Фон Нейман деген ким? Калктын калың катмары анын ысымын жакшы билишет, ал тургай жогорку математиканы сүйбөгөндөр да окумуштууну билишет.
Эң негизгиси, ал компьютердин иштешинин комплекстүү логикасын иштеп чыккан. Бүгүнкү күнгө чейин, ал миллиондогон үй жана кеңсе компьютерлеринде ишке ашырылган.
Неймандын эң чоң жетишкендиктери
Аны адам-математикалык машина, кынтыксыз логикалуу адам деп аташкан. Чечимди гана эмес, ушул уникалдуу инструментти алдын ала түзүүнү талап кылган татаал концептуалдык милдетке туш болгондо, ал чын жүрөктөн кубанды. Окумуштуу өзү да кадимки жөнөкөйлүгү менен акыркы жылдары өтө кыскача - үч пунктта - математикага кошкон салымын жарыялады:
- кванттык механиканын негиздемеси;
- чексиз операторлор теориясын түзүү;
- эргодикалык теория.
Оюн теориясына, электрондук-эсептөөчү машиналарды түзүүгө, автоматтар теориясына кошкон салымы жөнүндө сөз да болгон жок. Бул түшүнүктүү, анткени ал академиялык математика жөнүндө айткан, анда анын жетишкендиктери Анри Пуанкаре, Дэвид Гильберт, Герман Вейлдин эмгектериндей адамдык интеллекттин таасирдүү чокуларындай көрүнөт.
Сүйүктүү сангвиниктин түрү
Ошол эле учурдаанын бардык достору фон Нейманн адамгерчиликсиз иш жөндөмдүүлүгү менен бирге укмуштуудай юмор сезимине ээ болгонун, мыкты жомокчу болгонун жана анын Принстондогу үйү (АКШга көчүп келгенден кийин) эң меймандос жана жылуу үй катары таанылганын эскеришти. Жан достору аны жакшы көрүп, атүгүл анын аты менен аташкан: Джонни.
Ал өтө типтүү математик болгон. Венгер адамдарды кызыктырчу, ал ушак-айыңга кызыкчу. Бирок, ал адамдык алсыздыктарга чыдамдуу болгон. Ал эч кандай компромисске барбаган нерсе - бул илимий чынчылдык.
Окумуштуу системанын четтөөлөрү боюнча статистиканы чогултуу үчүн адамдын алсыз жактарын жана кызыкчылыктарын чогултуп жаткандай көрүндү. Тарыхты, адабиятты сүйгөн, фактыларды жана даталарды энциклопедиялык түрдө эстеген. Фон Нейман эне тилинен тышкары англис, немис жана француз тилдерин жакшы билген. Ал ошондой эле кемчиликсиз болбосо да, испан тилинде сүйлөдү. Латын жана грек тилдеринде окуңуз.
Бул гений кандай болгон? Орто бойлуу, боз костюмчан, жайбаракат, бирок тегиз эмес, бирок кандайдыр бир түрдө өзүнөн-өзү ылдамдап, басаңдачу басышы бар чың адам. Кыраакы көрүнүш. Жакшы маектеш. Ал өзүн кызыктырган темалар боюнча бир нече саат сүйлөшө алган.
Балалык жана өспүрүмдүк
Фон Неймандын өмүр баяны 1903-12-23 башталат. Ошол күнү Будапештте банкир Макс фон Неймандын үй-бүлөсүндө үч уулдун улуусу Янош төрөлгөн. Ал келечекте Атлантиканын аркы өйүзүндө Жакан боло турган адам. Адамдын жашоосунда табигый жөндөмдүүлүктөрүн өстүрүүчү туура тарбия канчалык маанилүү! Мектепке чейин эле Ян атасы жалдаган мугалимдерден билим алган. Бала орто билим алганэлиталык лютеран гимназиясы. Баса, келечектеги Нобель сыйлыгынын ээси Э. Вигнер аны менен бир убакта окуган.
