约翰·冯·诺依曼——“现代计算机之父”
生于1903年，逝世与1957年，其创立的冯·诺依曼体系结构直至今日仍然被计算机制造业所遵循。
冯·诺依曼，美籍匈牙利数学家、计算机科学家、物理学家，是20世纪最重要的数学家之一。冯·诺依曼是布达佩斯大学数学博士，在现代计算机、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”。
冯·诺依曼先后执教与柏林大学和汉堡大学，1930年前往美国，后入美国籍。历任普林士顿大学教授、普林斯顿高等要就要教授，入选美国原子能委员会会议、美国国家科学院院士。早起以算子理论、共振理论、量子理论、集合论等方面的研究闻名，开创了冯·诺依曼代数。冯·诺依曼第二次世界大战期间参与曼哈顿计划，为第一颗原子弹的研制做出了贡献。
冯·诺依曼1944年与奥斯卡·摩根斯特恩合著《博弈论与经济行为》，是博弈论科学的奠基性著作。晚年，冯·诺依曼转向研究自动机理论，著有对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》，为研制电子数学计算机提供了基础性方案。其余主要著作有《量子力学的数学基础》,《经典力学的算子方法》、《连续几何》等。
人物生平
冯·诺依曼，著名匈牙利裔美籍数学家、计算机科学家。物理学家、化学家。1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太家庭。
冯·诺依曼的父亲麦克斯年轻有为、风度翩翩，凭着勤劳、机智和善于经商，年轻时就跻身于布达佩斯的银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女，贤惠温顺，受过良好的教育。
冯·诺依曼从小就显示除了数学和记忆方面的天才，从还提时代，冯·诺依曼就有过目不忘的天赋，六岁时就能用希腊语同父亲相互开玩笑。六岁时他能心算做把八位除法，八十是掌握微积分，在十岁时他花费了数月读完了一步四十八卷的世界史，并可以对当前发生的事件和历史上某个事件作出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略，十二岁就读懂领会了柏莱尔的大作《函数论》要义。
微积分的实质是对无穷小量进行数学分析。人类探索有限、无限以及他们之间的关系又来已久，17世纪由牛顿莱布尼兹发现的微积分，是人类探索无限方面取得的一项激动人心的伟大成果。三百年来，他一直是高等学府的教学内容，随着时代的发展，微积分在不断地改变他的形式，概念变得精确，基础理论扎实了，甚至有不少简明恰当的陈述。但不管怎么说，八岁的儿童要弄懂微积分，任然罕见。上述种种传闻虽然不可信，但冯·诺依曼的才智过人，则是与他相识的人们的一致看法。
1914年夏天，约翰进入大学预科班学习，是年7月28日，奥匈帝国解雇向塞尔维亚宣战，揭开了第一次世界大战的序幕。由于战争动乱连年不断，冯·诺依曼全家离开过奥地利，以后再重返布达佩斯。当然他的学业也受到了一定的影响。但是在毕业考试时，冯·诺依曼的成就仍然名列前茅。
1921年，冯·诺依曼通过“成熟考试时，已被大家当作数学家了。他的第一篇论文适合费可特和合写的，那时他还不到18岁。麦克斯由于考虑到经济上的原因，请人劝阻年方17的冯·诺依曼不要专攻数学，后来父子俩达成协议，冯·诺依曼便去攻读化学。
其后的四年时间，冯·诺依曼在布达佩斯大学注册为数学方面的学业，但并不听课，只是每年按时参加考试，考试都是A。与此同时，冯·诺依曼进入柏林大学（1921年），1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。1926年他在苏黎世联邦工业大学获得化学方面的大学毕业学位，通过在每个学期期末回到布达佩斯大学通过课程考试，他也获得了布达佩斯大学数学博士学位。
冯·诺依曼的这种只参加考试的求学方式，当时是非常特殊的，就整个欧洲来说也是完全不合规则的，但是这不合规则的学习方式，却又非常适合冯·诺依曼。
逗留苏黎世期间，，冯·诺依曼常常利用课余时间攻读数学、写文章和数学家通信。再次期间冯·诺依曼搜带了希 尔伯特和他的学生施密特和外尔的思想影响，开始研究数理逻辑。当时外尔和博伊亚两位也在苏黎世，他和他们有过交往。一次外尔短期离开苏黎世，冯·诺依曼还带他上过课。聪慧加上得天独厚的栽培，冯·诺依曼在茁壮地成长，当他结束学生时代的时候，他已经漫步在数学、物理、化学三个领域的某些前沿。
个人成就
冯·诺依曼是二十世纪最重要的数学家之一，在纯粹数学和应用数学方面都有杰出的贡献。他的工作大致可以分为两个时期：1940年以后，主要是纯粹数学的研究:在数理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话，其中明确区别集合和类；其后，他研究希尔伯特空间上线性自伴算子谱理论，从而为量子力学打下数学基础；1930年起，他证明平均遍历定了开括了遍历理论的新领域；1933年，他运用紧致群解决了希尔伯特第五问题；此外，他还在测度论、格伦和连续几何学方面也有开创性的贡献；从1936年——1943年，他和墨里合作，创造了算子环理论，即所谓的冯·诺依曼代数。
