授顿时把自己该办的事抛在爪哇国,兴致勃勃地提议道:“让我们一起算算这5种特殊的解答吧。” 大家都想见识一下教授的“神算”本领。只见[[冯·诺依曼]]眼望天花板,不言不语,迅速进到“入定” 状态。约莫过了5分来钟,就说出了前4种解答,又在沉思着第5种……。青年数学家再也忍不住了,情不自禁脱口讲出答案。[[冯·诺依曼]]吃了一惊,但没有接话茬。又过了1分钟,他才说道:“你算得对!” 那位数学家怀着崇敬的心情离去,他不无揶揄地想:“还造什么计算机哟,教授的头脑不就是一台‘超高速计算机’吗?”然而,[[冯·诺依曼]]却呆在原地,陷入苦苦的思索,许久都不能自拔。 有人轻声向他询问缘由,教授不安地回答说:“我在想,他究竟用的是什么方法,这么快就算出了答案。”听到此言,大家不禁哈哈大笑:“他用台式计算器算了整整一个夜晚!”[[冯·诺依曼]]一愣,也跟着开怀大笑起来 。
5.在[[冯诺依曼]]临去世的前几天,肿瘤已经占据了他的大脑,但记忆力有时还是不可思议得好,那天乌拉姆坐在他的病榻前用希腊语朗诵一本修昔底德书中他特别喜欢的亚丁人进攻梅洛思的故事和佩里莱的演说,他记得很牢,会纠正乌拉姆的错误和发音。
==人物评价==
Hans Bethe([[诺贝尔]]奖物理学获得者):I have sometimes wondered whether a brain like von Neumann's does not indicate a species superior to that of man. (我有时在思考[[冯诺伊曼]]这样的大脑是否暗示着存在比人类更高级的生物物种。)
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. (他是个出类拔萃的人,我给他大概地讲了一下我最近研究的课题,在十分钟之后他已经比我知道的更多了。他的思维真的是异常的敏捷。)
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师地位受到威胁的学生,他实在是太敏锐了.有一次我在苏黎世为研究生们作演讲,当时[[冯诺依曼]]也在听课,我提出了一个悬而未决的问题,过了5分钟冯诺依曼举起了手,当我叫他的时候他径直走到了讲台前,写下了此问题的证明,自此之后我对冯诺依曼感到畏惧。)
Eugene Wigner([[诺贝尔]]物理学奖获得者): 他很有幽默感,因他这种讲故事和笑话的能力很受人即使是陌生人的喜爱,他可以在必要的时候变得简单快乐,但绝不轻浮愚蠢。
[[冯诺依曼]]这种非凡的大脑需要理解大部分像我们一样的人不想去理解的甚至不奢求理解的东西。
这个事实影响了[[冯诺依曼]]的道德判断,只有在科学上的错误和不和谐的地方会让他感到愤怒或者遗憾,在任何人犯了科学上面的错误时,他都会毫不犹豫地纠正别人的错误。
Herman Goldstine: 他的一个非凡的能力就是绝对精准的记忆力,据我所知,[[冯诺依曼]]有能力看过一本书或者一篇文章后一字不错地背诵出来,更甚,他同样能够在多年以后不带丝毫犹豫地做到。
他还可以将其实时翻译成英文背诵出来,而且速度丝毫不减。有一次我为了测试他的能力,问他《双城记》是怎么开头的,片刻,他开始背诵第一章节,直到可能10或者15分钟后我让他停下来。
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. (如果论谁是在科学领域之间因为数学工作而辗转,而每做一份工作都能在其领域应用数学并产生长远的影响的,[[冯诺依曼]]可以说是有史以来最具有影响力的数学家。)
Glimm:he is regarded as one of the giants of modern mathematics. (他被普遍认为是现代数学的一位巨人。)
Jean Dieudonné:the last of the great mathematician. (最后一位杰出数学家。)
Peter Lax:20世纪最具科学头脑的人。
== 分类各式 ==
{{Reflist}}
[[Category:科學技術 醫學 人物]][[Category:科學家]]