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    天才中的天才—馮·諾依曼

    大可數(shù)學(xué)人生工作室 2023-09-18 17:16:44

    馮·諾依曼(John von Neumann

    ,1903~1957)
    ,美國(guó)數(shù)學(xué)家
    ,原籍匈牙利。毫無(wú)疑問(wèn),馮·諾依曼是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一
    ,他是基礎(chǔ)數(shù)學(xué)(包括算子理論,測(cè)度論,集合論
    ,代數(shù)幾何,遍歷論等)
    、量子力學(xué)
    、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、博弈論等領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)全才之一
    ,由于他在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)
    ,被后人譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。

    馮·諾依曼出生于奧匈帝國(guó)時(shí)期的布達(dá)佩斯

    ,父親是勤奮機(jī)智的猶太裔銀行家
    ,母親也受過(guò)良好教育。馮·諾依曼名字里的“馮(von)”表示的是他的貴族身份
    ,而這樣的身份是他的父親在1913年獲得的

    馮·諾依曼的天才十分驚人,甚至可能超越了“天才”的范疇

    。他六歲時(shí)就能心算八位數(shù)的除法
    ,八歲時(shí)就通過(guò)自學(xué)熟練地掌握了微積分的相關(guān)知識(shí),在十歲時(shí)他僅僅花費(fèi)了數(shù)月時(shí)間就讀完了一部四十八卷的世界史著作
    ,并且可以井井有條地討論相關(guān)的軍事理論和政治策略
    ,在十二歲他就能讀懂并領(lǐng)會(huì)了波萊爾的大作《函數(shù)論》的要義,這樣看來(lái)
    ,還應(yīng)該當(dāng)小學(xué)生的時(shí)候
    ,馮·諾依曼實(shí)際上已經(jīng)具備或者超越了了一名大學(xué)本科生的水平。

    從1920年起

    ,馮·諾依曼先后在柏林和蘇黎世學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)
    ,物理和化學(xué),期間又到布達(dá)佩斯大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。不過(guò)他從來(lái)不聽(tīng)課
    ,只是到期末了去參加一下考試
    ,但這并不妨礙他取得相當(dāng)突出的成績(jī)。1926年
    ,馮·諾依曼在布達(dá)佩斯大學(xué)以題為《一般集合論的公理推導(dǎo)》的學(xué)位論文獲得數(shù)學(xué)博士學(xué)位
    。從馮·諾依曼的學(xué)習(xí)經(jīng)歷來(lái)看,他的非凡天賦絕非一般人所能及
    ,甚至已經(jīng)遠(yuǎn)超一般的天才
    ,只能用“瞠目結(jié)舌”來(lái)形容。

    1927年

    ,24歲的馮·諾依曼在柏林大學(xué)哲學(xué)系憑借關(guān)于集合論的就職演講獲得了講師資格
    ,創(chuàng)造了柏林大學(xué)歷史上最年輕講師的記錄。

    這一時(shí)期馮·諾依曼以算子理論

    、量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
    、集合論
    等方面的研究聞名于世。他通過(guò)研究希爾伯特空間上線性自伴算子的譜理論
    ,為量子力學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
    ;之后他又證明了平均遍歷定理,進(jìn)而開(kāi)拓了遍歷理論的新領(lǐng)域
    。不久之后
    ,他運(yùn)用緊致群解決了希爾伯特第五問(wèn)題,然后又開(kāi)創(chuàng)了馮·諾依曼代數(shù)這一領(lǐng)域
    。此外
    ,他還在測(cè)度論、格論和連續(xù)幾何學(xué)方面也有開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)

    從1930年開(kāi)始

    ,馮·諾依曼應(yīng)邀成為美國(guó)普林斯頓高等研究院的客座教授,但仍然會(huì)在每年夏天返回德國(guó)上課
    ,這一直持續(xù)到了1933年納粹上臺(tái)
    。馮·諾依曼對(duì)政治比較敏感,早年也受到了匈牙利共產(chǎn)黨的影響
    ,這些早期影響后來(lái)構(gòu)成了他的自由主義信條
    。由于自己是猶太人,在德國(guó)已經(jīng)不可能再待下去
    ,最終他選擇移居到了美國(guó)
    ,成為了高等研究院最初的六名終身教授(包括愛(ài)因斯坦等人)之一,時(shí)年僅30歲

    由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要和自身興趣的轉(zhuǎn)移

    ,馮·諾依曼的研究領(lǐng)域逐漸延伸到了數(shù)學(xué)的應(yīng)用上
    。實(shí)際上,在來(lái)美國(guó)之前
    ,他已經(jīng)開(kāi)始研究超音速湍流
    ,并于1937年應(yīng)邀進(jìn)入美國(guó)的彈道實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行武器的研發(fā),后來(lái)他也成為了曼哈頓計(jì)劃的顧問(wèn)之一
    ,為原子彈的誕生添磚加瓦

