Siapa von Neumann? Massa luas penduduk akrab dengan namanya, bahkan mereka yang tidak menyukai matematika tingkat tinggi mengenal ilmuwan tersebut.
Masalahnya adalah dia mengembangkan logika komprehensif tentang fungsi komputer. Hingga saat ini, telah diterapkan di jutaan komputer rumah dan kantor.
Pencapaian Terbesar Neumann
Dia disebut sebagai mesin manusia-matematis, manusia dengan logika yang sempurna. Dia dengan tulus bersukacita ketika dia menghadapi tugas konseptual yang sulit yang tidak hanya membutuhkan solusi, tetapi juga pembuatan awal dari toolkit unik ini. Ilmuwan itu sendiri, dengan kerendahan hatinya yang biasa, dalam beberapa tahun terakhir, dengan sangat singkat - dalam tiga poin - mengumumkan kontribusinya pada matematika:
- pembenaran mekanika kuantum;
- pembuatan teori operator tak terbatas;
- teori ergodik.
Dia bahkan tidak menyebutkan kontribusinya pada teori permainan, pada pembentukan komputer elektronik, pada teori automata. Dan ini bisa dimaklumi, karena dia berbicara tentang matematika akademik, di mana prestasinya terlihat sebagai puncak kecerdasan manusia yang mengesankan seperti karya Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Tipe optimis yang mudah bergaul
Pada saat yang samasemua temannya mengingat bahwa, selain kapasitas kerja yang tidak manusiawi, von Neumann memiliki selera humor yang luar biasa, pendongeng yang brilian, dan rumahnya di Princeton (setelah pindah ke AS) terkenal paling ramah dan bersahabat. Teman-teman jiwa menyayanginya dan bahkan memanggilnya dengan nama depannya: Johnny.
Dia adalah ahli matematika yang sangat tidak biasa. Orang Hongaria itu tertarik pada orang-orang, dia sangat terhibur oleh gosip. Namun, dia lebih dari toleran terhadap kelemahan manusia. Satu-satunya hal yang tanpa kompromi adalah ketidakjujuran ilmiah.
Ilmuwan tampaknya mengumpulkan kelemahan dan kebiasaan manusia untuk mengumpulkan statistik tentang penyimpangan sistem. Dia menyukai sejarah, sastra, mengingat fakta dan tanggal secara ensiklopedis. Von Neumann, selain bahasa ibunya, fasih berbahasa Inggris, Jerman, dan Prancis. Dia juga berbicara, meskipun bukan tanpa cacat, dalam bahasa Spanyol. Baca dalam bahasa Latin dan Yunani.
Seperti apa sosok jenius ini? Seorang pria kekar dengan tinggi rata-rata dalam setelan abu-abu dengan gaya berjalan santai, tetapi tidak rata, tetapi entah bagaimana secara spontan mempercepat dan memperlambat. Tampilan berwawasan. Seorang pembicara yang baik. Dia bisa berbicara berjam-jam tentang topik yang menarik baginya.
Masa kecil dan remaja
Biografi Von Neumann dimulai pada 1903-12-23. Pada hari itu di Budapest, Janos, anak tertua dari tiga bersaudara, lahir dalam keluarga bankir Max von Neumann. Dialah yang akan menjadi John di masa depan melintasi Atlantik. Betapa berartinya dalam kehidupan seseorang pengasuhan yang benar, yang mengembangkan kemampuan alami! Bahkan sebelum sekolah, Jan dilatih oleh guru yang disewa ayahnya. Anak laki-laki itu menerima pendidikan menengahnya digimnasium elit Lutheran. Omong-omong, E. Wigner, calon pemenang Hadiah Nobel, belajar dengannya pada waktu yang sama.
Kemudian pemuda itu lulus dari Universitas Budapest. Beruntung baginya, saat masih kuliah, Janos bertemu dengan guru matematika tingkat tinggi, Laszlo Ratz. Guru dengan huruf kapital inilah yang diberikan untuk menemukan dalam diri pemuda jenius matematika masa depan. Dia memperkenalkan Janos ke lingkaran elit matematika Hungaria, di mana Lipot Fejer memainkan biola pertama.
Berkat perlindungan M. Fekete dan I. Kurshak, von Neumann telah mendapatkan reputasi sebagai bakat muda di kalangan ilmiah pada saat ia menerima sertifikat matrikulasi. Awal nya benar-benar awal. Janosz menulis karya ilmiah pertamanya "Tentang Lokasi Nol Polinomial Minimal" pada usia 17 tahun.
