冯·诺依曼(John vo Neumann ,1903-1957),美籍匈牙利数学家、计算机科学家物理学家,是二十世纪最重要的数学家之一,在计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一,被后人称为“现代计算机之父”、”博弈论之父“。
人物生平
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少年时期
冯诺依曼于1903年12月28日出生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人佳通,父亲年轻有为,风度翩翩,机智且善于经营,年纪轻轻就跻身于布达佩斯的银行家行列,冯诺依曼的母亲是以为善良的妇女,贤惠温柔,受过良好的教育。
冯·诺依曼从小便展现出惊人的天分,从孩提时期,他就展现出过目不忘的能力,六岁时便用希腊语同父亲开玩笑,六岁时能做八位数除法,八岁时掌握微积分,十岁时读完了第一步四十八卷世界史,并可以对当前发生的事和历史上的某个事做出对比,并讨论出两者军事理论和政治策略。
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学生时代
1914年夏天,冯诺依曼进入了大学预科班学习,同年7月奥匈帝国向塞尔维亚宣战,揭开了第一次世界大战的序幕,冯诺依曼不得不举家搬迁,他的学业也因此受到影响,但是在毕业考试时,冯诺依曼仍名列前茅。
1921年,冯诺依曼已经成为大数学家了,那时他还不到十八岁,后攻读化学,其后四年,冯诺依曼在布达佩斯大学注册为数学方面学生,但是不听课,还能每门功课都得A。
1923年又进入瑞士苏黎联邦大学学习化学,1926年获得化学方面大学学位,通过每年回布达佩斯大学的考试,他又取得了布达佩斯大学的博士学位。
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工作时期
1926年春,冯诺依曼到哥根廷大学担任希尔伯特助手。
1927~1929年,冯诺依曼在柏林大学兼任讲师。
1929年,冯诺依曼到汉森堡大学兼任讲师,1930年,首次赴美,成为普林斯顿大学的客座讲师。
第二次世界大战爆发后,冯诺依曼的活动远超普林斯顿,参与反法西斯战争有关的多项科研计划。1943年成为原子弹顾问,1953年成为美国原子能委员会委员。
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天才陨落
1955年夏天,X射线检查出他患有癌症,但是他还是不停的工作,病势扩展,后来被安置在轮椅上。1956年进入华盛顿的沃尔特里德医院,1957年逝世,享年53岁。
经典理论
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冯诺依曼体系结构
现代计算机的产生离不开冯诺依曼,20世纪初,人们被十进制这个人类计数习惯困扰,而美国科学家冯诺依曼却大胆提出,采用二进制作为数字计算机的数制基础。
冯诺依曼理论的要点是:数字计算机采用二进制,计算机按照程序顺序执行。人们把这个理论成为冯诺依曼体系结构,从ENIAC到现代最先进的计算机采用的都是冯诺依曼体系结构,所以冯诺依曼被称为数字计算机之父当之无愧。
根据冯诺依曼理论体系研制的计算机,必须具备如下功能:
1.把需要的程序和数据送至计算机中
2.必须具有长期记忆程序、数据、结果及最终运算结果的能力。
3.能够完成算术、逻辑运算和数据传输等数据加工能力
4.能够根据需要控制程序走向,并能够根据指令控制机器的各部件协调操作
5.能够按照要求将处理结果输出给用户。
为了完成上述功能,计算机必须配备五大部件:输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备。
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纯粹数学
1930~1940年间,冯诺依曼在纯粹数学方面取得的成就更为集中,创作趋于成熟,冯诺依曼选择量子理论的数学基础,算子环理论、各态遍历定理作为他的最重要的数学工作。
1927年,冯诺依曼和希尔伯特以及诺戴姆联名发表了《量子力学基础》。文章的主要目的是将经典力学中的精确函数关系用概率关系代替。
算子环理论始于1930年下半年,冯诺依曼十分熟悉诺特和阿丁的飞交换代数,很快就把它用于希尔伯特空间上有界线性算子组成的代数上去,后人把它称之为冯诺依曼算子代数。
1932年,冯诺依曼发表了关于遍历理论的论文,解决了遍历定理的证明,并用算子理论加以表述,他是在统计力学中遍历假设的严格处理的整个研究领域中,获得第一项精确数学结果。冯诺依曼这一成就,可能再次归功于他所娴熟掌握的受到集合论影响的数学分析方法。他是二十世纪数学分析研究领域中取得的最有影响成就之一,也标志着一个数学物理领域开始接近精确的现代分析的一般研究。
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博弈论
冯诺依曼不仅把个人才能应用于武器研究,还应用于社会研究,1928年证明了博弈论的基本原理。博弈论的基本思想,就是分析多个主体之间的利害关系时,重视在诸如下棋,玩扑克等室内游戏中竞赛着之间讨价还价,交涉,结伙利益分配等行为方式的类似性。
个人成就
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数学
冯诺依曼关注于把数学应用到了物理领域的最主要的工具——偏微分方程,把数学应用到两个新的领域:博弈论和计算机。
在数学逻辑方面提出简单而明确的序数理论,并对集合论进行新的公理化。
1933年运用禁止群解决了希尔伯特第五问题,还在测度论。格伦和连续几何学也有开创性贡献。
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计算机
冯诺依曼对世界上第一台计算机ENIAC的设计提出过建议,1945年,冯诺依曼带领他的研究小组,在共同讨论的基础上,发表了第一个“存储程序通用电子计算方案”——EDVAC
趣闻轶事
冯诺伊曼驾驶技术很烂,经常发生事故,有一次他撞坏了头,在警局解释道:“我正在路上正常驾驶,右方 窗外的树木正在以60公里/小时的速度从我车边穿过,然后嘭”
据说有一天,冯诺依曼心神不定的被拉上牌桌,漫不经心和同事打牌,一遍打牌一边想他的课题,狼狈不堪的输掉了十美元,他的同事想捉弄一下冯诺依曼,就要赢来的10美元花5美元买了本《博弈学和经济行为》并把剩下5美元贴在封面,表示自己赢了“赌博经济理论家”,让冯诺依曼好没面子。
波兰天才数学家巴拿赫在1927年参加一个数学聚会,他和他的数学家同伙一起灌冯诺伊曼酒,最终冯诺依曼不胜酒力去厕所呕吐,但是巴拿赫后来回忆道,冯诺依曼只是呕吐,丝毫没有打断后来的讨论思路。