    與此同時(shí)

    ,馮·諾依曼也對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣
    ,并于1944年與摩根斯特恩合著了《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》,后被譽(yù)為是博弈論學(xué)科的奠基性著作
    。也是在這個(gè)時(shí)候
    ,馮·諾依曼開(kāi)始關(guān)注計(jì)算機(jī)理論。除了實(shí)際需要外
    ,強(qiáng)大的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)所帶來(lái)的直覺(jué)也是他想發(fā)展計(jì)算機(jī)的動(dòng)力
    。做為最一流的數(shù)學(xué)家,馮·諾依曼所考慮的更多是計(jì)算機(jī)理論的本質(zhì)
    ,而非它的具體制造
    。1945年,馮·諾依曼寫成了里程碑著作《關(guān)于EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)報(bào)告的初稿》
    ,總結(jié)了早期計(jì)算機(jī)理論的思想
    ,為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)理論提供了邏輯框架。按照如今的觀點(diǎn)
    ,此文就是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的“出生證”
    。在發(fā)展計(jì)算機(jī)理論的過(guò)程中,他還順便發(fā)展了編碼理論
    ,對(duì)數(shù)值計(jì)算也頗有貢獻(xiàn)
    ,因此也被看作計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一。

    馮·諾依曼的計(jì)算機(jī)思想實(shí)際上完全超越了計(jì)算機(jī)本身

    ,上升到了關(guān)于人腦和細(xì)胞構(gòu)造這樣的哲學(xué)高度
    ,這些都可以看作如今“人工智能”領(lǐng)域的雛形。在這一思想的指導(dǎo)下
    ,馮·諾依曼又完成了《計(jì)算機(jī)和大腦》和《自我繁殖自動(dòng)機(jī)理論》這樣惠及后世的經(jīng)典著作

    但繁重的工作最終還是讓這位科學(xué)巨人倒下了,馮·諾依曼在1957年因癌癥去世

    ,享年54歲

    馮·諾依曼是如同龐加萊那樣人類歷史上罕見(jiàn)的數(shù)學(xué)全才,無(wú)論在基礎(chǔ)數(shù)學(xué)還是在應(yīng)用數(shù)學(xué)的研究上

    ,馮·諾依曼都顯示了驚人的才能
    ,也取得了眾多影響深遠(yuǎn)的重大成果
    。所以我們可以毫無(wú)疑問(wèn)地說(shuō),馮諾依曼無(wú)愧為20世紀(jì)最偉大
    ,最重要的數(shù)學(xué)家之一

    馮·諾依曼的理論和構(gòu)思的基礎(chǔ)是哪些人

    馮·諾依曼奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)

