Qui est von Neumann ? Les grandes masses de la population connaissent son nom, même ceux qui n'aiment pas les mathématiques supérieures connaissent le scientifique.
Le fait est qu'il a développé une logique globale du fonctionnement de l'ordinateur. À ce jour, il a été implémenté sur des millions d'ordinateurs domestiques et de bureau.
Les plus grandes réalisations de Neumann
Il était qualifié d'homme-machine mathématique, un homme d'une logique impeccable. Il s'est sincèrement réjoui lorsqu'il a dû faire face à une tâche conceptuelle difficile qui nécessitait non seulement une solution, mais également la création préliminaire de cette boîte à outils unique. Le scientifique lui-même, avec sa modestie habituelle, ces dernières années, très brièvement - en trois points - a annoncé sa contribution aux mathématiques:
- justification de la mécanique quantique;
- création de la théorie des opérateurs illimités;
- théorie ergodique.
Il n'a même pas mentionné sa contribution à la théorie des jeux, à la formation des ordinateurs électroniques, à la théorie des automates. Et cela est compréhensible, car il a parlé de mathématiques académiques, où ses réalisations ressemblent à des sommets aussi impressionnants de l'intelligence humaine que les travaux d'Henri Poincaré, David Hilbert, Hermann Weyl.
Type sanguin sociable
En même tempstous ses amis ont rappelé qu'en plus d'une capacité de travail inhumaine, von Neumann avait un sens de l'humour incroyable, était un brillant conteur et que sa maison de Princeton (après avoir déménagé aux États-Unis) était réputée pour être la plus hospitalière et la plus cordiale. Les amis de la soul l'adoraient et l'appelaient même par son prénom: Johnny.
C'était un mathématicien très atypique. Le Hongrois s'intéressait aux gens, il était inhabituellement amusé par les commérages. Cependant, il était plus que tolérant envers les faiblesses humaines. La seule chose sur laquelle il était intransigeant était la malhonnêteté scientifique.
Le scientifique semblait collecter les faiblesses et les bizarreries humaines pour collecter des statistiques sur les déviations du système. Il aimait l'histoire, la littérature, la mémoire encyclopédique des faits et des dates. Von Neumann, en plus de sa langue maternelle, parlait couramment l'anglais, l'allemand et le français. Il parlait aussi, mais pas sans défauts, en espagnol. Lire en latin et en grec.
À quoi ressemblait ce génie ? Un homme corpulent de taille moyenne dans un costume gris avec une démarche tranquille, mais inégale, mais en quelque sorte spontanément accélérée et décélérée. Regard perspicace. Un bon causeur. Il pouvait parler pendant des heures sur des sujets qui l'intéressaient.
Enfance et adolescence
La biographie de Von Neumann commence le 1903-12-23. Ce jour-là à Budapest, Janos, l'aîné de trois fils, est né dans la famille du banquier Max von Neumann. C'est lui qui deviendra John dans le futur outre-Atlantique. Combien signifie dans la vie d'une personne une bonne éducation, qui développe des capacités naturelles! Même avant l'école, Jan a été formé par des professeurs engagés par son père. Le garçon a fait ses études secondaires àgymnase luthérien d'élite. Au fait, E. Wigner, le futur lauréat du prix Nobel, a étudié avec lui en même temps.
Ensuite, le jeune homme est diplômé de l'Université de Budapest. Heureusement pour lui, alors qu'il était encore à l'université, Janos rencontra un professeur de mathématiques supérieures, Laszlo Ratz. C'est ce professeur avec une majuscule qui s'est donné pour découvrir chez le jeune homme le futur génie mathématique. Il a introduit Janos dans le cercle de l'élite mathématique hongroise, dans laquelle Lipot Fejer a joué le premier violon.
Grâce au parrainage de M. Fekete et I. Kurshak, von Neumann avait acquis une réputation de jeune talent dans les cercles scientifiques au moment où il a reçu son certificat d'immatriculation. Son départ a été vraiment précoce. Janosz a écrit son premier ouvrage scientifique "Sur la localisation des zéros des polynômes minimaux" à l'âge de 17 ans.
