冯·诺依曼先后执教于柏林大学和汉堡大学,1930年前往美国,后如美国籍。历任普林斯顿大学教授、普林斯顿高等研究院教授,入选美国原子能委员会会员、美国国家科学院院士。早起以算子理论、共振论、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·诺依曼第二次大战期间曾参与曼哈顿计划,为第一颗院子当的研制做出了贡献。
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》,是博弈论学科的奠基性著作。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》(1958年),为研制电子数字计算机提供了基础性的方案。其余主要著作有《量子力学的数学基础》(1926)、《经典力学的算子方法》、《连续几何》(1960)等。
人物生平
冯·诺依曼,1930年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。
冯·诺依曼从小就显示出数学和记忆方面的天才,从孩提时代起,冯·诺依曼就有过目不忘的天赋,六岁时他就能用希腊语同父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法,八岁时掌握微积分,在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史,并可以对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比,并讨论两者的军事理论和政治策略,十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。
在苏黎世期间,冯·诺依曼常常利用空余时间研读数学、写文章和数学家通信。在此期间冯·诺依曼受到了希尔伯特和他的学生史密斯和外尔的思想影响,开始研究数理逻辑。当时外尔和波伊亚两位也在苏黎世。一次外尔短期离开苏黎世,冯·诺依曼还代他上过课。聪慧加上得天独厚的栽培,冯·诺依曼在快速成长,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。
1930年冯·诺依曼和玛丽达·柯维斯结婚。1935年他们的女儿玛丽娜出生在普林斯顿。冯·诺依曼家里常常举办时间持续很长的社交聚会,这是远近皆知的。1937年冯·诺依曼与妻子离婚,1938年又与克拉拉·丹结婚,并一起回到普罗斯顿。丹随冯·诺依曼学数学,后来成为优秀的程序编制家。与克拉拉婚后,冯·诺依曼的家仍是科学家聚会的场所,还是那样殷勤好客,在那里人人都会感到一种聪慧的气氛。
1955年的夏天,X射线检查出他患有癌症,但他还是不停的工作,病势扩展。后来他被安置在轮椅上,继续思考、演说及参加会议。长期而无情的疾病折磨着他,慢慢地终止了他所有的活动。1956年4月,他进入华盛顿的沃尔特·里德医院,1957年2月8日在医院逝世,享年53岁。
结缘计算机——冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼对世界上第一台计算机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。这对后来计算机的设计有决定性的影响,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,至今仍未电子计算机设计者所遵循。 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,冯·诺依曼对EDVAC中的两大设计思想做了进一步的论证,为计算机的设计树立了一座里程碑。
计算机基本工作原理是由存储程序和程序控制,它是冯·诺依曼提出来的。因此冯·诺依曼被称为“现代计算机之父”。实践证明了冯·诺依曼理论的正确性。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。- 根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机,必须有如下功能:
- 把需要的程序和数据送至计算机中。
- 必须有长期记忆程序、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种部件协调操作。
- 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。
伟人趣事
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一次,在一个数学聚会上,有一个年轻人兴冲冲的找到他,向他求教一个问题,他看了看就报出了正确答案。年轻人高兴地请求他告诉自己简便方法,并抱怨其他数学家用无穷级数求解的繁琐。冯·诺依曼却说道:“你误会了,我正式用无穷级数求出的。”可见他拥有过人的心算能力。
冯.jpg 据说有一天,冯·诺依曼心神不宁地被同事拉上了牌桌。一边打牌,一边还在想着他的课题,狼狈不堪地输掉了10美元。这位同事也是数学家,突然心生一计,想要捉弄一下他的朋友,于是赢得的5美元,购买了一本冯·诺依曼撰写的《博弈论和经济行为》,并把剩下的5美元贴在书的封面,以表明他战胜了赌博经济理论家,着实使冯·诺依曼没面子。
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在ENIAC计算机研制时期。有几个数学家聚在一起切磋数学难题,百思不得其解。有个人决定带着台式计算机回家继续计算。次日清晨,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:“我从昨天我晚上一直算到今晨4点半,总算找到那难题的5种特殊答案。它们一个比一更难”说话间,冯·诺依曼推门进来,“什么题更难?”虽只听了后面半句话,但更难二字使他马上来了劲。有人把题目讲给他听,教授顿时把自己该办的事抛之脑后,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。约莫5分来钟,就说出了前4种解答,又在沉思着第五种......。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。又过了一分钟,他才说道:“你算的对”。
那位数学家怀着崇敬的心情离去,他不无揶揄地想:“还造什么计算机,教授的头脑不就是一台超高速计算机吗?”然而,冯·诺依曼却呆在原地,陷入苦苦思索,许久不能自拔,有人为他缘由,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,众人不禁哈哈大笑,他用了台式计算机算了一整晚,冯·诺依曼一愣,也跟着开怀大笑起来。
冯·诺依曼的驾驶水平很烂,经常发生事故,又一次他撞坏了车头,在警察局里解释道:“我正在路上正常驾驶,右方窗外的树正以60英里每小时的速度从我车旁穿过,突然,一棵树站在了我的车前,咚!”