    ,被世人尊為“計(jì)算機(jī)之父”,但在談到他的理論與構(gòu)思時(shí)
    ,他謙虛地說(shuō)
    ,這些理論與構(gòu)思的基礎(chǔ)來(lái)自于英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈和布爾的思想。午治·布爾(Boolean George)1847年發(fā)表《思維規(guī)律研究》創(chuàng)立邏輯代數(shù)學(xué)
    ,成功地把形式邏輯歸結(jié)為一種代數(shù)
    ,布爾認(rèn)為,邏輯中的各種命題能夠使用數(shù)學(xué)符號(hào)來(lái)代表
    ,并能依據(jù)規(guī)則推導(dǎo)出相應(yīng)于邏輯問(wèn)題的適當(dāng)結(jié)論
    。布爾的邏輯代數(shù)理論建立在兩種邏輯值“真True”、“假False”和三種邏輯關(guān)系“與AND”
    、“或OR”
    、“非NOT”。這種理論為數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制
    、形關(guān)邏輯元件和邏輯電路的設(shè)計(jì)輔平了道路
    。1854年,布爾出版了名著《布爾代數(shù)》
    ,并在此基礎(chǔ)上
    ,經(jīng)過(guò)許多年的發(fā)展,形成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)——婁理邏輯
    。香農(nóng)(C.E.Sharnorn)信息論創(chuàng)始人之一
    ,1938年在其一篇碩士論文中指出:能夠用二進(jìn)制系統(tǒng)表達(dá)布爾代數(shù)中的邏輯關(guān)系,用“1”代表“真True”
    ,用“0”代表“假False”
    ,并由此用二進(jìn)制系統(tǒng)來(lái)構(gòu)筑邏輯運(yùn)算系統(tǒng)。并指出
    ,以布爾代數(shù)為基礎(chǔ)
    ,任何一個(gè)機(jī)械性推理過(guò)程,對(duì)電子計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)
    ,都能像處理普通計(jì)算一樣容易
    。香農(nóng)把布爾代數(shù)與計(jì)算機(jī)二進(jìn)制聯(lián)系在了一起。阿蘭·圖靈(Alan Mathison Turing)“人工智能之父”
    ,被馮·諾依曼認(rèn)為的“計(jì)算機(jī)之父”是一位天才人物
    ,22歲就被選為英皇家學(xué)院研究員
    ,1936年在論文《論可計(jì)算數(shù)及在密碼上的應(yīng)用》中,嚴(yán)格地描述了計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)
    ,首次提出了計(jì)算機(jī)的通用模型——“圖靈機(jī)”
    ,并從理論上證明了這種抽象計(jì)算機(jī)的可能性。二戰(zhàn)期間
    ,圖靈在英國(guó)外交部工作
    ,設(shè)計(jì)了密碼破譯機(jī)(BOMBE),這實(shí)際上就是一臺(tái)以繼電器為器件的專用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)
    ,該機(jī)一次次地破譯了敵軍的密碼
    ,為反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利做出了貢獻(xiàn)。1945年
    ,圖靈在英國(guó)國(guó)家物理研究所開(kāi)始設(shè)計(jì)自動(dòng)計(jì)算機(jī)
    ,闡述了用子程序?qū)崿F(xiàn)某些運(yùn)算而程序員不必知道機(jī)器運(yùn)行細(xì)節(jié)的思想,為計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的誕生奠定了基礎(chǔ)
    。1950年,圖靈制成了一臺(tái)體現(xiàn)他設(shè)計(jì)思想的計(jì)算機(jī)模型機(jī)“PIOLOT ACE”
    。同年10月
    ,圖靈發(fā)表了《計(jì)算機(jī)器與智能》的論文,設(shè)計(jì)了著名的圖靈測(cè)驗(yàn)
    ,通過(guò)問(wèn)答來(lái)測(cè)試計(jì)算機(jī)是否具有同人相等的智力
    ,這一思考至今仍是計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界探討的核心問(wèn)題之一。該論文引起了計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界的極大震撼
    ,奠定了人工智能理論的基礎(chǔ)
    。為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的巨大貢獻(xiàn),美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”每年授予在計(jì)算機(jī)科學(xué)方面做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家
    ,堪稱計(jì)算機(jī)界的“諾貝爾獎(jiǎng)”

    諾依曼被稱為匈牙利“唯一的天才”
    ,他究竟有多厲害?

    諾依曼就是計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)者

    ,學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的人都應(yīng)該聽(tīng)過(guò)這個(gè)名字
    。想要知道他的厲害之處,讓我們看看的他的生平就知道了
    諾依曼是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一
    , 有很多的跨越時(shí)代的作品和理論,《計(jì)算機(jī)與人腦》
    、《經(jīng)典力學(xué)的算子方法》
    、《博弈論與經(jīng)濟(jì)行為》 都是他的代表作品
    ,每一個(gè)作品都對(duì)當(dāng)時(shí)和現(xiàn)在的社會(huì)產(chǎn)生了巨大的影響,可以這么說(shuō)
    ,沒(méi)有諾依曼就沒(méi)有現(xiàn)在成熟的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言
    ,就沒(méi)有這么發(fā)達(dá)的信息時(shí)代。

    諾依曼開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)時(shí)代

    ,他開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言讓人們認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的神奇之處
    計(jì)算機(jī)也正式進(jìn)入人類生產(chǎn)生活之中,后面的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言都是以他開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言為基礎(chǔ)的
    ,所以諾依曼又被稱為計(jì)算機(jī)之父
    ,沒(méi)有計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展,就不會(huì)有第三次科技革命

    而且諾依曼還涉及多個(gè)領(lǐng)域

    ,博弈論、核武器和生化武器 等領(lǐng)域都取得了非常好的成績(jī)
    先后擔(dān)任美國(guó)原子能委員會(huì)會(huì)員
    、美國(guó)全國(guó)科學(xué)院院士 ,這些名頭是多少人一輩子的夢(mèng)想
    ,第一顆原子彈的研制中諾依曼也做出了很大的貢獻(xiàn)

    諾依曼最厲害的地方就是他是個(gè)全才,不僅僅是一個(gè)計(jì)算機(jī)專家

    ,還是一個(gè)很厲害的數(shù)學(xué)家
    可謂是極為全面的科學(xué)全才 ,對(duì)于人工智能的發(fā)展有諸多貢獻(xiàn)
    , 開(kāi)創(chuàng)了馮?諾依曼代數(shù)
    ,大大促進(jìn)了社會(huì)生活的進(jìn)步 ,他無(wú)愧是上世紀(jì)最偉大的全才之一
    ,他的傳奇故事一直在科學(xué)界流行著
    ,受到很多人的傳頌。