1940年以后，冯·诺依曼转向应用数学。如果说他纯粹数学成就属于数学界，那么他的力学、经济学、数值分析和电子计算机方面的工作则属性全人类。第二次世界大战开始，冯·诺依曼因战事的需要研究可压缩气体运动，建立冲击波理论和湍流理论发展了流体力学；从1942年起，他同莫根施特恩合作，写作《博弈论和经济行为》一书，这是博弈论（又称对策论）中的经典著作，使他成为了数理经济学的奠基人之一。
冯·诺依曼对世界第一台电子计算机ENIAC（电子数字积分计算机）的设计提出过建议，1945年3月他在共同讨论的基础上起草了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案——EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer的缩写）。这对后来计算机的设计有决定性额影响，特别是确定计算机的结构，采用存储程序以及二进制编码等，至今任为电子计算机设计者所遵循。
1946年，冯·诺依曼开始研究程序编制问题，他是现代数值分析——计算数学的缔造者之一，他首先研究线性代数和算术的数值计算，后来着重研究非线性微分方程的离散化以及稳定问题，并给出了误差的估计。他协助发展了一些算法，特别是蒙特卡罗方法。
40年代末，他开始研究自动机理论，研究一班逻辑理论以及自复制系统。在生命的最后时刻他深入比较天然自动机与人工自动机。他逝世后其未完成的手稿在1928年以《计算机与人脑》为名出版。
冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学。计算机技术、数值分析和经济学中的博弈里的开拓性工作。
一般认为ENIAC机是世界上第一台电子计算机，他是由美国科学家研制的，于1926年2月14日费城开始运行，其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的“克罗萨斯”计算机比ENIAC早问世两年多，由于1944年1月19i在布莱奇利园区开始运行。ENIAC机证明电子真空技术可以大大提高计算技术，不过，ENIAC机器本身存在两大缺点：（1）没有存储器；（2）它用布线接板进行控制，是这要搭接几天，计算速度也就别这一工作抵消了。ENIAC机研制组的莫克利和艾克特显然是感到了这一点，他们也想尽快着手研制另一台计算机，以便改进。
1944年，冯·诺依曼参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极困难的计算。在原子核反应过程的研究中，要对一个反应的传播做出“是”或“否”的回答。解决这一问题通常需要通过几十亿此的数学运算和逻辑指令，尽管最终的数据并不要求十分精确，但所有中间运算过程均不可少，且要尽可能保持准确。他所在的洛·斯阿拉莫斯实验室为此聘用了一百多名女计算员，利用台式计算机从早到晚计算，还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和逻辑指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。
被计算机所困扰的诺伊曼在一次极为偶然的机会中知道了ENIAC计算机的研制计划，从此他投身到计算机研制这一宏伟的失业证，建立了一生中最大的丰功伟绩。
冯·诺依曼和奥本海默在第一台计算机前合影
1944年夏的一天，正在火车站候车的诺伊曼巧遇戈尔斯坦，并同他进行了短暂的交谈。当时，戈尔斯坦是美国弹道实验室的军方负责人，他正参与ENIAC计算机的研制工作。在交谈中，戈尔斯坦告诉了诺伊曼有关ENIAC的研制情况。具有远见卓识的诺伊曼为这一研制计划所吸引，他意识到了这项工作的深远意义。
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，向着更高的目标进军。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 Automatic Computer的缩写）。在这过程中，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。诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题，起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告：电子计算机的时代开始了。
EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、控制器、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。报告中，诺伊曼对EDVAC中的两大设计思想作了进一步的论证，为计算机的设计树立了一座里程碑。
设计思想之一是二进制，他根据电子元件双稳工作的特点，建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。
计算机基本工作原理是存储程序和程序控制，它是由世界著名数学家冯·诺依曼提出的。美籍匈牙利数学家冯·诺依曼被称为“计算机之父”。