Romantis dan klasik digabung menjadi satu
Neumann menonjol di antara ahli matematika terhormat karena keserbagunaannya. Dengan kemungkinan pengecualian hanya teori bilangan, semua cabang matematika lainnya dipengaruhi sampai tingkat tertentu oleh ide-ide matematika Hongaria. Ilmuwan (menurut klasifikasi W. Oswald) adalah baik romantis (penghasil ide) atau klasik (mereka mampu mengekstrak konsekuensi dari ide dan merumuskan teori yang lengkap.) Dia dapat dikaitkan dengan kedua jenis. Untuk kejelasan, kami menyajikan karya utama von Neumann, sambil menunjukkan bagian matematika yang terkait.
1. Teori Himpunan:
- "Tentang aksiomatik teori himpunan" (1923).
- “Pada teoriBukti Hilbert (1927).
2. Teori permainan:
- "Tentang teori permainan strategis" (1928).
- Pekerjaan dasar "Perilaku Ekonomi dan Teori Permainan" (1944).
3. Mekanika Kuantum:
- "On the Foundations of Quantum Mechanics" (1927).
- Monograf "Dasar Matematika Mekanika Kuantum" (1932).
4. Teori ergodik:
- "Pada aljabar operator fungsional.." (1929).
- Rangkaian karya "Pada cincin operator" (1936 - 1938).
5. Tugas terapan untuk membuat komputer:
- "Inversi Numerik dari Matriks Orde Tinggi" (1938).
- "Teori logis dan umum automata" (1948).
- "Sintesis sistem yang andal dari elemen yang tidak dapat diandalkan" (1952).
Awalnya, John von Neumann menilai kemampuan seseorang untuk terlibat dalam sains favoritnya. Menurutnya, tangan kanan Tuhan diberikan kepada manusia untuk mengembangkan kemampuan matematika hingga 26 tahun. Ini adalah awal, menurut ilmuwan, yang secara fundamental penting. Kemudian penganut "ratu ilmu" memiliki masa kecanggihan profesional.
Kualifikasi, berkembang berkat latihan selama puluhan tahun, menurut Neumann, mengimbangi penurunan kemampuan alami. Namun, bahkan setelah bertahun-tahun, ilmuwan itu sendiri dibedakan oleh bakat dan kinerja luar biasa, yang menjadi tak terbatas ketika memecahkan masalah penting. Misalnya, pembenaran matematis teori kuantum hanya membutuhkan waktu dua tahun. Dan dalam hal kedalaman studi, itu setara dengan puluhan tahun kerja oleh seluruh komunitas ilmiah.
Ohprinsip von Neumann
Bagaimana Neumann muda biasanya memulai penelitiannya, tentang karya siapa profesor terhormat mengatakan bahwa "Anda mengenali singa dari cakarnya"? Dia, mulai memecahkan masalah, pertama-tama merumuskan sistem aksioma.
Ambil kasus khusus. Apa prinsip-prinsip von Neumann yang relevan dalam perumusannya tentang filosofi matematika konstruksi komputer? Dalam aksioma rasional utama mereka. Bukankah benar bahwa pesan-pesan ini dipenuhi dengan intuisi ilmiah yang brilian!
Mereka solid dan objektif, meskipun ditulis oleh seorang ahli teori ketika belum ada komputer:
1. Mesin komputasi harus bekerja dengan angka yang direpresentasikan dalam bentuk biner. Yang terakhir berkorelasi dengan sifat-sifat semikonduktor.
2. Proses komputasi yang dihasilkan oleh mesin dikendalikan oleh program kontrol, yang merupakan urutan formal dari perintah yang dapat dieksekusi.
3. Memori komputer melakukan fungsi ganda: menyimpan data dan program. Selain itu, keduanya dan lainnya dikodekan dalam bentuk biner. Akses ke program mirip dengan akses ke data. Berdasarkan tipe datanya, keduanya sama, tetapi berbeda dalam cara pemrosesan dan aksesnya ke sel memori.
4. Sel memori komputer dapat dialamatkan. Pada alamat tertentu, Anda dapat mengakses data yang tersimpan di sel kapan saja. Beginilah cara variabel berfungsi dalam pemrograman.
5. Menyediakan urutan eksekusi perintah yang unik dengan menggunakan pernyataan bersyarat. Pada saat yang sama, mereka akan dieksekusi tidak dalam urutan alami rekaman mereka, tetapi mengikuti yang ditentukanpemrogram penargetan lompat.
Fisikawan yang terkesan
Pandangan Neumann memungkinkan dia untuk menemukan ide-ide matematika di dunia terluas fenomena fisik. Prinsip-prinsip John von Neumann dibentuk dalam kerja sama kreatif pada penciptaan komputer EDVAK dengan fisikawan.
Salah satu dari mereka, bernama S. Ulam, mengingat bahwa John langsung menangkap pemikiran mereka, lalu menerjemahkannya ke dalam bahasa matematika di otaknya. Setelah menyelesaikan ekspresi dan skema yang dirumuskan oleh dirinya sendiri (ilmuwan itu hampir seketika membuat perhitungan kasar dalam pikirannya), dengan demikian dia memahami inti masalahnya.