    馮·諾伊曼是誰(shuí)?一生有何作為

    1944年夏天的一個(gè)傍晚

    ,馮·諾伊曼來(lái)到阿伯丁車站等候去費(fèi)城的火車。在候車室里
    ,身旁的一位青年很快就認(rèn)出他就是聞名世界的大數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼
    ,便懷著年輕人會(huì)見(jiàn)大人物時(shí)那種局促不安的心情走了過(guò)去。這位名叫格爾斯坦的青年漲紅著臉向數(shù)學(xué)家自我介紹
    ,說(shuō)他在費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院工作
    。馮·諾伊曼熱情地招呼他坐下
    ,關(guān)心地詢問(wèn)他的工作狀況。大科學(xué)家毫無(wú)架子
    ,和藹謙虛的態(tài)度很使格爾斯坦感動(dòng)
    ,他向馮·諾伊曼請(qǐng)教了一些數(shù)學(xué)疑難問(wèn)題。最后
    ,他還告訴數(shù)學(xué)家說(shuō)
    ,他正在莫爾學(xué)院參加試制每秒鐘能計(jì)算333次乘法的電子計(jì)算機(jī)的工作。
    原來(lái)
    ,格爾斯坦所在的莫爾學(xué)院正是受阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)所的委托
    ,于一年多以前開(kāi)始世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的試制工作的。這件事恰巧同馮·諾伊曼當(dāng)時(shí)正在日日夜夜思索的問(wèn)題不謀而合
    。格爾斯坦的介紹
    ,引起了馮·諾伊曼的極大興趣。他拉住年輕人
    ,向他詳細(xì)了解了這方面的工作
    ,從中領(lǐng)悟到了頭等重要的意義。
    20世紀(jì)30年代
    ,由于電子學(xué)的發(fā)展和在研制穿孔卡片式統(tǒng)計(jì)分析機(jī)的過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)
    ,為創(chuàng)立電子計(jì)算機(jī)提供了主要的技術(shù)前提。
    二次大戰(zhàn)中
    ,賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院電子系和阿伯丁彈道研究實(shí)驗(yàn)室共同負(fù)責(zé)為陸軍每天提供6張火力表。這項(xiàng)任務(wù)非常困難和緊迫
    。因?yàn)槊繌埍矶家?jì)算幾百條彈道
    ,而一個(gè)熟練的計(jì)算員用臺(tái)式計(jì)算機(jī)計(jì)算一條飛行時(shí)間60秒的彈道要花20小時(shí)。盡管他們改進(jìn)了微分分析儀
    ,聘用了200多名計(jì)算員
    ,一張火力表仍要算二三個(gè)月,問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重

    當(dāng)時(shí)
    ,負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作的軍方代表是年輕的格爾斯坦中尉,他原是一位數(shù)學(xué)家
    。他的朋友莫希萊這時(shí)正好在莫爾學(xué)院電子系任職
    。1942年8月,莫希萊寫了一份《高速電子管計(jì)算機(jī)裝置的使用》的備忘錄
    ,即ENIAC的初始方案
    。思想敏捷的格爾斯坦意識(shí)到這一方案的巨大價(jià)值,立即向他的上司匯報(bào)
    ,獲得支持
    ,成立了研制小組
    。這個(gè)小組的成員是:負(fù)責(zé)電子計(jì)算機(jī)總設(shè)計(jì)方案的是物理學(xué)家莫希萊;芬蘭人艾克特?fù)?dān)任總工程師
    ,負(fù)責(zé)解決制造中一系列困難復(fù)雜的工程技術(shù)問(wèn)題
    ;年輕的格爾斯坦中尉不僅在數(shù)學(xué)上能提出有用的建議,而且是精干的科研管理人才
    ;另外還有年輕的邏輯學(xué)家勃克斯參加

    正當(dāng)研制工作停滯不前,研制者大傷腦筋時(shí)
    ,馮·諾伊曼投身到新型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者的行列中來(lái)了

    馮·諾伊曼是20世紀(jì)上半葉世界最偉大的數(shù)學(xué)家之一,具有純數(shù)學(xué)家和應(yīng)用數(shù)學(xué)家典型的雙重性格
    。他追求純粹數(shù)學(xué)的嚴(yán)密和美感
    ,又注重?cái)?shù)學(xué)的應(yīng)用以及與物理學(xué)等其他學(xué)科的聯(lián)系。這使他不僅在集論
    、算子譜理論
    、實(shí)函數(shù)論和測(cè)度論(遍歷定理)等純數(shù)學(xué)領(lǐng)域,而且在博弈論
    、數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)
    、計(jì)算機(jī)理論和計(jì)算數(shù)學(xué)等應(yīng)用數(shù)學(xué)部門都作出了重大貢獻(xiàn),成為這些數(shù)學(xué)分支的主要開(kāi)創(chuàng)者