实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今，逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段，在EDVAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着，只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。
经典理论
冯诺依曼体系结构
说到计算机的发展，就不能不提到美国科学家冯诺依曼。从20世纪初，物理学和电子学科学家们就在争论制造可以进行数值计算的机器应该采用什么样的结构。人们被十进制这个人类习惯的计数方法所困扰。所以，那时以研制模拟计算机的呼声更为响亮和有力。20世纪30年代中期，美国科学家冯诺依曼大胆的提出，抛弃十进制，采用二进制作为数字计算机的数制基础。同时，他还说预先编制计算程序，然后由计算机来按照人们事前制定的计算顺序来执行数值计算工作。
冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。
人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构。从ENIAC（ENIAC并不是冯诺依曼体系）到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：
把需要的程序和数据送至计算机中。
必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。
能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
能够按照要求将处理结果输出给用户。
为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，包括：
输入数据和程序的输入设备
记忆程序和数据的存储器
完成数据加工处理的运算器
控制程序执行的控制器
输出处理结果的输出设备
计算机
对冯·诺依曼声望有所贡献的最后一个课题是电子计算机和自动化理论。早在洛斯阿拉莫斯，冯·诺依曼就明显看到，即使对一些理论物理的研究，只是为了得到定性的结果，单靠解析研究也已显得不够，必须辅之以数值计算。进行手工计算或使用台式计算机所需花费的时间是令人难以容忍的，于是冯·诺依曼劲头十足的开始从事电子计算机和计算方法的研究。
1944～1945年间，冯·诺依曼形成了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法，当时的电子计算机(如ENIAC)缺少灵活性、普适性。冯·诺依曼关于机器中的固定的、普适线路系统，关于“流图”概念，关于“代码”概念为克服以上缺点作出了重大贡献。尽管对数理逻辑学家来说，这种安排是显见的。
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101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。
速度超过人工计算千万倍的电子计算机，不仅极大地推动数值分析的进展，而且还在数学分析本身的基本方面，刺激着崭新的方法的出现。其中，由冯·诺依曼等制订的使用随机数处理确定性数学问题的蒙特卡洛法的蓬勃发展，就是突出的实例。
19世纪那种数学物理原理的精确的数学表述，在现代物理中似乎十分缺乏。基本粒子研究中出现的纷繁复杂的结构，令人眼花缭乱，要想很快找到数学综合理论希望还很渺茫。单从综合角度看，且不提在处理某些偏微分方程时所遇到的分析困难，要想获得精确解希望也不大。所有这些都迫使人们去寻求能借助电子计算机来处理的新的数学模式。冯·诺依曼为此贡献了许多天才的方法：它们大多分载在各种实验报告中。从求解偏微分方程的数值近似解，到长期天气数值预报，以至最终达到控制气候等。
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。
人物评价
Miklós Rédei：It seems fair to say that if the influence of a scientist is interpreted broadly enough to include impact on fields beyond science proper, then John von Neumann was probably the most influential mathematician who ever lived. [10] （如果论谁是在科学领域之间因为数学工作而辗转，而每做一份工作都能在其领域应用数学并产生长远的影响的，冯诺依曼可以说是有史以来最具有影响力的数学家。）
Glimm：he is regarded as one of the giants of modern mathematics. [10] （他被普遍认为是现代数学的一位巨人。）
Jean Dieudonné：the last of the great mathematician. [10] （最后一位杰出数学家。）
Peter Lax：20世纪最具科学头脑的人。 [10]
