計算機之父馮諾依曼軼事

2021-01-18 新立的胡思亂想

搞計算機的都知道計算機之父是馮諾依曼和阿蘭圖靈,本文介紹一下馮諾依曼的一些軼事。

1、貴族出身

匈牙利猶太貴族。馮·諾伊曼,本名其實叫「馮·諾伊曼·雅諾斯」(Von Neumann Janos)馮(Von),這是貴族才有的姓氏。

天賦:

他6歲的時候就可以心算8位數的乘法。這當然很強。但馮·諾伊曼自己說,他認識的數學家大都可以這麼算,而他姥爺可以心算12位數的除法。

2、精英教育

馮諾依曼上的是布達佩斯市中心的路德中學,這是真正的名校。路德中學1900年-1925年期間出來的大科學家:

--馮·卡門:創立了噴氣推進實驗室,火箭先驅,錢學森的導師。

--西拉德:在意識到原子能威力之後,說服了愛因斯坦,讓他寫信給羅斯福總統開啟原子彈計劃。

--維格納:1963年諾貝爾物理獎得主,量子力學奠基人之一,後來還參與建立了人類第一個核反應堆。

--泰勒:氫彈之父,也是楊振寧的博士生導師。

當然,馮·諾伊曼是這些校友中最出色的。


3、數學答辯

馮諾依曼給集合論公理化體系,增加了一條「正則公理」,用它拿到了數學博士學位。答辯的那一天,希爾伯特也去了,這位數學界的泰鬥在提問環節只問了一個問題:我從沒見過這麼漂亮的晚禮服,它是哪位裁縫做的?

你以為希爾伯特是個早就不再搞研究,專門說片湯話的老傢伙嗎?

不是的。他問問題的功力在數學史上都是罕見的高。他曾經在巴黎舉行的第二屆國際數學家大會上,提出了下一個世紀最重要的23個數學問題。這個做法在100年後21世紀到來的時候,都還有人效仿。他之所以在答辯上那麼問,是因為真的不需要再問其他問題了。


4、超強記憶力

他小時候最喜歡的事兒是看歷史書。這對一個7歲孩子來說,實在顯得有點早熟。但是他爸爸卻用最極端的方式滿足了兒子的愛好——為他買下了一個剛剛雙目失明的大莊園主的整個圖書館。這個圖書館裡最值錢的一套書是當時德國著名歷史學家翁肯(Wilhelm Oncken)的巨作——46卷的《世界史》。


據馮·諾伊曼的弟弟回憶,他哥哥小的時候以一種近乎野蠻的方式,在很短的時間內啃完了這套書。等到他自己長大也去看這套書的時候,發現裡面夾滿了各種紙條和筆記。而且就算是幾十年後,馮·諾伊曼對其中的很多章節還非常熟悉,可以整頁整頁的背誦。這種凡是他感興趣的東西就過目不忘的天分,讓他受益終生。


ENIAC計算機的負責人戈德斯坦聽說馮·諾伊曼記憶力非比尋常,於是就好奇的問:你小時候喜歡看什麼小說?馮·諾伊曼說,狄更斯的《雙城記》。看馮·諾伊曼進入圈套,戈德斯坦接著問:都說你記憶力好,那你還記得開頭是怎麼寫的嗎?結果,馮·諾伊曼毫不猶豫地開始背誦第一章的全部內容。五分鐘後,戈德斯坦心服口服地打斷了他。


有一次,馮·諾伊曼周末在家裡開Party。有位專門研究拜佔庭歷史的專家,和他在一個歷史事件的日期上產生了分歧。最後兩人當場翻書,結果馮·諾伊曼是對的。

幾周後再次聚會,馮·諾伊曼的夫人克拉拉打電話邀請那位歷史學家。歷史學家猶豫了一下後,提了個要求,讓馮·諾伊曼在聚會中不要和他討論拜佔庭的歷史。電話裡他半開玩笑的說:「大家都認為我是世界上研究拜佔庭歷史最好的學者,我希望他們還能繼續保持這種印象。」


馮諾依曼最後的時光才失去了記憶:馮諾伊曼的記憶超群,在他患癌時,他的弟弟麥克在病床前大聲給他朗誦《浮士德》,他甚至能精確地指出麥克跳過了哪些文字。但他臨死的前幾天徹底喪失了記憶,對來看望他的人除了說「你好」已經說不出任何其他的話語。