    第二次世界大戰(zhàn)期間
    ,馮·諾伊曼參與了許多軍事方面的研究。1940年
    ,他被阿伯丁彈道實(shí)驗(yàn)研究所聘為科學(xué)顧問(wèn)
    ;1941年受聘任海軍軍械局顧問(wèn);1943年成為洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室顧問(wèn)
    。無(wú)論是作為主角還是配角
    ,他都以他出色的才能解決了一個(gè)個(gè)重大的課題。這些課題涉及到流體力學(xué)
    、空氣動(dòng)力學(xué)
    、氣象計(jì)算等許多方面,顯示出馮·諾伊曼熟練的分析技巧和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评肀绢I(lǐng)

    洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室是原子彈研制機(jī)構(gòu)
    ,這里聚集著一批像奧本海默、維格納
    、費(fèi)米
    、特勒那樣的高水平的物理學(xué)家和工程技術(shù)人員,但缺少既懂得物理學(xué)家們的要求,又能很快從數(shù)學(xué)上拿出解決方案的數(shù)學(xué)家
    。奧本海墨認(rèn)定馮·諾伊曼就是這樣的人
    。他熱情地邀請(qǐng)了馮·諾伊曼到洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室?guī)椭ぷ鳌qT·諾伊曼不負(fù)眾望
    ,憑借他熟練的分析技巧和特有的數(shù)學(xué)計(jì)算才能
    ,為洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室解決了好些關(guān)鍵問(wèn)題。他對(duì)原子彈的引爆提出的建議被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)
    ;對(duì)提高原子彈爆炸效果以及有效地配置原料進(jìn)行估計(jì)
    ,也卓有成效。在洛斯阿拉莫斯
    ,馮·諾伊曼碰到了許多必須依靠大量的計(jì)算才能解決的問(wèn)題
    ,如受控?zé)岷朔磻?yīng)過(guò)程,它涉及數(shù)10億次的初等算術(shù)運(yùn)算和初等邏輯指令
    。這不是靠人力和一般的計(jì)算機(jī)所能解決的
    。怎樣才能獲得超高速計(jì)算呢?馮,諾伊曼當(dāng)時(shí)尚不清楚
    ,但問(wèn)題既然提出
    ,一旦有機(jī)會(huì)總是要解決的。
    同格爾斯坦分手后
    ,馮·諾伊曼急不可耐地寫信告訴賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾學(xué)院
    ,希望馬上訪問(wèn)那兒,看看這臺(tái)尚未出世的機(jī)器
    。莫爾學(xué)院計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)組的領(lǐng)導(dǎo)者艾克特和莫希萊聽(tīng)說(shuō)后十分高興
    。他們非常渴望能得到這位大科學(xué)家的指導(dǎo)和幫助
    。艾克特還說(shuō):“馮·諾伊曼是否真正的天才
    ,從他來(lái)以后提的第一個(gè)問(wèn)題就可判斷出來(lái)?div id="d48novz" class="flower left">
    !边@年8月初,馮·諾伊曼來(lái)到莫爾學(xué)院
    ,參觀了尚未竣工的被稱為ENIAC的電子計(jì)算機(jī)
    ,他第一個(gè)問(wèn)題就問(wèn)起機(jī)器的邏輯結(jié)構(gòu)。艾克特心中暗暗佩服:“不愧是位天才的科學(xué)家
    ,一下就點(diǎn)到問(wèn)題的要害!”這以后
    ,馮·諾伊曼就成為莫爾學(xué)院的實(shí)際顧問(wèn)者,他同ENIAC的首批研制者們討論了提高電計(jì)算機(jī)性能的各種措施
    ,對(duì)ENIAC的優(yōu)缺點(diǎn)作出判斷
    ,并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。正是因?yàn)轳T·諾伊曼所起的決定性作用,才使ENIAC在這一年里得以試制成功

    ENIAC是一個(gè)龐然大物
    ,體積大約90立方米,占地170平方米
    ,總重量達(dá)到30噸
    。它擁有電子管18000個(gè),繼電器1500個(gè)
    ,耗電150千瓦
    ,每秒運(yùn)算5000次,比機(jī)械計(jì)算機(jī)快幾百倍到一千倍
    ,比人運(yùn)算快一千倍到幾千倍
    ,而且計(jì)算過(guò)程是按照編好的程序自動(dòng)進(jìn)行的。
    ENIAC在計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的重要性是毋庸置疑的
    。它是世界上第一臺(tái)真正能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的大型電子計(jì)算機(jī)
    。它的成功開(kāi)辟了提高計(jì)算速度的極為廣闊的前景。但它畢竟是新生事物
    ,尚不完善
    。例如,它的儲(chǔ)存容量太?div id="jfovm50" class="index-wrap">?div id="jfovm50" class="index-wrap">;程序是“外插型”的,不便使用
    ,為了幾分鐘的計(jì)算
    ,而準(zhǔn)備工作卻要數(shù)小時(shí)。連研制者本人也感到它的弱點(diǎn)
    ,有待改進(jìn)