Андан кийин жигит Будапешт университетин бүтүргөн. Анын бактысына, университетте окуп жүргөндө Янош жогорку математика мугалими Ласло Рац менен таанышат. Дал ушул баш тамга менен жазылган мугалим жигиттин келечектеги математикалык генийин ачуу үчүн берилген. Ал Яношту Венгриянын математикалык элитасынын ийримине киргизген, анда Липот Фейер биринчи скрипкада ойногон.
М. Фекете менен И. Куршактын камкордугунун аркасында фон Нейман окууга тапшыруу сертификатын алганга чейин илимий чөйрөдө жаш талант катары кадыр-баркка ээ болгон. Анын башталышы чынында эле эрте болгон. Янош өзүнүн биринчи илимий эмгегин "Миминалдуу көп мүчөлөрдүн нөлдөрдүн жайгашуусу жөнүндө" 17 жашында жазган.
Романтика жана классика бириккен
Нейманн ар тараптуулугу менен атактуу математиктердин арасында өзгөчөлөнүп турат. Бир гана сандар теориясын кошпогондо, математиканын бардык башка тармактарына венгриялыктардын математикалык идеялары тигил же бул даражада таасир эткен. Окумуштуулар (В. Освальддын классификациясы боюнча) же романтиктер (идеяларды жаратуучулар) же классиктер (алар идеялардан натыйжаларды чыгарып, толук теорияны түзө алышат.) Ал эки түргө тең таандык болушу мүмкүн. Түшүнүктүү болуу үчүн биз фон Неймандын негизги эмгектерин сунуштайбыз, ошол эле учурда алар математиканын тиешелүү бөлүмдөрүн белгилейбиз.
1. Топтом теориясы:
- "Көптүк теориясынын аксиоматикасы жөнүндө" (1923).
- «Теория боюнчаГильберттин далилдери (1927).
2. Оюн теориясы:
- "Стратегиялык оюндар теориясы боюнча" (1928).
- «Экономикалык жүрүм-турум жана оюн теориясы» фундаменталдык эмгеги (1944).
3. Кванттык механика:
- "Кванттык механиканын негиздери жөнүндө" (1927).
- Монография "Кванттык механиканын математикалык негиздери" (1932).
4. Эргодикалык теория:
- "Функционалдык операторлордун алгебрасы боюнча.." (1929).
- «Оператордук шакекчелер жөнүндө» чыгармалар сериясы (1936 - 1938).
5. Компьютерди түзүүнүн колдонмо тапшырмалары:
- "Жогорку тартиптеги матрицалардын сандык инверсиясы" (1938).
- "Автоматтардын логикалык жана жалпы теориясы" (1948).
- "Ишенимсиз элементтерден ишенимдүү системалардын синтези" (1952).
Башында Джон фон Нейман адамдын сүйүктүү илими менен алектенүү жөндөмүнө баа берген. Анын ою боюнча, Кудайдын оң колу менен 26 жашка чейин математикалык жөндөмдүүлүктөрүн өнүктүрүү үчүн берилген. Илимпоздун айтымында, бул өтө маанилүү. Анда «илимдердин ханышасын» жактагандар профессионалдык жактан өркүндөтүү мезгилине ээ болушат.
Ондогон жылдык практиканын аркасында өсүп жаткан квалификация, Неймандын айтымында, табигый жөндөмдүүлүктөрдүн төмөндөшүнүн ордун толтурат. Бирок, көп жылдар өткөндөн кийин да, илимпоз өзү маанилүү маселелерди чечүүдө чексиз болуп калат талант жана укмуштуудай аткаруу да айырмаланган. Маселен, кванттык теорияны математикалык жактан негиздөө ага эки эле жыл убакытты талап кылды. Ал эми изилдөөнүн тереңдиги боюнча ал бүткүл илимий коомчулуктун ондогон жылдык эмгегине барабар болгон.
