存储程序概念的代表者:Van. Neumann

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冯·诺依曼是美籍匈牙利人,近代著名的物理学家、数学家、发明家,现代电子计算机(即EDVAC,它是世界上第一台现代意义的通用计算机)的发明者,被称为“现代电子计算机之父”。

冯·诺依曼1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯,父亲是一个银行家,家境富裕,十分注意对孩子的教育。冯·诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,读书过目不忘。据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈,一生掌握了七种语言。最擅德语,可在他用德语思考种种设想时,又能以阅读的速度译成英语。他对读过的书籍和论文能很快一句不差地将内容复述出来,而且若干年之后,仍可如此。

1911年一1921年,冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间,就崭露头角而深受老师的器重。在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文,此时冯·诺依曼还不到18岁。1921年一1923年在苏黎世联邦工业大学学习。很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位,此时冯·诺依曼年仅22岁。

图9 冯•诺依曼

1926年春,冯·诺依曼到哥廷根大学任希尔伯特的助手。1927~1929年,冯•诺依曼在柏林大学任兼职讲师,期间他发表了集合论、代数和量子理论方面的文章。l927年冯·诺依曼到波兰里沃夫出席数学家会议,那时他在数学基础和集合论方面的工作已经很有名气。

l929年,冯·诺依曼转任汉堡大学兼职讲师。1930年他首次赴美,成为普林斯顿大学的客座讲师。在普林斯顿,冯·诺依曼每到夏季就回欧洲,一直到l933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。

二次大战欧洲战事爆发后,冯·诺依曼的活动越出了普林斯顿,参与了同反法西斯战争有关的多项科学研究计划。l943年起他成了制造原子弹的顾问,战后仍在政府诸多部门和委员会中任职。1954年又成为美国原子能委员会成员。1954年夏,冯·诺依曼被发现患有癌症,1957年2月8日,在华盛顿去世,终年54岁。

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,即现在所谓的冯•诺伊曼代数。

1940年以后,冯·诺伊曼转向应用数学。如果说他的纯粹数学成就属于数学界,那么他在力学、经济学、数值分析和电子计算机方面的工作则属于全人类。第二次世界大战开始,冯·诺伊曼因战事的需要研究可压缩气体运动,建立冲击波理论和湍流理论,发展了流体力学;从1942年起,他同莫根施特恩合作,写作《博弈论和经济行为》一书,这是博弈论(又称对策论)中的经典著作,使他成为数理经济学的奠基人之一。

冯·诺伊曼对世界上第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)的设计提出过建议,1945年3月他在共同讨论的基础上起草EDVAC(电子离散变量自动计算机)设计报告初稿,这对后来计算机的设计有决定性的影响,特别是确定计算机的结构,采用存储程序以及二进制编码等,至今仍为电子计算机设计者所遵循。

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。

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。

从根本上讲冯·诺依曼是一位数学家,他对计算机的贡献其实并非特别重要,连他本人也承认,他关于计算机的许多想法来自图灵。历史上,许多人推崇他是“计算机之父”、“存储程序式电子数字计算机概念的提出者”。然而,正如他的助手S. Frankel所说:“……我相信他本人从来不会促成这个错误。或许,他可以被恰当地称为助产士。但是他曾向我,并且我肯定他也曾向别人坚决强调:如果不考虑巴贝治(Babbage)等人的工作和他们早先提出的有关计算机和程序设计的一些概念,计算机的基础思想来源于图灵。”