约翰·冯·诺伊曼与电子计算机

1903年12月28日，在布达佩斯诞生了一位神童，这不仅给这个家庭带来了巨大的喜悦，也值得整个计算机界去纪念。正是他，开创了现代计算机理论，其体系结构沿用至今，而且他早在40年代就已预见到计算机建模和仿真技术对当代计算机将产生的意义深远的影响。他，就是约翰•冯•诺依曼（John Von Neumann）。

约翰·冯·诺伊曼

       约翰•冯•诺依曼 （ John Von Neumann，1903－1957），美籍匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对孩子的教育．冯•诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此．

1911年一1921年，冯•诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯•诺依曼还不到18岁．

1921年一1923年在苏黎世大学学习．

1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯•诺依曼年仅22岁．

1927年一1929年冯•诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。

1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国．

1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，那时，他还不到30岁。

1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一，并在那里工作了一生． 冯•诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院士．

 1954年他任美国原子能委员会委员；

1951年至1953年任美国数学会主席．

1954年夏，冯•诺依曼被发现患有癌症，

1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁．

      冯．诺伊曼是20世纪最杰出的数学家之一，他在纯粹数学和应用数学方面都有卓越的贡献。
      20世纪40年代以前，他主要研究纯粹数学，在集合论、测度论、群论及算子理论等方面做出贡献。特别是在1933年解决了希尔伯特第5问题。他建立的算子环理论为量子力学奠定了数学基础。这一时期的代表作是《量子力学的数学基础》。
      1940年以後他转向应用数学，在力学、经济学、数值分析和电子计算机方面都有重要贡献。第二次世界大战开始後，冯．诺伊曼因战事需要研究可压缩气体运动，建立冲击波理论和湍流理论，他对非线性双曲型（无粘流体方程）引人人工粘性项的差分方法已成为现代流体计算的主导方法。这些工作发展了流体力学。他为原子弹的设计方案提出许多重要建议，在研制原子弹的过程中，他与波兰数学家乌拉姆提出蒙特卡罗法，开创统计模拟方法。
      1944年参与了世界上第一台电子计算机的设计，後来又陆续研究更完善的计算机，如1995年提出离散变量电子计算机（EDVAC）的设计方案等。
       另一项重大成果是创立了对策论（Game Theory），并应用於经济领域，1944年与莫根施特恩（Morgensten）合著的《对策论与经济行为》已成为经典著作。他在病危的情形下，还研究人的神经系统与计算机的关系，未及完成而卒，以後以《计算机与人脑》刊行於世。其主要论著收集在《冯．诺伊曼全集》（6卷，1961）中。

      电脑的学名为电子计算机，是由早期的电动计算器发展而来的。

      1946年，世界上出现了第一台电子数字计算机“ENIAC”，用于计算弹道。是由美国宾夕法尼亚大学莫尔电工学院制造的，但它的体积庞大，占地面积170多平方米，重量约30吨，消耗近100千瓦的电力。显然，这样的计算机成本很高，使用不便。

      1956年，晶体管电子计算机诞生了，这是第二代电子计算机。只要几个大一点的柜子就可将它容下，运算速度也大大地提高了。

      1959年出现的是第三代集成电路计算机。最初的计算机由约翰·冯·诺依曼发明(那时电脑的计算能力相当于现在的计算器)，有三间库房那么大，后逐步发展。
　　从20世纪70年代开始，这是电脑发展的最新阶段。到1970年，由大规模集成电路和超大规模集成电路制成的“克雷一号”，使电脑进入了第四代。超大规模集成电路的发明，使电子计算机不断向着 小型化、微型化、低功耗、智能化、系统化的方向更新换代。

       20世纪90年代，电脑向“智能”方向发展，制造出与人脑相似的电脑，可以进行思维、学习、记忆、网络通信等工作。
　　进入21世纪，电脑更是笔记本化、微型化和专业化，每秒运算速度超过100万次，不但操作简易、价格便宜，而且可以代替人们的部分脑力劳动，甚至在某些方面扩展了人的智能。于是，今天的微型电子计算机就被形象地称做电脑了。

       第二次世界大战促进了电子计算机的发展。在二战中，美国宾夕法尼亚大学的莫尔电工学院同阿伯丁弹道研究实验室共同负责，给陆军提供弹道表，已有的运算工具难以保证战争需要。在此情况下，计算机研制小组正式成立并开始了工作。1944年冯·诺伊曼参加了对计算机的改进工作。
      1944年8月到1945年6月，在冯·诺伊曼的领导下，研制小组制订了新的改进方案。重大改进有三方面:一是把十进位制改成二进位制;二是利用包含水银柱的特殊电路做存储器; 三是把程序外插变做程序内存。

      1945年底，这台计算机研制成功，第一台电子计算机出世了。
       计算机工程的发展也应大大归功于冯•诺依曼。计算机的逻辑图式，现代计算机中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计，都深深受到冯•诺依曼思想的影响。他不仅参与了电子管元件的计算机ENIAC的研制，并且还在普林斯顿高等研究院亲自督造了一台计算机。稍前，冯•诺依曼还和摩尔小组一起，写出了一个全新的存贮程序通用电子计算机方案EDVAC，长达l0l页的报告轰动了数学界。这一向专搞理论研究的普林斯顿高等研究院也批准让冯•诺依曼建造计算机，其依据就是这份报告。
　　在冯•诺依曼生命的最后几年，他的思想仍甚活跃，他综合早年对逻辑研究的成果和关于计算机的工作，把眼界扩展到一般自动机理论。他以特有的胆识进击最为复杂的问题：怎样使用不可靠元件去设计可靠的自动机，以及建造自己能再生产的自动机。从中，他意识到计算机和人脑机制的某些类似，这方面的研究反映在西列曼讲演中；逝世后才有人以《计算机和人脑》的名字，出了单行本。尽管这是未完成的著作，但是他对人脑和计算机系统的精确分析和比较后所得到的一些定量成果，仍不失其重要的学术价值。

 对经济领域的贡献

 另一项重大成果是创立了对策论（GameTheory），并应用于经济领域，1944年与莫根施特恩（Morgensten）合著的《对策论与经济行为》已成为经典著作。他在病危的情形下，还研究人的神经系统与计算器的关系，未及完成而卒，以后以《计算器与人脑》刊行于世。其主要论著收集在《冯·诺伊曼全集》

  对物理量子力學的贡献

  冯·诺伊曼认为，量子理论是普遍有效的，不仅适用于微观粒子世界，也适用于現實的测量仪器。1932年约翰·冯·诺伊曼将量子力学的最重要的基础严谨地公式化。按照诺伊曼的一个物理系统有三个主要部分：其量子态、其可观察量和其动力学（即其发展趋势），此外物理对称性也是一个非常重要的特性。冯·诺伊曼的量子力学教科书《量子力学的数学基础》首次以數理分析清晰地提出了波函数的两类演化过程。