Ойфон Нейман принциптери
Урматтуу профессорлор «Арстанды тырмактарынан тааныйсың» деп айткан жаш Нейман изилдөөсүн адатта кантип баштачу? Ал маселени чечүүгө киришип, алгач аксиомалардын системасын түздү.
Өзгөчө окуяны алалы. Фон Неймандын компьютер куруунун математикалык философиясын түзүүдө актуалдуу болгон принциптери кандай? Алардын биринчи рационалдуу аксиоматикасында. Бул билдирүүлөр эң сонун илимий интуиция менен сугарылганы чын эмеспи!
Алар бекем жана объективдүү, бирок аларды компьютер жок кезде теоретик жазган:
1. Эсептөө машиналары экилик формада берилген сандар менен иштеши керек. Акыркысы жарым өткөргүчтөрдүн касиеттери менен байланыштуу.
2. Машина чыгарган эсептөө процесси башкаруу программасы тарабынан башкарылат, ал аткарылуучу буйруктардын формалдуу ырааттуулугу болуп саналат.
3. Компьютердин эс тутуму эки функцияны аткарат: маалыматтарды да, программаларды да сактоо. Анын үстүнө, тигилер да, башкалар да бинардык формада коддолгон. Программаларга кирүү маалыматтарга жетүү сыяктуу. Берилиштердин түрү боюнча алар бирдей, бирок аларды иштетүү жана эстутум уячасына жетүү жолу менен айырмаланат.
4. Компьютердин эс тутумунун клеткалары даректүү. Белгилүү бир даректе сиз каалаган убакта уячада сакталган маалыматтарга кире аласыз. Программалоодо өзгөрмөлөр ушундай иштешет.
5. Шарттуу операторлорду колдонуу менен буйруктарды аткаруунун уникалдуу тартибин камсыз кылуу. Ошол эле учурда алар жазуунун табигый тартибинде эмес, көрсөтүлгөндөй аткарылатсекирүү максаттуу программист.
Таң калтырган физиктер
Неймандын көз карашы физикалык кубулуштардын эң кеңири дүйнөсүндө математикалык идеяларды табууга мүмкүндүк берген. Джон фон Неймандын принциптери физиктер менен EDVAK компьютерин түзүү боюнча чыгармачылык биргелешкен эмгекте калыптанган.
Алардын бири, С. Улам, Жон алардын оюн дароо түшүнүп, анан мээсинде математика тилине которгонун эскерет. Өзү түзгөн туюнтмаларды жана схемаларды чечкенден кийин (илимпоз дароо эле болжол менен болжолдуу эсептөөлөрдү жасады), ошентип ал маселенин түпкү маңызын түшүндү.
Жана дедуктивдүү иштин акыркы этабында венгр өз корутундусун кайра «физиканын тилине» өзгөртүп, таң калган кесиптештерине бул эң акыркы маалыматты берди.
Мындай дедуктивдүүлүк долбоорду иштеп чыгууга катышкан кесиптештерге күчтүү таасир калтырды.
Компьютердин ишинин аналитикалык негиздемеси
Фон Нейман компьютеринин иштөө принциптери өзүнчө машинанын жана программалык камсыздоонун бөлүктөрүн кабыл алган. Программаларды өзгөртүүдө системанын чексиз функционалдуулугуна жетишилет. Окумуштуу келечектеги системанын негизги функционалдык элементтерин өтө рационалдуу аналитикалык аныктоого жетишти. Контролдун элементи катары ал андагы пикирди кабыл алды. Окумуштуу келечекте маалыматтык революциянын ачкычы болгон аппараттын функционалдык бирдиктерин да атаган. Ошентип, фон Неймандын ойдон чыгарылган компьютери төмөнкүлөрдөн турган:
- машинанын эстутуму же сактагыч түзүлүш (эстутум деп кыскартылган);
- логикалык-арифметикалык бирдик (ALU);
- башкаруу блогу (CU);
- Киргизүү/чыгаруу түзмөктөрү.