Romantique et classique à la fois
Neumann se distingue parmi les vénérables mathématiciens par sa polyvalence. À l'exception peut-être de la seule théorie des nombres, toutes les autres branches des mathématiques ont été influencées à un degré ou à un autre par les idées mathématiques des Hongrois. Les scientifiques (selon la classification de W. Oswald) sont soit des romantiques (générateurs d'idées), soit des classiques (ils sont capables d'extraire des conséquences d'idées et de formuler une théorie complète.) Il pourrait être attribué aux deux types. Pour plus de clarté, nous présentons les principaux travaux de von Neumann, tout en indiquant les sections des mathématiques auxquelles ils se rapportent.
1. Théorie des ensembles:
- "Sur l'axiomatique de la théorie des ensembles" (1923).
- "Sur la théorieLe témoignage de Hilbert" (1927).
2. Théorie des jeux:
- "Sur la théorie des jeux stratégiques" (1928).
- Ouvrage fondamental "Comportement économique et théorie des jeux" (1944).
3. Mécanique quantique:
- "Sur les fondements de la mécanique quantique" (1927).
- Monographie "Fondements mathématiques de la mécanique quantique" (1932).
4. Théorie ergodique:
- "Sur l'algèbre des opérateurs fonctionnels.." (1929).
- Série d'ouvrages "Sur les anneaux d'opérateur" (1936 - 1938).
5. Tâches appliquées de création d'un ordinateur:
- "Inversion numérique des matrices d'ordre supérieur" (1938).
- "La théorie logique et générale des automates" (1948).
- "Synthèse de systèmes fiables à partir d'éléments non fiables" (1952).
À l'origine, John von Neumann évaluait la capacité d'une personne à s'engager dans sa science préférée. À son avis, par la main droite de Dieu, il est donné aux gens de développer des capacités mathématiques jusqu'à 26 ans. C'est le démarrage précoce, selon le scientifique, qui est fondamentalement important. Ensuite, les adeptes de la "reine des sciences" ont une période de sophistication professionnelle.
La qualification, grandissante grâce à des décennies de pratique, selon Neumann, compense la diminution des capacités naturelles. Cependant, même après de nombreuses années, le scientifique lui-même s'est distingué à la fois par son talent et ses performances étonnantes, qui deviennent illimitées lors de la résolution de problèmes importants. Par exemple, la justification mathématique de la théorie quantique ne lui a pris que deux ans. Et en termes de profondeur d'étude, cela équivalait à des dizaines d'années de travail de toute la communauté scientifique.
Ohprincipes de von Neumann
Comment le jeune Neumann commençait-il généralement ses recherches, sur les travaux de qui de vénérables professeurs disaient que « on reconnaît un lion à ses griffes » ? Il, commençant à résoudre le problème, a d'abord formulé un système d'axiomes.
Prenez un cas particulier. Quels sont les principes de von Neumann qui sont pertinents dans sa formulation de la philosophie mathématique de la construction informatique ? Dans leur axiomatique rationnelle primaire. N'est-il pas vrai que ces messages sont empreints d'une brillante intuition scientifique !
Ils sont solides et objectifs, bien qu'ils aient été écrits par un théoricien alors qu'il n'y avait pas encore d'ordinateur:
1. Les machines à calculer doivent fonctionner avec des nombres représentés sous forme binaire. Ce dernier est en corrélation avec les propriétés des semi-conducteurs.
2. Le processus de calcul produit par la machine est contrôlé par un programme de contrôle, qui est une séquence formalisée de commandes exécutables.
3. La mémoire d'un ordinateur remplit une double fonction: stocker à la fois des données et des programmes. De plus, ceux-ci et d'autres sont codés sous forme binaire. L'accès aux programmes est similaire à l'accès aux données. Par type de données, ils sont identiques, mais ils diffèrent dans la manière dont ils sont traités et accessibles à la cellule mémoire.
4. Les cellules de mémoire d'ordinateur sont adressables. À une certaine adresse, vous pouvez accéder à tout moment aux données stockées dans la cellule. C'est ainsi que fonctionnent les variables en programmation.
5. Fournir un ordre unique d'exécution des commandes à l'aide d'instructions conditionnelles. En même temps, ils seront exécutés non pas dans l'ordre naturel de leur enregistrement, mais en suivant leprogrammeur de ciblage de saut.
Physiciens impressionnés
Les perspectives de Neumann lui ont permis de trouver des idées mathématiques dans le monde le plus vaste des phénomènes physiques. Les principes de John von Neumann ont été formés dans le travail conjoint créatif sur la création de l'ordinateur EDVAK avec des physiciens.