Dan pada tahap akhir dari pekerjaan deduktif yang dilakukan, orang Hongaria itu mengubah kesimpulannya kembali ke dalam "bahasa fisika" dan memberikan informasi terbaru ini kepada rekan-rekannya yang tercengang.
Pengurangan tersebut membuat kesan yang kuat pada rekan-rekan yang terlibat dalam pengembangan proyek.
Pembuktian analitik dari operasi komputer
Prinsip fungsi komputer von Neumann mengasumsikan bagian mesin dan perangkat lunak yang terpisah. Saat mengubah program, fungsionalitas sistem yang tidak terbatas tercapai. Ilmuwan berhasil dengan sangat rasional secara analitis menentukan elemen fungsional utama dari sistem masa depan. Sebagai elemen kontrol, dia mengasumsikan umpan balik di dalamnya. Ilmuwan juga memberi nama unit fungsional perangkat, yang di masa depan menjadi kunci revolusi informasi. Jadi, komputer imajiner von Neumann terdiri dari:
- memori mesin, atau perangkat penyimpanan (disingkat memori);
- unit logika-aritmatika (ALU);
- unit kontrol (CU);
- Perangkat I/O.
Bahkan di abad lain, kita dapat melihat logika brilian yang dia capai sebagai wawasan, sebagai wahyu. Namun, apakah benar demikian? Bagaimanapun, seluruh struktur yang disebutkan di atas, pada intinya, menjadi buah dari karya mesin logis yang unik dalam bentuk manusia, yang bernama Neumann.
Matematika telah menjadi alat utamanya. Hebatnya, sayangnya, almarhum klasik Umberto Eco menulis tentang fenomena seperti itu. “Jenius selalu bermain pada satu elemen. Tapi dia bermain dengan sangat brilian sehingga semua elemen lain termasuk dalam game ini!”
Diagram fungsional komputer
Omong-omong, ilmuwan menguraikan pemahamannya tentang sains ini dalam artikel "Ahli Matematika". Dia menganggap kemajuan ilmu apa pun dalam kemampuannya berada dalam lingkup metode matematika. Itu pemodelan matematika yang menjadi bagian penting dari penemuan di atas. Secara umum, arsitektur klasik von Neumann tampak seperti yang ditunjukkan pada diagram.
Skema ini bekerja sebagai berikut: data awal, serta program, masuk ke sistem melalui perangkat input. Di masa depan, mereka diproses di unit logika aritmatika (ALU). Itu mengeksekusi perintah. Masing-masing berisi perincian: dari mana data sel harus diambil, transaksi apa yang harus dilakukan pada mereka, di mana menyimpan hasilnya (yang terakhir diimplementasikan dalamalat penyimpanan). Data keluaran juga dapat dikeluarkan secara langsung melalui perangkat keluaran. Dalam hal ini (berlawanan dengan penyimpanan dalam memori), mereka disesuaikan dengan persepsi manusia.
Administrasi umum dan koordinasi blok struktural sirkuit di atas dilakukan oleh unit kontrol (CU). Di dalamnya, fungsi kontrol dipercayakan ke penghitung perintah, yang menyimpan catatan ketat tentang urutan eksekusinya.
Tentang peristiwa bersejarah
Untuk menjadi fundamental, penting untuk dicatat bahwa pekerjaan pembuatan komputer masih bersifat kolektif. Komputer Von Neumann dikembangkan atas perintah dan atas biaya Laboratorium Balistik Angkatan Bersenjata AS.
Insiden bersejarah, sebagai akibatnya semua pekerjaan yang dilakukan oleh sekelompok ilmuwan dikaitkan dengan John Neumann, lahir secara tidak sengaja. Faktanya adalah bahwa deskripsi umum arsitektur (yang dikirim ke komunitas ilmiah untuk ditinjau) pada halaman pertama berisi satu tanda tangan. Dan itu adalah tanda tangan Neumann. Jadi, karena aturan pelaporan hasil penelitian, para ilmuwan mendapat kesan bahwa orang Hongaria yang terkenal adalah penulis semua karya global ini.
Alih-alih kesimpulan
Agar adil, perlu dicatat bahwa bahkan hari ini skala gagasan matematikawan hebat tentang pengembangan komputer telah melampaui kemungkinan peradaban zaman kita. Secara khusus, karya von Neumann menyarankan pemberian sistem informasi kemampuan untuk mereproduksi diri mereka sendiri. Dan pekerjaan terakhirnya yang belum selesai disebut sangat relevan bahkan hingga hari ini:"Komputer dan otak".