Ал тургай, дагы бир кылымда, биз анын жеткен керемет логикасын түшүнүк, ачылыш катары кабылдай алабыз. Бирок, чын эле ошондой болгонбу? Анткени, жогоруда айтылган бүткүл структура өзүнүн маңызы боюнча адам формасындагы уникалдуу логикалык машинанын ишинин жемиши болуп калды, анын аты Нейман.
Математика анын негизги куралы болуп калды. Кереметтүү, тилекке каршы, маркум классикалык Умберто Эко мындай көрүнүш жөнүндө жазган. «Гений дайыма бир элементте ойнойт. Бирок ал ушунчалык мыкты ойногондуктан башка бардык элементтер бул оюнга камтылган!”
Компьютердин функционалдык схемасы
Айтмакчы, илимпоз бул илим боюнча түшүнүгүн «Математик» деген макаласында баяндаган. Ал ар кандай илимдин прогрессин математикалык методдун чегинде болуу жөндөмдүүлүгү менен эсептеген. Бул анын математикалык моделдөөсү жогорудагы ойлоп табуунун маанилүү бөлүгү болуп калды. Жалпысынан классикалык фон Нейман архитектурасы диаграммада көрсөтүлгөндөй көрүнгөн.
Бул схема төмөнкүдөй иштейт: баштапкы маалыматтар, ошондой эле программалар системага киргизүү түзмөгү аркылуу кирет. Келечекте алар арифметикалык логикалык бирдикте (ALU) иштетилет. Ал буйруктарды аткарат. Алардын ар бири деталдарды камтыйт: маалыматтарды кайсы уячалардан алуу керек, алар боюнча кандай транзакцияларды жүргүзүү керек, натыйжаны кайда сактоо керек (акыркысысактоо аппараты). Чыгуу маалыматтары түздөн-түз чыгаруучу түзүлүш аркылуу да чыгарылышы мүмкүн. Бул учурда (эсте сактоого караганда) алар адамдын кабылдоосуна ылайыкташкан.
Схеманын жогоруда аталган структуралык блокторун жалпы башкаруу жана координациялоо башкаруу блогу (БС) тарабынан ишке ашырылат. Анда башкаруу функциясы командалык эсептегичке тапшырылган, ал алардын аткарылышынын тартибин катуу эсепке алат.
Тарыхый окуя жөнүндө
Фундаменталдуу болуу үчүн компьютерлерди түзүү боюнча иш дагы эле коллективдүү болгондугун белгилей кетүү керек. Фон Нейман компьютерлери АКШнын Куралдуу Күчтөрүнүн баллистикалык лабораториясынын буйругу менен жана анын эсебинен иштелип чыккан.
Окумуштуулар тобу жүргүзгөн бардык иштерди Джон Нейманга таандык кылган тарыхый окуя кокусунан келип чыккан. Чындыгында, архитектуранын жалпы мүнөздөмөсү (ал илимий коомчулукка кароого жөнөтүлгөн) биринчи бетинде бир эле колду камтыган. Жана бул Неймандын колу болгон. Ошентип, изилдөөнүн жыйынтыгын билдирүү эрежелеринен улам окумуштуулар атактуу венгриялык бул дүйнөлүк эмгектин автору деген ойго ээ болушкан.
Корутундунун ордуна
Адилеттүүлүк үчүн айта кетчү нерсе, бүгүнкү күндө да улуу математиктин ЭВМди өнүктүрүү боюнча идеяларынын масштабы биздин замандын цивилизациялык мүмкүнчүлүктөрүнөн ашып кеткен. Атап айтканда, фон Неймандын иши маалыматтык системаларга өздөрүн көбөйтүү мүмкүнчүлүгүн берүүнү сунуш кылган. Ал эми анын акыркы, бүтпөгөн иши бүгүнкү күндө да супер актуалдуу деп аталды:"Компьютер жана мээ".