L'un d'eux, nommé S. Ulam, se souvient que John a immédiatement saisi leur pensée, puis l'a traduite en langage mathématique dans son cerveau. Ayant résolu les expressions et les schémas formulés par lui-même (le scientifique a presque instantanément fait des calculs approximatifs dans son esprit), il a ainsi compris l'essence même du problème.
Et à l'étape finale du travail déductif effectué, le Hongrois a retransformé ses conclusions dans le "langage de la physique" et a donné cette information la plus à jour à ses collègues abasourdis.
Une telle déductivité a fait forte impression sur les collègues impliqués dans le développement du projet.
Justification analytique de l'opération informatique
Les principes de fonctionnement de l'ordinateur von Neumann supposaient des parties de machine et de logiciel séparées. Lors du changement de programme, la fonctionnalité illimitée du système est atteinte. Le scientifique a réussi à déterminer analytiquement de manière extrêmement rationnelle les principaux éléments fonctionnels du futur système. En tant qu'élément de contrôle, il y supposait un retour d'information. Le scientifique a également donné le nom aux unités fonctionnelles de l'appareil, qui deviendront à l'avenir la clé de la révolution de l'information. Ainsi, l'ordinateur imaginaire de von Neumann se composait de:
- mémoire machine ou périphérique de stockage (abrégé en mémoire);
- unité logique-arithmétique (ALU);
- unité de contrôle (CU);
- Périphériques d'E/S.
Même dans un autre siècle, nous pouvons percevoir la brillante logique qu'il a réalisée comme une intuition, comme une révélation. Cependant, en était-il vraiment ainsi ? Après tout, toute la structure mentionnée ci-dessus, dans son essence, est devenue le fruit du travail d'une machine logique unique sous forme humaine, dont le nom est Neumann.
Les mathématiques sont devenues son principal outil. Magnifiquement, malheureusement, le regretté classique Umberto Eco a écrit sur un tel phénomène. « Genius joue toujours sur un élément. Mais il joue si brillamment que tous les autres éléments sont inclus dans ce jeu !"
Schéma fonctionnel d'un ordinateur
Au fait, le scientifique a décrit sa compréhension de cette science dans l'article "Mathématicien". Il considérait le progrès de toute science dans sa capacité à s'inscrire dans le cadre de la méthode mathématique. C'est sa modélisation mathématique qui est devenue une partie essentielle de l'invention ci-dessus. En général, l'architecture classique de von Neumann ressemblait à celle illustrée dans le diagramme.
Ce schéma fonctionne comme suit: les données initiales, ainsi que les programmes, entrent dans le système via un périphérique d'entrée. À l'avenir, ils seront traités dans l'unité arithmétique et logique (ALU). Il exécute des commandes. Chacun d'eux contient des détails: à partir de quelles cellules les données doivent être extraites, quelles transactions doivent être effectuées sur celles-ci, où enregistrer le résultat (ce dernier est implémenté danspériphérique de stockage). Les données de sortie peuvent également être émises directement via un périphérique de sortie. Dans ce cas (par opposition au stockage en mémoire), ils sont adaptés à la perception humaine.
L'administration générale et la coordination des blocs structurels ci-dessus du circuit sont effectuées par l'unité de contrôle (CU). Dans celui-ci, la fonction de contrôle est confiée au compteur de commandes, qui conserve un enregistrement strict de l'ordre dans lequel elles sont exécutées.
À propos d'un incident historique
Pour être fondamental, il est important de noter que le travail sur la création d'ordinateurs était encore collectif. Les ordinateurs Von Neumann ont été développés sur commande et aux frais du laboratoire de balistique des forces armées américaines.
L'incident historique, à la suite duquel tout le travail effectué par un groupe de scientifiques a été attribué à John Neumann, est né par accident. Le fait est que la description générale de l'architecture (qui a été envoyée à la communauté scientifique pour examen) sur la première page contenait une seule signature. Et c'était la signature de Neumann. Ainsi, en raison des règles de communication des résultats de l'étude, les scientifiques ont eu l'impression que le célèbre Hongrois était l'auteur de tout ce travail mondial.
Au lieu d'une conclusion
Pour être juste, il convient de noter qu'aujourd'hui encore, l'ampleur des idées du grand mathématicien sur le développement des ordinateurs a dépassé les possibilités civilisationnelles de notre époque. En particulier, les travaux de von Neumann proposaient de donner aux systèmes d'information la capacité de se reproduire. Et son dernier travail inachevé a été qualifié de super pertinent encore aujourd'hui:"Ordinateur et cerveau".