    1945年6月,馮·諾伊曼起草了一個(gè)全新的存貯程序通用電子計(jì)算機(jī)方案——EDVAC(Electronic Discret Varable Automatic Computer)
    ,對(duì)ENIAC進(jìn)行了改造
    。這項(xiàng)更完美的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
    一年后
    ,又一份關(guān)于電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)報(bào)告發(fā)表
    ,它是又一個(gè)新的電子計(jì)算機(jī)(IAS機(jī))方案,而且包括有關(guān)結(jié)構(gòu)選擇的論證
    。在這份報(bào)告的指導(dǎo)下
    ,一個(gè)廣泛的電子計(jì)算機(jī)的研究工作在美國(guó)以至世界許多地方展開(kāi)。
    馮·諾伊曼在報(bào)告中提出的主要建議的實(shí)質(zhì)有四個(gè)方面:(1)將十進(jìn)位改為二進(jìn)位
    ;(2)建立多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)
    ,由它容納并指令程序
    ;(3)機(jī)器要處理的程序和數(shù)據(jù),均由二進(jìn)制數(shù)碼表示
    ;(4)采用并行計(jì)算原理
    ,即對(duì)一個(gè)數(shù)的各位同時(shí)進(jìn)行處理。
    雖然二進(jìn)制在計(jì)算機(jī)中使用的合理性以及關(guān)于存儲(chǔ)器的設(shè)想
    ,在馮·諾伊曼之前就有人提出
    ,但是,馮·諾伊曼的功績(jī)?cè)谟谒粌H提出并論證了這些新思想
    、新概念
    ,而且還研究了實(shí)現(xiàn)它們的方法,即提出了EDVAC和IAS機(jī)方案
    。1951年
    ,IAS機(jī)以比ENIAC快幾百倍的事實(shí)以及后來(lái)的研制計(jì)算機(jī)的經(jīng)驗(yàn)證明了馮·諾伊曼全部結(jié)論的正確性。馮·諾伊曼的報(bào)告是對(duì)通用電子計(jì)算機(jī)線路結(jié)構(gòu)方面的巨大貢獻(xiàn)
    。人們確認(rèn)
    ,計(jì)算機(jī)工程的發(fā)展應(yīng)大大歸功于馮·諾伊曼,因?yàn)闊o(wú)論是計(jì)算機(jī)的邏輯圖式
    ,還是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)
    、速度、基本指令的選取以及線路之間相互作用的設(shè)計(jì)
    ,都深深地受到馮·諾伊曼思想的影響

    EDVAC方案明確規(guī)定新機(jī)器有五個(gè)構(gòu)成部分:①計(jì)算器;②邏輯控制裝置
    ;③存貯器
    ;④輸入;⑤輸出
    ,并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系
    。EDVAC方案有兩個(gè)非常重大的改進(jìn):一是采用二進(jìn)制,二是完成了存貯程序
    ,可以自動(dòng)地從一個(gè)程序指令進(jìn)到下一個(gè)程序指令
    ,其作業(yè)可以通過(guò)指令自動(dòng)完成?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">!爸噶睢卑〝?shù)據(jù)和程序
    ,把它們用碼的形式輸入到機(jī)器的記憶裝置中,即用記憶數(shù)據(jù)的同一記憶裝置存貯執(zhí)行運(yùn)算的命令
    ,這就是所謂存貯程序的新概念。這個(gè)概念被譽(yù)為計(jì)算機(jī)史上的一個(gè)里程碑
    。為這個(gè)方案作出貢獻(xiàn)的馮·諾伊曼被譽(yù)為“計(jì)算機(jī)之父”

    長(zhǎng)達(dá)101頁(yè)的EDVAC方案是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的文獻(xiàn)。它向世界宣告:電子計(jì)算機(jī)時(shí)代開(kāi)始了。
    誰(shuí)知
    ,新機(jī)器EDVAC還沒(méi)來(lái)得及問(wèn)世
    ,研制人員卻為爭(zhēng)奪ENIAC的優(yōu)先權(quán)問(wèn)題進(jìn)行了爭(zhēng)吵。1945年底
    ,莫爾學(xué)院的計(jì)算機(jī)研制小組分裂了
    ,艾克特和莫希萊自己開(kāi)了家公司,從事計(jì)算機(jī)研制及大規(guī)模的生產(chǎn)
    。馮·諾伊曼則帶著格爾斯坦回到了普林斯頓高等研究院
    ,準(zhǔn)備為電子計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步完善繼續(xù)奮斗。
    很快
    ,普林斯頓高等研究院由于馮·諾伊曼的歸來(lái)掀起了一個(gè)真正的“計(jì)算機(jī)熱”
    。在他的帶領(lǐng)下,原來(lái)從事理論研究的
    ,顯得冷冷清清的研究院
    ,開(kāi)展了從計(jì)算機(jī)的研制到計(jì)算機(jī)應(yīng)用的廣泛研究。不多久
    ,這里便成為美國(guó)電子計(jì)算機(jī)的中心
    ,吸引了大批工程師和專業(yè)人員。在各方面的合作下
    ,馮·諾伊曼等人終于研制成全自動(dòng)的通用電子計(jì)算機(jī)EDVAC
    。這是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的原型,后人也稱它為“馮·諾伊曼機(jī)”