5、多領域成就

馮·諾伊曼是計算機之父和博弈論之父, 在不長的一生中,馮·諾伊曼在數學(希爾伯特空間的算子環理論)、物理學(量子力學,參與原子彈、氫彈研製)、計算機科學(指令的存儲結構)、經濟學(博弈論與經濟行為)等領域取得了八九個諾貝爾獎級別的成就,而且每一個都足以寫進科學史。放眼整個20世紀的人類世界,都很難想像有馮·諾伊曼這樣高產和廣博的科學家。

著名的物理學家,也是馮·諾伊曼的同事貝特就曾經說過:「馮·諾伊曼這樣的大腦是不是意味著存在比人類更高一級的生物物種?」還有,量子力學的奠基人,也是馮·諾伊曼的匈牙利老鄉維格納,在1963年諾貝爾頒獎典禮上被問到,為什麼匈牙利能培養出那麼多天才時,他的回答是:不,只有馮·諾伊曼是天才。


6、計算機方面的貢獻

身處IT界不能不關心老馮這方面的貢獻,廣為人知的世界上第一臺電子計算機——ENIAC,其實並不是馮·諾伊曼設計的。馮·諾伊曼加入這個項目的時候,ENIAC已經基本設計完畢了。他作為顧問加入後的任務其實是升級改造它,而其中最大的改進部分就是指令的存儲環節。馮·諾伊曼的貢獻體現在——今天我們使用的計算機,不論是PC,還是手機,或者是Mac,甚至是大型的伺服器,它們底層的邏輯結構都是馮·諾伊曼發明的。這個結構和之前歷史上出現的其他可計算設備都是不一樣的。馮·諾伊曼的工作改進的並不是這臺機器工作時的運算速度,而是要改造出一種不用重新接線也能計算不同任務的計算機。即通用計算機。


那個年代每一步的改進,都是今天所有計算機的基石。ENIAC團隊的工程師和作為顧問的馮·諾伊曼都清楚的知道這一點,但他們之後的行為模式卻很不一樣。


比如團隊中的核心人物莫奇利和艾克特,就把這些進展當作是和蒸汽機、無線電、電話一樣的偉大發明。所以他們的想法是趕緊註冊專利,成立公司,把想法產品化,然後在交易所上市。


但馮·諾伊曼的預感是,當時的計算機還很原始,要設計出更加通用的計算機,還有相當多的改進工作要做。如果在當前的起步階段就通過註冊專利設置障礙,不利於這種前途遠大的機器在今後的發展。


所以他的做法是和ENIAC團隊的負責人戈德斯坦(Herman Goldstine)一起,把改進ENIAC過程中的思路和通信內容,整合成一份完整的資料出版了。他希望這些知識儘快為外人所知,讓其他潛在的天才和當前這些打算封閉消息、自己創業致富的人達成充分競爭。這份報告就是計算機史上著名的《101頁報告》。


7、陰溝翻船

誰能想到,就連像馮·諾伊曼這樣的天才,也有陰溝裡翻船的時候。馮·諾伊曼關於量子力學的隱變量理論無法對觀測給出唯一確定解的證明建立在5個前提假設上,在這5個假設中,前4個都是沒有什麼問題的,關鍵就在第5個有明顯的錯誤。馮·諾伊曼的證明建立在這樣一個不牢靠的基礎上,自然最終轟然崩潰。奇怪的是,發現馮·諾伊曼的錯誤並不需要太高的數學技巧和洞察能力,但它硬是在30年的時間裡沒有引起注意。David Mermin揶揄道,真不知道它自發表以來是否有過任何專家或者學者真正研究過它。貝爾在訪談裡則毫不客氣地說:「你可以這樣引用我的話:馮·諾伊曼的證明不僅是錯誤的,更是愚蠢的!」

所以說再偉大的人物,也有犯錯誤的可能。


相關焦點

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    所以,那時以研製模擬計算機的呼聲更為響亮和有力。20世紀30年代中期,美國科學家馮諾依曼大膽的提出,拋棄十進位,採用二進位作為數字計算機的數制基礎。同時,他還說預先編制計算程序,然後由計算機來按照人們事前制定的計算順序來執行數值計算工作。    馮諾依曼理論的要點是:數字計算機的數制採用二進位;計算機應該按照程序順序執行。
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    今天,距離「計算機之父」馮·諾依曼(John von Neumann)逝世已經整整過去了 60 年。在過去的歲月裡,無論使用何種語言,全世界所有有關計算機的書籍和論文中,馮·諾依曼的名字和另一位也被稱作「計算機之父」的圖靈一起,被無可避免地反覆提及—— 圖靈建立了圖靈機的理論模型,奠定了人工智慧的基礎,馮· 諾依曼則首先提出了計算機體系結構的設想。
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