Биография Джона фон Неймана

Джон фон Нейман, 1903 – 1957, американский математик венгерского происхождения, изобретатель.

Блестящий математик и «отец» компьютера, Янош фон Нейман (так его звали в Венгрии; Джоном он стал в США) родился 3 декабря 1903 г. в Будапеште, в богатой еврейской семье. Баронскую приставку «фон» его папа банкир получил за заслуги в развитии экономики. Сам Янош с раннего детства обучался дома святому письму Танах и древнееврейскому языку. Шести лет от роду он мог свободно беседовать с отцом на языке Пифагора и умножал в уме шестизначные числа. В восемь стал осваивать высшую математику. В десять поступил в лютеранскую гимназию Будапешта, откуда вышли такие ученые, как Д. Габор (создатель голографии), физики ядерщики Э. Теллер, Л. Сцилард, Ю. Вигнер и другие. Преподаватели заметили способности Яноша и дали ему возможность читать лекции в университете. А в 17 лет он опубликовал свою первую научную работу.

В 1919 г. в Венгрии вспыхнуло восстание рабочих, организованное коммунистами, и власть захватил диктатор Бела Кун. Начался «красный террор», банки были экспроприированы, Нейманы бежали в Вену. Через четыре месяца, после падения режима Куна, они вернулись домой. Однако Янош на всю жизнь стал противником коммунизма и тоталитаризма.

Окончив гимназию, юноша поступил в Будапештский университет на математический факультет. Однако бо́льшую часть времени он проводил в Берлинском университете, слушая лекции А. Эйнштейна. Параллельно осваивал химическое машиностроение в Технологическом институте Цюриха, а также знакомился с экспериментальной физикой и химией. В 1925 г. молодой ученый получил диплом инженера химика и одновременно защитил диссертацию, где изложил четкую систему аксиом для теории множеств (классов) различных математических элементов и попытался устранить все логические парадоксы этой теории. Затем Нейман отправился в университет Геттингена и там настолько увлекся квантовой механикой (наукой, изучающей порционное движение объектов микромира – электронов и т. д.), что решил объяснить ее процессы математическим языком и разработал матрицу плотности.

В 1928 г. Нейман опубликовал статью «К теории стратегических игр», где рассматривалась игра в покер – в частности, ситуация, когда выигрыш одного соперника равен проигрышу другого. Для каждого игрока существует определенный набор стратегий, и при выборе порядка действий важно просчитывать возможные шаги противника, их влияние на ситуацию в целом. Отклоняясь от этой стратегии, игрок уменьшает свои шансы, и ему приходится возвращаться к оптимальному варианту. Таким образом, теорема Неймана позволила наметить оптимальную стратегию не только в покере, но и в отношениях покупатель продавец, банкир клиент, в матчах, выборных кампаниях, военных конфликтах и пр. Впрочем, самому Джону это правило не помогло: в 1944 м он проиграл в покер сразу после того, как разъяснил свою теорию сопернику.

В 1930 г. Нейман переехал в США, в Принстон, где работали А. Эйнштейн, Р. Оппенгеймер и др. Несколько лет он читал лекции по математической гидродинамике, а в 1933 м, когда был открыт Институт перспективных исследований, Янош (вернее, уже Джон) стал одним из первых шести профессоров школы математики.

Обладая уникальной памятью, он мог пересказывать страницы давно прочитанных книг, с ходу переводя текст на английский или немецкий языки. Во время лекций он очень быстро покрывал доску формулами, а затем так же быстро все стирал, и мало кто успевал уловить ход его мыслей. Ложась спать с нерешенной проблемой, он просыпался в три часа ночи с ответом и тут же звонил сотрудникам. Вычисления, которые на калькуляторе выполнялись часами, Нейман совершал в уме за 6 минут. Математик Г. Голдстайн, который работал с ним в Принстоне, однажды попросил его вспомнить начало «Рассказа двух городов» Ч. Диккенса. Джон без паузы стал декламировать первую главу, продолжая до тех пор, пока его не прервали.

Когда началась Вторая мировая война, Нейман мобилизовал себя для решения военных задач. Поэтому отправился в Вашингтон, а затем в Англию – дабы разрабатывать методы оптимального бомбометания. Там он присоединился к ученым, которые занимались теорией исследования операций, и вместе с ними доказал, что само знание о наличии вооружения на торговых судах уменьшает вероятность и точность обстрелов этих судов. Кроме того, ученые решали проблемы комплектования и охраны конвоев, выбора маршрутов и расписания движения, геометрии бомбометания, длительности артподготовки и пр.

Интерес Неймана к компьютерам непосредственно связан с его участием в Манхэттенском проекте по созданию атомной бомбы. В Лос Аламос, где проходили исследования, Джон приехал в 1943 м, чтобы математически доказать целесообразность взрывного способа детонации атомной бомбы. Взрыв происходит в тот момент, когда масса урана 235 или плутония достигает критического значения: примерно 5 кг. Большинство ученых ратовали за то, чтобы просто столкнуть два куска активного вещества, каждый массой чуть больше 2,5 кг. Но при этом взорвалась бы небольшая часть вещества – все остальное испарилось бы и лишь заразило окрестности. Поэтому Нейман предложил собрать бомбу из бо́льшего количества частей, строго направленных с периферии в центр. Правда, это требовало очень сложных расчетов, потому ученый решил найти способ ускорить вычисления.

Решение пришло на… железнодорожной платформе. В 40 х Нейман ездил на работу из Лос Аламоса в Принстон и в один прекрасный день повстречал на перроне Голдстайна. Тот рассказал, что в Пенсильвании разрабатывается электронный цифровой интегратор и вычислитель, способный выполнять 333 умножения в минуту. Заинтересованный, Нейман прибыл в Пенсильванию – и был поражен, увидев два аккумулятора, вычислявших гораздо быстрее, чем его мозг. Однако память у машины отсутствовала, и, чтобы задать программу, приходилось часами соединять провода. Поэтому Нейман поддержал идею создать более совершенный аппарат со встроенной в память программой и написал «Предварительный доклад…» о «безмозглой» машине. В докладе описывалась формальная, логическая организация компьютера и пояснялся принцип объединения компонентов для управления обработкой данных. После того как Голдстайн разослал эту работу по разным лабораториям, компьютер стали называть «машиной Неймана» (впрочем, в отчете не затрагивались вопросы приоритета, из за чего Джону стали приписывать и чужие заслуги).

В 1950 г. впервые с помощью компьютера ученый сделал 24 часовой прогноз погоды. А в следующем году был завершена работа над «машиной Неймана». Основанный на двоичной системе счисления, компьютер содержал 4 тыс. электроламп и 10 тыс. кристаллических диодов, располагал встроенными операциями сложения, вычитания, умножения и деления, а объем его памяти составлял 1 тыс. 44 разрядных слов.

В 1951 м Джон представил собственный вариант ЭВМ – компьютер IAS. Три года он спустя стал членом комиссии по атомной энергии. Затем – главным советником по атомной энергии, атомному и межконтинентальному баллистическому оружию. Летом 1954 го он серьезно заболел (сказался контакт с радиацией). Но даже в госпитале Нейман не прекращал работать. 8 февраля 1957 г. великий ученый ушел из жизни. В его честь был назван созданный в 1953 г. компьютер ДЖОННИАК.