    第一代電子計(jì)算機(jī)的研究與發(fā)展
    ,不只是美國(guó)領(lǐng)先,英國(guó)也作出了很大的貢獻(xiàn)
    。此后各國(guó)競(jìng)相開(kāi)展研制
    。日本的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)完成于1956年,叫做“FUJIC”機(jī)
    。1958年8月
    ,我國(guó)完成了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)“103機(jī)”。到50年代中期
    ,全世界已經(jīng)制造了大約1000臺(tái)電子計(jì)算機(jī)
    。人們利用這些電子計(jì)算機(jī),把人造衛(wèi)星送上了天
    ,還發(fā)展了一批核武器
    。到50年代末,全世界電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)達(dá)到5000臺(tái)左右
    ,每秒平均運(yùn)算五六萬(wàn)次

    第一代電子計(jì)算機(jī)
    ,硬件主要采用電子管。雖有了質(zhì)的飛躍
    ,具有許多特點(diǎn)
    ,但這些計(jì)算機(jī)造價(jià)高、體積大
    、功耗多
    、速度低、可靠性差
    、維修復(fù)雜
    ,程序設(shè)計(jì)以使用機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言為主,繁冗
    、易錯(cuò)
    、不直觀,需要進(jìn)一步改進(jìn)

    1955年
    ,第一批由晶體管構(gòu)成的基本電路的電子計(jì)算機(jī)誕生了,稱之為第二代計(jì)算機(jī)
    。它主要被用于軍事上
    ,作為機(jī)載(裝在飛機(jī)上)計(jì)算機(jī)。1958年11月
    ,美國(guó)制造的第一批批量生產(chǎn)的大型晶體管通用計(jì)算機(jī)投入運(yùn)行

    第二代電子計(jì)算機(jī)比之第一代,體積
    、重量
    、耗電量都大大減小了。它有兩個(gè)衣柜那么大
    。同時(shí)
    ,由于它的造價(jià)降低,不僅在軍事上
    ,連商業(yè)上
    、工業(yè)上、農(nóng)業(yè)上
    、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都有可能使用
    。它的運(yùn)算速度是每秒幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次,1964年還研制成每秒二三百萬(wàn)次的大型晶體管計(jì)算機(jī)
    ,并且成批生產(chǎn)
    。它的可靠性也比第一代提高許多倍。
    1962年
    ,美國(guó)制成了第一臺(tái)集成電路電子計(jì)算機(jī)
    。它標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)由第二代向第三代的過(guò)渡
    。第三代電子計(jì)算機(jī),硬件主要采用集成電路
    ,體積進(jìn)一步縮小,功耗進(jìn)一步降低
    ,運(yùn)算速度每秒幾十萬(wàn)次到一千萬(wàn)次
    。可靠性也比晶體管計(jì)算機(jī)提高了十幾倍
    。軟件也有了很大的發(fā)展
    ,用于程序設(shè)計(jì)的各種高級(jí)語(yǔ)言已達(dá)數(shù)百種之多,并且出現(xiàn)了具有分時(shí)
    、多道功能的操作系統(tǒng)

    隨著集成電路工藝的發(fā)展,集成電路不斷提高
    。1959年
    ,一塊商用的硅片只包含一個(gè)電路,到1964年增加到十個(gè)電路
    ,1970年又增加到大約一千個(gè)電路
    。習(xí)慣上把由一百個(gè)以上具有一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)分系統(tǒng)功能的電路集成的硅片,叫做大規(guī)模集成電路
    ,這就使電子計(jì)算機(jī)又邁入新的一代
    。第四代電子計(jì)算機(jī)的硬件主要采用大規(guī)模集成電路,使計(jì)算機(jī)體積縮小
    ,穩(wěn)定性提高
    ,成本降低,運(yùn)算速度達(dá)到新的高度
    ,有的大型計(jì)算機(jī)每秒可運(yùn)算1?5億次
    。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),編譯程序系統(tǒng)軟件更趨完善

