美国数学家冯依曼

4　计算机之父——冯·诺依曼

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如今人类社会已经进入21世纪，当我们回顾20世纪科学技术的辉煌成就时，不能不提及20世纪最杰出的数学家之一冯·诺依曼。众所周知，1946年发明的电子计算机，极大促进了科学技术的进步，大大加快了社会经济的发展。由于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到的关键性作用，他被西方人誉为“计算机之父”。

约翰·冯·诺依曼，美籍匈牙利人，物理学家、数学家、发明家，“现代电子计算机之父”。1903年出生于匈牙利首都布达佩斯，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。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。6岁能心算8位数除法，8岁学会微积分，12岁读懂了函数论。通过刻苦学习，在17岁那年，他发表了第一篇数学论文，不久后掌握7种语言，又在最新数学分支——集合论、泛函分析等理论研究中取得突破性进展。22岁，在瑞士苏黎士联邦工业大学化学专业毕业。一年之后，获得布达佩斯大学的数学博士学位。不久转而攻读物理，为量子力学研究数学模型，又使他在理论物理学领域占据了突出的地位。

冯·诺依曼于1930年接受了美国普林斯顿大学客座教授的职位。1931年他成为美国普林斯顿大学的第一批终身教授，当时，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。

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冯·诺依曼逸闻趣事

有几个数学家聚在一起切磋一道数学难题，百思不得其解。有个青年数学家决定带着台式计算器回家继续演算。第二天清晨，他眼圈黑黑，面带倦容走进办公室，颇为得意地对大家炫耀说：“我从昨天晚上一直算到今晨4点半，总算找到那难题的5种特殊解答。它们一个比一个更难啊！”

正说话间，冯·诺依曼推门进来，“什么题更难？”虽只听到后面半句话，但“更难”二字使他马上来了劲儿。有人把题目讲给他听，教授顿时把自己该办的事抛在脑后，兴致勃勃地提议道：“让我们一起算算这5种特殊的解答吧。”大家都想见识一下教授的“神算”本领。只见冯·诺依曼眼望天花板，不言不语，迅速进到“入定”状态。大约过了5分钟，就说出了前4种解答，又在沉思着第5种……。青年数学家再也忍不住了，情不自禁脱口讲出答案。冯·诺依曼吃了一惊，但没有接话茬儿。又过了1分钟，他才说道：“你算得对！”那位数学家怀着崇敬的心情离去，他想：“还造什么计算机哟，教授的头脑不就是一台‘超高速计算机’吗？”然而，冯·诺依曼却待在原地，陷入苦苦的思索，许久都不能自拔。有人轻声向他询问缘由，教授不安地回答说：“我在想，他究竟用的是什么方法，这么快就算出了答案。”听到此言，大家不禁哈哈大笑：“他用台式计算器算了整整一个夜晚！”冯·诺依曼一愣，也跟着开怀大笑起来。

虽然电脑界普遍认为冯·诺依曼是“电子计算机之父”，数学界却坚持说，冯·诺依曼是本世纪最伟大的数学家之一，他在遍历理论、拓扑群理论等方面作出了开创性的工作，算子代数甚至被命名为“冯·诺依曼代数”。物理学界表示，冯·诺依曼在20世纪30年代撰写的《量子力学的数学基础》已经被证明对原子物理学的发展有极其重要的价值，而经济学界则反复强调，冯·诺依曼建立的经济增长横型体系，特别是20世纪40年代出版的著作《博弈论和经济行为》，使他在经济学和决策科学领域竖起了一块丰碑。

哥伦比亚大学

冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、哥伦比亚大学、伊斯坦堡大学、马里兰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·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作。

世界第一台电子计算机——ENIAC

现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机，它是由美国科学家研制的，于1946年2月14日在费城开始运行。

ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术，不过，ENIAC机本身存在两大缺点。ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然认识到了这两个问题，他们也想尽快着手研制另一台计算机。

冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后，便带领这批富有创新精神的年轻科技人员，向着更高的目标攀登。1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”——EDVAC（Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写）。在这期间，冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。

冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献。由此，冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖；1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖。

冯·诺依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版。他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中，1961年出版。

美国总统自由奖章

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EDVAC方案

EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系。EDVAC机还有两个非常重大的改进：①采用了二进制，不但数据采用二进制，指令也采用二进制；②建立了存储程序，指令和数据便可一起放在存储器里，并作同样处理。简化了计算机的结构，大大提高了计算机的速度。

1946年七八月间，冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上，为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时，又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》。以上两份既有理论又有具体设计的文件，首次在全世界掀起了一股“计算机热”，它们的综合设计者，便是著名的“冯·诺依曼”，其中心就是有存储程序原则——指令和数据一起存储。这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”。它标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计。