    70年代以后
    ,電子計(jì)算機(jī)向微型化、巨型化
    、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展
    ,并成為下一次技術(shù)革命的主干技術(shù)。
    當(dāng)前
    ,電子計(jì)算機(jī)發(fā)展已形成以精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)RISC(ReducedInstructionSetComputer)
    、并行處理技術(shù)、多媒體技術(shù)為主
    ,計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)發(fā)展的主潮流

    在電子計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的同時(shí)
    ,光學(xué)計(jì)算機(jī)也取得了突破性進(jìn)展。1991年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室公布了數(shù)字光學(xué)處理機(jī)的成果
    。據(jù)研制組的領(lǐng)導(dǎo)人艾倫·董(董廷玨)說(shuō):“一個(gè)通用的光學(xué)計(jì)算機(jī)將在
    、2000年前后制造出來(lái)?div id="d48novz" class="flower left">
    !彼A(yù)計(jì)光學(xué)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度可能比今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1000至10000倍
    。光在長(zhǎng)距離內(nèi)傳輸要比電子信號(hào)快約100倍,光器件的耗能非常低
    。所以光計(jì)算機(jī)有廣闊的發(fā)展前途

    而比電子計(jì)算機(jī)和光學(xué)計(jì)算機(jī)更具優(yōu)異性能的生物計(jì)算機(jī)(又稱分子計(jì)算機(jī))正在研制之中?div id="d48novz" class="flower left">
    ?梢詷?lè)觀地預(yù)言
    ,由電子計(jì)算機(jī)引發(fā)的新技術(shù)革命,將促進(jìn)人類社會(huì)走向輝煌的未來(lái)

    電子計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的重要標(biāo)志
    。自從18世紀(jì)瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)以來(lái),再?zèng)]有什么比電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明更加激動(dòng)人心的了
    。自它問(wèn)世以來(lái)
    ,就以驚人的速度發(fā)展著,它的廣泛應(yīng)用
    ,推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展
    ,并對(duì)社會(huì)生活的各個(gè)方面產(chǎn)生了深刻影響。馮·諾伊曼作為電子計(jì)算機(jī)的重要研制者和組織者
    ,為現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)

    值得注意的是,一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)
    ;把馮·諾伊曼引向20世紀(jì)后半期最重要的科學(xué)技術(shù)——計(jì)算機(jī)技術(shù)
    。僅從這一點(diǎn),就可看出他具有的科學(xué)膽識(shí)和創(chuàng)造才能——善于捕捉機(jī)遇
    。他憑著敏銳的識(shí)別能力
    ,抓住有意義的線索,毅然投身到計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域
    。他在這一領(lǐng)域中發(fā)揮了卓越的獨(dú)創(chuàng)精神
    ,使自己成為電子計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)
    、數(shù)值分析的重要開(kāi)創(chuàng)者

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    ,他知道這條路難走,大概沒(méi)想到這條路如此難走 ,原來(lái)朱元璋早有警告.png" alt="同意3個(gè)條件就退兵 崇禎當(dāng)初為啥寧死不應(yīng)
    ,原來(lái)朱元璋早有警告" onerror="nofind(this)" >
    我國(guó)最尷尬的3個(gè)姓,第1個(gè)僅有17人
    ,第3個(gè)起名字難叫出口
    眾所周知
    ,百家姓是中國(guó)孩童的啟蒙讀物,對(duì)于教育有著卓越的貢獻(xiàn)
    。百姓一詞既是表明中國(guó)姓氏之多,也是對(duì)于天下蕓蕓眾生的統(tǒng)稱
    。時(shí)至今日
    ,中國(guó)的姓氏何止百姓之多,實(shí)際上已逾5000之?dāng)?shù)
    。不僅如此 ,第1個(gè)僅有17人,第3個(gè)起名字難叫出口.png" alt="我國(guó)最尷尬的3個(gè)姓
    ,第1個(gè)僅有17人
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    陳勝吳廣最先反秦,但為何會(huì)迅速敗亡了 原因很簡(jiǎn)單
    不只是陳勝吳廣
    ,歷朝歷代凡是最先造反的沒(méi)有一個(gè)取得天下的
    。秦末陳勝吳廣起義浩浩蕩蕩,但最后得到天下的卻是名不見(jiàn)經(jīng)傳的劉邦
    ,最先起義的陳勝吳廣二人早已成為冢中枯骨
    。往后隋朝末年,王薄 ,但為何會(huì)迅速敗亡了原因很簡(jiǎn)單.png" alt="陳勝吳廣最先反秦
    ,但為何會(huì)迅速敗亡了 原因很簡(jiǎn)單" onerror="nofind(this)" >
    為何魏忠賢剛被殺,明王朝就垮了 因?yàn)槲褐屹t不把手伸向此種人